世界第一只晶体管 肖克利于1947年发明
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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 。
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 。 推荐阅读
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