晶體管(transistor)是一種固體半導體器件，可以用于檢波、整流、放大、開關、穩(wěn)壓、信號調制和許多其它功能。那么關于晶體管大家了解哪些知識呢?知道是誰發(fā)明的嗎?知道當中的發(fā)明歷史嗎?下面跟隨學習啦小編一起來看看吧。

　　晶體管的發(fā)明者以及發(fā)明歷史

　　1947年12月，美國貝爾實驗室的肖克利、巴丁和布拉頓組成的研究小組，研制出一種點接觸型的鍺晶體管。晶體管的問世，是20世紀的一項重大發(fā)明，是微電子革命的先聲。晶體管出現(xiàn)后，人們就能用一個小巧的、消耗功率低的電子器件，來代替體積大、功率消耗大的電子管了。晶體管的發(fā)明又為后來集成電路的降生吹響了號角。

　　20世紀最初的10年，通信系統(tǒng)已開始應用半導體材料。20世紀上半葉，在無線電愛好者中廣泛流行的礦石收音機，就采用礦石這種半導體材料進行檢波。半導體的電學特性也在電話系統(tǒng)中得到了應用。

　　晶體管的發(fā)明，最早可以追溯到1929年，當時工程師利蓮費爾德就已經取得一種晶體管的專利。但是，限于當時的技術水平，制造這種器件的材料達不到足夠的純度，而使這種晶體管無法制造出來。

　　由于電子管處理高頻信號的效果不理想，人們就設法改進礦石收音機中所用的礦石觸須式檢波器。在這種檢波器里，有一根與礦石(半導體)表面相接觸的金屬絲(像頭發(fā)一樣細且能形成檢波接點)，它既能讓信號電流沿一個方向流動，又能阻止信號電流朝相反方向流動。在第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)前夕，貝爾實驗室在尋找比早期使用的方鉛礦晶體性能更好的檢波材料時，發(fā)現(xiàn)摻有某種極微量雜質的鍺晶體的性能不僅優(yōu)于礦石晶體，而且在某些方面比電子管整流器還要好。

　　在第二次世界大戰(zhàn)期間，不少實驗室在有關硅和鍺材料的制造和理論研究方面，也取得了不少成績，這就為晶體管的發(fā)明奠定了基礎。

　　為了克服電子管的局限性，第二次世界大戰(zhàn)結束后，貝爾實驗室加緊了對固體電子器件的基礎研究。肖克萊等人決定集中研究硅、鍺等半導體材料，探討用半導體材料制作放大器件的可能性。

　　1945年秋天，貝爾實驗室成立了以肖克萊為首的半導體研究小組，成員有布拉頓、巴丁等人。布拉頓早在1929年就開始在這個實驗室工作，長期從事半導體的研究，積累了豐富的經驗。他們經過一系列的實驗和觀察，逐步認識到半導體中電流放大效應產生的原因。布拉頓發(fā)現(xiàn)，在鍺片的底面接上電極，在另一面插上細針并通上電流，然后讓另一根細針盡量靠近它，并通上微弱的電流，這樣就會使原來的電流產生很大的變化。微弱電流少量的變化，會對另外的電流產生很大的影響，這就是“放大”作用。[1]

　　布拉頓等人，還想出有效的辦法，來實現(xiàn)這種放大效應。他們在發(fā)射極和基極之間輸入一個弱信號，在集電極和基極之間的輸出端，就放大為一個強信號了。在現(xiàn)代電子產品中，上述晶體三極管的放大效應得到廣泛的應用。

　　巴丁和布拉頓最初制成的固體器件的放大倍數(shù)為50左右。不久之后，他們利用兩個靠得很近(相距0.05毫米)的觸須接點，來代替金箔接點，制造了“點接觸型晶體管”。1947年12月，這個世界上最早的實用半導體器件終于問世了，在首次試驗時，它能把音頻信號放大100倍，它的外形比火柴棍短，但要粗一些。

　　在為這種器件命名時，布拉頓想到它的電阻變換特性，即它是靠一種從“低電阻輸入”到“高電阻輸出”的轉移電流來工作的，于是取名為trans-resister(轉換電阻)，后來縮寫為transistor，中文譯名就是晶體管。

　　由于點接觸型晶體管制造工藝復雜，致使許多產品出現(xiàn)故障，它還存在噪聲大、在功率大時難于控制、適用范圍窄等缺點。為了克服這些缺點，肖克萊提出了用一種“整流結”來代替金屬半導體接點的大膽設想。半導體研究小組又提出了這種半導體器件的工作原理。

　　1950年，第一只“PN結型晶體管”問世了，它的性能與肖克萊原來設想的完全一致。今天的晶體管，大部分仍是這種PN結型晶體管。(所謂PN結就是P型和N型的結合處。P型多空穴。N型多電子。)

　　1956年，肖克利、巴丁、布拉頓三人，因發(fā)明晶體管同時榮獲諾貝爾物理學獎。

　　晶體管的意義

　　晶體管的出現(xiàn)，是電子技術之樹上綻開的一朵絢麗多彩的奇葩。

　　正因為晶體管的性能如此優(yōu)越，晶體管誕生之后，便被廣泛地應用于工農業(yè)生產、國防建設以及人們日常生活中。1953年，首批電池式的晶體管收音機一投放市場，就受到人們的熱烈歡迎，人們爭相購買這種收音機。接著，各廠家之間又展開了制造短波晶體管的競賽。此后不久，不需要交流電源的袖珍“晶體管收音機”開始在世界各地出售，又引起了一個新的消費熱潮。

　　由于硅晶體管適合高溫工作，可以抵抗大氣影響，在電子工業(yè)領域是最受歡迎的產品之一。從1967年以來，電子測量裝置或者電視攝像機如果不是“晶體管化”的，那么就別想賣出去一件。輕便收發(fā)機，甚至車載的大型發(fā)射機也都晶體管化了。

　　另外，晶體管還特別適合用作開關。它也是第二代計算機的基本元件。人們還常常用硅晶體管制造紅外探測器。就連可將太陽能轉變?yōu)殡娔艿碾姵?mdash;—太陽能電池也都能用晶體管制造。這種電池是遨游于太空的人造衛(wèi)星的必不可少的電源。晶體管這種小型簡便的半導體元件還為縫紉機、電鉆和熒光燈開拓了電子控制的途徑。

　　從1950年至1960年的十年間，世界主要工業(yè)國家投入了巨額資金，用于研究、開發(fā)與生產晶體管和半導體器件。例如，純凈的鍺或硅半導體，導電性能很差，但加入少量其它元素(稱為雜質)后，導電性能會提高許多。但是要想把定量雜質正確地熔入鍺或硅中，必須在一定的溫度下，通過加熱等方法才能實現(xiàn)。而一旦溫度高于攝氏75度，晶體管就開始失效。為了攻克這一技術難關，美國政府在工業(yè)界投資數(shù)百萬美元，

　　以開展這項新技術的研制工作。在這樣雄厚的財政資助下，沒過多久，人們便掌握了這種高熔點材料的提純、熔煉和擴散的技術。特別是晶體管在軍事計劃和宇宙航行中的威力日益顯露出來以后，為爭奪電子領域的優(yōu)勢地位，世界各國展開了激烈的競爭。為實現(xiàn)電子設備的小型化，人們不惜成本，紛紛給電子工業(yè)以巨大的財政資助。

　　自從1904年弗萊明發(fā)明真空二極管，1906年德福雷斯特發(fā)明真空三極管以來，電子學作為一門新興學科迅速發(fā)展起來。但是電子學真正突飛猛進的進步，還應該是從晶體管發(fā)明以后開始的。尤其是PN結型晶體管的出現(xiàn)，開辟了電子器件的新紀元，引起了一場電子技術的革命。在短短十余年的時間里，新興的晶體管工業(yè)以不可戰(zhàn)勝的雄心和年輕人那樣無所顧忌的氣勢，迅速取代了電子管工業(yè)通過多年奮斗才取得的地位，一躍成為電子技術領域的排頭兵。

　　關于晶體管的歷史事件

　　2010年早些時候，三星公司曾宣布完成了30nm制程2Gb密度DDR3內存芯片的開發(fā)工作，他們宣布這款芯片產品已經進入批量生產階段。

　　據(jù)Intel工程師透露，首款采用22nm制程的CPU預計將在2011年出現(xiàn)。在2009年2月，Intel發(fā)布了新一代采用32nm制程的Westmere核心處理器，也就是第二代Nehalem架構處理器。而到了2010年全新的Sandy Bridge核心將在32nm制程工藝的幫助下實現(xiàn)8核心的設計。

　　2007年11月，英特爾共發(fā)布了16款Penryn處理器，主要面向服務器和高端PC。這些產品采用了更先進的45納米生產工藝，其中最復雜的一款擁有8.2億個晶體管。英特爾上一代產品主要采用65納米生產工藝，最復雜的一款處理器擁有5.82億個晶體管。

　　IBM將于12月在舊金山國際電子設備大會上介紹新晶體管設計方案的詳細內容，并于2005～2006年投入生產，其210GHz晶體管已于2001年6月推出，相關芯片在2003年末或2004年初上市。

　　2005年2月22日，財政部和國家稅務總局聯(lián)合下發(fā)《關于扶持薄膜晶體管顯示器產業(yè)發(fā)展稅收優(yōu)惠政策的通知》對液晶顯示器生產企業(yè)實施一系列包括免征部分原材料進口關稅、部分生產設備進口關稅和增值稅、縮短生產性設備的折舊年限在內的稅收優(yōu)惠政策。

　　專家認為每個晶體管最低價格底線出現(xiàn)在2003～2005年，從經濟觀點看，沒有必要把晶體管做得更小了。

　　到2005年，芯片所含晶體管數(shù)將高達幾十億只，頻率也將高達幾千兆赫。

　　預計在2005年將推出采用全新的TeraHertz晶體管架構的產品。

　　到2005年芯片上集成2億個晶體管時就會熱得像“核反應堆”進入2010年時芯片的溫度就會達到火箭發(fā)射時高溫氣體噴嘴的溫度水平，而到2015年芯片就會與太陽的表面一樣灼熱。

　　2005年公司才把研發(fā)重點轉向液晶玻殼，并與鄭州市建設投資總公司共同投資近22億元啟動薄膜晶體管液晶顯示器件玻璃基板生產線項目。

　　預計至2004年，hitel將可推出在新的直徑為300毫米(約12英寸)的晶圓片(晶圓片尺寸一般十年翻一番)上能夠刻出容納5億個晶體管的芯片。

　　例如，2004年投入應用的90nm藝，其中半節(jié)距為90nm，而晶體管的物理柵長為37nm

　　2004年業(yè)界已采用超薄SOI晶圓推出0.1μm1億個晶體管的高速CMOS電路。

　　夾海來風TFTLCD成為臺灣下一波新產業(yè)投資焦點未來兩年內中國臺灣在大型薄膜晶體管液晶顯示器(TFTLCD)產業(yè)的投資將近1000億元(新臺幣)根據(jù)“工研院電子所”估計，到2003年可以創(chuàng)造2000億元年產值，成為繼半導體產業(yè)之后，另一波帶動臺灣經濟成長的重點產業(yè)。

　　2003年使用的90nm工藝又有了一些變化，同樣除了線長和門長度的縮短以外，應變硅 Strainedsi)被首次引入了晶體管中以解決晶 體管內部電流通路問題。

　　據(jù)統(tǒng)計，2003年單位芯片的晶體管數(shù)目與1963年相比增加了10億倍。

　　Barton：在2002年下半年，AMD將會發(fā)布應用SOI(硅連接)晶體管結構的Barton內核處理器。

　　結果從2002年1月1日起，中國對移動通信基站，移動通信交換機，大、中、小型計算機，噴墨、激光打印機，傳真機，電阻器，電位器，晶體管及集成電路等122個關稅稅目的主要信息技術產品實行零關稅，占中國信息技術產品總稅目(共251個)的49%左右。

　　2002年以來，日本以外的市場對彩色超向量扭曲薄膜晶體管LCD的需求激增。

　　根據(jù)中國加入世界貿易組織信息技術產品協(xié)議的承諾，2002年中國將對移動通信基站、移動通信交換機、大中小型計算機、噴墨、激光打印機、傳真機、電阻器、電位器、晶體管及集成電路等122個關稅稅目的主要信息技術產品實行零關稅。

　　2002年9月15日在美國硅谷舉辦的微處理器論壇上，世界芯片業(yè)霸主、美國英特爾公司表示，該公司將在2007年推出集成10億個晶體管和運行速度高達6GHz電腦芯片，讓世界芯片進入10億晶體管時代，同時證明摩爾定律這棵發(fā)明理論之樹常青。

　　2002年5月，IBM開發(fā)出速度遠超過現(xiàn)在最先進的硅晶體管的碳納米晶體管，實用化進程再次加速。

　　而在2001年年底到2002年年初的這段時間里，英特爾公司的產品線將全部轉移到0.13微米封裝工藝，所采用的晶體管制造技術為70納米。

　　2001年9月25日，投資金額14.8億美元的中芯國際集成電路制造(上海)有限公司，在上海張江高新科技園區(qū)舉行了“中芯第一芯”投產慶典，慶祝第一片8英寸、0.25微米以下線寬(指芯片上晶體管之間的距離，越短則同一個芯片上可排列的晶體管越多，技術水平越高)的芯片上線生產。

　　2001年，貝爾實驗室發(fā)明了世界上第一個分子級晶體管，從而成為繼1947年發(fā)明，標志著通信和技術新時代到來的晶體管之后的又一個科學里程碑。

　　2001年7月18日，青島晶體管實驗所開島城科研院所改制之先河：130名職工出資100萬元將其買斷，斯時，這個實驗所在國有體制下經營了35年。

　　2001年6月，IBM宣布單個硅鍺晶體管的工作頻率達到210GHz，工作電流1mA，比上一代硅鍺晶體管速度提高了80%，功耗降低了50%。

　　2001年，Avouris等人利用此法制造成功了世界上第一列碳納米管晶體管1451。

　　2001年4月，IBM公司宣布世界上第一個碳納米材料晶體管陣列，從而使“分子計算機”的理想開始走向現(xiàn)實。

　　2000年英特爾公司推出“奔騰4”處理器，運行速度高達1.5GHz，集成的晶體管數(shù)量高達4200萬，每秒運算量高達15億次。

　　2000年 11月，容納4200萬個晶體管的奔騰4處理器的誕生，其卓越的創(chuàng)新使處理器技術跨入了第7代。

　　2000年 12月，英特爾公司率先在業(yè)界開發(fā)出柵極長度為30nm的單晶體管;2001年6月，英特爾又將這一紀錄提高到20nm;同年 11月 26日，英特爾宣布已開發(fā)出柵極長度僅為15nm的新型晶體管，同時單個晶體管的實際工作頻率已經能達到2.63THz。

　　到了2000年，每個設計工程師進行新設計時的生產率為2683個晶體管/周，而采用IP進行設計其生產率約為30000個晶體管/周，效率提高非常明顯，可以說IP重用是重要的生產力要素。

　　同時，毫米波功率晶體管可能在2000年前后轉到小批量的試制生產。

　　預計到2000年左右，全球將有1GDRAM和可包含500億只晶體管的單片系統(tǒng)問。

　　2000年初，美國貝爾實驗室開發(fā)出50 nm向晶體管，該晶體管建在芯片表面，電流垂直流動，在晶體管的兩個相對的面各有一個門，從而提高了運算速度。

　　例如，2000年中國從馬來西亞進口的28.8億美元的機電產品中，一半以上是顯像管、晶體管和集成電路。

　　隨著1999年9月第一批(TFT-LCD)彩色液晶顯示器的產出，中國內地不能生產薄膜晶體管彩色液晶顯示器的歷史宣告結束。

　　早在1999年，富士通投入8億美元在本州島建成了一座可以生產超薄晶體管的工廠，那些平薄如紙的晶體管全部用于制造柔軟的可卷曲的塑料液晶。

　　1999年初 全國各高空臺站開始使用晶體管回答器。

　　1998年，國際商用機器公司托馬斯·沃特森研究中心的費宗·阿武里斯和荷蘭德爾夫特科技大學的塞斯·德克爾證實，單個碳納米管具有晶體管功用。

　　自從1998年碳納米管應用于制作室溫下場效應 晶體管以來，對碳納米管制作納米尺度的分子器件的研究得到了長足的發(fā)展。

　　據(jù)1998年2月26日《科技日報》的報導，美國桑迪亞國家實驗室根據(jù)量子物理的基本原理制造出量子晶體管樣管，較好地解決了批量生產的工藝問題。

　　1998年3月 英特爾公司制成包含 7 0 2億個晶體管的集成電路芯片 這表明集成度這一微電子技術的重要指標 在不到 40年內便提高了7000萬倍。

　　1997年，包含750萬個晶體管的奔騰 處理器面世。

　　1997年，Intel推出了包含750萬個晶體管的奔騰 處理器，這款新產品集成了IntelMMX媒體增強技術，專門為高效處理視頻、音頻和圖形數(shù)據(jù)而設計。

　　在1997年，每個設計工程師進行新設計時的生產率為1100個晶體管/周，而采用IP模塊進行設計的生產率為2100個晶體管/周。

　　我們試制了具有較高輸入阻抗的晶體管放大器，1997年7月29日在主站端試用，結果激活了至周浜站的通道，連續(xù)數(shù)天的通信不中斷。

　　微處理器技術另一個突破是芯片制造技術的革新，IBM于1997年9月22日宣布了用銅代替鋁制造晶體管的新工藝，使電子線路體積更小，從而速度更快，效能更高。

　　1997年9月IBM公司宣布研制成功種銅鶩代鋁制作晶體管的新生產工藝。

　　自1997年起經過各廠家、用戶等有關部門的共同努力，目前全國絕大部分省局已經使用晶體管回答器。

　　1995年底開鮮的晶體管構造計劃，于1996年6月，第一批產靛經測試是非常成功的。

　　1995年該廠上了兩臺單倉式晶體管高壓靜電除塵器，用在成品兩臺球磨機上。

　　1995年11月9日首先對其中一臺晶體管勵磁裝置進行改造。

　　如索尼公司1995年掌握了晶體管方面的核心專長，生產出第一代晶體管收音機，體積小，每臺標價僅29.95美元，做到了價廉物美，迅速占領了世界市場。

　　1994年初美國LSI公司研制成功集成度達900萬個晶體管的邏輯芯片，0.5μm3V

　　日本松下公司最早用SMT制作10nm質量硅量子線，1994年在瑞士召開的國際納米工程會議上，首次展示用STM探針制作的晶體管單元電路。
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