晶体管

晶体管
1948年6月30日，美国贝尔电话研究所正式宣布：世界上第一只晶体管研制成功。
美国物理学家肖克利、巴丁和布拉顿在30－40年代，先后进入贝尔电话研究所工作，都从事着固体物理理论的研究。
肖克利早在1939年就提出“利用半导体而不用真空管的放大器在原则上是可行的”。布拉顿和巴丁在开始研究晶体三极管时，采用了肖克利的场效应概念，但实验屡遭失败。两人在总结经验教训的同时，巴丁又提出了表面态理论。根据这一新的原理，在1947年12月对日的实验中，他们终于取得了意义重大的成功。巴丁和布拉顿把两根细金属丝置放在锗半导体晶片的表面，其中一根接通电流，使另一根尽量靠近它，并加上微电流，这时，通过锗片的电流突然增大起来。这就是一种信号放大现象。
这项发现震动了整个电子学界。贝尔研究所利用这种放大现象制造出晶体管。因为这种晶体管的结构，只是金属丝与半导体晶片的某一“点”接触，故称之为“点接触晶体管”。然而，当时这种晶体管存在着不稳定、噪声大、频率低、放大率小、制作困难等缺点，某些性能还比不上电子管。故而人们估计，它只能使用在助听器之类的小东西上，很少有人能预见到它以后的巨大发展。
在“点接触晶体管”诞生之后，肖克利又一次显示了非凡的才能。他认识到过去进展不大的主要原因是一味地模仿真空三极管。肖克利对半导体的性能进行了更深刻地探讨，提出了“空穴”这一崭新的概念，并提出另一个新设想：在半导体的两个P区中间夹一个N区的结构就可以实现晶体管放大作用。肖克利给这种晶体管取名为“结型晶体管”。由于当时技术条件较差，他克服了重重困难，整整花费了一年的时间，1950年第一个“结型晶体管”试制成功。这种晶体管是利用晶体中的电子和空穴的作用原理制成，它是现代晶体管的雏型。
“结型晶体管”的出现具有重大意义，它证明半导体的放大作用不是由表面现象引起，而是在半导体内部发生的放大过程中形成的。它克服了“点接触晶体管”的不稳定性，而且噪声低、功率大。
肖克利虽然没有直接参与“点接触晶体管”的发明（专利权属于巴丁和布拉顿），但他是半导体组的领导人，而且对导致晶体管发明的理论做出了重大贡献。1956年，肖克利和巴丁、布拉顿一起领受了科学的最高奖??诺贝尔物理奖。
此后，许多科研人员又对晶体管的改进和半导体的研究做了大量工作，继而开发出许多品种的新型晶体管，如合金晶体管（1951年）、漂移晶体管（1955年）、台面晶体管（1956年），平面晶体管（1959年）、外延晶体管（1960年年）、金属氧化物半导体晶体管（1962年）、功率晶体管（1962年）等。
更新于：2021-04-01 07:15