元件——晶體管的收音機.雖然人們對這架收音機顯露出濃厚的興趣.然而，他們對晶體管本身卻不以為然.美國《紐約先驅(qū)論壇報》的記者在報道中寫道：“這一器件還在實驗室階段，工程師們都認為它在電子工業(yè)中的革新是有限的.”事實上，晶體管發(fā)明以后，在不長的時間內(nèi)，它的深遠影響便很快地顯示出來.它在電子學領(lǐng)域完成了一場真正的革命.什么是晶體管呢?通俗地說，晶體管是半導體做的固體電子元件.像金銀銅鐵等金屬，它們導電性能好，叫做導體.木材、玻璃、陶瓷、云母等不易導電，叫做絕緣體.導電性能介于導體和絕緣體之間的物質(zhì)，就叫半導體.晶體管就是用半導體材料制成的.這類材料最常見的便是鍺和硅兩種.
半導體是19世紀末才發(fā)現(xiàn)的一種材料.當時人們并沒有發(fā)現(xiàn)半導體的價值，也就沒有注重半導體的研究.直到二次大戰(zhàn)中，由于雷達技術(shù)的發(fā)展，半導體器件——微波礦石檢波器的應用日趨成熟，在軍事上發(fā)揮了重要作用，這才引起了人們對半導體的興趣.許多科學家都投入到半導體的深入研究中.經(jīng)過緊張的研究工作，美國物理學家肖克利、巴丁和布拉頓三人捷足先登，合作發(fā)明了晶體管——一種三個支點的半導體固體元件.晶體管被人們稱為“三條腿的魔術(shù)師”.它的發(fā)明是電子技術(shù)史中具有劃時代意義的偉大事件，它開創(chuàng)了一個嶄新的時代——固體電子技術(shù)時代.他們?nèi)艘惨蜓芯堪雽w及發(fā)現(xiàn)晶體管效應而共同獲得1956年最高科學獎——諾貝爾物理獎.
肖克利小組與晶體管美國人威廉·肖克利，1910年2月13日生于倫敦，曾在美國麻省理工學院學習量子物理，1936年得到該校博士學位后，進入久負盛名的貝爾實驗室工作.貝爾實驗室是電話發(fā)明人貝爾創(chuàng)立的.在電子、特別在通訊領(lǐng)域是最有名氣的研究所，號稱“研究王國”.早在1936年，當時的研究部主任，后來的貝爾實驗室總裁默文·凱利就對肖克利說過，為了適應通訊不斷增長的需要，將來一定會用電子交換取代電話系統(tǒng)的機械轉(zhuǎn)換.這段話給肖克利留下了不可磨滅的印象，激起他滿腔熱情，把畢生精力投入到推進電子技術(shù)進步的事業(yè)中.沃爾特·布拉頓也是美國人，1902年2月10日出生在中國南方美麗的城市廈門，當時他父親受聘在中國任教.布拉頓是實驗專家，1929年獲得明尼蘇達大學的博士學位后，進入貝爾研究所從事真空管研究工作.溫文儒雅的美國人巴丁是一個大學教授的兒子，1908年在美國威斯康星州的麥迪遜出生，相繼于1928年和1929年在威斯康星大學獲得兩個學位.后來又轉(zhuǎn)入普林斯頓大學攻讀固體物理，1936年獲得博士學位.1945年來到貝爾實驗室工作.默文·凱利是一位頗有遠見的科技管理人員.他從30年代起，就注意尋找和采用新材料及依據(jù)新原理工作的電子放大器件.在第二次世界大戰(zhàn)前后，敏銳的科研洞察力促使他果斷地決定加強半導體的基礎(chǔ)研究，以開拓電子技術(shù)的新領(lǐng)域.于是，1945年夏天，貝爾實驗室正式?jīng)Q定以固體物理為主要研究方向，并為此制定了一個龐大的研究計劃.發(fā)明晶體管就是這個計劃的一個重要組成部分.1946年1月，貝爾實驗室的固體物理研究小組正式成立了.這個小組以肖克利為首，下轄若干小組，其中之一包括布拉頓、巴丁在內(nèi)的半導體小組.在這個小組中，活躍著理論物理學家、實驗專家、物理化學家、線路專家、冶金專家、工程師等多學科多方面的人才.他們通力合作，既善于汲取前人的有益經(jīng)驗，又注意借鑒同時代人的研究成果，博采眾家之長.小組內(nèi)部廣泛開展有益的學術(shù)探討.“有新想法，新問題，就召集全組討論，這是習慣”.在這樣良好的學術(shù)環(huán)境中，大家都充滿熱情，完全沉醉在理論物理領(lǐng)域的研究與探索中.開始，布拉頓和巴丁在研究晶體管時，采用的是肖克利提出的場效應概念.場效應設(shè)想是人們提出的第一個固體放大器的具體方案.根據(jù)這一方案，他們仿照真空三極管的原理，試圖用外電場控制半導體內(nèi)的電子運動.但是事與愿違，實驗屢屢失敗.人們得到的效應比預期的要小得多.人們困惑了，為什么理論與實際總是矛盾的呢?問題究竟出在那里呢?經(jīng)過多少個不眠之夜的苦苦思索，巴丁又提出了一種新的理論——表面態(tài)理論.這一理論認為表面現(xiàn)象可以引起信號放大效應.表面態(tài)概念的引入，使人們對半導體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的認識前進了一大步.布拉頓等人乘勝追擊，認真細致地進行了一系列實驗.結(jié)果，他們意外地發(fā)現(xiàn)，當把樣品和參考電極放在電解液里時，半導體表面內(nèi)部的電荷層和電勢力發(fā)生了改變，這不正是肖克利曾經(jīng)預言過的場效應嗎?這個發(fā)現(xiàn)使大家十分振奮.在極度興奮中，他們加快了研究步伐，利用場效應又反復進行了實驗.誰知，繼續(xù)實驗中突然發(fā)生了與以前截然不同的效應.這接踵而至的新情況大大出乎實驗者的預料.人們的思路被打斷了，制作實用器件的原計劃不能不改變了，漸趨明朗的形勢又變得撲朔迷離了.然而肖克利小組并沒有知難而退.他們緊緊循著茫茫迷霧中的一絲光亮，改變思路，繼續(xù)探索.經(jīng)過多次地分析、計算、實驗，1947年12月23日，人們終于得到了盼望已久的“寶貝”.這一天，巴丁和布拉頓把兩根觸絲放在鍺半導體晶片的表面上，當兩根觸絲十分靠近時，放大作用發(fā)生了.世界第一只固體放大器——晶體管也隨之誕生了.在這值得慶祝的時刻，布拉頓按捺住內(nèi)心的激動，仍然一絲不茍地在實驗筆記中寫道：“電壓增益100，功率增益40，電流損失1/2.5……親眼目睹并親耳聽聞音頻的人有吉布尼、摩爾、巴丁、皮爾遜、肖克利、弗萊徹和包文.”在布拉頓的筆記上，皮爾遜、摩爾和肖克利等人分別簽上了日期和他們的名字表示認同.巴丁和布拉頓實驗成功的這種晶體管，是金屬觸絲和半導體的某一點接觸，故稱點接觸晶體管.這種晶體管對電流、電壓都有放大作用.晶體管發(fā)明之后基于嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，貝爾實驗室并沒有立即發(fā)表肖克利小組的研究成果.他們認為，還需要時間弄清晶體管的效應，以便編寫論文和申請專利.此后一段時間里，肖克利等人在極度緊張的狀態(tài)中忙碌地工作著.他們心中隱藏著一絲憂慮.如果別人也發(fā)明了晶體管并率先公布了，他們的心血就付之東流了.他們的擔心絕非多慮，當時許多科學家都在潛心于這一課題的研究.1948年初，在美國物理學會的一次會議上，柏杜大學的布雷和本澤報告了他們在鍺的點接觸方面所進行的實驗及其發(fā)現(xiàn).當時貝爾實驗室發(fā)明晶體管的秘密尚未公開，它的發(fā)明人之一——布拉頓此刻就端坐在聽眾席上.布拉頓清楚地意識到布雷等人的實驗距離晶體管的發(fā)明就差一小步了.因此，會后布雷與布拉頓聊天時談到他們的實驗時，布拉頓立刻緊張起來.他不敢多開口，只讓對方講話，生怕泄密給對方，支吾幾句就匆匆忙忙地走開了.后來，布雷曾惋惜地說過：“如果把我的電極靠近本澤的電極，我們就會得到晶體管的作用，這是十分明白的.”由此可見，當時科學界的競爭是多么的激烈!實力雄厚的貝爾實驗室在這場智慧與技能的角逐中，也不過略勝一籌.
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