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晶體管的誕生2023年2月1日14建筑智能xqp一、什么是晶體管晶體管(transistor)是一種固體半導體器件,具有檢波、整流、放大、開關、穩壓、信號調制等多種功能。晶體管作為一種可變電流開關,能夠基于輸入電壓控制輸出電流。與普通機械開關(如Relay、switch)不同,晶體管利用電訊號來控制自身的開合,而且開關速度可以非常快,實驗室中的切換速度可達100GHz以上。晶體管主要分為兩大類:雙極性晶體管(BJT)和場效應晶體管(FET)。晶體管有三個極;雙極性晶體管的三個極,分別由N型跟P型組成發射極(Emitter)、基極(Base)和集電極(Collector);場效應晶體管的三個極,分別是源極(Source)、柵極(Gate)和漏極(Drain)。二、晶體管的發明者肖克利1910年生于倫敦。3歲隨父母舉家遷往加州。從事礦業的雙親從小給他灌輸科學思想,加上中學教師斯拉特的熏陶,他考入了麻省理(MIT),獲固體物理學博士學位后留校任教。不久,位于新澤西州的貝爾實驗室副主任凱利來麻省“挖角”,將肖克利挖走了。二戰結束后,貝爾實驗室開始研制新一代的電子管,具體由肖克利負責。1947年圣誕節前兩天的一個中午,肖克利的兩位同事沃爾特·布蘭坦(WalterBrattain)和約翰·巴丁(JohnBardeen),用幾條金箔片,一片半導體材料和一個彎紙架制成一個小模型,可以傳導、放大和開關電流。他們把這一發明稱為“點接晶體管放大器”(Point-ContactTransistorAmplifier)。這就是后來引發一場電子革命的“晶體管”。肖克利和這兩位同事榮獲1956年度的諾貝爾物理學獎。這是一種用以代替真空管的電子信號放大元件,是電子專業的強大引擎,被媒體和科學界稱為“20世紀最重要的發明”。也有人說:“沒有貝爾實驗室,就沒有硅谷。巴丁1908年5月23日生于威斯康星州麥迪遜城,15歲便高中畢業。1923年入威斯康星大學電機工程系就學,畢業后即留在該校擔任電機工程研究助理。1930-1933年在匹茲堡海灣實驗研究所從事地球磁場及重力場勘測方法的研究。1928年獲威斯康星大學理學士學位,1929年獲碩士學位。1936年獲普林斯頓大學博士學位。1933年到普林斯頓大學,在E·P·維格納的指導下,從事固態理論的研究。1935-1938年任哈佛大學研究員。1936年以《金屬功函數理論》的論文從普林斯頓大學獲得哲學博士學位。1938-1941年任明尼蘇達大學物理學助理教授,1941-1945年在華盛頓海軍軍械實驗室工作,1945-1951年在貝爾電話公司實驗研究所研究半導體及金屬的導電機制、半導體表面性能等基本問題。1947年和其同事W·H·布喇頓共同發明第一個半導體三極管,一個月后,W·肖克萊發明PN結晶體管。這一發明使他們三人獲得1956年諾貝爾物理學獎,巴丁并被選為美國科學院院士。布拉頓布拉頓(Brattain,WalterHouser)美國物理學家。1902年2月10日生于中國(父母是美國人)廈門。布拉頓的少年時期是在牧場上度過的。他1924年畢業于惠特曼學院(在華盛頓州沃拉沃拉),1929年在明尼蘇達大學取得博士學位。同年,他進入貝爾電話實驗室,成為一名物理學研究人員。第二次世界大戰期間,他在那里從事潛艇磁探測的工作。他同肖克利和巴丁共同獲得1956年諾貝爾物理學獎。1967年,他接受惠特曼學院的聘請,擔任了自己母校的教授。三、晶體管的誕生1936年,在號稱"工程師的搖籃"的美國麻省理工學院,一位不速客悄悄推開了博士生肖克利的房門。來者自報家門,說明他來自貝爾實驗室,名叫凱利。肖克利吃了一驚,他久聞這位著名物理學家的大名。"小伙子,愿意來貝爾實驗室工作嗎?"凱利快人快語,毫不掩飾自己來麻省"挖人"的意圖。凱利的話使肖克利怦然心動。貝爾實驗室在電子學方面開展著世界上規模最大的基礎研究,發明專利的注冊已達近萬項之多。畢業后,肖克利毫不遲疑地打點行裝,來到了新澤西。貝爾實驗室里早就有位青年人---布拉頓。布拉頓先后取得過理學碩士和哲學博士學位,從1929年起就加盟貝爾實驗室。肖克利專攻理論物理,布拉頓則擅長實驗物理,知識結構相得益彰,大有相見恨晚的感覺。工作之余,他們也常聚在一起"侃大山"。凡是涉及到當時電子學中的熱門話題無話不談。直到有一天,肖克利講到一種"礦石"時,思想碰撞的火花終于引燃了"鏈式反應"。肖克利說:"有一類晶體礦石被人們稱為半導體,比如鍺和硅等等,它們的導電性并不太好,但有一些很奇妙的特性,說不定哪天它們會影響到未來電子學的發展方向。"布拉頓心領神會,連連點頭。如果不是第二次世界大戰爆發,肖克利和布拉頓或許更早就"挖掘"到了"珍寶",然而,戰爭畢竟來臨了,肖克利和布拉頓先后被派往美國海軍部從事軍事方面的研究,剛剛開始的半導體課題遺憾地被戰火中斷。1945年,戰火硝煙剛剛消散,肖克利一路風塵趕回貝爾,并帶來了另一位青年科學家巴丁。巴丁是普林斯頓大學的數學物理博士,擅長固體物理學。巴丁的到來,對肖、布的后續研究如虎添翼,他淵博的學識和固體物理學專長,恰好彌補了肖克利和布拉頓知識結構的不足。貝爾實驗室迅速批準固體物理學研究項目上馬,凱利作為決策者在課題任務書上簽署了大名。由肖克利領銜,布拉頓、巴丁等人組成的半導體小組把目光盯住了那些特殊的"礦石"。肖克利首先提出了"場效應"半導體管實驗方案,然而首戰失利,他們并沒有發現預期的那種放大作用。1947年的圣誕節即將來臨,這天晌午時分,布拉頓和巴丁不約而同地走進實驗室。在此之前,由于有巴丁固體表面態理論的指導,他倆幾乎接近了成功的邊緣。實驗表明,只要將兩根金屬絲的接觸點盡可能地靠近,就可能引起半導體放大電流的效果。但是,如何才能在晶體表面形成這種小于0.4毫米的觸點呢?布拉頓精湛的實驗技藝開始大顯神威。他平穩地用刀片在三角形金箔上劃了一道細痕,恰到好處地將頂角一分為二,分別接上導線,隨即準確地壓進鍺晶體表面的選定部位。電流表的指示清晰地顯示出,他們得到了一個有放大作用的新電

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