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Série #ThanksPhysics : Il est futile de résister au transistor

Oui, la physique joue un rôle dans le monde moderne.

On dit souvent (en tout cas, nous de l’Institut Périmètre le disons) que la physique théorique d’aujourd’hui est la technologie de demain. Les exemples abondent dans l’histoire — le laser, la navigation par GPS, l’imagerie médicale —, mais aucun n’est aussi présent que celui du transistor.

Où en serions-nous s’il n’y avait pas de transistors? Le monde rappellerait alors celui de dessin animé humoristique A World Without Zinc (Un monde sans zinc) tiré d’un épisode classique de la série Les Simpsons.

La dystopie grotesque d’un monde sans zinc imaginée dans Les Simpsons n’est rien à côté de ce que serait notre monde sans l’humble transistor. Et le transistor n’existerait pas sans la recherche en physique fondamentale qui a précédé son apparition.

Le premier brevet d’un transistor — essentiellement un conducteur sophistiqué — a été déposé au Canada(!) en 1925 par un physicien du nom de Julius Edgar Lilienfeld. Plus tard, 3 physiciens — Walter Brattain, William Shockley et John Bardeen — ont fabriqué le premier transistor dans les Laboratoires Bell en 1947 (et ont reçu un prix Nobel pour leurs travaux). Dans les décennies qui ont suivi, le transistor s’est constamment amélioré et, au bout du compte, a remplacé les tubes à vide et lancé la révolution de l’ordinateur.

Aujourd’hui, nous dépendons du transistor pour presque toutes nos activités. C’est un composant essentiel de presque tous les appareils électroniques. Voici quelques exemples de transistors qui interviennent quotidiennement dans notre vie.

Le transistor au réveil

Lorsque votre détestable réveil vous tire du sommeil chaque matin, c’est le transistor qui en est responsable. Non seulement permet-il de programmer l’heure du réveil, mais il sert également à l’AMPLIFICATION du son du réveil! Remerciez un transistor la prochaine fois que vous arriverez au travail ou à l’école à l’heure. Mais si vous arrivez en retard, c’est aussi la faute d’un transistor : celui qui fait fonctionner le bouton « Snooze ».

 

Le transistor pendant le covoiturage

Tournez la clé, choisissez les chansons, puis mettez-vous en route. La chaîne stéréo de votre voiture utilise des tas de transistors pour faire jouer et amplifier de la musique. Et à moins que vous ne conduisiez une vieille voiture de collection, presque tout dans votre auto — synchronisation du moteur, phares automatiques, contrôle de température, suivi de milliers de mesures par seconde — se fait par ordinateur. Votre voiture est faite de transistors — en plus de l’acier, du verre, du plastique et du matériel de rembourrage des sièges.

 

Un ordinateur est essentiellement fait de transistors qui communiquent entre eux

Des transistors commandent toutes les fonctions de votre ordinateur, de la mise en veille de l’écran à l’exécution des programmes. Si votre ordinateur ne sert pas uniquement de presse-papiers ou de lit pour le chat, ses transistors sont au travail. Des milliards de transistors, en fait.

 

Des transistors pour transpirer

Tous ces pas ne vont pas se compter tout seuls! Tous les exerciseurs comme les tapis roulants ou les cordes à sauter dernier cri utilisent des transistors pour noter vos progrès. Bien sûr, vous pouvez simplement courir dans la nature (et même là, si vous utilisez un appareil Fitbit ou une appli de course à pied, il y a encore des transistors).

 

Tout ce que vous faites avec votre téléphone

Appelez-vous des gens au téléphone? C’est vrai que ce n’est plus à la mode — les textos, gazouillis et autres médias sociaux sont plus au goût du jour. Quoi qu’il en soit, cet extraordinaire petit ordinateur que vous traînez avec vous fonctionne grâce à des transistors, qu’il s’agisse des fonctions audio ou de changer la luminosité de l’écran. La même technologie est (évidemment) utilisée dans les tablettes, les liseuses électroniques et tous ces autres objets qui nous épargnent les inconvénients des interactions en personne.

 

Votre plus grande dépendance

Non, il ne s’agit pas du café. La très grande majorité des Nord-Américains regarde — beaucoup trop — la télévision. Pour bon nombre d’entre nous, c’est la dernière chose que nous faisons avant de nous coucher (ou même au lit). Sans transistor, le téléviseur, le lecteur DVD ou Blu-ray, la console Xbox, etc., ne fonctionneraient pas. Pourriez-vous imaginer un monde sans accès instantané permanent à Star Trek : La Nouvelle Génération?


Dites-lui qu’il est un joli chat, et un bon chat.

Donc, que vous fassiez pratiquement n’importe quoi, n’oubliez pas de remercier la physique qui rend tout cela possible. Si vous êtes allergique à la technologie et préférez lire des livres sur papier, remerciez la physique pour les imprimantes à laser et les machines à relier qui produisent les livres. Vous menez une existence paléolithique dépourvue de toute technologie? Parions que vous-même, ou quelqu’un avec qui vous êtes en contact, utilisez un objet contenant des transistors pour vous faciliter la vie. Les transistors sont partout. Merci la physique.

Comment le transistor fonctionne

Les transistors font essentiellement fonctionner le monde. Mais qu’est-ce qui fait fonctionner les transistors?

Un transistor est fondamentalement un interrupteur qui commande la circulation du courant électrique. Les transistors peuvent être incroyablement minuscules parce que, contrairement aux interrupteurs mécaniques, ils ne comportent aucune pièce mobile. Ils sont plutôt faits de semiconducteurs (des matériaux qui, comme leur nom l’indique, ne sont ni parfaitement conducteurs comme les métaux, ni isolants comme le bois), qui peuvent être actionnés par la simple application d’un petit courant électrique. Ce petit courant met l’interrupteur en position de marche et peut permettre le passage d’un courant électrique beaucoup plus fort — ce qui confère au transistor son pouvoir amplificateur et le rend (comme on l’a vu plus haut) infiniment utile.

Mais comment les semiconducteurs font-ils tout cela? Visionnez cette vidéo de Veritasium, gourou scientifique de YouTube, qui donne une explication captivante. La vidéo est en anglais et sous-titrée en français.

Comment le transistor fonctionne-t-il? Légende : n-type = type N

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