电子管晶体管
什么是晶体管？一般来说，晶体管是由半导体制成的固体电子元件。金、银、铜、铁等金属。具有良好的导电性，被称为导体。木材、玻璃、陶瓷、云母等。不容易导电，被称为绝缘体。在导体和绝缘体之间具有导电性的物质叫做半导体。晶体管是由半导体材料制成的。最常见的材料是锗和硅。
半导体是19年底发现的一种材料。当时人们没有发现半导体的价值，所以没有重视半导体的研究。直到第二次世界大战，由于雷达技术的发展，半导体器件——微波矿石探测仪的应用日趋成熟，并在军事上发挥了重要作用，引起了人们对半导体的兴趣。许多科学家致力于半导体的深入研究。经过紧张的研究工作，美国物理学家肖克利、巴丁和布拉顿捷足先登，共同发明了晶体管，一种有三个支点的半导体固体元件。晶体管被称为“三条腿的魔术师”。它的发明是电子技术史上具有划时代意义的一件大事，开启了一个全新的时代——固态电子技术时代。他们三个也因为研究半导体，发现晶体管效应，获得了10。
肖克利集团和晶体管美国人威廉·肖克利，1910年2月3日出生于伦敦，在麻省理工学院学习量子物理。1936在这所学校获得博士学位后，他进入了久负盛名的贝尔实验室，该实验室由电话发明者贝尔创立。贝尔实验室是电子领域，尤其是通信领域最著名的研究所。号称“研究王国”，早在1936年，时任研究部主任、后来担任贝尔实验室总裁的默文·凯利(Mervyn Kelly)就告诉肖克利，为了满足日益增长的通信需求，未来电话系统的机械转换将被电子交换机取代。这段话给肖克利留下了不可磨灭的印象，激起了他的热情。把他的一生都献给了推动电子技术进步的事业。沃尔特·布拉顿也是美国人。他于2月1902日出生在厦门，一个美丽的中国南方城市。那时，他的父亲受雇在中国教书。布拉顿是实验专家。巴丁1929在明尼苏达大学获得博士学位后，1908年出生于美国威斯康星州麦迪逊。先后在威斯康星大学获得1928和1929两个学位。后来，他转到普林斯顿大学学习固体物理学。1936获得博士学位。1945来到贝尔实验室工作。默文·凯利是一位富有远见的科技经理。自20世纪30年代以来，他一直注意寻找和采用新材料和根据新原理工作的电子放大装置。第二次世界大战前后，他敏锐的科学洞察力促使他毅然决定加强半导体的基础研究，以开拓电子技术的新领域。1945年夏天，贝尔实验室正式决定将固态物理作为主要研究方向，并为此制定了庞大的研究计划。发明晶体管是这个计划的重要部分。1946年夏天，贝尔实验室固态物理研究组正式成立。这个小组是由肖克利为首，并在其管辖下的几个小组。其中一个是半导体集团，包括布拉顿和巴丁。这个群体中不乏理论物理学家、实验专家、物理化学家、电路专家、冶金专家、工程师等多个领域的人才。他们一起工作，他们善于借鉴前人的有益经验，同时也注意借鉴同时代人的研究成果，吸取许多人的长处。有益的学术讨论在群内广泛开展。"如果有新的想法和新的问题，他们将被召集."
起初，布拉顿和巴丁在研究晶体管时，采用了肖克利提出的场效应概念。场效应的想法是人们提出的第一个固态放大器的具体方案。根据这个方案，他们试图模仿真空三极管的原理，用外加电场控制半导体中电子的运动。然而事与愿违，实验屡屡失败。
人们得到的效果远小于预期。让人百思不解。为什么理论总是和实践相矛盾？
有什么问题？经过许多不眠之夜的苦苦思索，巴丁提出了一个新的理论——表面态理论。该理论认为表面现象会引起信号放大效应。表面态概念的引入，使人们对半导体结构和性质的认识向前迈进了一大步。布拉顿等人乘胜追击，小心翼翼地进行了一系列实验。结果，他们意外地发现，当样品和参比电极被置于电解液中时，半导体表面内部出现了电荷层和电力。这个发现让大家都很兴奋。在极大的兴奋中，他们利用场效应加速了他们的研究和重复实验。没想到，在继续进行的实验中突然出现了完全不同的效果。随之而来的新情况大大超出了实验者的预期。
人们的思维被打断，原本制作实用装置的计划不得不改变，越来越清晰的局面再次变得扑朔迷离。然而，肖克利的团队并没有放弃。他们紧紧跟随茫茫迷雾中的一丝光亮，改变思路，继续探索。经过多次分析、计算和实验，人们终于得到了期待已久的”。巴丁和布拉顿将两根接触线放在锗半导体晶片的表面。当两根接触线非常接近时，放大就发生了。世界上第一个固态放大器晶体管也诞生了。在这个值得庆祝的时刻，布拉顿忍住内心的激动，依然一丝不苟地在实验笔记中写道:“电压增益100，功率增益40。目前的损失是1/2.5...亲眼目睹和听到音频的人有吉布尼、摩尔、巴丁、皮尔逊、肖克利、弗莱彻和鲍文。“在布拉顿的笔记中，皮尔森、摩尔和肖克利分别签上了日期和名字，以示认可。
巴丁和布拉顿实验成功的这种晶体管是金属接触线和半导体之间的点接触，所以被称为点接触晶体管。这个晶体管可以放大电流和电压。
基于晶体管发明后严谨的科学态度，贝尔实验室没有立即公布肖克利小组的研究成果。他们认为，为了写论文和申请专利，需要花时间来理解晶体管的作用。之后，肖克利等人在极度紧张的状态下忙于工作。他们心中有一丝担忧。如果别人也发明了晶体管，先公布了，那他们的努力就白费了。他们的担心一点也不过分。那时，许多科学家都在集中精力研究这个课题。0948年初，在美国物理学会的一次会议上，百度大学的Bray和Benzer报告了他们关于锗的点接触的实验和发现。当时，贝尔实验室发明晶体管的秘密还没有公开。它的发明者之一布拉顿此刻正坐在观众席上。布拉顿清楚地意识到，布雷等人的实验离晶体管的发明只差一小步。因此，当布雷和布拉顿在会后谈到他们的实验时，布拉顿立刻变得紧张起来。他不敢多说话，只让对方说，怕把秘密泄露给对方，然后就匆匆走开了。后来，布雷曾遗憾地说:“如果我把电极放在本泽的电极附近，我会后悔的。”实力强大的贝尔实验室，在这场智慧和技能的比拼中，只是略胜一筹。
晶体管发明半年后，1948年6月30日，贝尔实验室在纽约首次向公众展示了晶体管。这项伟大的发明让许多专家感到惊讶。然而，大多数人对它的实用价值表示怀疑。当年7月30日，《纽约时报》仅以8句201字的形式报道了这个本该震惊世界的消息。
的确，当时的点接触晶体管和矿石探测仪一样，不稳定，噪音大，频率低，放大倍数低，性能赶不上电子管，制作难度大。难怪人们对此漠不关心。然而，物理学家肖克利和其他人坚信晶体管有光明的未来，它的巨大潜力还没有被认识到。所以在点接触晶体管发明之后，他们还是不遗余力。继续学习。经过一个多月的反复思考，肖克利瘦了，眼睛布满血丝。但是，一个想法在他的脑海里越来越清晰，那就是以前的研究失败的根本原因是人们不顾一切地盲目模仿真空三极管。这其实走进了研究的误区。晶体管和电子管产生于完全不同的物理现象，这意味着晶体管效应有其独特性。了解到这一点，肖克利立即决定放弃原来的场效应晶体管，专心于另一个想法——晶体管的放大。正确的想法最终开出了最美的花。10月，肖克利构想了一种新型晶体管，其结构就像一个三明治面包，两层P型半导体中间夹着一层N型半导体。好一个！遗憾的是，由于当时技术条件的限制，研究和实验都非常困难。直到1950，人们才成功制造出第一个PN结晶体管。
电子技术发展史上具有里程碑意义的晶体管的出现，是电子技术之树上的一朵奇葩。与电子管相比，晶体管有很多优点:①晶体管的元器件不消耗。再好的电子管，也会因为阴极原子的变化和慢性漏气而逐渐变质。由于技术原因，晶体管生产之初也存在同样的问题。随着材料生产的进步和各种改进，一般来说，晶体管的寿命比电子管长65，438+000到65，438+0000倍，可以称之为永久器件。②晶体管消耗的电子很少，只有电子管的十分之一或十分之一。它不需要像电子管一样加热灯丝产生自由电子。一台晶体管收音机只用几节干电池就能听半年。对于电子管收音机来说，很难做到这一点。③晶体管一打开就工作。例如，晶体管收音机一打开就响，晶体管电视机一打开就显示图像。电子管设备做不到这一点。开机后，要等一段时间才能听到声音，看到画面。很明显，晶体管在军事、测量、记录方面非常有优势。④晶体管坚固可靠，比电子管可靠65，438+。这是电子管无法比拟的。另外，晶体管的体积只有电子管的十分之一到百分之一，放热很少，可以用来设计小型、复杂、可靠的电路。晶体管的制造工艺虽然精密，但工艺简单，有利于提高元器件的安装密度。由于晶体管的优越性能，晶体管诞生后，被广泛应用于工农业生产、国防建设和人们的日常生活中。1953年，第一批电池供电的晶体管收音机一投放市场就受到人们的热烈欢迎，人们争相购买。然后，制造商之间举行了一场制造短波晶体管的竞赛。此后不久，不需要交流电的袖珍“晶体管收音机”开始在世界各地销售，这引发了新的消费热潮。