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    什么是晶体管?

    信息来源于:互联网 发布于:2022-04-26

    如果细胞是生命的基石,那么晶体管就是数字革命的基石。

    如果没有晶体管,如果它们真的存在,你每天使用的技术奇?!只?、电脑、汽车——会有很大的不同。

    在晶体管出现之前,产品工程师使用真空管和机电开关来完成电路。

    从电视到电话系统,再到早期的计算机,一切都使用了这些组件,但在二战后的几年里,科学家们一直在寻找真空管的替代品。


    他们很快就会从几十年前完成的工作中找到答案。

    20世纪20年代末,波兰裔美国物理学家Juliuslilienfeld申请了硫化铜三电极装置的专利。

    没有证据表明他确实创造了这个组件,但他的研究帮助开发了今天的场效应晶体管,即硅芯片的组成部分。

    在Lilinfeld申请专利20年后,科学家们正试图将他的想法付诸实践。

    贝尔电话系统特别需要比真空管更好的东西来保持其通信系统的正常运行。

    该公司成立了由约翰·巴丁、沃尔特·布拉顿和威廉·肖克利组成的全明星科学家团队,让他们从事真空管替代品的研究。

    1947年,肖克利在贝尔电话实验室担任晶体管研究主任。

    Brattain是固体物理的权威,也是固体原子结构的专家,Brden是电气工程师和物理学家。

    一年内,Barden和Brittain用锗元素创建了放大电路,也称为点接触晶体管。

    不久之后,肖克利通过开发结型晶体管来改善他们的想法。

    第二年,贝尔实验室向世界宣布,它发明了工作晶体管。

    第一个晶体管的原始专利名称如下:半导体放大器;三电极电路元件采用半导体材料。

    但这项发明使贝尔队获得了1956年诺贝尔物理学奖,使科学家和产品工程师能够更好地控制电流。

    毫不夸张地说,晶体管使人类在技术上取得了最大的飞跃。


    晶体管到底是什么?

    晶体管是控制电子运动和电流的装置。

    它们的工作原理与水龙头相似——它们不仅能启动和停止电流,还能控制电流的大小。

    有了电,晶体管可以切换或放大电子信号,这样你就可以准确地控制流过电路板的电流。

    贝尔实验室制造的晶体管最初是由元素锗制成的。

    那里的科学家知道纯锗是一种很好的绝缘体。

    但添加杂质(一种称为掺杂的过程)会将锗变成弱导体或半导体。

    半导体是一种介于绝缘体和导体之间的材料,允许不同程度的导电性。

    晶体管发明的时机并非偶然。

    晶体管需要纯半导体材料才能正常工作。

    二战后锗精炼的改进和掺杂的进步,使锗适合半导体应用。

    根据混合元素,锗层要么为负(N),要么为正(P)。

    在N型层中,将电子添加到锗中,使电子更容易涌出。

    相反,在P型层中,特定的掺杂元素导致锗失去电子,因此相邻材料的电子流向它。

    将N型和P型相邻,您将创建PN二极管。

    二极管允许电流流动,但只在一个方向流动,这是电子电路结构的有用特性。

    成熟的晶体管是下一步。

    为了制造晶体管,工程师在PNP或NPN配置中用背靠背制造两层锗。

    接触点称为结,因此称为结晶管。

    当电流施加到中心层(称为基底)时,电子将从N型侧移动到P型侧。

    最初的小涓流充当开关,允许更大的电流流动。

    这意味着晶体管作为开关和放大器。

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