作为划时代的发明，我们现在应用的叫做结型晶体管。它可以说是信息革命的开端，是现代文明的基石。这样说一点也不夸张，我们现在使用的苹果A14芯片和华为麒麟芯片分别集成了亿和亿晶体管，生活中的其他电器中也都是晶体管的身影。

在晶体管发明之前人们为了控制电路，使用的是电子管，电子管体积大、耗电多、寿命短。房子一样大的计算机和巨型的电视，就是因为晶体管的这些缺点而诞生的。人们对于电路的控制技术不断成熟，迫切需要体积小巧的电器元件。

电子管计算机

晶体管发明之后的几十年，电子技术突飞猛进，发生了翻天覆地的变化，集成电路、微处理器技术日新月异，现在的制造技术已经发展到了纳米尺寸。年贝尔实验室发表第一个以锗半导体做成的点接触晶体管，随后肖克莱在理论上设计出了结型晶体管，结型晶体管能耗小、耐冲击、耐震、寿命长久、制造廉价。年巴丁、布拉坦、肖克莱因为半导体及晶体管效应的研究获得诺贝尔物理奖。

集成电路

结型晶体管的原理要从P-N结说起，半导体材料有4价的硅制作而成，就像下面四个触手的触手怪。他们手中的就是电子，硅通电的话就会吸收一些能量，一些电子就会变成自由电子，但因为空间比较少所以硅的导电率比较低。

随着人们发明了一种掺杂的技术，将5价的磷掺入硅中，如下图，这样就多出来了自由的电子，称为N型半导体。

如果将3价的硼掺杂的话，就会多出了空穴，如下图，称为P型半导体。

一半P型半导体和一半N型半导体就形成了一个PN结。在交界处，由于电子的迁移，P区得到一些电子，N区产生了一些空穴。这样在红色区域形成了一个电场，电场方向由N区指向P区（右侧指向左侧），所以就会阻止电子进一步从下图的右向左移动。

P--N结，左侧是P型，右侧是N型

在这个状态下绿色圈圈为空穴，浅蓝小球为电子，当如图反向接电源的时候，电源正极会吸引电子，负极吸引空穴，这时是不会有电流的，所以二极管不导通。

电源左正右负

当电源反向的时候，同样正极吸引电子，负极的电子如果电压足够大克服红色电位障碍越过中间的区域流向电源正极，从而产生电流，二极管导通。

当年贝尔实验室发明点接触晶体管的是巴丁和布拉坦，他们制作的晶体管是一个三极管，见下图。

上图上部是一个弹簧，集电极和发射极是金箔粘在三角形塑料片两侧，尖部压在锗晶片上，下部是基极。这样做是因为限于当时的制造条件，两个金箔要靠得足够近，约0.05mm，才能既不导通，又可以破除屏蔽（上边的红色区域）作用。为了满足条件在三角形塑料片两侧粘贴金箔，在顶部割开然后压在锗晶片上。

巴丁和布拉坦发明了点接触晶体管，肖克莱是他们的领导而且他在这项研究上进行了八年的研究，没有能参与到发明的过程他感到很遗憾也不甘心。点接触晶体管存在其缺点，不稳定、噪声大、效率低，放大功率甚至不如电子管。肖克莱又用了38天时间研究出了双极导体载流子的输运理论和公式，他从理论上发明了结型晶体管。

三位大牛：巴丁（左）、肖克莱（中）、布拉坦（右）

这其中约翰-巴丁又去研究了超导理论，又获得了诺贝尔奖。没错，又获得了诺贝尔物理学奖。

在这之前我们已经见到了量子力学的身影，量子力学的能带理论，让人们进一步认识了固体物质的绝缘体、导体和半导体，可以说是初露峥嵘。虽然量子力学还是处于起步阶段，但相信未来会带我们进入到更先进的世界。

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