控制。但只要它们电特性仍然神秘且无法解释,掌握电子在硅或锗等半导体材料中流动就会是个遥不可及梦想。直到20世纪40年代末,贝尔实验室所有物理学家也没能解释清楚半导体材料这种怪异特性。
里奥丹和霍德森,《晶体之火》,特别是第112-114页。1945年,肖克利首次提出他所谓“固态阀门”理论,在他笔记本上画出块连接在90伏电池上硅。他假设,如果在硅这样半导体材料上施加电场,就可以吸引其内部“自由电子”聚集在半导体边缘附近。如果电场吸引足够多电子,半导体边缘就会变成导电材料(如同存在大量自由电子金属样),这样电流就可以流经之前根本不导电材料。肖克利很快就搭建这样个装置,他希望在硅片上施加和移除电场,打开和关闭硅片上电子流,使其可以像阀门样工作。但在进行这个实验时,他无法检测到结果。“什都没有测到,”他解释道,“相当怪异。”实际上,其原因是20世纪40年代简单仪器不够精确,无法测量出微小电流。
这篇关于晶体管文章大量引用里奥丹和霍德森所著《晶体之火》,以及德里克·张和埃里克·布拉奇所著《征服电子》。两年后,肖克利两位贝尔实验室同事设计另种装置,进行类似实验。与肖克利自傲和令人厌恶不同,他同事沃尔特·布喇顿(WalterBrattain)和约翰·巴丁(JohnBardeen)很谦虚温和。前者是来自华盛顿农村牧场杰出实验物理学家;后者是普林斯顿大学毕业科学家,后来成为唯位获得两次诺贝尔物理学奖人。受肖克利理论启发,布喇顿和巴丁制造种装置,将连接电源两条细金箔线设法放到锗材料上,与锗接触两条金箔线间距不到毫米,并在锗片底面接上电极。1947年12月16日下午,在贝尔实验室总部,布喇顿和巴丁打开电源,观测到流过锗电流可以被控制并放大,从而证明肖克利关于半导体材料理论是正确。
拥有贝尔实验室美国电话电报公司(AT&T)从事是电话业务,而不是计算机业务,因而很快将这种器件命名为“晶体管”,因为它可以用于放大传输电话信号。由于晶体管可以放大电流,人们很快就意识到晶体管可以用于助听器和收音机等产品,从而取代不太可靠真空管。贝尔实验室很快就开始为这种新器件安排专利申请。
德里克·张和埃里
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