Die Geschichte des FET
14.09.2026
Der Feldeffekttransistor ist die ältere der beiden großen Transistorfamilien – und trotzdem kam er als Letzter zum tatsächlichen Einsatz. Seine Grundidee wurde schon 1925 patentiert, mehr als zwei Jahrzehnte vor dem ersten funktionierenden Transistor überhaupt. Bis daraus ein reales, verlässlich arbeitendes Bauelement wurde, sollten noch einmal 35 Jahre vergehen – ein Prinzip, das immer wieder aufgegriffen, immer wieder verworfen und am Ende gleich dreimal komplett neu erfunden wurde.
Was einen FET überhaupt ausmacht
Ein Feldeffekttransistor steuert den Stromfluss durch einen Kanal nicht wie sein bipolares Gegenstück über injizierte Ladungsträger, sondern rein über ein elektrisches Feld: Eine Spannung am Gate verändert die Leitfähigkeit des darunterliegenden Halbleiterkanals, ohne dass selbst nennenswert Strom ins Gate fließen müsste. Genau dieses Prinzip beschrieben Erfinder schon in den 1920er Jahren – lange bevor sich zeigen sollte, wie schwer es tatsächlich umzusetzen war.
Zwei Patente, kein Bauelement
Julius Edgar Lilienfeld beschrieb 1925/26 als Erster ein Bauelement, das über ein elektrisches Feld den Stromfluss steuert – im Kern bereits die Beschreibung eines Feldeffekttransistors. Unabhängig davon meldete der deutsche Physiker Oskar Heil 1934 ein sehr ähnliches Konzept zum Patent an. Beide Ideen waren konzeptionell im Kern richtig, beide blieben ohne belastbaren Nachweis eines tatsächlich funktionierenden Bauelements. Das lag weniger an mangelndem Einfallsreichtum als an der schlichten Tatsache, dass zu dieser Zeit weder ausreichend reines Halbleitermaterial noch überhaupt ein Verständnis von Oberflächenzuständen existierte, die ein solches Bauelement zuverlässig hätten funktionieren lassen können. Beide Patente verschwanden für Jahrzehnte in der Schublade – bekannt wurden sie erst viel später wieder, als Bell Labs bei eigenen Patentanmeldungen auf sie stieß.
Shockleys eigener Fehlversuch
Auch William Shockley versuchte 1945 bei den Bell Labs zunächst, genau ein solches feldgesteuertes Bauelement zu bauen – und scheiterte. John Bardeens theoretische Arbeit klärte schließlich, warum: Oberflächenzustände an der Siliziumgrenzfläche fingen die angelegten Ladungen ab, bevor sie überhaupt bis in den Halbleiter durchdringen konnten. Aus dieser Sackgasse heraus entwickelten Bardeen und Walter Brattain 1947 stattdessen den bipolaren Punktkontakttransistor – der FET-Gedanke geriet für über ein Jahrzehnt ins Hintertreffen, während die gesamte junge Transistorindustrie auf bipolarer Technik aufbaute.
Die Oberfläche wird gezähmt
Erst Mohamed Atalla lieferte 1957/58 bei den Bell Labs den fehlenden Baustein: eine thermisch gewachsene Siliciumdioxidschicht, die die Siliciumoberfläche wirksam passiviert und genau jene störenden Oberflächenzustände neutralisiert, an denen Shockleys Versuch zwölf Jahre zuvor gescheitert war. Erst mit dieser Oxidpassivierung ließ sich das Gate elektrisch tatsächlich bis zum Kanal durchsetzen. Gemeinsam mit Dawon Kahng baute Atalla darauf aufbauend 1959/60 den ersten wirklich funktionierenden MOSFET – 34 Jahre nach Lilienfelds ursprünglichem Patent war aus der Idee endlich ein reales Bauelement geworden.
Ein FET wird zwei: CMOS
Kaum funktionierte der MOSFET zuverlässig, tauchte auch schon die nächste grundlegende Weiterentwicklung auf: Frank Wanlass beschrieb 1963 bei Fairchild, wie sich ein n-Kanal- und ein p-Kanal-Feldeffekttransistor so kombinieren lassen, dass im Ruhezustand praktisch kein Strom fließt – die komplementäre MOS-Logik. Aus einem einzelnen Bauelement wurde damit ein Bauelementpaar, dessen fundamentaler Stromvorteil sich freilich erst zwei Jahrzehnte später, als die Fertigungskomplexität von Fairchild-Zeiten kein Hindernis mehr war, wirtschaftlich durchsetzen sollte.
Der FET verändert seine Form
Über weitere vier Jahrzehnte blieb die Grundgeometrie des Feldeffekttransistors erstaunlich stabil: ein flacher, planarer Aufbau mit dem Gate oben auf dem Kanal. Erst als sich unterhalb von etwa 22 Nanometern die elektrostatische Kontrolle des Gates über einen derart kurzen, flachen Kanal nicht mehr ausreichend beherrschen ließ, griff die Industrie zu einer radikal anderen Bauform: Beim FinFET, konzeptionell bereits 1999 von Chenming Hu an der UC Berkeley vorgeschlagen und 2011 erstmals von Intel in Serie gefertigt, steht der leitende Kanal als dünne, senkrechte Silicium-Finne auf dem Substrat, das Gate umschließt sie von drei Seiten statt nur von oben. Wieder gut ein Jahrzehnt später reichte selbst das nicht mehr aus: Der Gate-All-Around-Transistor umhüllt den Kanal – jetzt in Form gestapelter horizontaler Nanoschichten statt einer einzelnen Finne – von allen vier Seiten vollständig. Samsung brachte diese Bauform 2022 erstmals in Serienproduktion, Intel und TSMC folgten mit eigenen Varianten.
Ein Jahrhundert Feldeffekt
Vom unbebauten Patent über den gescheiterten Erstversuch und die zufällige Nebenentdeckung der Oxidpassivierung bis zu drei völlig unterschiedlichen physikalischen Bauformen desselben Grundprinzips: Der Feldeffekttransistor brauchte fast dreimal so lange von der Idee zur ersten funktionierenden Umsetzung wie der bipolare Transistor – überholte diesen dafür anschließend so gründlich, dass heute praktisch jede digitale Schaltung der Welt, vom einfachsten Mikrocontroller bis zum größten KI-Beschleuniger, auf genau diesem einen, hundert Jahre alten Grundprinzip beruht.