والتر هاوسر براتین (Walter Houser Brattain) در سال ۱۹۴۵ در آزمایشگاه‌های بل به عضویت گروهی درآمد که ویلیام شاکلی آن را رهبری می‌کرد. آن‌ها پس از تقریبا دو سال کار بی‌حاصل سرانجام در ۱۶ دسامبر موفق شدند اولین ترانزیستور دنیا را بسازند. براتین دانشمند تجربی گروه و در واکاوی خواص سطوح نیمه‌رسانا متخصص بود؛ او و جان باردین در این‌باره مشارکت فعالی داشتند. براتین روند پیشرفت گروه را در دفترچه یادداشت آزمایشگاهی خود ثبت می‌کرد (شکل ۱). تمام پیشرفت‌ها و جزییات مهم عملکرد ترانزیستور با جزییات در این دفترچه قید شده است و لذا امروزه دارایی ارزشمندی در تاریخ علم به شمار می‌رود.

والتر هاوسر براتین در سال ۱۹۰۲ در شهر آموی چین به دنیا آمد. پدر وی در آن‌جا استاد علوم بود، اما آن‌ها اندکی بعد در سال ۱۹۰۳ به آمریکا بازگشتند. براتین در سال ۱۹۲۰ برای تحصیل فیزیک وارد کالج وایتمن در ایالت واشنگتن شد و پس از آن برای دریافت درجه دکتری به دانشگاه مینه‌سوتا رفت. سپس در ۱۹۲۸ به اداره ملی استانداردهای آمریکا پیوست. کمی بعد در ۱۹۲۹ کار در آزمایشگاه‌های تلفن بل را که آن زمان متعلق به شرکت AT&T بود، آغاز کرد. براتین تمام زندگی حرفه‌ای خود را در آزمایشگاه‌های بل (ابتدا در شهر نیویورک و سپس در شهر مورای هیل در ایالت نیوجرسی) گذارند.

ساخت اولین ترانزیستور جهان

همان‌طور که در بخش نخست از «داستان سه مخترع ترانزیستور» گفته شد، گروهی که براتین در آزمایشگاه‌های بل عضو آن بود، وظیفه داشت با استفاده از مواد نیمه‌رسانا دستگاه تقویت‌کننده‌ای بسازد تا مشکل تضعیف سیگنال در مکالمات تلفنی راه دور حل شود. هر یک از مخترعانی که عضو این گروه بودند، مهارت متفاوتی داشتند که برای موفقیت چنین پروژه‌ای ضروری بود: نبوغ تجربی براتین، دقت فنی باردین و تهو دوراندیشانه شاکلی به‌عنوان رهبر گروه.

شکل ۱. دو صفحه از دفترچه یادداشت براتین که در ۱۹ و ۲۴ دسامبر ۱۹۴۷، از مهم‌ترین برهه‌های اختراع ترانزیستور، نوشته شده است.

جان باردین توانست علت شکست ترانزیستورهای اولیه را دریابد. او متوجه شد که در پیش‌نمونه‌های قبلی، چون الکترون‌ها روی سطح نیمه‌رسانا گیر می‌افتند، کل ترانزیستور را از کار می‌اندازند.

براتین نیز با مهارت و قوه تجسم ذهنی خود در اختراع اولین ترانزیستور تماس نقطه‌ای دنیا نقش به‌سزایی داشت. برای این‌که ترانزیستور درست کار کند، دو پایانه روی آن تعبیه شده بود که یکی از آن‌ها امیتر (emitter) و دیگری کلکتور (collector) نام داشت. این دو پایانه باید بسیار نزدیک به هم و با سطح نیمه‌رسانا که به‌عنوان پایه عمل می‌کرد و بیس (base) نام داشت، در تماس می‌بودند. جنس پایه از ژرمانیوم بود. براتین برای ساخت این وسیله، نواری از جنس طلا را روی گوشه یک گوه سه‌ضلعی از جنس پلاستیک چسباند که ماده‌ای عایق است. او نوار طلایی گوشه سه‌ضلعی را به‌دقت و آن‌قدر کوتاه کرد که سرهای آن تنها به‌اندازه یک تارمو (حدود ۵۰ میکرون) از هم فاصله داشته باشند. سپس این سه‌ضلعی که به اضلاع آن رشته‌های طلا متصل شده بود، روی یک قطعه نیمه‌رسانای ژرمانیومی قرار گرفت و سطح کل دستگاه با فنر فشرده شد. حاصل کار، تقویت‌کننده‌ای بود که برای اولین بار در ساخت آن از نیمه‌رسانا استفاده شده بود. شکل ۲ ساختار کلی این وسیله را نشان می‌دهد که طبق نمونه اصلی تصویرسازی شده است.

کار گروهی در آزمایشگاه‌های بل نتیجه می‌دهد

به‌رغم محدودیت‌های ترانزیستور تماس نقطه‌ای باردین و براتین، اولین ترانزیستوری که آزمایشگاه‌های بل آن را به‌صورت صنعتی تولید کرد، نوعی از همین ترانزیستور بود که ویلیام جی‌ پیفان (۱۹۸۲-۱۹۱۷) از دیگر دانشمندان آزمایشگاه‌های بل، آن را در سال ۱۹۴۸ طراحی کرد. طرح پیفان در ۹ دسامبر ۱۹۴۸ (با کد US 2577803) به ثبت رسید و چینش اجزای آن به آن‌چه در شکل ۲ نشان داده شده است، شباهت زیادی داشت. ترانزیستور مذکور حدود ۱۰ سال در سیستم‌های تلفن شرکت بل به‌کار رفت.

شکل ۲. عکسی از ترانزیستور تماس نقطه‌ای (سمت راست) و تصویری از ساختار کلی آن (سمت چپ). امیتر و کلکتور دو رشته از جنس طلا هستند که به گوه سه‌ضلعی که عایق است متصل شده‌اند. فنر روی سه‌ضلعی، کل این ساختار را به‌سمت پایین می‌فشارد تا با سطح ژرمانیومی تماس ایجاد شود (عکس از آرتور / موزه تاریخ رایانه).

تلاش‌های براتین در اختراع ترانزیستور سبب شد تا وی همراه با جان باردین و ویلیام شاکلی در سال ۱۹۵۶ برنده جایزه نوبل فیزیک شود. او سخنرانی خود را با این جملات آغاز کرد:

«ابتدا اجازه دهید بگویم در حالی‌که بسیار مفتخرم که یکی از دریافت‌کنندگان جایزه نوبل در (رشته) فیزیک هستم، با این وجود، به‌خوبی آگاهم که فقط نماینده‌ بسیاری (از دانشمندان) دیگر هستم که بدون کار و تلاش آنان من امروز این‌جا نبودم.»

برخلاف براتین (که در ۱۹۵۱ به دانشگاه ایلینویز رفت) و شاکلی (که در ۱۹۵۵ آزمایشگاه‌های بل را ترک و برای خود شرکتی تاسیس کرد)، براتین تا زمان بازنشستگی‌اش در سال ۱۹۶۷ به کار در آزمایشگاه‌های بل ادامه داد. سپس تا زمانی که کاملا از کار بازنشسته شود، به کالج وایتمن بازگشت (کالجی که در آن‌جا فیزیک خوانده بود)، و بین سال‌های ۱۹۷۲ و ۱۹۷۶ در مقام دانش‌یار در آن‌جا کار کرد. او که اواخر عمر به آلزایمر مبتلا شده بود پنج سال آخر زندگی خود را در خانه سالمندان در سیاتل گذراند و در ۱۳ اکتبر ۱۹۸۷ همان‌جا درگذشت.