人類歷史上第一個晶體管是如何面世的？
在1947年，貝爾實驗的Walter H. Brattain第一個開發(fā)制作了這個裝置。在一個塑料支架上，放置了一個銅塊，上面又安裝了一大塊半導(dǎo)體鍺（Germanium）。
就是世界上第一個晶體管設(shè)計模型，看起來它好像并不能夠改變世界，但它的確做到了。
這是一個放大了很多倍的復(fù)制品，它很大程度上完美代表原型原理。
在1947年，貝爾實驗的Walter H. Brattain第一個開發(fā)制作了這個裝置。在一個塑料支架上，放置了一個銅塊，上面又安裝了一大塊半導(dǎo)體鍺（Germanium）。
在鍺塊上面又放置了一個塑料三角形。在三角形的兩個斜邊各粘貼了一層金箔。
上面有一個金屬彈簧，向下將三角形壓在半導(dǎo)體鍺塊上面，在其頂端與鍺表面形成了一個點接觸，這就形成了一個點接觸三極管。
這就是Brattain和Bardeen在1947年12月份發(fā)明的點接觸三極管裝置。
他們在三極管的左邊接入一個麥克風，在右邊回路接入一個音箱。他們對著麥克風說話，可以觀察到音箱中出現(xiàn)被放大了的聲音。
Brattain在實驗室的工作筆記中寫道：這個電路將聲音進行了放大，可以在示波器上被觀察到，也可以被聽到。
放大功能是晶體三極管的主要功能。比如我們的手機，它接收到來自附近手機信號發(fā)送接收基站的微弱信號，手機中的電路將信號放大解調(diào)后，形成可以收聽的聲音。
這個晶體三極管究竟是如何完成這神奇的功能的呢？其中關(guān)鍵之處在于塑料三角形與鍺塊接觸的這一小的區(qū)域。
在這個區(qū)域內(nèi)集成了三種不同的導(dǎo)電物質(zhì)。我們按照物質(zhì)的導(dǎo)電性能將物質(zhì)分成了三大類：導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。
第一類是導(dǎo)體，比如像金屬，是通過內(nèi)部帶有負電的電子來傳遞電流的；第二類是絕緣體，它們則會阻擋電流流過；第三類是可以用來制作成晶體三極管的半導(dǎo)體。正如它的名字所示，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能好于絕緣體，但比導(dǎo)體差。
與導(dǎo)體最大的一點不同，導(dǎo)體只是有帶有負電荷的電子來導(dǎo)電，而半導(dǎo)體則會有兩種不同的導(dǎo)電粒子，也稱為載流子：正電荷載流子和負電荷載流子。這是三極管特性基礎(chǔ)。
也可使用其它種類器件完成同樣的單向?qū)щ姽δ埽热缯婵斩O管。但是它們非常復(fù)雜，具有很多部件，如果過熱也會造成器件不可靠，造價很高，也不可能進行小型化。
能夠小型化非常關(guān)鍵，晶體管帶來了微電子的革命變化。Brattain所制作的晶體管是所有晶體管的基礎(chǔ)。
為了理解第一個晶體管的工作原理，可以把它左右分開，看成兩個并聯(lián)在一起的單向?qū)щ姷亩O管。
在中間是一層半導(dǎo)體鍺，它具有負電荷載流子。下面是金屬銅形成的導(dǎo)電基底。最上層是有金箔層。
當金箔接觸到半導(dǎo)體鍺表面的時候，就會形成帶有正電荷載流子的半導(dǎo)體。在其下就是帶有負電荷載流子的鍺半導(dǎo)體。
盡管上層帶有正電荷載流子半導(dǎo)體層非常薄，但是仍然形成了可以提供三極管工作的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。左右兩邊可以看成各自上正下負極性的兩個二極管。
在左邊，使用一個低電壓電源，電源正極接到上層金箔層，這樣可以形成導(dǎo)通電流。在右邊使用一個大電壓的電源，但極性調(diào)換，下正上負，這種電壓配置使得右邊對應(yīng)的二極管截止。
將左右兩個二極管在重新合并在一起，神奇的事情發(fā)生了。左邊流動著電流。由于左右兩個金箔接觸點間距非常小，小于2000分之一英寸。于是在正電荷載流子半導(dǎo)體薄層中，正電荷就會從左邊被“注射到”右邊，于是在右邊也形成了導(dǎo)通電流。
右邊的電流的大小實際上會受到左邊電流大小的控制，而且是通過一個左邊的小電流控制了右邊的大電流，也就是右邊的電流強度要大于左邊的電流強度。
如果進一步考慮這個現(xiàn)象，就能夠明白其中改變世界的秘密了--也就是通過這個機制我們創(chuàng)造信號的放大現(xiàn)象。
度量信號的大小使用信號的功率，電信號的功率等于電流信號乘以電壓信號。
在電路中關(guān)鍵元件是工作電源。如果左邊使用小電壓工作電源，右邊工作電壓高。這樣任何左邊的電流的波動，就會引起右邊電流的巨大變化。
左邊引起電流波動的信號可能來自麥克風電壓信號。在1947年的晶體管組成的放大電路可以將音頻信號的功率增加35分貝。
Westen Electric 公司在1951年開始批量生產(chǎn)這種點接觸式晶體三極管。這種晶體管的一個巨大缺陷就是可靠性差，有的晶體會會突然失效。從制作工藝角度來看，這種結(jié)構(gòu)有著先天不足，它是三維立體結(jié)構(gòu)。
第一個晶體管原理圖和外觀--正宗手工打造的三極管
由此，物理學(xué)家開始考慮如何能夠?qū)⑵骷娜S結(jié)構(gòu)改變成二維的結(jié)構(gòu)。多年之后，包括Westen Electric, RCA，GE等公司開發(fā)出結(jié)型二維晶體三極管。這種晶體管的性能超過了最早的點接觸型的晶體三極管。
世界上第一個結(jié)型晶體三極管
晶體管發(fā)明人之一Walter H. Brattain因其貢獻和Bardeen、Shockley三人共同榮獲了1956年物理諾貝爾獎。也許Brattain在貝爾實驗室團隊中顯得最沒有什么才氣，性格低調(diào)。
在他獲獎感言的一開始就說到：“首先我要說的是，在為能夠分享這份諾貝爾物理獎”感到無比榮耀的同時，也意識到我只不過是作為為此作出貢獻的眾多成員的一個代表。沒有他們的工作和努力，我不會有機會來這兒領(lǐng)獎。”
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