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世界第一隻晶體管 肖克利於1947年發明

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世界第一隻晶體管在什麼時候?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、信號調製等多種功能。晶體管作為一種可變電流開關,能夠基於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。下面就跟本站一起具體看看世界第一隻晶體管等相關內容。

世界第一隻晶體管 肖克利於1947年發明

定義

嚴格意義上講,晶體管泛指一切以半導體材料為基礎的單一元件,包括各種半導體材料製成的二極管、三極管、場效應管、可控硅等。晶體管有時多指晶體三極管。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)。

晶體管因為有三種極性,所以也有三種的使用方式,分別是發射極接地(又稱共射放大、CE組態)、基極接地(又稱共基放大、CB組態)和集電極接地(又稱共集放大、CC組態、發射極隨耦器)。

世界第一隻晶體管 肖克利於1947年發明 第2張

簡述

晶體管是一種半導體器件,放大器或電控開關常用。晶體管是規範操作電腦,手機,和所有其他現代電子電路的基本構建塊。

由於其響應速度快,準確性高,晶體管可用於各種各樣的數字和模擬功能,包括放大,開關,穩壓,信號調製和振盪器。晶體管可獨立包裝或在一個非常小的的區域,可容納一億或更多的晶體管集成電路的一部分。

晶體管之父肖克利

世界上第一隻晶體管於1947年問世。它是美國貝爾電話實驗室的肖克利、巴丁、布拉坦等人,在對半導體性質進行廣泛的研究的基礎上,做出的一項發明。

1947年12月23日,第一個晶體管放大裝置清晰地將聲頻信號放大了百倍,試驗成功了。1949年肖克利對這種早期的晶體管的工作原理作了分析,又提出一種基於p—n結構的晶體管理論。1950年,結型晶體管初次製作成功,這就是我們現在用的晶體管。

開始,布拉頓和巴丁在研究晶體管時,採用的是肖克利提出的場效應概念。場效應設想是人們提出的第一個固體放大器的具體方案。根據這一方案,他們仿照真空三極管的原理,試圖用外電場控制半導體內的電子運動。但是事與願違,實驗屢屢失敗。人們得到的效應比預期的要小得多。

人們困惑了,為什麼理論與實際總是矛盾的呢?問題究竟出在那裏呢?經過多少個不眠之夜的苦苦思索,巴丁又提出了一種新的理論——表面態理論。這一理論認為表面現象可以引起信號放大效應。表面態概念的引入,使人們對半導體的結構和性質的認識前進了一大步。布拉頓等人乘勝追擊,認真細緻地進行了一系列實驗。結果,他們意外地發現,當把樣品和參考電極放在電解液裏時,半導體表面內部的電荷層和電勢力發生了改變,這不正是肖克利曾經預言過的場效應嗎?

這個發現使大家十分振奮。在極度興奮中,他們加快了研究步伐,利用場效應又反覆進行了實驗。誰知,繼續實驗中突然發生了與以前截然不同的效應。這接踵而至的新情況大大出乎實驗者的預料。人們的思路被打斷了,製作實用器件的原計劃不能不改變了,漸趨明朗的形勢又變得撲朔迷離了。

然而肖克利小組並沒有知難而退。他們緊緊循着茫茫迷霧中的一絲光亮改變思路,繼續探索。經過多次地分析、計算、實驗,1947年12月23日,人們終於得到了盼望已久的“寶貝”。這一天,巴丁和布拉頓把兩根觸絲放在鍺半導體晶片的表面上,當兩根觸絲十分靠近時,放大作用發生了。世界第一隻固體放大器——晶體管也隨之誕生了。

世界第一隻晶體管 肖克利於1947年發明 第3張

在這值得慶祝的時刻,布拉頓按捺住內心的激動,仍然一絲不苟地在實驗筆記中寫道:“電壓增益100,功率增益40,電流損失1/2.5……親眼目睹並親耳聽聞音頻的人有吉布尼、摩爾、巴丁、皮爾遜、肖克利、弗萊徹和包文。”在布拉頓的筆記上,皮爾遜、摩爾和肖克利等人分別簽上了日期和他們的名字表示認同。

巴丁和布拉頓實驗成功的這種晶體管,是金屬觸絲和半導體的某一點接觸,故稱點接觸晶體管。這種晶體管對電流、電壓都有放大作用。

此後,晶體管在工藝上逐步成熟,並以其小巧、廉價、可靠而成為電子器件中的一代天驕。巴丁、肖克利、布拉坦也因此獲得了1956年物理學獎金。