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75 年前,发明了一种设备,彻底改变了我们的现代世界

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七十五年前,即 16 年 1947 月 XNUMX 日星期二早上,贝尔电话实验室的两名物理学家向半英寸锗板上的金电极施加电流,并能够接收到放大的电信号。 这听起来很技术性——确实如此。 结果是第一个晶体管彻底改变了我们的现代世界。

75 年前,一种设备诞生,彻底改变了我们的现代世界

与大多数技术一样,晶体管的历史涉及许多参与者,但最重要的三位是约翰巴丁、威廉肖克利和沃尔特布拉顿。 第二次世界大战期间,AT&T 的贝尔实验室开始研究固态物理学,以此作为创造更可靠通信的一种方式。 William Shockley 被选中领导这项工作,到 1945 年 XNUMX 月,他提出了利用外部电场影响窄半导体层中电子和空穴行为的想法。 他开始为这些“场”晶体管试验不同的选择和材料,但无法制造出工作装置。

几个月后,他带领一组研究人员在贝尔实验室的固态物理实验室从事半导体材料研究。

75 年前,一种设备诞生,彻底改变了我们的现代世界
约翰·巴丁、威廉·肖克利和沃尔特·布拉顿

其中一位研究人员是理论物理学家约翰巴丁,他和其他人,包括实验物理学家沃尔特布拉滕,开始研究不同的材料,寻找更大的影响。 他们在 1946 年和 1947 年取得了长足进步,到 47 年 XNUMX 月,Bardeen 和 Brattain 开始在锗片上使用金电触点。

这在理论上是正确的,但直到 Bratten 弄清楚如何使用聚苯乙烯楔子在两个触点之间创建一个小间隙(约 2 毫米)后,它才正常工作。 16 月 30 日,他将它连接到电池上,当 Bardin 看着它时,他立即看到电量增加了 450%。 通过稍微调整一下,他发现他可以将功率增益提高到 XNUMX%,证明他们的设备(现在称为点接触晶体管)可以正常工作。

他们向贝尔实验室内的很多人展示了他们的演示,引起了很大的兴奋。 但它是一个复杂的装置,没有得到很好的研究,而且要取代以前在电子电路中使用的真空管还有很长的路要走。

接下来的一个月,肖克利想出了一种制造晶体管的不同方法,创建了双极结型晶体管,这将成为未来几十年大多数成功半导体器件背后的核心思想。

75 年前,一种设备诞生,彻底改变了我们的现代世界

贝尔实验室于 30 年 1948 月 XNUMX 日公开宣布晶体管的发明。 然而,晶体管花了数年时间才得到广泛应用,但一旦广泛应用,它们就彻底改变了我们的世界,催生了计算机内存、集成电路、微处理器和许多其他产品。 也许最大的变化是金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 的发展,它推动了该行业多年的发展。

Bardeen、Brattain 和 Shockley 由于他们在创造晶体管方面的努力,于 1956 年获得了诺贝尔物理学奖。 巴丁后来搬到了伊利诺伊大学,在那里他在超导方面的工作为他赢得了第二个诺贝尔奖。 肖克利于 1956 年搬到帕洛阿尔托并创立了肖克利半导体公司,后来这家公司的主要员工去了仙童半导体公司(罗伯特诺伊斯和让霍尼在那里创造了集成电路的关键思想),后来又去了英特尔。

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晶体管最显着的方面之一是科学家和工程师如何能够不断地将它们做得越来越小,以便包含它们的设备可以变得更密集,这一过程通常被称为摩尔定律。 第一个晶体管长约半英寸,如今标准手机或 PC 处理器拥有超过 XNUMX 亿个晶体管。

晶体管可能是 20 世纪最重要的发明,因为它让我们今天拥有的所有电子设备无处不在,更不用说在这些设备上运行的应用程序了。 而这一切都始于 75 年前。

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