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一切尽在掌握之中

——从晶体管到集成电路

他们的故事已经成

为传说，激励着一代又

一代的工程师和掘金

者。他们是半导体产业

历史上最伟大的三位发

明家，他们和众多天才

的科学家一起，开创半

导体产业历史上激动人

集成电路工艺突飞猛进

心的“发明时代”。他们是集成电路之父，他们是硅谷的开创者，他们改变了我们的世界。

如今，他们已经全部远去，然而，他们创造的半导体产业，年产值已经超过2100亿美元，

并且仍在他们开辟的大路上高速前进，为这个世界带来日新月异的变化。

一朵绚丽多彩的奇葩

1947年12月23日，在贝尔

实验室科学家肖克莱、巴丁和布

——科技导航

拉顿组成的研究小组证明了20世

纪最重要的发明：第一只真正的

晶体管的横空出世

晶体管,从此人类步入了飞速发

展的电子时代。

在20世纪最初的10年，半晶体管的问世，是20世纪的一项重大发明，是微电子革

命的先声。晶体管出现后，人们就能用一个小巧的、消耗功率

导体材料已经开始在通信系统应用。20世纪上半叶，在无线电爱好者中广泛流行的矿石收

音收，就采用矿石这种半导体材料进行检波。同时，半导体的电学特性也在电话系统中得到

了应用。

晶体管的发明，最早可以追溯到1929年，当时工程师利莲费尔德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。

基于电子管处理高频信号的效

果不理想，人们就想办法改进矿石收

音机中所用的矿石触须式检波器。在

这种检波器里，有一根与半导体矿石

表面相接触的金属丝，它既能让信号

电流沿一个方向流动，又能阻止信号

电流朝相反方向流动。在第二次世界

大战爆发前夕，贝尔实验室在寻找比

早期使用的方铅矿晶体性能更好的

检波材料时，发现掺有某种极微量杂

质的锗晶体的性能不仅优于矿石晶

体，而且在某些方面比电子管整流器

巴丁(左)，肖克利(坐)和布拉顿共同发明了晶体管

还要好。

在第二次世界大战期间，不少实

验室在有关硅和锗材料的制造和理

论研究方面，也取得了不少成绩，这

就为晶体管的发明奠定了基础。

第二次世界大战结束后，为了克

服电子管的局限性，贝尔实验室加紧

了对固体电子器件的基础研究。肖克

莱等人探讨用半导体材料制作放大

晶体管的发展变迁

器件的可能性，决定集中研究锗、硅

等半导体材料。

1945年秋天，贝尔实验室正式成立了以肖克莱为首的半导体研究小组，成员有布拉顿、

巴丁等人。其中，布拉顿早在1929年就开

始在这个实验室工作，长期从事半导体的

研究，积累了丰富的经验。他们经过一系

知识库——

列的实验和观察，逐步认识到半导体中电

流放大效应产生的原因。在锗片的底面接

上电极，在另一面插上细针并通上电流，

什么是电子管

然后让另一根细针尽量靠近它，并通上微

弱的电流，这样就会使原来的电流产生很

电子管是一种在气密性封闭容器（一般为玻璃管）

大的变化。微弱电流少量的变化，会对另

中产生电流传导，利用电场对真空中的电子流的作用以

外的电流产生很大的影响，这就是“放大”获得信号放大或振荡的电子器件。早期应用于电视机、

作用。

布拉顿等人还想出有效的办法来实现这种放大效应。他们在基极和发射极之间输入一个

弱信号，在基极和集电极之间的输出端，就放大为一个强信号了。在现代电子产品中，上述

晶体三极管的放大效应得到广泛的应用。

巴丁和布拉顿最初制成的固体器件的放大