晶体管的发明

晶体管的发明

姓名：林扬帆 学号：21526024

晶体管是现代历史中最伟大的发明之一，是现代所有的电器都不可或缺的关键元件。与其前一代电子管相比较，晶体管具有诸多优越的性能：a.晶体管的寿命是电子管的100－1000倍；B.晶体管工作不需要预热；c.晶体管工作消耗电能极少；D.晶体管结实可靠，而且理论上可以做得很小。这些优点使得晶体管可以被设计成各种各样的电路，实现很多原来不可能达到的用途。

晶体管最初诞生在贝尔实验室。在第二次世界大战临近结束的时候，贝尔实验室成立了固体物理组，并由组长肖克利（W.Shockley） 专门成立了半导体研究小组。

最初，肖克利安排小组成员巴丁着手研究“场效应”的检验。“场效应”即是当强电场作用在薄的硅片表面时，应该在硅片表面出现电荷层，当时遇到的情况是没有观察到这样的电荷层。经过研究之后，巴丁决定用锗晶体来检验“场效应”，最终观察到了该现象。但是，他们又发现了电子在锗薄膜内部的迁移速度要比在锗晶体中的迁移速度慢很多，这促使了巴丁及其另一位同事布拉顿进行进一步的研究。最终，他们在室温光照下观测到了硅晶体和锗晶体的接触电势。这为之后晶体管的问世创造了条件。

1947年11月21日，巴丁向布拉顿提出了一个新建议：用一根金属的尖端刺到硅片上，形成点接触，同时在其周围注满电解质，通过改变加在电解质上的电压，改变这种点接触下方硅晶体的导电性能，

并由此控制流入接触点的电流。在之后的一个星期里，巴丁和布拉顿经过研究，把硅晶体改成了锗晶体，用金丝代替了钨丝，用漆代替固定接触点的石蜡，最后用硼酸脂作为电解质。研究进行到十二月初的时候，他们碰到了两个大的问题：一、测试装置的响应频率低; 二、测试装置只能在不超过10赫兹的超低频率在工作，而放大器的输入频率要求达到数千赫兹。12月8日，巴丁建议用耐高反向电压的锗晶体来取代硅晶体。12月15日，巴丁和布拉顿克服了前述的两个问题，成功利用耐反向高压的锗晶体实现了良好的功放系数，通过清除硼酸酯液滴并使金电极与晶体表面直接接触获得了良好的响应频率。 此时，巴丁开始认为在金和锗晶体之间用着一种与以往不同的新的现象发生，在与布拉顿讨论的时候，布拉顿认为应该将两个接触点靠的尽量近一点。最终，布拉顿利用在塑料楔两面接上金丝，再将塑料楔压在锗晶体片上实现了两个接触点的靠近。12月16日，巴丁和布拉顿将新装置的一个接触点上加了1伏电压，在另一个接触点上加了10伏电压，得到了30%的输出功率，同时电压放大了15倍。接下来，当他们将输出电压放大倍数降到4的时候，输出功率达到了450%。这个装置就是后来的晶体管。

在晶体管发明了之后，1927年12月23日，贝尔实验室固体物理组对外宣布了这一发明。