半导体是一类掺了杂质的晶体材料,掺杂后的晶体材料,会有整流作用,就是说这类材料只能让电子或空穴一种电流通过,而不像导体,无论是电子电流还是空穴电流都能通过。因此晶体管取代电子管是必然趋势。但是,只有整流二极管没有放大器,晶体管仍无法和电子管竞争。

 

二战后,威廉·肖克利(William Shockley)回到贝尔实验室,正好贝尔实验室决定要进行一个半导体方面的计划,目标是想做出固态放大器。于是成立固体物理研究小组,小组的任务就是要用锗和硅来制造这一放大器件。

 

肖克利担任组长,化学家史丹利·摩根(Stanley Morgan)任副组长,成员包括约翰·巴丁(John Bardeen)、瓦尔特·布莱顿(Walter Brattain)、希尔伯特·摩尔(Hilbert Moore)。1947 年 12 月 23 日,约翰·巴丁、瓦尔特·布莱顿研制出第一个具有放大电流效果的锗固态三极管;根据三极体的结构特征及电极的电流机制,取名点触式电晶体(Transistor)。

 

贝尔实验室发明的第一只晶体三极管(图片来源于网络)

 

1950 年肖克利的研究小组利用扩散技术制成了第一只结型晶体三极管,结型晶体三极管使后来的晶体三极管和集成电路的大规模生产成为可能。

 

1953 年出现了锗合金晶体管,1955 处出现了扩散基区晶体管,1957 年美国仙童公司利用硅晶片上热生长二氧化硅工艺制造出世界上第一只硅平面晶体管。

 

晶体管的演进(图片来源于网络)

 

三极管,全称应为半导体三极管,也称双极型晶体管、晶体三极管,是一种控制电流的半导体器件其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号,也用作无触点开关。晶体三极管,是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的 PN 结,两个 PN 结把整块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有 PNP 和 NPN 两种。

 

晶体管的发明,引起了电子技术的重大变革,成为半导体技术发展第一个里程碑,从此人类步入飞速发展的电子时代。晶体管促进并带来了“固态革命”,进而推动了全球范围内的半导体电子工业。作为主要部件,它及时、普遍地首先在通讯工具方面得到应用,并产生了巨大的经济效益。由于晶体管彻底改变了电子线路的结构,集成电路以及大规模集成电路应运而生,这样制造像高速电子计算机之类的高精密装置就变成了现实。

 

威廉·肖克利、约翰·巴丁、瓦尔特·布莱顿三人获得 1956 年的诺贝尔物理奖。