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钛媒体|芯片破壁者：从电子管到晶体管“奇迹”寻踪( 三 )


登场：晶体管的“奇迹”时刻1947年的12月23日下午 ， 圣诞节前两天 ， 瓦尔特·布莱顿和希尔伯特·摩尔仍旧来到实验室 ， 再次进行半导体放大实验 。 他们将这个装置的一端连接到一个麦克风 ， 另一端连接到一副耳机 。 摩尔与布莱顿用麦克风讲话 ， 其他人则从耳机里听到了他们被放大了18倍的声音 。 这一实验的成功标志着第一个具有放大功能的基于锗半导体的点接触式晶体三极管的诞生 ， 这一天被视为晶体管的诞生日 。 钛媒体|芯片破壁者：从电子管到晶体管“奇迹”寻踪
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（贝尔实验室诞生的第一个锗半导体点接触式晶体管）
完成这一项目的正是贝尔实验室肖克利领导的固体物理研究小组 。 1945年 ， 肖克利牵头成立了这一小组 ， 并和化学家斯坦利·摩根、固体物理学家约翰·巴丁、实验物理学家瓦尔特·布莱特等人一起开始了对于半导体材料的研究 。 经过多次失败 ， 他们尝试用锗和硅来制造半导体放大器 。
12月15日 ， 在布莱顿的精湛技术操作下 ， 完成了这个由锗块、金线、弹簧、电池等组成的装置 ， 并且观察到随着锗块上两个接触点的靠近而产生的电压放大作用 。 第二天 ， 布莱顿在实验笔记中写下：“在锗表明上 ， 用点接触方法加上两个电极 ， 间隔400微米 。 此时1.3伏的直流电压被放大了15倍 。 ”在这个实验数据下面 ， 肖克利作为小组组长和见证人 ， 签上了名字 。 这个装置在几个月之后被贝尔实验室称为“晶体管”（Transistor） ， 由传导（Transfer）和电阻（Resistor）两个词合成 。
不过 ， 一个有趣的细节再次出现在晶体管专利的申请上面 。 尽管晶体管的诞生是基于肖克利的场效应理论 ， 肖克利也直接参与了整个研究过程 ， 但是这一晶体三极管的专利申请书上没有他的名字 。 专利代理律师给出的理由是肖克利的场效应理论与一项1925年生效的结型MOS专利冲突 ， 另外 ， 进行那项决定晶体管诞生的实验时 ， 肖克利本人并不在场 。 这一结果自然让肖克利非常生气 。
天才的愤怒就是用更高的成就来回应此事 。 一个月后 ， 也就是1948年1月23日 ， 肖克利提出了更先进的结型晶体管的构想 。 1950年 ， 第一只结型晶体管问世 ， 同年11月 ， 肖克利发表了论述半导体器件原理的著作《半导体中的电子和空穴》 ， 从理论上详细阐述了结型晶体管的原理 。 至此 ， 肖克利再次证明了他在晶体管上面独一无二的贡献 。 钛媒体|芯片破壁者：从电子管到晶体管“奇迹”寻踪
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、布拉顿1956年 ， 因为在半导体的研究贡献和晶体管的发明 ， 肖克利与巴丁和布拉顿分享了当年的诺贝尔物理学奖 。
我们看到 ， 晶体管的发明 ， 并非一个天才一时的灵光乍现 。 即使是肖克利这样聪明又勤奋的科学家 ， 也需要在团队的协助下实现技术的创新 。 而在此之前 ， 更是需要长达一个世纪的理论准备和材料发现 。
1833年 ， 英国科学家法拉第在测试硫化银特性时 ， 发现硫化银的电阻随着温度的上升而降低 ， 这是人类首次发现的半导体现象 。 此后数十年间 ， 半导体的光生伏特效应、光电导效应、半导体导电单向性的整流效应被陆续发现 。 进入二十世纪 ， 关于半导体的整流理论、能带理论、势垒理论 ， 才在众多科学家的努力下不断完成 。 而肖克利对半导体的整体理论构建其实是在前人的基础上完成的 。 而半导体理论的基础又离不开近代物理学 ， 特别是量子力学理论的指导 。
同样 ， 半导体材料也是在对半导体理论的研究中逐渐成熟 。 最早科学家利用半导体材料的整流效应来制作检波器（点触式二极管） 。 从1907年到1927年 ， 美国的物理学家研制成功晶体整流器、硒整流器和氧化亚铜整流器 。 1931年 ， 硒光伏电池研制成功 。 1932年 ， 德国先后研制成功硫化铅、硒化铅和碲化铅等半导体红外探测器 。


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