小電科普|晶體管誕生記

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    上周小電給大家介紹了電子管，反響很好，這給了小電很大的動力，繼續(xù)給大家收羅好玩的電子器件的歷史吧。
   今天我們來聊聊晶體管。這個可正好是我們最近正在學(xué)習(xí)的哦。

BEGIN

    晶體管的發(fā)明是20世紀具有劃時代意義的創(chuàng)新實踐，它的誕生促使電子產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，加快了自動化和信息化的步伐，也刷新了世界的面貌。


孕
育

    晶體管孕育并誕生于貝爾實驗室，絕非偶然，因為從創(chuàng)新環(huán)境看，貝爾實驗室具備了所需要的各種條件。貝爾實驗室創(chuàng)建于1925年，由美國電話電報公司電氣工程部和西方電氣公司電氣工程部合并而成。成立之初，它就是美國甚至世界上規(guī)模最大的工業(yè)實驗室，人數(shù)約有3600人，其中2000人是技術(shù)人員。

    1945年7月，第二次世界大戰(zhàn)臨近結(jié)束，貝爾實驗室副總裁洞察到通信技術(shù)的發(fā)展前景，他親自主持了各研究部門改組。這次改組，物理部門就成立了三個研究小組。其中物理學(xué)家肖克利、巴丁和布拉頓就是在其中的固體物理研究小組，這個孕育晶體管的研究組。根據(jù)分工布拉頓集中研究半導(dǎo)體表面的一些現(xiàn)象，看它們?nèi)绾问芄夂碗妶龅扔绊�；皮爾遜研究硅和鍺晶體的特性測試；肖克利和巴丁則負責(zé)實驗的理論解釋，并及時提出建議。

    同時當時硅和鍺的提純工藝已經(jīng)成熟，并且有了很好的元素摻雜方法，利用摻雜方法，能夠得到可控制和可重復(fù)的電學(xué)特性。按照肖克利的安排，巴丁著手研究“場效應(yīng)”檢驗。所謂“場效應(yīng)”，就是當強電場作用于一個薄薄的硅片時，應(yīng)該在硅片表面出現(xiàn)電荷層。后來改用鍺晶體來檢測場效應(yīng)。終于，巴丁、布拉頓在鍺晶體上觀測到肖克利所預(yù)言的場效應(yīng)現(xiàn)象。經(jīng)過一年多的反復(fù)，實驗取得顯著進展。晶體管孕育接近成熟。

    大家跟著小電目睹一下這三位偉大科學(xué)家的尊容吧（*＾-＾*）
肖克利
研究小組的領(lǐng)導(dǎo)








巴丁
唯一兩次獲得
諾貝爾物理獎的科學(xué)家
布拉頓
1902年生于
中國廈門的
美國物理學(xué)家



偉人工作時的合影



誕
生

    1947年11月21日巴丁向布拉頓提出一個新建議： 用一根金屬的尖端刺到硅片上， 形成點接觸，同時在其周圍注滿電解質(zhì)，通過改變加在電解質(zhì)上的電壓改變這種點接觸下方硅晶體的電阻，（ 即導(dǎo)電性能，）由此控制流人到接觸點上的電流。巴丁后來回憶，他建議 “使用點接觸完全是出于便利的考慮”。

    經(jīng)過對實驗方案的不斷調(diào)整和理論研究的持續(xù)深入，在12月16日進行的實驗中，布拉頓用導(dǎo)線將新裝置同電池相連接，構(gòu)成工作回路。巴丁與布拉頓在其中一個接觸點加上1伏正電壓，在另一個接觸點加上10伏負電壓，此次實驗就獲得了30%的輸出功率，同時電壓放大了15倍。在接下來的實驗中發(fā)現(xiàn)，當輸出電壓放大系數(shù)下降到4時，輸出功率的功放系數(shù)高達450%，奇跡出現(xiàn)了！


業(yè)界首款晶體管

    從布拉頓的實驗筆記可以看出，晶體管誕生的日期就是1947年12月16日。 有很多地方寫晶體管誕生于1947年12月23日，其實是貝爾實驗室固體物理組隊外宣布和公開演示這項發(fā)明的日期。



命
名

　臨近貝爾實驗室舉行新聞發(fā)布會的曰期，正式命名這種新型元件遂成為緊迫任務(wù)。 那時，圈內(nèi)人士已起了多個名字，不過，這些名字看起來都不能恰如其分地產(chǎn)定義這種元件。

    1948年5月的一天，貝爾實驗室工程師皮爾斯緩步走入布拉頓的辦公室，當時布拉頓正在考慮如何命名。皮爾斯是是秘密研究固體放大器的半導(dǎo)體組成員。布拉頓見到他連忙招呼，并請他出個主意。皮爾斯是電子工程師，他知道真空管是一種電壓驅(qū)動裝置，工作時由輸人電壓控制輸出電流 ；點接觸放大器則與之相反，工作時是由輸人電流控制輸 出電流。皮爾斯注意到真空管被命名為“reans-conductance”他認為這兩種電子線路具有對應(yīng)特性，或許點接觸放大器的名字也可以類似“trans-resistance”。他開始將這些相關(guān)的名字進行組合，思索片刻后冷不防 地說出了一個新詞匯：“transistor”，意為晶體管。布拉頓當即予以肯定。

    1948年6月30日，貝爾實驗室舉行新聞發(fā)布會,實驗室主任鮑恩正式宣布：我們將這種裝置稱為T-R-A-N-S-I-S-T-O-R(晶體管)。因為它是一種半導(dǎo)體器件。當電流信號從輸入端進入再從輸出端輸出時，它能夠使輸入信號放大。當然，如果你愿意的話，它還可以充當真空管放大器，但兩者之間存在著本質(zhì)的差別。在這個裝置里，沒有真空，沒有鎢絲，沒有玻璃管，它完全是由常溫的、固態(tài)物質(zhì)組成的。






發(fā)
展

　點接觸型晶體管是巴丁和布拉頓發(fā)現(xiàn)的，他倆申請了專利，但沒有帶上肖特利，因此肖特利內(nèi)心受到了很大挫傷，但卻沒有消沉，他在1951年制成了第一個面接觸型晶體管，接著1952年又研發(fā)的MOSFET——金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，堪稱里程碑之作，也申請了專利，當然也不會帶上他的那兩位老朋友。

    在接下來的幾年里，貝爾實驗室繼續(xù)充當著晶體管快速發(fā)展的原動力，為了避免遭受美國司法部的反壟斷指控，貝爾實驗室于1952年向其他同行開放了專利授權(quán)許可。
   由于肖克萊、巴丁和布拉頓三人對晶體管發(fā)現(xiàn)做出了杰出貢獻，1956年，肖克萊、巴丁和布拉頓三人，共同獲得當年諾貝爾物理學(xué)獎，這是科學(xué)技術(shù)界最高的榮譽。

   而在半導(dǎo)體業(yè)務(wù)發(fā)展迅速的大環(huán)境下，晶體管的發(fā)現(xiàn)也成就了很多公司，甚至說成就了美國的硅谷。這里面還有著很多的好玩的故事呢……嗯，還是等等，看大家有沒有興趣再決定要不要去收羅吧。

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