晶体管的诞生

晶体管的诞生2023年2月1日14建筑智能xqp一、什么是晶体管晶体管（transistor）是一种固体半导体器件，具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能。晶体管作为一种可变电流开关，能够基于输入电压控制输出电流。与普通机械开关（如Relay、switch）不同，晶体管利用电讯号来控制自身的开合，而且开关速度可以非常快，实验室中的切换速度可达100GHz以上。晶体管主要分为两大类：双极性晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）。晶体管有三个极；双极性晶体管的三个极，分别由N型跟P型组成发射极（Emitter）、基极(Base)和集电极（Collector）;场效应晶体管的三个极，分别是源极（Source）、栅极（Gate）和漏极（Drain）。二、晶体管的发明者肖克利1910年生于伦敦。3岁随父母举家迁往加州。从事矿业的双亲从小给他灌输科学思想，加上中学教师斯拉特的熏陶，他考入了麻省理（MIT），获固体物理学博士学位后留校任教。不久，位于新泽西州的贝尔实验室副主任凯利来麻省“挖角”，将肖克利挖走了。二战结束后，贝尔实验室开始研制新一代的电子管，具体由肖克利负责。1947年圣诞节前两天的一个中午，肖克利的两位同事沃尔特·布兰坦（WalterBrattain）和约翰·巴丁（JohnBardeen），用几条金箔片，一片半导体材料和一个弯纸架制成一个小模型，可以传导、放大和开关电流。他们把这一发明称为“点接晶体管放大器”（Point－ContactTransistorAmplifier）。这就是后来引发一场电子革命的“晶体管”。肖克利和这两位同事荣获1956年度的诺贝尔物理学奖。这是一种用以代替真空管的电子信号放大元件，是电子专业的强大引擎，被媒体和科学界称为“20世纪最重要的发明”。也有人说：“没有贝尔实验室，就没有硅谷。巴丁1908年5月23日生于威斯康星州麦迪逊城，15岁便高中毕业。1923年入威斯康星大学电机工程系就学，毕业后即留在该校担任电机工程研究助理。1930-1933年在匹兹堡海湾实验研究所从事地球磁场及重力场勘测方法的研究。1928年获威斯康星大学理学士学位，1929年获硕士学位。1936年获普林斯顿大学博士学位。1933年到普林斯顿大学，在E·P·维格纳的指导下，从事固态理论的研究。1935-1938年任哈佛大学研究员。1936年以《金属功函数理论》的论文从普林斯顿大学获得哲学博士学位。1938-1941年任明尼苏达大学物理学助理教授，1941-1945年在华盛顿海军军械实验室工作，1945-1951年在贝尔电话公司实验研究所研究半导体及金属的导电机制、半导体表面性能等基本问题。1947年和其同事W·H·布喇顿共同发明第一个半导体三极管，一个月后，W·肖克莱发明PN结晶体管。这一发明使他们三人获得1956年诺贝尔物理学奖，巴丁并被选为美国科学院院士。布拉顿布拉顿（Brattain,WalterHouser)美国物理学家。1902年2月10日生于中国（父母是美国人）厦门。布拉顿的少年时期是在牧场上度过的。他1924年毕业于惠特曼学院（在华盛顿州沃拉沃拉），1929年在明尼苏达大学取得博士学位。同年，他进入贝尔电话实验室，成为一名物理学研究人员。第二次世界大战期间，他在那里从事潜艇磁探测的工作。他同肖克利和巴丁共同获得1956年诺贝尔物理学奖。1967年，他接受惠特曼学院的聘请，担任了自己母校的教授。三、晶体管的诞生1936年，在号称"工程师的摇篮"的美国麻省理工学院，一位不速客悄悄推开了博士生肖克利的房门。来者自报家门，说明他来自贝尔实验室，名叫凯利。肖克利吃了一惊，他久闻这位著名物理学家的大名。"小伙子，愿意来贝尔实验室工作吗？"凯利快人快语，毫不掩饰自己来麻省"挖人"的意图。凯利的话使肖克利怦然心动。贝尔实验室在电子学方面开展着世界上规模最大的基础研究，发明专利的注册已达近万项之多。毕业后，肖克利毫不迟疑地打点行装，来到了新泽西。贝尔实验室里早就有位青年人---布拉顿。布拉顿先后取得过理学硕士和哲学博士学位，从1929年起就加盟贝尔实验室。肖克利专攻理论物理，布拉顿则擅长实验物理，知识结构相得益彰，大有相见恨晚的感觉。工作之余，他们也常聚在一起"侃大山"。凡是涉及到当时电子学中的热门话题无话不谈。直到有一天，肖克利讲到一种"矿石"时，思想碰撞的火花终于引燃了"链式反应"。肖克利说："有一类晶体矿石被人们称为半导体，比如锗和硅等等，它们的导电性并不太好，但有一些很奇妙的特性，说不定哪天它们会影响到未来电子学的发展方向。"布拉顿心领神会，连连点头。如果不是第二次世界大战爆发，肖克利和布拉顿或许更早就"挖掘"到了"珍宝"，然而，战争毕竟来临了，肖克利和布拉顿先后被派往美国海军部从事军事方面的研究，刚刚开始的半导体课题遗憾地被战火中断。1945年，战火硝烟刚刚消散，肖克利一路风尘赶回贝尔，并带来了另一位青年科学家巴丁。巴丁是普林斯顿大学的数学物理博士，擅长固体物理学。巴丁的到来，对肖、布的后续研究如虎添翼，他渊博的学识和固体物理学专长，恰好弥补了肖克利和布拉顿知识结构的不足。贝尔实验室迅速批准固体物理学研究项目上马，凯利作为决策者在课题任务书上签署了大名。由肖克利领衔，布拉顿、巴丁等人组成的半导体小组把目光盯住了那些特殊的"矿石"。肖克利首先提出了"场效应"半导体管实验方案，然而首战失利，他们并没有发现预期的那种放大作用。1947年的圣诞节即将来临，这天晌午时分，布拉顿和巴丁不约而同地走进实验室。在此之前，由于有巴丁固体表面态理论的指导，他俩几乎接近了成功的边缘。实验表明，只要将两根金属丝的接触点尽可能地靠近，就可能引起半导体放大电流的效果。但是，如何才能在晶体表面形成这种小于0．4毫米的触点呢？布拉顿精湛的实验技艺开始大显神威。他平稳地用刀片在三角形金箔上划了一道细痕，恰到好处地将顶角一分为二，分别接上导线，随即准确地压进锗晶体表面的选定部位。电流表的指示清晰地显示出，他们得到了一个有放大作用的新电