晶体管－－－－生日快乐

四川办事处

整整六十年前，大名鼎鼎的贝尔实验室展示了二十世纪最重要的发明：第一个可以真正工作的晶体管。

晶体管的前辈是真空管，而后者的巅峰是1946年的ENIAC，史上第一台真正意义上的电子计算机。庞大的ENIAC使用了18000个真空管，但可靠性很差，平均两天死机一次。业界需要一种新的有源元件，它必须更可靠、更节能、更凉快，这就是延续至今的晶体管。

1947年，Walter Brattain和John Bardeen发明了晶体管，并因此和William Shockley分享了1956年的诺贝尔奖，不过也有人说他们俩贡献的只是第一种可以真正投入实用的晶体管，其实贝尔实验室的科学家们此前已经造出了点接触型晶体管，只是难于投产、从未实际使用、也不广为所知而已。

1948年，Shockley注册了更先进的面结型晶体管的专利。

1950年左右，Raytheon制造了“CK703”，也就是第一款商用晶体管，售价18美元一个(考虑通货膨胀因素相当于今天的147美元)。显然，这种设备还无法与真空管竞争，因为后者当时只要75美分。

也正因如此，晶体管在发明之初并未改变电子产业。直到1956年日本“ETL Mark 3”诞生，才铸就了第一台全晶体管计算机，只是它用的还是130个点接触型晶体管，不实用也不可靠。第二年，IBM拿出了体重一吨多的“608”，首次使用了3000个商用型锗晶体管，功耗相比真空管型机器降低了90％。

1953年，Raytheon的“CK-722”还是需要7美元，但到了1955年底，只要花99美分就能买到不错的晶体管了。当时虽然还没有摩尔定律，但晶体管越来越便宜，普及之路无法阻挡。

今天，晶体管已经遍布了整个半导体产业，Intel最新的45nm工艺四核心处理器就在214平方毫米的面积上集成了8.2亿个这种小东西，不过当初杀死真空管的魔咒似乎又开始笼罩晶体管了。1946年，全世界的计算机才消耗几千千瓦的能量，而现在，一台普通的服务器就能做到这一点。2005年，全球服务器的运转需要14座十亿瓦的电厂才能支撑，据说Google在俄勒冈州Dalles的数据中心也离不开高高的冷却塔。

老顽童

晶体管对我的刺激是终生的，小时侯为了买一只低频放大管（苏联型号记不得了，像个草帽，很流行）整一个学期要节俭过日子，因为那东西要4元多。到后来我成了收集收藏狂，现在我收藏的各种晶体管10多万万只，其他原器件也琳琅满目，简直是变态。

清风明月

原帖由 老顽童 于 2007-12-17 10:09 发表
晶体管对我的刺激是终生的，小时侯为了买一只低频放大管（苏联型号记不得了，像个草帽，很流行）整一个学期要节俭过日子，因为那东西要4元多。到后来我成了收集收藏狂，现在我收藏的各种晶体管10多万万只，其他 ...

10多万万只啊！

rupolo

原帖由 清风明月 于 2007-12-17 10:14 发表

10多万万只啊！

10多万万只啊！ 您老发达了?

胡屠

82年，杀猪的自己装了个双声道功放，全分离元件的，乐声的橡皮喇叭，低音震撼。于是，咱就有了对着女生宿舍狂喊狂叫的杀手锏了。杀猪的喜欢草帽型功率管。

老顽童

原帖由 rupolo 于 2007-12-17 12:15 发表

10多万万只啊！ 您老发达了?

你要不要，全处理给你，说价钱吧。

四川办事处

原帖由 老顽童 于 2007-12-17 12:53 发表

你要不要，全处理给你，说价钱吧。

十多万支，再怎么也要收个十万八万的哦，何况是收藏品，更何况是我们老前辈的收藏，算是名人用过的:lol :lol :lol
十万第一次..............
十万第二次..............
十万第三次..............
宣布
清风明月拍得此十万支晶体管

安庆豹马

顶一个 哦 。

1老头

谁 知道真空管什么时间发明出来的？

老顽童

1883年，闻名世界的大发明家爱迪生发明了第一只白炽照明灯。电灯的发明，给一直生活在黑暗之中的人们送去了光明和温暖。就在这个过程中，爱迪生还发现 了一个奇特的现象：一块烧红的铁会散发出电子云。后人称之为爱迪生效应。

1904年弗莱明在真空中加热的电丝(灯丝)前加了一块板极，从而发明了第一只电子管。他把这种装有两个极的电子管称为二极管。利用新发明的电子 管，可以给电流整流，使电话受话器或其它记录装置工作起来。如今，打开一架普通的电子管收音机，我们很容易看到灯丝烧得红红的电子管．它是电子设备工作的 心脏，是电子工业发展的起点。

弗莱明的二极管是一项崭新的发明．它在实验室中工作得非常好。可是，不知为什么，它在实际用于检波器上却很不成功，还不如同时发明的矿石检波器可靠。因此，对当时无线电的发展没有产生什么冲击。

此后不久，贫困潦倒的美国发明家德福雷斯特，在二极管的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板，从而发明了第一只真空三极管。这一小小的改动，竟带来 了意想不到的结果。它不仅反应更为灵敏、能够发出音乐或声音的振动，而且，集检波、放大和振荡三种功能于一体。因此，许多人都将三极管的发明看作电子工业 真正的诞生起点。

电子管的问世，推动了无线电电子学的蓬勃发展．到1960年前后，西 方国家的无线电工业年产10亿只无线电电子管。电子管除应用于电话放大器、海上和空中通讯外，也广泛渗透到家庭娱乐领域，将新闻、教育节目、文艺和音乐播 送到千家万户。就连飞机、雷达、火箭的发明和进一步发展，也有电子管的一臂之力。

电子管器件历时40余年一直在电子技术领域里占据统治地位。但是，不可否认，电子管十分 笨重，能耗大、寿命短、噪声大，制造工艺也十分复杂。因此，电子管问世不久，人们就在努力寻找新的电子器件。第二次世界大战中，电子管的缺点更加暴露无 遗。在雷达工作频段上使用的普通的电子管，效果极不稳定。移动式的军用器械和设备上使用的电子管更加笨拙，易出故障。因此，电子管本身固有的弱点和迫切的 战时需要，都促使许多科研单位和广大科学家，集中精力，迅速研制成功能取代电子管的固体元器件。

早在30年代，人们已经尝试着制造固体电子元件。但是，当时人们多数是直接用模仿制造真空三极管的方法来制造固体三极管。因此这些尝试毫无例外都失败了。

1948年6月的一天，在美国贝尔实验室的一个房间里，一架样式很普通的收音机正在播放着轻柔的音乐，许多参观者在它面前驻足不前。为什么大家都对这台收 音机情有独钟呢？原来这是第一架不用电子管，而代之以一种新的固体元件——晶体管的收音机。晶体管发 明以后，在不长的时间内，它的深远影响便很快地显示出来，它在电子学领域完成了一场真正的革命。

什么是晶体管呢？通俗地说，晶体管是半导体做的固体电子元件。

半导体是19世纪末才发现的一种材料。当时人们并没有发现半导体的价值，也就没有注重半导体的研究。直到二次大战中，由于雷达技术的发展，半导体 器件——微波矿石检波器的应用日趋成熟，在军事上发挥了重要作用，这才引起了人们对半导体的兴趣。许多科学家都投入到半导体的深入研究中。经过紧张的研究 工作，美国物理学家肖克利、巴丁和布拉顿三人捷足先登，合作发明了晶体管——一种三个支点的半导体固体元件。它的发 明是电子技术史中具有划时代意义的伟大事件，它开创了一个崭新的时代——固体电子技术时代。他们三人也因研究半导体及发现晶体管效应而共同获得1956年 最高科学奖——诺贝尔物理奖。

开始，布拉顿和巴丁在研究晶体管时，采用的是肖克利提出的场效应概念。场效应设想是人们提出的第一个固体放大器的具体方案。根据这一方案，他们仿照真空三极管的原理，试图用外电场控制半导体内的电子运动。但是事与愿违，实验屡屡失败。

问题究竟出在那里呢？经过多少个不眠之夜的苦苦思索，巴丁又提出了一种新的理论——表面态理论。这一理论认为表面现象可以引起信号放大效应。表面 态概念的引入，使人们对半导体的结构和性质的认识前进了一大步。布拉顿等人乘胜追击，认真细致地进行了一系列实验。结果，他们意外地发现，当把样品和参考 电极放在电解液里时，半导体表面内部的电荷层和电势力发生了改变，这不正是肖克利曾经预言过的场效应吗?这个发现使大家十分振奋。在极度兴奋中，他们加快 了研究步伐，利用场效应又反复进行了实验。谁知，继续实验中突然发生了与以前截然不同的效应。这接踵而至的新情况大大出乎实验者的预料。

人们的思路被打断了，制作实用器件的原计划不能不改变了，渐趋明朗的形势又变得扑朔迷离了。然而肖克利小组并没有知难而退．他们紧紧循着茫茫迷雾 中的一丝光亮，改变思路，继续探索．经过多次地分析、计算、实验，1947年12月23日，巴丁和布拉顿把两 根触丝放在锗半导体晶片的表面上，当两根触丝十分靠近时，放大作用发生了。世界第一只固体放大器——晶体管也随之诞生了。

巴丁和布拉顿实验成功的这种晶体管，是金属触丝和半导体的某一点接触，故称点接触晶体管。这种晶体管对电流、电压都有放大作用。

晶体管发明半年以后，在1948年6月30日，贝尔实验室首次在纽约向公众展示了晶体管。这个伟大的发明使许多专家不胜惊讶。然而，对于它的实用 价值，人们大都表示怀疑。

的确，当时的点接触晶体管同矿石检波器一样，利用触须接点，很不稳定，噪声大，频率低，放大功率小，性能还赶不上电子管，制作又很困难．难怪人们 对它无动于衷。然而，物理学家肖克利等人却坚信晶体管大有前途，它的巨大潜力还没有被人们所认识。于是，在点接触式晶体管发明以后，他们仍然不遗余力，继 续研究。晶体管同电子管产生于完全不同的物理现象，这就暗示晶体管效应有其独特之处。明白了这一点，肖克利当 即决定暂时放弃原来追求的场效应晶体管，集中精力实现另一个设想——晶体管的放大作用。1948年11月，肖克利构思出 一种新型晶体管，其结构像“三明治”夹心面包那样，把N型半导体夹在两层P型半导体之间。可惜的是，由于当时技术条件的 限制，研究和实验都十分困难．直到1950年，人们才成功地制造出第一个PN结型晶体管。

电子技术发展史上一座里程碑——晶体管的出现，是电子技术之树上绽开的一朵绚丽多彩的奇葩。同电子管相比，晶体管具有诸多优越性：

①晶体管的构件是没 有消耗的。无论多么优良的电子管，都将因阴极原子的变化和慢性漏气而逐渐劣化。由于技术上的原因，晶体管制作之初也存在同样的问题。随着材料制作上的进步 以及多方面的改善，晶体管的寿命一般比电子管长100到1000倍，称得起永久性器件的美名。

②晶体管消耗电子极少，仅为电子管的十分之一或几十分之一． 它不像电子管那样需要加热灯丝以产生自由电子。一台晶体管收音机只要几节干电池就可以半年一年地听下去，这对电子管收音机来说，是难以做到的。

③晶体管不 需预热，一开机就工作。例如，晶体管收音机一开就响，晶体管电视机一开就很快出现画面。电子管设备就做不到这一点。开机后，非得等一会儿才听得到声音，看 得到画面。显然，在军事、测量、记录等方面，晶体管是非常有优势的。

④晶体管结实可靠，比电子管可靠100倍，耐冲击、耐振动，这都是电子管所无法比拟 的。另外，晶体管的体积只有电子管的十分之一到百分之一，放热很少，可用于设计小型、复杂、可靠的电路。晶体管的制造工艺虽然精密，但工序简便，有利于提 高元器件的安装密度。正因为晶体管的性能如此优越，晶体管诞生之后，便被广泛地应用于工农业生产、国防建设以及人们日常生活中。1953年，首批电池式的 晶体管收音机一投放市场，就受到人们的热烈欢迎，人们争相购买这种收音机。接着，各厂家之间又展开了制造短波晶体管的竞赛。此后不久，不需要交流电源的袖 珍“晶体管收音机”开始在世界各地出售，又引起了一个新的消费热潮。

由于硅晶体管适合高温工作，可以抵抗大气影响，在电子工业领域是最受欢迎的产品之一。从1967年以来，电子测量装置或者电视摄像机如果不是“晶体管化”的，那么就别想卖出去一件．轻便收发机，甚至车载的大型发射机也都晶体管化了。

另外，晶体管还特别适合用作开关。它也是第二代计算机的基本元件．人们还常常用硅晶体管制造红外探测器。就连可将太阳能转变为电能的电池——太阳 能电池也都能用晶体管制造。这种电池是遨游于太空的人造卫星的必不可少的电源。

从1950年至1960年的十年间，世界主要工业国家投入了巨额资金，用于研究、开发与生产晶体管和半导体器件。例如，纯净的锗或硅半导体，导电性 能很差，但加入少量其它元素(称为杂质)后，导电性能会提高许多。但是要想把定量杂质正确地熔入锗或硅中，必须在一定的温度下，通过加热等方法才能实现． 而一旦温度高于摄氏75度，晶体管就开始失效。为了攻克这一技术难关，美国政府在工业界投资数百万美元，以开展这项新技术的研制工作。在这样雄厚的财政资 助下，没过多久，人们便掌握了这种高熔点材料的提纯、熔炼和扩散的技术。特别是晶体管在军事计划和宇宙航行中的威力日益显露出来以后，为争夺电子领域的优 势地位，世界各国展开了激烈的竞争。为实现电子设备的小型化，人们不惜成本，纷纷给电子工业以巨大的财政资助。

自从1904年弗莱明发明真空二极管，1906年德福雷斯特发明真空三极管以来，电子学作为一门新兴学科迅速发展起来。但是电子学真正突飞猛进的 进步，还应该是从晶体管发明以后开始的．尤其是PN结型晶体管的出现，开辟了电子器件的新纪元，引起了一场电子技术的革命。在短短十余年的时间里，新兴的 晶体管工业以不可战胜的雄心和年轻人那样无所顾忌的气势，迅速取代了电子管工业通过多年奋斗才取得的地位，一跃成为电子技术领域的排头兵。现代电子技术的 基础诚然，电子管的发明使电子设备发生了革命性变化。但是电子管体大易碎，费电又不可靠．因此，晶体管的问世被誉为本世纪最伟大的发明之一，它解决了电子 管存在的大部分问题。可是单个晶体管的出现，仍然不能满足电子技术飞速发展的需要。随着电子技术应用的不断推广和电子产品发展的日趋复杂，电子设备中应用 的电子器件越来越多。比如二次世界大战末出现的B29轰炸机上装有1千个电子管和1万多个无线电元件．电子计算机就更不用说了．1960年上市的通用型号 计算机有10万个二极管和2.5万个晶体管。一个晶体管只能取代一个电子管，极为复杂的电子设备中就可能要用上百万个晶体管。一个晶体管有3条腿，复杂一 些的设备就可能有数百万个焊接点，稍一不慎，就极有可能出现故障。为确保设备的可靠性，缩小其重量和体积，人们迫切需要在电子技术领域来一次新的突破。

1957年苏联成功地发射了第一颗人造卫星．这一震惊世界的消息引起了美国朝野的极大震动，它严重挫伤了美国人的自尊心和优越感，发达的空间技术是建立在 先进的电子技术基础上的。为夺得空间科技的领先地位，美国政府于1958年成立了国家航空和宇航局，负责军事和宇航研究，为实现电子设备的小型化和轻量 化，投入了天文数字的经费。就是在这种激烈的军备竞赛的刺激下，在已有的晶体管技术的基础上，一种新兴技术诞生了，那就是今天大放异彩的集成电路。有了集 成电路，计算机、电视机等与人类社会生活密切相关的设备不仅体积小了，功能也越来越齐全了，给现代人的工作、学习和娱乐带来了极大便利。那么，什么是集成 电路呢？集成电路是在一块几平方毫米的极其微小的半导体晶片上，将成千上万的晶体管、电阻、电容、包括连接线做在一起．真正是立锥之地布千军。它是材料、 元件、晶体管三位一体的有机结合。

集成电路的问世离不开晶体管技术，本质上，集成电路是最先进的晶体管——外延平面晶体制造工艺的延续。集成电路 设想的提出，同晶体管密切相关．1952年，英国皇家雷达研究所的一位著名科学家达默，在一次会议上曾指出：“随着晶体管的出现和对半导体的全面研究，现 在似乎可以想象，未来电子设备是一种没有连接线的固体组件。”虽然达默的设想并未付诸实施，但是他为人们的深入研究指明了方向。

后来，一个叫基尔比的美国人步达默的后尘，走上了研究固体组件这条崎岖的小路．基尔比毕业于伊利诺斯大学电机工程系。1952年一个偶然机会，基尔比参加了贝尔实验室的晶体管讲座．富于创造性的基尔比一下子就被晶体管这个小东西迷住了。

当时，他在一家公司负责一项助听器研究计划．心系晶体管的基尔比不由自主地想把晶体管用在助听器上，他果然获得了成功。他研究出一种简便的方法， 将晶体管直接安装在塑料片上，并用陶瓷密封．初步的成功使他对晶体管的兴趣与日俱增。为寻求更大的发展，基尔比于1958年5月进入得克萨斯仪器公司。当 时，公司正参与美国通信部队的一项微型组件计划。基尔比非常希望能在这一计划中一显身手。强烈的自尊促使他决心凭自己的智慧和努力进入这一计划。经过长时间的孤军奋战，到1959年，一块集 成电路板终于在基尔比的手中诞生了。

同年3月，这一产品被拿到无线电工程师协会上展出。得克萨斯公司当时的副总裁谢泼德自豪地宣布，这是“硅晶体管后得克萨斯仪器公司最重要的开发成果”。在晶体管技术基础上迅速发展起来的集成电路，带来了微电子技术的突飞猛进。

微电子技术的不断进步，极大降低了晶体管的成本，在1960年，生产1只晶体管要花10美元，而今天，1只嵌入集成电路里的晶体管的成本还不到1美分，这使晶体管的应用更为广泛了。