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二三极管(电子元器件)发展史其实就是一部浓缩的电子发展史

由于社会发展的需要,电子装置变的越来越复杂,这就要求了电子装置必须具有可靠性、速度快、消耗功率小以及质量轻、小型化、成本低等特点。由于晶体管彻底改变了电子线路的结构,集成电路以及大规模集成电路应运而生,这样制造像高速电子计算机之类的高精密装置就变成了现实。

1883年,爱迪生为了寻找电灯泡的最佳灯丝材料,在真空灯泡内部的碳丝附近放了一节铜丝希望能够阻止碳丝蒸发。虽然失败了,但他无意发现没有连接在电路中的铜丝却因为接收到碳丝发射的热电子产生了微弱的电流。虽然爱迪生没有去细心研究这个现象,但却为此申请了专利“爱迪生效应”

1904年,世界上第一只电子管在英国物理学家弗莱明的手下诞生了,弗莱明为此获得了这项发明的专利权。人类第一只电子管的诞生,这只二极管使得“爱迪生效应”产生了实用价值,标志着世界从此进入了电子时代。
1907年,美国发明家德福雷斯特在二极管灯丝和板极之间巧妙地加入了一个栅板,成就了世界上第一只电子三极管。从此以后,这种被封在“小玻璃瓶”中的电子元器件被广泛运用于各种电子产品领域。

电子管的问世推动了无线电子产业的发展,在60年代左右西方国家的无线电工业年产10亿只电子管,其广泛应用于通讯领域和家庭娱乐领域,将新闻、文艺节目和音乐等播送到千家万户。

在60年代以前,电子管在电视机、收音机以及扩音机等电子产品中处于无可取代的地位,并且电子管在音响领域一直占有统治地位,它不仅仅应用于放大器,也应用于各种音响设备中。

电子管的统治时代历时40余年,其实并不算长,不可否认电子管笨重、能耗大、寿命短、噪声也很大,另外加之制造工艺也相当复杂,容易在一些设备上出现不稳定造成高故障率,所以人们一直在寻找新的电子器件来取代它。

晶体管的发明,最早可以追溯到1929年,当时工程师丁.利连费尔德(julius lilienfeld)就已经取得一种晶体管的专利。但是,限于当时的技术水平,制造这种器件的材料达不到足够的纯度,而使这种晶体管无法制造出来。

1947年12月,美国新泽西州墨累山的贝尔实验室里,3位科学家——威廉·肖克利(william shockley)、约翰·巴顿(john bardeen)和沃特·布拉顿(walter brattain)成功地在贝尔实验室研制出一种点接触型的锗晶体管,改变了人类的历史。j.巴丁和w.h.布拉顿于1948年6月17日提出了专利申请,并在1950年10月3日获得美国第2524035号专利。

但点接触型的锗晶体管噪声较大,放大倍数有限,也不能控制较高功率,阻碍了它的使用范围。到了1950年,william shockley开发出双极性接面晶体管 (bipolar junction transistor),为此,他获得了美国第2569347号专利,其他改进还包括用硅代替锗。现在的晶体管,大部分仍是这种面结型晶体管,也就是现在俗称的晶体管。

在点接触型晶体管开发成功的同时,结型晶体管论就已经提出,但是直至人们能够制备超高纯度的单晶以及能够任意控制晶体的导电类型以后,结型晶体管材真正得以出现。1954年,结型硅晶体管诞生。此后,人们提出了场效应晶体管的构想。

第一款采用晶体管技术,并商业化装置于1953年上市,竟然是一款助听器。1955年,高纯硅的工业提炼技术已成熟,用硅晶片生产的晶体管收音机也问世。

正因第一个晶体管是在圣诞节前夕发明的,而且对人们的生活发生如此巨大的影响,所以被称为“献给世界的圣诞节礼物”。因此,这3位科学家共同荣获了1956年诺贝尔物理学奖。1956年,当3位发明家荣获诺贝尔奖时,他们的科技成果正阔步走进世界亿万人民的家庭,应用在电视机、收音机、高保真音响等设备里。

从历史的角度来看晶体管发明具有革命的意义,它代表着固体电子技术时代的到来,进而推动了全球范围内的半导体电子工业。作为主要部件,它及时、普遍地首先在通讯工具方面得到应用,并产生了巨大的经济效益。

 

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