三极管的发展历史【详解】

2017-07-08 18:18:08 PCBA加工厂家 735

三极管是用于放大或切换电子信号和电力的半导体器件,常用于PCBA板中,被人称为是20世纪最伟大的发明之一。


热离子三极管(1907年发明的真空管)实现了扩展无线电技术和长距离电话。然而,三极管是一种耗费大量电力的脆弱设备。 1909年物理学家威廉•埃克尔斯(William Eccles)发现了晶体二极管振荡器,德国物理学家朱利叶斯•埃德加•利伦费尔德于1925年在加拿大提交了一个场效应晶体管(FET)的专利,该专利旨在作为三极管的固态替代品,利伦费尔德也在1926年和1928年在美国提交了相同的专利。然而,利伦费尔德没有发表关于他的设备的任何研究文章,也没有引用任何具体的工作原型示例。由于高品质半导体材料的生产还有数十年的历史,因此,利伦费尔德的固态放大器的想法在20世纪20年代和30年代还没有实际使用。在1934年,德国发明家奥斯卡•海尔在欧洲获得了类似的设备。

三极管

从1947年11月17日至1947年12月23日,美国新泽西州默里山的AT&T贝尔实验室的约翰•巴登和沃尔特•布拉特进行了实验,并观察到当两个金点接触应用于锗晶体时,输出功率大于输入功率。固态物理组长威廉•肖克利(William Shockley)看到了这样的潜力,在接下来的几个月里,他们大力拓展了半导体的知识。术语“晶体管”是由约翰•皮尔斯(John R. Pierce)创造的,作为术语“电阻”的缩写。据约翰•巴登(John Bardeen)的传记作家莉莲•霍迪森和维基•戴奇介绍,肖克利曾经提出贝尔实验室的第一个晶体管专利应该是基于现场效应的,他被命名为发明家。贝尔实验室的律师在几年前发现了利伦费尔德的专利,对肖克利提出了建议,因为使用电场作为“电网”的场效应晶体管的想法并不新鲜。相反,巴登,布拉特和肖克利在1947年发明的是第一个点接触晶体管,为了表彰他们对半导体的研究及其晶体管效应的发现,三人被共同授予了1956年诺贝尔物理学奖。


赫伯特•马塔雷(1950)

在1948年,点接触晶体管由德国物理学家HerbertMataré和Heinrich Welker独立发明,在位于巴黎的Westinghouse子公司Compagnie des Freins et Signaux工作。 Mataré曾经在二战期间在德国雷达工作中开发硅和锗晶体整流器的经验。基于这些知识,他开始研究“干扰”现象。到1948年6月,目前流经点接触的流动,Mataré使用Welker生产的锗样品产生一致的结果,类似于1927年12月Bardeen和Brattain完成的,意识到贝尔实验室的科学家已经发明了晶体管,该公司急于将其“跨频”投入生产,用于法国的电话网络。


第一双极结晶体管是由贝尔实验室William Shockley发明的,该实验室于1948年6月26日申请了专利(2,569,347)。1950年4月12日,贝尔实验室化学家戈登•泰尔(Morgan Sparks)和摩根斯帕克斯(Morgan Sparks)成功地生产了一种双极NPN结放大锗晶体管。贝尔实验室在1951年7月4日的新闻稿中发布了这个新的“三明治”晶体管。

第一个高频晶体管是Philco于1953年开发的表面阻挡锗晶体管,能够运行高达60 MHz。这些是通过从两面用硫酸铟(III)的喷嘴将凹陷从两侧蚀刻成N型锗基,直至几十分之一英寸厚。电镀在凹陷中的铟形成集电极和发射极。

1953年8月29日至1953年9月9日,由INTERMETALL第一个“原型”袖珍电台收音机在国际乐福卡斯特隆•杜塞尔多夫展出。[23]


第一个“生产”全晶体管收音机是Regency TR-1,于1954年10月发布。作为工业发展工程部门摄政司,I.D.E.A.的合资公司。德州仪器(Texas Instruments)达拉斯德克萨斯州,TR-1在印第安纳州印第安纳波利斯制造。这是一个接近袖珍的收音机,配有4个晶体管和1个锗二极管。工业设计外包给芝加哥工业设计公司Painter,Teague和Petertil。它最初以四种不同的颜色之一释放:黑色,骨白色,红色和灰色。其他颜色也在不久后发布。


第一个工作硅晶体管是由贝尔实验室在1954年1月26日由Morris Tanenbaum开发的。第一个商业硅晶体管是德克萨斯仪器公司在1954年生产的。这是戈登•泰尔(Gordon Teal)曾是贝尔实验室工作的高纯度晶体专家,实际上第一个晶体管是由贝尔实验室的Kahng和Atalla在1960年发现。



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