晶体管发明和历史 - 晶体管是什么时候发明的

当第一个晶体管在1947年发明时,它预示着电子技术中的巨大步骤变化,因为它使半导体技术能够从热阀 /真空管中接管。


晶体管历史包括:
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就在圣诞节之前,1947年12月23日,Shockley,Bardeen和Brattain团队向美国贝尔实验室的高级管理人员展示了他们的新发明。

没有人能设想晶体管的发明对电子行业和全世界的实际影响。自团队首次成功设法使该设备工作的工作仅一周。因此,可以说晶体管发明的日期是1947年12月16日。

第一晶体管的发明是在许多挫折中确定的故事。毅力和最终成功的故事。

还提醒人们,尽管Shockley,Bardeen和Brattain是与晶体管发明相关的名称,但有许多人支持他们,还有许多其他人为Point Contact Contact Contact Tackersistor设定了基础。

旧的OC71晶体管的图像 - 这种类型是由Mullard于1954年在英国引入的,并且是英国最早开发的晶体管之一:生产一直持续到1960年代以上
旧的OC71晶体管 - 英国生产的首批晶体管类型之一

晶体管历史基础

在制定晶体管发明之前,需要建立许多基础。

人们多年来一直熟悉欧姆导体,并了解了基本电阻的运作方式,但是有一类称为半导体的材料略有不同。即使在19世纪,也已经观察到这些半导体具有负电阻率,它们能够纠正电流,并且表现出光电效应。

半导体的早期应用是使用无线套件,其中使用了猫的晶须或晶体探测器。

在第二次世界大战的晚些时候,随着铜氧化物和硒整流器开始用于整流AC功率,一些基础设定了。

还可以在点触点二极管上进行工作,从而使使用较高频率的雷达集合检测或解调微波信号。

关于1920年代和1930年代晶体管发明的进一步基础是关于亚分子物理学的理论工作。尽管最初是针对热离子设备(即真空管或阀门)的,但它对对半导体的理解产生了巨大影响。

早期晶体管相关发现和专利

1925年10月22日在加拿大,一位名叫朱利叶斯·利利安菲尔德(Julius Lilienfeld)的奥地利匈牙利物理学家提交了第一项用于晶体管工作的专利。但是,由于他没有关于晶体管发明的任何研究出版物,因此该行业忽略了他的作品。然而,他的工作定义了我们现在所说的现场效应晶体管,这就是最终开始研究HE晶体管的团队。

后来,在1934年,一位名叫Oscar Heil的德国物理学家为通过应用电场(有效的野外效应晶体管)控制电流的设备申请了专利。尽管不是双极设备,但这是贝尔的第一支球队开始调查。至于海尔,他没有提交任何真正的发现,他的想法只是理论上的,因此他的工作在科学界没有注意到。

晶体管工作从贝尔开始

随着敌对行动开始接近,贝尔实验室意识到半导体技术有主要的可能性。在1945年春季,召集了一次重大会议,讨论未来对它们的研究 - 这是晶体管历史上的关键点。该年下半年授予了研究授权,以寻求“可用于开发全新和改进的组件的新知识”。

结果,在威廉·肖克利(William Shockley)和斯坦利·摩根(Stanley Morgan)的领导下建立了一个固态物理小组。Shockley还领导了半导体子组,其中包括Brattain和Bardeen,以组成发明晶体管的三人。


晶体管三重奏

晶体管历史中涉及的三个主要角色是:

  • 威廉·肖克利:

    关于威廉·苏克利(William Shockley)的注意:

    他出生于1910年的美国父母,但三年后他们回到美国,定居在旧金山附近。他从加利福尼亚理工学院获得了第一学位,之后他搬到了马萨诸塞州理工学院获得博士学位。1936年。毕业后,他搬到了贝尔实验室,领导发明第一晶体管的团队。在他的生活中,他继续发明其他设备并建立了自己的公司。

    阅读更多有关威廉·肖克利(William Shockley)。

  • 沃尔特·布拉丹(Walter Brattain):

    关于沃尔特·布拉特(Walter Brattain)的注释:

    他出生于中国,父母回到家时搬到华盛顿州。他在华盛顿州的惠特曼学院(Whitman College)获得了第一学位,搬到明尼苏达大学获得博士学位。因发明第一晶体管而被认为的男人。

    阅读更多有关沃尔特·布拉丁(Walter Brattain)。

  • 约翰·巴丁(John Bardeen):

    关于约翰·巴丁的注释:

    他于1908年5月出生于威斯康星州,在威斯康星大学获得第一学位,然后搬到普林斯顿博士学位。1945年,他是发明第一晶体管的三人之一。他一生获得了两项诺贝尔奖,一个是在晶体管上工作,另一个是为超导体工作。

    阅读更多有关乔治·欧姆。

随着准备工作的完成,团队组装了,晶体管历史转移到了晶体管的实际发明上。

所有的准备工作都花了很多年,并且在可以进行实际晶体管发明或晶体管发现之前就设立了团队。

发明晶体管的团队共同运行良好,尽管有一些最初的固定后卫,他们仍取得了快速的进步。

贝尔实验室建立的环境效果很好,这为晶体管发明提供了正确的氛围。

首次尝试晶体管发明

半导体小组开始研究Shockley的想法之一。他推断,有可能开发一种半导体三极管的形式。他设想了P和N型硅层的结构。主电流将在其中一个层中携带,该层的电导将由外部场控制。这将改变可携带电流的电荷载体(孔或电子)的数量。从本质上讲,这个想法是当今广泛使用的现场效应晶体管。

为了创建结构来尝试这个想法,Shockley使用了一些由沉积制作的硅薄膜。这本身就是一个新的过程,该过程刚刚由另一位名叫Teal的贝尔员工开发。

使用新结构,Shockley预计随着控制场的改变,传导会发生重大变化。令他非常失望的是,没有观察到效果。该小组的其他成员检查并重新检查了计算和理论,没有发现其失败的理由。

直到1946年3月,问题才解决。Bardeen认为,半导体表面捕获的电子将主通道从外部磁场的效果中筛选出来。后来的Shockley说,这一发现是整个半导体计划中最重要的发展之一。

方向的改变

据说被捕获的电子击败,小组改变了方向。他们将注意力转向调查,围绕反向偏见的PN连接处,试图开发一种新型的闪电逮捕器。研究围绕三层结构,具有一个正向和一个反向偏见的交界处,并在1947年的大部分时间里进行了工作。

正是在那年年底,活动开始寻找该小组。11月,一名新的新兵向团队提出了一个关键的想法。在返回他们在现场效应设备上的早期工作时,他建议如果将电解质放置在控制板和传导通道之间,则可以克服捕获电子的筛选效果。建立了一个新的实验,即使仅在有限的程度上,它就成功了。在他们身后取得成功的衡量标准,团队发现了新的动力。在随后的许多想法中,讨论了可能放大设备的想法。

晶体管发明

在12月初,Bardeen和Brattain开始尝试两个紧密间隔点的接触连接连接连接,以此作为晶体管发明的新想法。他们发现,当他们向偏见并反向另一个偏见时,发现了少量的增益。

很快,团队就这个想法开始了一些进一步的实验,但最初他们无法正确利用晶体管效应。在一个实验中,甚至在样品周围都放置了电解质,但是每次新测试都走近发现完整的晶体管效果。

最终,他们认为有必要将两个相距约0.05毫米的二极管连接处放置。最初,这个想法似乎是不可能的,因为将两个电线点触点放在一起是不可行的。

但是,该解决方案很容易实现。将一层黄金沉积在一小块的有机玻璃上。然后使用剃须刀在楔子点的金色右边切一个很薄的缝隙。然后将楔子放在一个小弹簧产生的力下,将楔子放在一层。收集器和发射极是由两个金触点形成的,锗层是基本接触。

这个想法是在1947年12月16日尝试的,令他们惊讶的是,它首次起作用。第一点接触晶体管已经制作,第一晶体管已发明。

有史以来第一个晶体管的图
第一个晶体管的设置图
一周后,Shockley,Bardeen和Brattain发现自己向贝尔的实验室官员和高级管理人员展示了新的晶体管发明。Schockley将其称为“宏伟的圣诞节礼物”。

晶体管的发明预示着晶体管时代的开始。但是,在这些设备成为日常现实之前,需要更多的发展。

晶体管发明的正式宣布

尽管对晶体管的发明感到非常兴奋,但直到1948年6月30日,贝尔实验室才公开宣布了这款新设备,约翰·皮尔斯(John Pierce)将其命名为晶体管。

晶体管的名称出现了,因为它是“ transconcodance”或“ Transfer”和“ Varistor”一词的组合。之所以使用该单词的变异元素,是因为该设备在逻辑上属于Varistor家族,并且具有具有增益的设备的跨导率或传输阻抗。

在贝尔实验室的宣布中,它说晶体管发明“在电子和电通通信中可能具有深远的意义”。

该设备也获得了专利,有趣的是Bardeen和Brattain而不是Shockley。

平行晶体管发明

像历史上的许多其他发明一样,在全球其他地区也进行了其他类似的工作,并且在法国很大程度上发明了点联系晶体管。

1948年的两名德国物理学家,赫伯特·马塔雷(HerbertMataré)和海因里希·韦尔克(Heinrich Welker)在第二次世界大战中的德国雷达工作很大程度上参与了Telefunken实验室的工作。Matare主要在柏林工作,而韦尔克(Welker)居住在慕尼黑。

作为这项工作的一部分,Matare一直在调查由锗和硅制成的晶体整流器,Welker一直在研究净化锗的方法。

战争结束后,两者都被雇用在西屋的子公司Compagnie des Freins et Signaux。他们的目的是开发和制造固态整流器。

1947年,正如美国工作在美国的进展一样,马塔尔(Matare)正在研究一种现象,其中两个非常紧密的点接触可能会互相干预或互相影响 - 他在战争期间看到的。

1948年初,马塔尔(Matare)能够在有时看到一些扩增的情况下取得结果。到1948年中,韦尔克(Welker)工作以生产具有更高纯度的晶体,从而可以更好地效果。要获得。

在他们设法完成工作并获得了这些新设备的可靠操作之后,他们了解了美国贝尔实验室的晶体管发明。

鉴于来自美国的这一消息,法国发明的“晶体管”被赶到生产中,并将其命名为“ Transitron”。这些设备的生产很快就加剧了,它们被广泛使用在法国电话系统中。


在证明了第一晶体管并宣布的第一晶体管之后,正是Bell Laboratories设备成为DeFacto的第一晶体管,但是从这两种设备的性能中,很明显,需要更多的工作才能使晶体管技术成为主线设备用于电子行业。

第一晶体管的发明只是沿着半导体技术道路的第一步,我们今天都喜欢。


有关晶体管发明的关键事实
属性 细节
晶体管发明日期 1947年12月16日
(当点联系晶体管首次工作的日期)
向高级管理层展示的日期 1947年12月23日
晶体管的类型 点触点晶体管(双点触点)
使用的材料
团队的主要成员 威廉·肖利(William Shockley),约翰·巴丁(John Bardeen)
晶体管发明的位置 美国贝尔实验室

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