二極管的特性及簡(jiǎn)介

1、極管的特性與參數(shù)幾乎在所有的電子電路中，都要用到半導(dǎo)體二極管，它在許多的電路中起著重要 的作用，它是誕生最早的半導(dǎo)體器件之一，其應(yīng)用也非常廣泛。二極管的工作原理晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié),在其界面處兩 側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于 p-n結(jié)兩邊載流 子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑消作用使載流子的 擴(kuò)散電流增加引起了正向電流，如下圖導(dǎo)通區(qū)所示。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強(qiáng)， 形成在一定反 向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽

2、和電流10,如下圖截止區(qū)所示。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí)，p-n結(jié)空間電荷層中的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界 值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對(duì)，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流, 稱為二極管的擊穿現(xiàn)象，如下圖擊穿區(qū)所示。二極管的導(dǎo)電特性二極管最重要的特性就是單方向?qū)щ娦浴?在電路中，電流只能從二極管的正 極流入，負(fù)極流出。下面通過簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)說明二極管的正向特性和反向特性。1. 正向特性在電子電路中，將二極管的正極接在高電位端，負(fù)極接在低電位端，二極管 就會(huì)導(dǎo)通，這種連接方式，稱為正向偏置。必須說明，當(dāng)加在二極管兩端的正向電 壓很小時(shí)，二極管仍然不能導(dǎo)通，流過二極管的正向電流十分微弱。只有當(dāng)正向電

3、 壓達(dá)到某一數(shù)值（硅管約為0.6V）以后，二極管才能真正導(dǎo)通。導(dǎo)通后二極管兩端 的電壓稱為二極管的正向壓降。2、反向特性在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負(fù)極接在高電位端，此時(shí)二極管 處于截止?fàn)顟B(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時(shí)，仍然會(huì)有 微弱的反向電流流過二極管，稱為漏電流。當(dāng)二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù) 值，反向電流會(huì)急劇增大，二極管將失去單方向?qū)щ娞匦?，這種狀態(tài)稱為二極管的 擊穿。二極管測(cè)試中的主要參數(shù)用來測(cè)試二極管的性能好壞的技術(shù)指標(biāo)稱為二極管的參數(shù)。 以下是二極管測(cè) 試中的幾個(gè)主要參數(shù)：1. 額定正向工作電流 IF是指二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)允許通過的最大正向

4、電流值。 當(dāng)更大的電流通過二極 管時(shí)會(huì)使 dice 發(fā)熱，溫度上升 , 當(dāng)溫度超過容許限度時(shí)，就會(huì)使 dice 過熱而損 壞。所以，二極管使用中不要超過二極管額定正向工作電流值。例如:DFM的額定正向工作電流為1A2. 正向壓降 VF是指通過二極管額定正向工作電流 IF 時(shí)，二極管兩端的電壓值例如：通過DFM的正向工作電流為1A時(shí)，二極管兩端的電壓值約為 0.9V.3. 最高反向工作電壓 VR當(dāng)二極管兩端的反向電壓提高到一定值時(shí) , 會(huì)將二極管擊穿 ,失去單向?qū)щ娔芰Α?為了保證使用安全，規(guī)定了最高反向工作電壓值。例如:DF10M最高反向工作電壓為1100V,而擊穿電壓約為1400V.4. 反

5、向電流 IR是指二極管兩端加最高反向工作電壓 VR時(shí)，流過二極管的反向電流。反向電流 越小，二極管的單向?qū)щ娦阅茉胶美?DF10M反向電壓為1100V時(shí)，VR約為0.2uA（微安）.5. 反向臨界電流 IZ是指二極管反向電流急劇增大到接近擊穿現(xiàn)象時(shí)的電流例如：設(shè)定DF10M的IZ為0.1mA（毫安）即100微安。6. 反向臨界電壓 VZ是指二極管反向電流為 IZ 時(shí)的反向電壓值 ,若反向電壓大于此值， 則反向電流劇 增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?，從而引起反向擊穿例?DF10M的 IZ 為 0.1mA 時(shí)，VZ約為 1300V。7. 反向恢復(fù)時(shí)間 Trr二極管在較低頻率的應(yīng)用時(shí)， 一般不需要

6、考慮其導(dǎo)通到截止， 或截止到導(dǎo)通的轉(zhuǎn) 換時(shí)間。但是如果二極管工作在高速的開關(guān)電路環(huán)境中， 當(dāng)二極管從正向偏置的 導(dǎo)通狀態(tài)， 突然轉(zhuǎn)為反向偏置時(shí)， 需要一定的時(shí)間才能變成截止?fàn)顟B(tài)， 這段時(shí)間 稱為反向恢復(fù)時(shí)間例如:EDF1DM勺Trr最大為50nS（納秒）。8. 正向壓降差 DVF-Delta VF目的是測(cè)試二極管焊接質(zhì)量的好壞，先給二極管通過一個(gè)小正向電流Im,二極管兩端的電壓為VF1,再給二極管通過一個(gè)大的正向電流并持續(xù)一定時(shí)間，使二極管發(fā)熱，最后再通過一個(gè)小電流Im，二極管兩端的電壓為VF2,正向壓降差為 兩個(gè)電壓之差（DVF=VF1-VF2，晶粒被加熱后VF2值會(huì)比VF1值小，故DVF為

7、 正值。DVF越小且不為0時(shí)，焊接質(zhì)量越好。對(duì)于焊接中虛焊的二極管，由于晶 粒接觸面積變小，此二極管發(fā)熱量更大使 VF2變得更小，使DVF變大。例如：設(shè)定DF10M的 Im為0.01A時(shí)，大的正向電流為5A并持續(xù)75mS,焊接中 無虛焊件的DVF約為0.06V。虛焊件的DVF會(huì)大于0.08V。電子技術(shù)發(fā)展的里程碑晶體管談到晶體管，也許很多人會(huì)感到很陌生然而，就是小小的晶體管的發(fā)明給電子學(xué)帶來了一場(chǎng) 革命這場(chǎng)革命發(fā)展之迅速、波及范圍之廣泛，完全超出了人們的想象現(xiàn)在晶體管和微型電路幾乎無所不能，無處不在小到人們?nèi)粘Ｉ钪械闹犉?、收音機(jī)、錄 音機(jī)和電視機(jī)，大到實(shí)驗(yàn)室儀器、工業(yè)生產(chǎn)及國(guó)防設(shè)備、計(jì)算機(jī)

8、、機(jī)器人、宇宙飛盤等，都離 不開晶體管可以毫不夸張地說，晶體管奠定了現(xiàn)代電子技術(shù)的基礎(chǔ)可是，晶體管究竟是什么樣的 ?它又是怎樣發(fā)明出來的 ?必不可少的一步電子管的問世 1883 年，聞名世界的大發(fā)明家愛迪生發(fā)明了第一只白熾照明燈電燈的發(fā)明，給一直生活在黑暗之 中的人們送去了光明和溫暖就在這個(gè)過程中，愛迪生還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇特的現(xiàn)象：一塊燒紅的 鐵會(huì)散發(fā)出電子云后人稱之為愛迪生效應(yīng) 1884 年的一天，一位叫弗萊明的英國(guó)發(fā)明家，遠(yuǎn) 涉重洋，風(fēng)塵仆仆地來到美國(guó)，拜會(huì)了他慕名已久的愛迪生就在這兩位大發(fā)明家的會(huì)見中， 愛迪生再次展示了愛迪生效應(yīng)遺憾的是，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，不論是愛迪生，還是弗 萊明，

9、都對(duì)這一效應(yīng)百思不得其解，不知道利用這一效應(yīng)能做些什么20 世紀(jì)初，有線電報(bào)問世了這一發(fā)明給人們帶來了很多便利有線電報(bào)發(fā)出的信號(hào)是高頻無 線電波，收信臺(tái)必須進(jìn)行整流，才能從聽筒中聽出聲音來當(dāng)時(shí)的整流器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功效又差， 亟待改進(jìn)正在研究高頻整流器的弗萊明靈機(jī)一動(dòng)，他想，如果把愛迪生效應(yīng)應(yīng)用在檢波器上， 結(jié)果會(huì)怎樣呢 ? 就這樣，引出了一個(gè)新的發(fā)明1904 年弗萊明在真空中加熱的電絲 （燈絲 ）前加了一塊板極，從而發(fā)明了第一只電子管他把這 種裝有兩個(gè)極的電子管稱為二極管利用新發(fā)明的電子管，可以給電流整流，使電話受話器或 其它記錄裝置工作起來如今，打開一架普通的電子管收音機(jī)，我們很容易看到燈絲燒

10、得紅紅 的電子管它是電子設(shè)備工作的心臟，是電子工業(yè)發(fā)展的起點(diǎn)弗萊明的二極管是一項(xiàng)嶄新的發(fā)明它在實(shí)驗(yàn)室中工作得非常好可是，不知為什么，它在實(shí) 際用于檢波器上卻很不成功，還不如同時(shí)發(fā)明的礦石檢波器可靠因此，對(duì)當(dāng)時(shí)無線電的發(fā)展 沒有產(chǎn)生什么沖擊此后不久，貧困潦倒的美國(guó)發(fā)明家德福雷斯特，在二極管的燈絲和板極之間巧妙地加了一個(gè)柵 板，從而發(fā)明了第一只真空三極管這一小小的改動(dòng)，竟帶來了意想不到的結(jié)果它不僅反應(yīng) 更為靈敏、能夠發(fā)出音樂或聲音的振動(dòng)，而且，集檢波、放大和振蕩三種功能于一體因此， 許多人都將三極管的發(fā)明看作電子工業(yè)真正的誕生起點(diǎn) 德福雷斯特自己也非常驚喜， 認(rèn)為“我 發(fā)現(xiàn)了一個(gè)看不見的空中帝國(guó)”

11、電子管的問世，推動(dòng)了無線電電子學(xué)的蓬勃發(fā)展到 1960 年前后， 西方國(guó)家的無線電工業(yè)年產(chǎn) 10 億只無線電電子管 電子管除應(yīng)用于電話放大器、 海上 和空中通訊外， 也廣泛滲透到家庭娛樂領(lǐng)域， 將新聞、教育節(jié)目、 文藝和音樂播送到千家萬戶 就 連飛機(jī)、雷達(dá)、火箭的發(fā)明和進(jìn)一步發(fā)展，也有電子管的一臂之力三條腿的魔術(shù)師電子管在電子學(xué)研究中曾是得心應(yīng)手的工具 電子管器件歷時(shí) 40 余年一直在電 子技術(shù)領(lǐng)域里占據(jù)統(tǒng)治地位但是，不可否認(rèn)，電子管十分笨重，能耗大、壽命短、噪聲大， 制造工藝也十分復(fù)雜因此，電子管問世不久，人們就在努力尋找新的電子器件第二次世界 大戰(zhàn)中，電子管的缺點(diǎn)更加暴露無遺 在雷達(dá)工作頻

12、段上使用的普通的電子管， 效果極不穩(wěn)定 移 動(dòng)式的軍用器械和設(shè)備上使用的電子管更加笨拙，易出故障因此，電子管本身固有的弱點(diǎn)和 迫切的戰(zhàn)時(shí)需要，都促使許多科研單位和廣大科學(xué)家，集中精力，迅速研制成功能取代電子管 的固體元器件早在 30 年代，人們已經(jīng)嘗試著制造固體電子元件 但是， 當(dāng)時(shí)人們多數(shù)是直接用模仿制造真空 三極管的方法來制造固體三極管因此這些嘗試毫無例外都失敗了年 6 月的一天，在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)房間里，一架樣式很普通的收音機(jī)正在播放著輕柔的 音樂，許多參觀者在它面前駐足不前為什么大家都對(duì)這臺(tái)收音機(jī)情有獨(dú)鐘呢？原來這是第一 架不用電子管，而代之以一種新的固體元件晶體管的收音機(jī)雖然人們

13、對(duì)這架收音機(jī)顯露 出濃厚的興趣然而，他們對(duì)晶體管本身卻不以為然美國(guó)紐約先驅(qū)論壇報(bào)的記者在報(bào)道 中寫道：“這一器件還在實(shí)驗(yàn)室階段，工程師們都認(rèn)為它在電子工業(yè)中的革新是有限的”事 實(shí)上，晶體管發(fā)明以后，在不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，它的深遠(yuǎn)影響便很快地顯示出來它在電子學(xué)領(lǐng)域 完成了一場(chǎng)真正的革命什么是晶體管呢？通俗地說，晶體管是半導(dǎo)體做的固體電子元件像金銀銅鐵等金屬，它們導(dǎo) 電性能好，叫做導(dǎo)體木材、玻璃、陶瓷、云母等不易導(dǎo)電，叫做絕緣體導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體 和絕緣體之間的物質(zhì)，就叫半導(dǎo)體晶體管就是用半導(dǎo)體材料制成的這類材料最常見的便是 鍺和硅兩種半導(dǎo)體是 19 世紀(jì)末才發(fā)現(xiàn)的一種材料 當(dāng)時(shí)人們并沒有發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體的價(jià)值

14、， 也就沒有注重半導(dǎo) 體的研究直到二次大戰(zhàn)中，由于雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體器件微波礦石檢波器的應(yīng)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(duì)半導(dǎo)體的興趣許多科學(xué)家都投入到半 導(dǎo)體的深入研究中經(jīng)過緊張的研究工作， 美國(guó)物理學(xué)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(gè)支點(diǎn)的半導(dǎo)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(shí)代意義的偉大事件，它開創(chuàng)了一個(gè)嶄新的時(shí)代固 體電子技術(shù)時(shí)代他們?nèi)艘惨蜓芯堪雽?dǎo)體及發(fā)現(xiàn)晶體管效應(yīng)而共同獲得 1956 年最高科學(xué)獎(jiǎng) 諾貝爾物理獎(jiǎng)肖克利小組與晶體管美國(guó)人威廉肖克利，1910年2月13日生于倫敦，曾在美國(guó)麻省

15、理工學(xué)院學(xué)習(xí)量子物理， 1936 年得到該校博士學(xué)位后，進(jìn)入久負(fù)盛名的貝爾實(shí)驗(yàn)室工作 貝爾實(shí)驗(yàn)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(hào)稱“研究王國(guó)” 早 在1936年，當(dāng)時(shí)的研究部主任，后來的貝爾實(shí)驗(yàn)室總裁默文凱利就對(duì)肖克利說過，為了適 應(yīng)通訊不斷增長(zhǎng)的需要，將來一定會(huì)用電子交換取代電話系統(tǒng)的機(jī)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(jìn)電子技術(shù)進(jìn)步的事業(yè)中沃爾 特布拉頓也是美國(guó)人，1902年2月10日出生在中國(guó)南方美麗的城市廈門，當(dāng)時(shí)他父親受聘 在中國(guó)任教布拉頓是實(shí)驗(yàn)專家， 1929 年獲得明尼蘇達(dá)大學(xué)的博士學(xué)位后， 進(jìn)入

16、貝爾研究所從 事真空管研究工作 溫文儒雅的美國(guó)人巴丁是一個(gè)大學(xué)教授的兒子， 1908 年在美國(guó)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(xué)獲得兩個(gè)學(xué)位 后來又轉(zhuǎn)入普林斯頓 大學(xué)攻讀固體物理，1936年獲得博士學(xué)位.1945年來到貝爾實(shí)驗(yàn)室工作.默文凱利是一位 頗有遠(yuǎn)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(qiáng)半導(dǎo)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(shí)驗(yàn)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(gè)龐大的研究計(jì)劃

17、.發(fā)明晶體管就是這個(gè)計(jì)劃的一個(gè)重要組成部 分. 1946 年 1 月，貝爾實(shí)驗(yàn)室的固體物理研究小組正式成立了.這個(gè)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(dǎo)體小組.在這個(gè)小組中，活躍著理論物理學(xué) 家、實(shí)驗(yàn)專家、物理化學(xué)家、線路專家、冶金專家、工程師等多學(xué)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(yàn)，又注意借鑒同時(shí)代人的研究成果，博采眾家之長(zhǎng).小組內(nèi) 部廣泛開展有益的學(xué)術(shù)探討.“有新想法，新問題，就召集全組討論，這是習(xí)慣”.在這樣良 好的學(xué)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(shí)，采用的是肖克利提出的場(chǎng)

18、效應(yīng)概念.場(chǎng)效應(yīng)設(shè)想是人們提出的第一個(gè)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(chǎng)控制半導(dǎo)體內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng).但是事與愿違，實(shí)驗(yàn)屢屢失敗.人們得到的效應(yīng)比預(yù)期的要小得多.人們困惑了，為什么理論與實(shí)際總是矛盾的呢？問題究竟出在那里呢？經(jīng)過多少個(gè)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(rèn)為表面現(xiàn)象可以引起信號(hào)放大效應(yīng).表面態(tài)概念的引入，使人們對(duì)半導(dǎo)體 的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的認(rèn)識(shí)前進(jìn)了一大步.布拉頓等人乘勝追擊，認(rèn)真細(xì)致地進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn).結(jié) 果，他們意外地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)把樣品和參考電極放在電解液里時(shí)，半導(dǎo)體表面內(nèi)部的電荷層和電勢(shì) 力發(fā)生了改變， 這不正是肖克

19、利曾經(jīng)預(yù)言過的場(chǎng)效應(yīng)嗎?這個(gè)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(chǎng)效應(yīng)又反復(fù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn).誰知，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)中突然發(fā)生了與以 前截然不同的效應(yīng).這接踵而至的新情況大大出乎實(shí)驗(yàn)者的預(yù)料.人們的思路被打斷了，制作實(shí)用器件的原計(jì)劃不能不改變了，漸趨明朗的形勢(shì)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(jì)算、實(shí)驗(yàn)， 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(dǎo)體晶片的表面上，當(dāng)兩根觸絲十分靠近時(shí)，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

20、這值得慶祝的時(shí)刻，布拉頓按捺住內(nèi)心的激動(dòng)，仍然一絲不茍地在實(shí)驗(yàn)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(rèn)同巴丁和布拉頓實(shí)驗(yàn)成功的這種晶體管，是金屬觸絲和半導(dǎo)體的某一點(diǎn)接觸，故稱點(diǎn)接觸晶體 管這種晶體管對(duì)電流、電壓都有放大作用晶體管發(fā)明之后基于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，貝爾實(shí)驗(yàn)室并沒有立即發(fā)表肖克利小組的研究成果他 們認(rèn)為，還需要時(shí)間弄清晶體管的效應(yīng)，以便編寫論文和申請(qǐng)專利此后一段時(shí)間里，肖克利 等人在極度緊張的狀態(tài)中忙

21、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(dān)心絕非多慮，當(dāng)時(shí)許多科學(xué)家都在潛心于 這一課題的研究 1948 年初，在美國(guó)物理學(xué)會(huì)的一次會(huì)議上， 柏杜大學(xué)的布雷和本澤報(bào)告了他 們?cè)阪N的點(diǎn)接觸方面所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)及其發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)貝爾實(shí)驗(yàn)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(shí)到布雷等人的實(shí)驗(yàn)距離晶 體管的發(fā)明就差一小步了因此，會(huì)后布雷與布拉頓聊天時(shí)談到他們的實(shí)驗(yàn)時(shí)，布拉頓立刻緊 張起來他不敢多開口，只讓對(duì)方講話，生怕泄密給對(duì)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

22、電極，我們就會(huì)得到晶體管的作用，這 是十分明白的”由此可見，當(dāng)時(shí)科學(xué)界的競(jìng)爭(zhēng)是多么的激烈！實(shí)力雄厚的貝爾實(shí)驗(yàn)室在這場(chǎng) 智慧與技能的角逐中，也不過略勝一籌晶體管發(fā)明半年以后，在 1948 年 6 月 30 日，貝爾實(shí)驗(yàn)室首次在紐約向公眾展示了晶體管這 個(gè)偉大的發(fā)明使許多專家不勝驚訝然而，對(duì)于它的實(shí)用價(jià)值，人們大都表示懷疑當(dāng)年 7 月 1 日的紐約時(shí)報(bào) 只以 8 個(gè)句子、 201 個(gè)文字的短訊形式報(bào)道了本該震驚世界的這條新聞 在 公眾的心目中，晶體管不過是實(shí)驗(yàn)室的珍品而已估計(jì)只能做助聽器之類的小東西，不可能派 上什么大用場(chǎng)的確，當(dāng)時(shí)的點(diǎn)接觸晶體管同礦石檢波器一樣，利用觸須接點(diǎn)，很不穩(wěn)定，噪聲大，頻

23、率低， 放大功率小，性能還趕不上電子管，制作又很困難難怪人們對(duì)它無動(dòng)于衷然而，物理學(xué)家 肖克利等人卻堅(jiān)信晶體管大有前途，它的巨大潛力還沒有被人們所認(rèn)識(shí)于是，在點(diǎn)接觸式晶 體管發(fā)明以后，他們?nèi)匀徊贿z余力，繼續(xù)研究又經(jīng)過一個(gè)多月的反復(fù)思索，肖克利瘦了，眼 中也布滿了血絲一個(gè)念頭卻在心中越來越明晰了，那就是以往的研究之所以失敗，根本原因 在于人們不顧一切地盲目模仿真空三極管這實(shí)際上走入了研究的誤區(qū)晶體管同電子管產(chǎn)生 于完全不同的物理現(xiàn)象，這就暗示晶體管效應(yīng)有其獨(dú)特之處明白了這一點(diǎn)，肖克利當(dāng)即決定 暫時(shí)放棄原來追求的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，集中精力實(shí)現(xiàn)另一個(gè)設(shè)想晶體管的放大作用正確的 思想終于開出了最美的花朵

24、1948 年 11 月，肖克利構(gòu)思出一種新型晶體管，其結(jié)構(gòu)像“三明 治”夾心面包那樣，把 N 型半導(dǎo)體夾在兩層 P 型半導(dǎo)體之間這是一個(gè)多么富有想象力的設(shè)計(jì) ??！可惜的是，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，研究和實(shí)驗(yàn)都十分困難直到 1950 年，人們才成 功地制造出第一個(gè) PN 結(jié)型晶體管電子技術(shù)發(fā)展史上一座里程碑晶體管的出現(xiàn)， 是電子技術(shù)之樹上綻開的一朵絢麗多彩的奇葩 同 電子管相比， 晶體管具有諸多優(yōu)越性： 晶體管的構(gòu)件是沒有消耗的無論多么優(yōu)良的電子管，都將因陰極原子的變化和慢性漏氣而逐漸劣化由于技術(shù)上的原因，晶體管制作之初也存在同 樣的問題隨著材料制作上的進(jìn)步以及多方面的改善，晶體管的壽命一般比電

25、子管長(zhǎng) 100 到 1000 倍，稱得起永久性器件的美名 晶體管消耗電子極少， 僅為電子管的十分之一或幾十分 之一它不像電子管那樣需要加熱燈絲以產(chǎn)生自由電子一臺(tái)晶體管收音機(jī)只要幾節(jié)干電池就 可以半年一年地聽下去，這對(duì)電子管收音機(jī)來說，是難以做到的晶體管不需預(yù)熱，一開機(jī) 就工作例如，晶體管收音機(jī)一開就響，晶體管電視機(jī)一開就很快出現(xiàn)畫面電子管設(shè)備就做 不到這一點(diǎn)開機(jī)后，非得等一會(huì)兒才聽得到聲音，看得到畫面顯然，在軍事、測(cè)量、記錄 等方面，晶體管是非常有優(yōu)勢(shì)的晶體管結(jié)實(shí)可靠，比電子管可靠100倍，耐沖擊、耐振動(dòng)，這都是電子管所無法比擬的另外，晶體管的體積只有電子管的十分之一到百分之一，放熱很 少，可

26、用于設(shè)計(jì)小型、復(fù)雜、可靠的電路晶體管的制造工藝雖然精密，但工序簡(jiǎn)便，有利于 提高元器件的安裝密度正因?yàn)榫w管的性能如此優(yōu)越，晶體管誕生之后，便被廣泛地應(yīng)用于 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)以及人們?nèi)粘Ｉ钪?1953年，首批電池式的晶體管收音機(jī)一投放市場(chǎng)， 就受到人們的熱烈歡迎，人們爭(zhēng)相購(gòu)買這種收音機(jī)接著，各廠家之間又展開了制造短波晶體 管的競(jìng)賽此后不久，不需要交流電源的袖珍“晶體管收音機(jī)”開始在世界各地出售，又引起 了一個(gè)新的消費(fèi)熱潮.由于硅晶體管適合高溫工作，可以抵抗大氣影響，在電子工業(yè)領(lǐng)域是最受歡迎的產(chǎn)品之一從1967年以來，電子測(cè)量裝置或者電視攝像機(jī)如果不是 “晶體管化”的，那么就別想賣出去一件

27、.輕 便收發(fā)機(jī)，甚至車載的大型發(fā)射機(jī)也都晶體管化了.另外，晶體管還特別適合用作開關(guān)它也是第二代計(jì)算機(jī)的基本元件人們還常常用硅晶體管 制造紅外探測(cè)器.就連可將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾姵匾灰惶柲茈姵匾捕寄苡镁w管制造這 種電池是遨游于太空的人造衛(wèi)星的必不可少的電源.晶體管這種小型簡(jiǎn)便的半導(dǎo)體元件還為縫 紉機(jī)、電鉆和熒光燈開拓了電子控制的途徑.從1950年至1960年的十年間，世界主要工業(yè)國(guó)家投入了巨額資金，用于研究、開發(fā)與生產(chǎn)晶體管和半導(dǎo)體器件例如，純凈的鍺或硅半導(dǎo)體， 導(dǎo)電性能很差，但加入少量其它元素（稱為雜質(zhì)）后，導(dǎo)電性能會(huì)提高許多但是要想把定量雜質(zhì)正確地熔入鍺或硅中，必須在一定的溫度下，通過加

28、熱等方法才能實(shí)現(xiàn)而一旦溫度高于攝 氏75度，晶體管就開始失效.為了攻克這一技術(shù)難關(guān)，美國(guó)政府在工業(yè)界投資數(shù)百萬美元，以開展這項(xiàng)新技術(shù)的研制工作在這樣雄厚的財(cái)政資助下，沒過多久，人們便掌握了這種高熔點(diǎn) 材料的提純、熔煉和擴(kuò)散的技術(shù)特別是晶體管在軍事計(jì)劃和宇宙航行中的威力日益顯露出來 以后，為爭(zhēng)奪電子領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)地位，世界各國(guó)展開了激烈的競(jìng)爭(zhēng)為實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的小型化， 人們不惜成本，紛紛給電子工業(yè)以巨大的財(cái)政資助.自從 1904 年弗萊明發(fā)明真空二極管， 1906 年德福雷斯特發(fā)明真空三極管以來，電子學(xué)作為一 門新興學(xué)科迅速發(fā)展起來但是電子學(xué)真正突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，還應(yīng)該是從晶體管發(fā)明以后開始 的.尤其是

29、PN結(jié)型晶體管的出現(xiàn)，開辟了電子器件的新紀(jì)元，引起了一場(chǎng)電子技術(shù)的革命.在短短十余年的時(shí)間里，新興的晶體管工業(yè)以不可戰(zhàn)勝的雄心和年輕人那樣無所顧忌的氣勢(shì)，迅 速取代了電子管工業(yè)通過多年奮斗才取得的地位，一躍成為電子技術(shù)領(lǐng)域的排頭兵現(xiàn)代電子 技術(shù)的基礎(chǔ)誠(chéng)然，電子管的發(fā)明使電子設(shè)備發(fā)生了革命性變化但是電子管體大易碎，費(fèi)電又 不可靠因此，晶體管的問世被譽(yù)為本世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，它解決了電子管存在的大部分 問題可是單個(gè)晶體管的出現(xiàn)，仍然不能滿足電子技術(shù)飛速發(fā)展的需要隨著電子技術(shù)應(yīng)用的 不斷推廣和電子產(chǎn)品發(fā)展的日趨復(fù)雜，電子設(shè)備中應(yīng)用的電子器件越來越多比如二次世界大 戰(zhàn)末出現(xiàn)的 B29 轟炸機(jī)上裝有

30、1 千個(gè)電子管和 1 萬多個(gè)無線電元件電子計(jì)算機(jī)就更不用說 了 1960 年上市的通用型號(hào)計(jì)算機(jī)有 10 萬個(gè)二極管和 2.5 萬個(gè)晶體管一個(gè)晶體管只能取代 一個(gè)電子管，極為復(fù)雜的電子設(shè)備中就可能要用上百萬個(gè)晶體管一個(gè)晶體管有 3 條腿，復(fù)雜 一些的設(shè)備就可能有數(shù)百萬個(gè)焊接點(diǎn)， 稍一不慎， 就極有可能出現(xiàn)故障 為確保設(shè)備的可靠性， 縮小其重量和體積， 人們迫切需要在電子技術(shù)領(lǐng)域來一次新的突破 1957 年蘇聯(lián)成功地發(fā)射了 第一顆人造衛(wèi)星這一震驚世界的消息引起了美國(guó)朝野的極大震動(dòng)，它嚴(yán)重挫傷了美國(guó)人的自 尊心和優(yōu)越感，發(fā)達(dá)的空間技術(shù)是建立在先進(jìn)的電子技術(shù)基礎(chǔ)上的為奪得空間科技的領(lǐng)先地 位，美國(guó)政府于 1958 年成立了國(guó)家航空和宇航局，負(fù)責(zé)軍事和宇航研究，為實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的 小型化和輕量化，投入了天文數(shù)字的經(jīng)費(fèi)就是在這種激烈的軍備競(jìng)賽的刺激下，在已有的晶 體管技術(shù)的基礎(chǔ)上，一種新興技術(shù)誕生了，那就是今天大放異彩的集成電路有了集成電路， 計(jì)算機(jī)、電視機(jī)等與人類社會(huì)生活密切相關(guān)的設(shè)備不僅體積小了，功能也越來越齊全了，