Shockley,1910-1989)。这就是第一个“晶体管”(transistor),它被一些人称为20世纪最重要的发明之一。
晶体管并不是凭空产生的。因为早在8年前,即1939年12月29日,肖克利在他的笔记本上写道“今天我突然想到,使用半导体来制作放大器从原理上讲比使用真空管更为可能。”在晶体管诞生后的几十年里,人们不断地完善它。1956年肖克利、巴丁和布兰坦“因为他们在半导体上的研究以及晶体管效应的发现”获得了当年的诺贝尔物理学奖。
在本书的开始部分探讨了导体和绝缘体。导体因为它们可以有利于电流的通过而得名。铜、银以及金都是很好的导体,元素周期表中这三种元素同属一列并非巧合。
前面谈到过,原子中的电子分布在原子核外,并围绕原子核运动。这三种导体的共同特征是在原子核最外层都有一个单独的电子,而这个电子可以很容易地与原子中的其他电子剥离,因此可以自由移动形成电流。与导体对应的是绝缘体比如橡胶和塑料一几乎不能导电。
锗元素和硅元素(以及一些化合物)被称为“半导体”(semiconductor),之所以称为“半导体”并不是因为它们的导电性能是导体的一半,而是因为它们的导电系数可以通过多种方式操控。半导体的原子核在最外层有4个电子,是外层所能拥有的最大电子数目的一半。纯半导体中,原子之间形成稳定的化学键以及类似金刚石的结构。这种半导体不是良好的导体。
但是,半导体可以掺入一些杂质,即与某些杂质组合。一种类型的杂质称做N型(N表示negative)半导体,它们为原子之间的结合提供额外的电子。另外一种类型的杂质被称做P型半导体。
把一个P型半导体夹在两个N型半导体之间可以使之成为一个放大器。这就是著名的NPN晶体管,其三部分分别为集电极(collector)、基极(base),以及发射极(emitter)。
下面是NPN晶体管原理示意图。
18 从算盘到芯片
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