晶体管是什么时候发明的,谁发明的

晶体管是什么时候发明的,谁发明的,第1张

1947年12月,美国贝尔实验室的肖克利、巴丁和布拉顿组成的研究小组,研制出一种点接触型的锗晶体管。晶体管的问世,是20世纪的一项重大发明,是微电子革命的先声。晶体管出现后,人们就能用一个小巧的、消耗功率低的电子器件,来代替体积大、功率消耗大的电子管了。晶体管的发明又为后来集成电路的降生吹响了号角。 电力晶体管20世纪最初的10年,通信系统已开始应用半导体材料。20世纪上半叶,在无线电爱好者中广泛流行的矿石收音机,就采用矿石这种半导体材料进行检波。半导体的电学特性也在电话系统中得到了应用。 晶体管的发明,最早可以追溯到1929年,当时工程师利莲费尔德就已经取得一种晶体管的专利。但是,限于当时的技术水平,制造这种器件的材料达不到足够的纯度,而使这种晶体管无法制造出来。 由于电子管处理高频信号的效果不理想,人们就设法改进矿石收音机中所用的矿石触须式检波器。在这种检波器里,有一根与矿石(半导体)表面相接触的金属丝(像头发一样细且能形成检波接点),它既能让信号电流沿一个方向流动,又能阻止信号电流朝相反方向流动。在第二次世界大战爆发前夕,贝尔实验室在寻找比早期使用的方铅矿晶体性能更好的检波材料时,发现掺有某种极微量杂质的锗晶体的性能不仅优于矿石晶体,而且在某些方面比电子管整流器还要好。 在第二次世界大战期间,不少实验室在有关硅和锗材料的制造和理论研究方面,也取得了不少成绩,这就为晶体管的发明奠定了基础。 为了克服电子管的局限性,第二次世界大战结束后,贝尔实验室加紧了对固体电子器件的基础研究。肖克莱等人决定集中研究硅、锗等半导体材料,探讨用半导体材料制作放大器件的可能性。 1945年秋天,贝尔实验室成立了以肖克莱为首的半导体研究小组,成员有布拉顿、巴丁等人。布拉顿早在1929年就开始在这个实验室工作,长期从事半导体的研究,积累了丰富的经验。他们经过一系列的实验和观察,逐步认识到半导体中电流放大效应产生的原因。布拉顿发现,在锗片的底面接上电极,在另一面插上细针并通上电流,然后让另一根细针尽量靠近它,并通上微弱的电流,这样就会使原来的电流产生很大的变化。微弱电流少量的变化,会对另外的电流产生很大的影响,这就是“放大”作用。 布拉顿等人,还想出有效的办法,来实现这种放大效应。他们在发射极和基极之间输入一个弱信号,在集电极和基极之间的输出端,就放大为一个强信号了。在现代电子产品中,上述晶体三极管的放大效应得到广泛的应用。 巴丁和布拉顿最初制成的固体器件的放大倍数为50左右。不久之后,他们利用两个靠得很近(相距0.05毫米)的触须接点,来代替金箔接点,制造了“点接触型晶体管”。1947年12月,这个世界上最早的实用半导体器件终于问世了,在首次试验时,它能把音频信号放大100倍,它的外形比火柴棍短,但要粗一些。 在为这种器件命名时,布拉顿想到它的电阻变换特性,即它是靠一种从“低电阻输入”到“高电阻输出”的转移电流来工作的,于是取名为trans-resister(转换电阻),后来缩写为transister,中文译名就是晶体管。 由于点接触型晶体管制造工艺复杂,致使许多产品出现故障,它还存在噪声大、在功率大时难于控制、适用范围窄等缺点。为了克服这些缺点,肖克莱提出了用一种“整流结”来代替金属半导体接点的大胆设想。半导体研究小组又提出了这种半导体器件的工作原理。 1950年,第一只“PN结型晶体管”问世了,它的性能与肖克莱原来设想的完全一致。今天的晶体管,大部分仍是这种PN结型晶体管。(所谓PN结就是P型和N型的结合处。P型多空穴。N型多电子。) 1956年,肖克利、巴丁、布拉顿三人,因发明晶体管同时荣获诺贝尔物理学奖。

半导体是信息化的基础 上个世纪半导体大规模集成电路、半导体激光器、以及各种半导体器件的发明,对现代信息技术革命起了至关重要的作用,引发了一场新的全球性产业革命。 信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势,信息化水平已成为衡量一个国家和地区现代化的重要标志。 进入21世纪,全世界都在加快信息化建设步伐。 源于信息技术革命的需要,半导体物理、材料、器件将有新的更快的发展。 集成电路的尺寸将越来越小,将出现新的量子效应器件;宽禁带半导体代表了一个新的方向,将在短波长激光器、白光发光管、高频大功率器件等方面有广阔的应用;纳米电子器件有可能作为下一代的半导体微电子和光电子器件;利用单电子、单光子和自旋器件作为量子调控,将在量子计算和量子通信的实用化中起关键作用。 2 晶体管的发明 1945年二次大战结束时,美国贝尔实验室总裁巴克莱为了适应该室从战时转向和平时期的工作需要,决定成立固体物理组,由肖克莱负责半导体物理小组,成员有巴丁、布拉顿、吉布尼、穆尔等人。 肖克莱和巴丁是理论物理学家,布拉顿是实验物理学家,吉布尼是物理化学家,穆尔是电路学家,这种专业人才的搭配对于半导体物理研究和晶体管的发明是个黄金搭配,精干而高效。他们根据各自在30年代中期以后的经验和后来的考虑,从刚开始成立时,就把重点放在半导体材料硅和锗的研究上。 第二次世界大战期间,英国用雷达侦察到了德国的轰炸机。雷达的核心就是真空电子管,它能够将微弱电流放大。肖克莱早在1939年就准备制作能够将电流放大的固体器件,以便取代真空电子管。1947年12月,巴丁和布拉顿制成了世界上第一个锗点接触型三极管,具有电流放大作用。


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