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世界第一只晶体管 肖克利于1947年发明
2022-12-19

世界第一只晶体管在什么时候?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。下面就跟一起具体看看世界第一只晶体管等相关内容。

定义

严格意义上讲,晶体管泛指一切以半导体材料为基础的单一元件,包括各种半导体材料制成的二极管、三极管、场效应管、可控硅等。晶体管有时多指晶体三极管。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)。

晶体管因为有三种极性,所以也有三种的使用方式,分别是发射极接地(又称共射放大、CE组态)、基极接地(又称共基放大、CB组态)和集电极接地(又称共集放大、CC组态、发射极随耦器)。

简述

晶体管是一种半导体器件,放大器或电控开关常用。晶体管是规范操作电脑,手机,和所有其他现代电子电路的基本构建块。

由于其响应速度快,准确性高,晶体管可用于各种各样的数字和模拟功能,包括放大,开关,稳压,信号调制和振荡器。晶体管可独立包装或在一个非常小的的区域,可容纳一亿或更多的晶体管集成电路的一部分。

晶体管之父肖克利

世界上第一只晶体管于1947年问世。它是美国贝尔电话实验室的肖克利、巴丁、布拉坦等人,在对半导体性质进行广泛的研究的基础上,做出的一项发明。

1947年12月23日,第一个晶体管放大装置清晰地将声频信号放大了百倍,试验成功了。1949年肖克利对这种早期的晶体管的工作原理作了分析,又提出一种基于p—n结构的晶体管理论。1950年,结型晶体管初次制作成功,这就是我们现在用的晶体管。

开始,布拉顿和巴丁在研究晶体管时,采用的是肖克利提出的场效应概念。场效应设想是人们提出的第一个固体放大器的具体方案。根据这一方案,他们仿照真空三极管的原理,试图用外电场控制半导体内的电子运动。但是事与愿违,实验屡屡失败。人们得到的效应比预期的要小得多。

人们困惑了,为什么理论与实际总是矛盾的呢?问题究竟出在那里呢?经过多少个不眠之夜的苦苦思索,巴丁又提出了一种新的理论——表面态理论。这一理论认为表面现象可以引起信号放大效应。表面态概念的引入,使人们对半导体的结构和性质的认识前进了一大步。布拉顿等人乘胜追击,认真细致地进行了一系列实验。结果,他们意外地发现,当把样品和参考电极放在电解液里时,半导体表面内部的电荷层和电势力发生了改变,这不正是肖克利曾经预言过的场效应吗?

这个发现使大家十分振奋。在极度兴奋中,他们加快了研究步伐,利用场效应又反复进行了实验。谁知,继续实验中突然发生了与以前截然不同的效应。这接踵而至的新情况大大出乎实验者的预料。人们的思路被打断了,制作实用器件的原计划不能不改变了,渐趋明朗的形势又变得扑朔迷离了。

然而肖克利小组并没有知难而退。他们紧紧循着茫茫迷雾中的一丝光亮改变思路,继续探索。经过多次地分析、计算、实验,1947年12月23日,人们终于得到了盼望已久的“宝贝”。这一天,巴丁和布拉顿把两根触丝放在锗半导体晶片的表面上,当两根触丝十分靠近时,放大作用发生了。世界第一只固体放大器——晶体管也随之诞生了。

在这值得庆祝的时刻,布拉顿按捺住内心的激动,仍然一丝不苟地在实验笔记中写道:“电压增益100,功率增益40,电流损失1/2.5……亲眼目睹并亲耳听闻音频的人有吉布尼、摩尔、巴丁、皮尔逊、肖克利、弗莱彻和包文。”在布拉顿的笔记上,皮尔逊、摩尔和肖克利等人分别签上了日期和他们的名字表示认同。

巴丁和布拉顿实验成功的这种晶体管,是金属触丝和半导体的某一点接触,故称点接触晶体管。这种晶体管对电流、电压都有放大作用。

此后,晶体管在工艺上逐步成熟,并以其小巧、廉价、可靠而成为电子器件中的一代天骄。巴丁、肖克利、布拉坦也因此获得了1956年物理学奖金。