创新贝尔实验室

高管贝尔实验室已经认识到半导体可能导致固态选择电子管放大器和机电交换机工作在全国范围内的钟电话系统。1936年贝尔实验室研究主任,默文·凯利,开始招募固态物理学家。在他的第一个新兵威廉·b·肖克利提出了一些放大器设计基于氧化铜半导体材料被用来制造二极管。的帮助下沃尔特·h·布拉顿一个实验物理学家已经在贝尔实验室工作,他甚至试图制造原型1939年设备,但它完全失败。半导体理论可能没有解释到底发生了什么在这些电子设备,尤其是之间的接口铜和它的氧化。复合任何理论的困难理解是控制精确的问题作文这些早期的半导体材料,不同的二进制组合化学元素(如铜和氧气)。

的关闭第二次世界大战贝尔实验室,凯利重组和创建了一个新的固态肖克利为首的研究小组。战后寻找固态放大器始于1945年4月,肖克利的建议,硅和锗半导体可以用来制造场效应放大器(看到集成电路:场效应晶体管)。他认为,一个电场从第三电极可能会增加导电率的一片下方的半导体材料,从而允许使用当前的通过流动上打主意。但是,布拉顿和其他人试图制造这种装置在肖克利的小组再次失败了。第二年的三月,约翰巴丁,一个理论物理学家谁肖克利已聘请他的团队,提供了一个可能的解释。也许电子的半导体表面的电场被挡住了这一领域的渗透到散装材料,从而防止影响导电性。

巴丁的猜想刺激了贝尔实验室基础研究项目为这些“表面状态”电子的行为。在研究这一现象在1947年11月,布拉顿偶然发现了一种中和他们的阻塞效应和允许深入渗透到半导体材料的应用领域。在下个月一起密切合作,巴丁和布拉顿发明了第一台成功的半导体放大器,被称为点接触型晶体管,1947年12月16日。类似于第二次世界大战水晶整流器,这个怪异的设备有两个紧密间隔的金属线戴着到表面半导体在这种情况下,锗。输入信号这些电线(发射器)提高锗在他们两人的导电率,从而调节输出信号线(收集器)。观察员出席下周演示这个设备能听到它的动力放大声音的耳机的。肖克利后来被称为这项发明的“华丽的圣诞礼物”有远见的公司,曾支持的研究项目,取得如此大的突破。

不甘示弱的自己的集团,肖克利构想另一种方法来制造半导体放大器的下个月,1948年1月23日。他结晶体管基本上是一个三层三明治的锗或硅相邻层会掺杂不同杂质诱导不同的电特性。一个输入信号进入中间的一层,“肉”的半导体sandwich-determined多少电流从装置的一端流入其他应用电压的影响下。肖克利的设备通常被称为双极结型晶体管因为它的操作要求带负电电子和带正电的同行(相对应的孔没有电子的水晶晶格)短暂的彼此共存。

这个名字晶体管的组合,转移和电阻器1948年5月,创造了这些设备由贝尔实验室电气工程师约翰·罗宾逊皮尔斯,他也是科幻小说作者在业余时间。一个月后,贝尔实验室在一次新闻发布会上宣布了这一革命性的发明它的举行纽约总部,预示着巴丁,布拉顿,肖克利的三个coinventors晶体管。三个最终被授予诺贝尔奖物理学奖的发明。

虽然点接触型晶体管是第一个晶体管发明,它面临着一个困难的妊娠期,最终只在一个开关使用了贝尔电话系统。制造他们被证明是一个可靠的和统一的操作特征令人生畏的很难控制变化的问题,很大程度上是因为metal-to-semiconductor接触点。

肖克利已经预见这些困难结晶体管在怀孕的过程中,他想将更容易制造。但它仍然需要三年多,直到1951年中期,解决自身发展问题。贝尔实验室的科学家、工程师和技术人员首先必须找到方法让超纯锗和硅这些元素,形成大晶体、涂料用窄层所需的杂质,并附上的这些层作为电极导线。1951年7月,贝尔实验室宣布成功的面结型晶体管的发明和发展,这一次只有肖克利在聚光灯下。

商业化

商业晶体管开始辗轧生产线在1950年代,之后贝尔实验室许可的技术其他公司的生产,包括通用电气(General Electric),雷神公司,美国广播公司森林城,负跨导管电子产品。晶体管发现应用程序做好准备轻量级等设备助听器和便携收音机。德州仪器公司。、工作与工业发展的摄政部门工程Associates制造第一个晶体管广播在1954年晚些时候。售价49.95美元,摄政TR-1雇佣四个锗结晶体管多级放大器的无线电信号。明年一个新的日本公司,索尼角落,推出了自己的晶体管收音机,开始这台晶体管和其他消费者的市场电子产品。

晶体管也开始取代真空管数字计算机生产的IBM、控制数据和其他公司。“在我看来,在这些机器人大脑晶体管是理想的神经细胞”,肖克利观察到的在1949年的一次电台采访中。“晶体管的优点是,它本质上是一个小型和低功耗设备,“贝尔实验室电路在1950年代早期工程师罗伯特·华莱士。“这意味着你可以把大量的在一个小空间而不过度热生成和实现低传播延迟。这就是你需要逻辑的应用程序。晶体管的意义不在于它可以取代管但它能做的事情真空管永远不可能!“在1955年,IBM开始采购锗晶体管从德州仪器采用计算机电路。1950年代末,双极结型晶体管已经几乎完全取代了电子管在计算机应用程序。