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晶體管的誕生為什麽體現了科學理論指導實踐的思想?

晶體管是現代歷史中最偉大的發明之壹,晶體管發明以後,電子學取得了突飛猛進的進步。尤其是PN結型晶體管的出現,開辟了電子器件的新紀元,引起了壹場電子技術的革命。

20世紀初,隨著物理學研究的發展,人們發現了半導體這種特殊的物理材料。科學家們預 言這種材料可以幫助人們制造出壹種新的電子元器件,這種元器件比電子管體積更小、更結實、更省電。1929年,美國電子工程師朱利斯?李林費爾德獲得了壹項半導體專利?他提出利用 硫化銅作為半導體材料,對其加以壹個很強的電場,可以實現場效放大的功能。

李林費爾德的 這項專利技術被視為現代晶體管的最基本的原理。可惜由於當時實驗室技術的限制,李林費爾 德沒有能夠制造出現實的產品,他與後來表彰晶體管發明的諾貝爾物理學獎失之交臂。20世紀 40年代,美國貝爾實驗室的壹些科研人員們想到了李林費爾德的理論,他們開始嘗試研制晶 體管。

在20世紀初電子管發明後,曾掀起了無線電工程和電子工程相結合發展的浪潮。僅在第 壹次世界大戰期間,美國西電公司就為美國軍方生產了超過500萬只電子管。在電子管普遍應 用的同時,人們也發現了電子管存在著諸多缺點。

比如,電子管需要預熱,不能壹開啟就立即工 作,就像電子管收音機打開後需要過壹會兒才能收聽到節目;電子管體積相對較大,這使得電子 設備要容納既定數量的電子管,不得不做得很大;此外,電子管還容易老化,這主要和電子管在 燈絲加熱時不斷釋放電子及真空慢性泄漏有關。

李林費爾德的理論給了人們新思路,人們可以 利用半導體制造出更穩定、更節能、更耐用的電流放大、控制元器件,來取代電子管。 1945年,美國貝爾實驗室的電子工程師們在威廉?肖克萊的領導下從事利用半導體研制 晶體三極管的工作。

由於實驗壹直沒有取得突破性進展,再加上當時科學界對這種新興的三極 管能否馬上研制成功壹直持懷疑態度,威廉?肖克萊退出了研制過程,此項目由他的兩位同事 約翰?巴丁和瓦爾特?布拉頓繼續進行。後來,約翰?巴丁依靠其總結的電流通過半導體的表 面特性理論,在瓦爾特?布拉頓搭建的實驗裝置的幫助下,於1947年12月23日成功研制出世 界上第壹只晶體管。

當時,他們利用的是鍺材料,制造出來的是“點接觸式”晶體管。1950年10 月3日,美國專利局批準了巴丁和布拉頓二人申請的晶體管專利。由於點接觸式晶體管存在放 大倍數有限、噪聲較大等缺點,威廉?肖克萊後來對其進行了改造,他利用矽材料成功地研制出 “面接觸型”晶體管,後來肖克萊的發明也獲得了專利。

1956年,諾貝爾獎評審委員會決定將當年度的諾貝爾物理學獎頒給約翰?巴丁、威廉?肖 克萊、瓦爾特?布拉頓三人,以表彰他們***同發明了晶體管。晶體管的發明,使人們充分地認識 到半導體的巨大威力,電子工業從此步入了矽時代;它也為後來集成電路的發明並引領電子工 業進入微電子時代奠定了基礎。

現在衡量壹個國家進入信息技術社會的標準是,壹個國家的半 導體產業產值要占到工農業總產值的千分之五。晶體管誕生後,發展速度是驚人的。20世紀 50年代初《紐約時報》對晶體管的評論是:“這東西除了做助聽器,恐怕沒有什麽別的用途。

”到 了 20世紀50年代末,如果壹臺收音機不是用晶體管做的,幾乎出現無人購買的窘境。 晶體管發明後,不僅大量用於收音機、電視機等電子技術產品的制造,還導致電子計算機掀 起了壹場革命,從此由“電子管”時代邁入“晶體管”時代。

雖然現代計算機已經普遍采用超大 規模集成電路,但晶體管仍是集成電路的重要組成部分;雖然現代電視機已大規模采用液晶 (LCD)技術和等離子(PDP)電視技術取代顯像管(CRT),但其集成電路中仍含有大量晶體管單 體。

利用光伏效應制成的晶體管又稱為光敏晶體管。光伏效應由法國物理家安東尼? E。貝可 勒爾於1839年發現。光敏晶體管不僅有光電轉換作用,而且還能對光信號進行放大,它在光探 測器、光電編碼譯碼器、特性識別、過程控制、激光接收、光電開關及遙控信號接收機等自動控制 設備中都有應用。

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