二極管的特性及簡(jiǎn)介介紹(共10頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上二極管的特性與參數(shù) 幾乎在所有的電子電路中，都要用到半導(dǎo)體二極管，它在許多的電路中起著重要的作用，它是誕生最早的半導(dǎo)體器件之一，其應(yīng)用也非常廣泛。二極管的工作原理    晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。    當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流，如下圖導(dǎo)通區(qū)所示。&

2、#160;   當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無(wú)關(guān)的反向飽和電流I0，如下圖截止區(qū)所示。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí)，p-n結(jié)空間電荷層中的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過(guò)程，產(chǎn)生大量電子空穴對(duì)，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象，如下圖擊穿區(qū)所示。I 電流V 電壓截止區(qū)導(dǎo)通區(qū)擊穿區(qū)二極管的導(dǎo)電特性    二極管最重要的特性就是單方向?qū)щ娦浴Ｔ陔娐分?，電流只能從二極管的正極流入，負(fù)極流出。下面通過(guò)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明二極管的正向特性和反向特性。1. 正向特性

3、60;   在電子電路中，將二極管的正極接在高電位端，負(fù)極接在低電位端，二極管就會(huì)導(dǎo)通，這種連接方式，稱為正向偏置。必須說(shuō)明，當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時(shí)，二極管仍然不能導(dǎo)通，流過(guò)二極管的正向電流十分微弱。只有當(dāng)正向電壓達(dá)到某一數(shù)值（硅管約為0.6V）以后，二極管才能真正導(dǎo)通。導(dǎo)通后二極管兩端的電壓稱為二極管的正向壓降。2、反向特性在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負(fù)極接在高電位端，此時(shí)二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時(shí)，仍然會(huì)有微弱的反向電流流過(guò)二極管，稱為漏電流。當(dāng)二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會(huì)急劇增大，二極管

4、將失去單方向?qū)щ娞匦?，這種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。IRVFI 電流V電壓IFVRVZIZ二極管測(cè)試中的主要參數(shù)    用來(lái)測(cè)試二極管的性能好壞的技術(shù)指標(biāo)稱為二極管的參數(shù)。以下是二極管測(cè)試中的幾個(gè)主要參數(shù)：1. 額定正向工作電流IF是指二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)允許通過(guò)的最大正向電流值。當(dāng)更大的電流通過(guò)二極管時(shí)會(huì)使dice發(fā)熱，溫度上升,當(dāng)溫度超過(guò)容許限度時(shí)，就會(huì)使dice過(guò)熱而損壞。所以，二極管使用中不要超過(guò)二極管額定正向工作電流值。例如:DFM的額定正向工作電流為1A2. 正向壓降 VF是指通過(guò)二極管額定正向工作電流IF時(shí)，二極管兩端的電壓值例如: 通過(guò)DFM的正向工作

5、電流為1A時(shí)，二極管兩端的電壓值約為0.9V.3. 最高反向工作電壓VR當(dāng)二極管兩端的反向電壓提高到一定值時(shí),會(huì)將二極管擊穿,失去單向?qū)щ娔芰?。為了保證使用安全，規(guī)定了最高反向工作電壓值。例如:DF10M最高反向工作電壓為1100V,而擊穿電壓約為1400V.4. 反向電流 IR是指二極管兩端加最高反向工作電壓VR時(shí)，流過(guò)二極管的反向電流。反向電流越小，二極管的單向?qū)щ娦阅茉胶美?DF10M反向電壓為1100V時(shí)，VR約為0.2uA(微安).5. 反向臨界電流 IZ是指二極管反向電流急劇增大到接近擊穿現(xiàn)象時(shí)的電流例如:設(shè)定DF10M的IZ為0.1mA(毫安)即100微安。6. 反向臨界電壓

6、VZ是指二極管反向電流為IZ時(shí)的反向電壓值,若反向電壓大于此值，則反向電流劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?，從而引起反向擊穿例?DF10M的IZ為0.1mA 時(shí)，VZ約為1300V。7. 反向恢復(fù)時(shí)間 Trr二極管在較低頻率的應(yīng)用時(shí)，一般不需要考慮其導(dǎo)通到截止，或截止到導(dǎo)通的轉(zhuǎn)換時(shí)間。但是如果二極管工作在高速的開關(guān)電路環(huán)境中，當(dāng)二極管從正向偏置的導(dǎo)通狀態(tài)，突然轉(zhuǎn)為反向偏置時(shí)，需要一定的時(shí)間才能變成截止?fàn)顟B(tài)，這段時(shí)間稱為反向恢復(fù)時(shí)間例如:EDF1DM的Trr最大為50nS(納秒)。8. 正向壓降差 DVF-Delta VF目的是測(cè)試二極管焊接質(zhì)量的好壞，先給二極管通過(guò)一個(gè)小正向電流Im，二極管兩

7、端的電壓為VF1，再給二極管通過(guò)一個(gè)大的正向電流并持續(xù)一定時(shí)間，使二極管發(fā)熱，最后再通過(guò)一個(gè)小電流Im，二極管兩端的電壓為VF2, 正向壓降差為兩個(gè)電壓之差（DVF=VF1-VF2），晶粒被加熱后VF2值會(huì)比VF1值小，故DVF為正值。DVF越小且不為0時(shí)，焊接質(zhì)量越好。對(duì)于焊接中虛焊的二極管，由于晶粒接觸面積變小，此二極管發(fā)熱量更大使VF2變得更小，使DVF變大。例如: 設(shè)定DF10M的Im為0.01A 時(shí)，大的正向電流為5A并持續(xù)75mS, 焊接中無(wú)虛焊件的DVF約為0.06V。虛焊件的DVF會(huì)大于0.08V。 電子技術(shù)發(fā)展的里程碑晶體管 談到晶體管，也許很多人會(huì)感到很陌生然而，就是小小的

8、晶體管的發(fā)明給電子學(xué)帶來(lái)了一場(chǎng)革命這場(chǎng)革命發(fā)展之迅速、波及范圍之廣泛，完全超出了人們的想象 現(xiàn)在晶體管和微型電路幾乎無(wú)所不能，無(wú)處不在小到人們?nèi)粘Ｉ钪械闹犉?、收音機(jī)、錄音機(jī)和電視機(jī)，大到實(shí)驗(yàn)室儀器、工業(yè)生產(chǎn)及國(guó)防設(shè)備、計(jì)算機(jī)、機(jī)器人、宇宙飛盤等，都離不開晶體管可以毫不夸張地說(shuō)，晶體管奠定了現(xiàn)代電子技術(shù)的基礎(chǔ) 可是，晶體管究竟是什么樣的?它又是怎樣發(fā)明出來(lái)的?必不可少的一步電子管的問(wèn)世1883年，聞名世界的大發(fā)明家愛(ài)迪生發(fā)明了第一只白熾照明燈電燈的發(fā)明，給一直生活在黑暗之中的人們送去了光明和溫暖就在這個(gè)過(guò)程中，愛(ài)迪生還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇特的現(xiàn)象：一塊燒紅的鐵會(huì)散發(fā)出電子云后人稱之為愛(ài)迪生效應(yīng)188

9、4年的一天，一位叫弗萊明的英國(guó)發(fā)明家，遠(yuǎn)涉重洋，風(fēng)塵仆仆地來(lái)到美國(guó)，拜會(huì)了他慕名已久的愛(ài)迪生就在這兩位大發(fā)明家的會(huì)見(jiàn)中，愛(ài)迪生再次展示了愛(ài)迪生效應(yīng)遺憾的是，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，不論是愛(ài)迪生，還是弗萊明，都對(duì)這一效應(yīng)百思不得其解，不知道利用這一效應(yīng)能做些什么 20世紀(jì)初，有線電報(bào)問(wèn)世了這一發(fā)明給人們帶來(lái)了很多便利有線電報(bào)發(fā)出的信號(hào)是高頻無(wú)線電波，收信臺(tái)必須進(jìn)行整流，才能從聽筒中聽出聲音來(lái)當(dāng)時(shí)的整流器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功效又差，亟待改進(jìn)正在研究高頻整流器的弗萊明靈機(jī)一動(dòng)，他想，如果把愛(ài)迪生效應(yīng)應(yīng)用在檢波器上，結(jié)果會(huì)怎樣呢?就這樣，引出了一個(gè)新的發(fā)明 1904年弗萊明在真空中加熱的電絲(燈絲)前加了一塊

10、板極，從而發(fā)明了第一只電子管他把這種裝有兩個(gè)極的電子管稱為二極管利用新發(fā)明的電子管，可以給電流整流，使電話受話器或其它記錄裝置工作起來(lái)如今，打開一架普通的電子管收音機(jī)，我們很容易看到燈絲燒得紅紅的電子管它是電子設(shè)備工作的心臟，是電子工業(yè)發(fā)展的起點(diǎn) 弗萊明的二極管是一項(xiàng)嶄新的發(fā)明它在實(shí)驗(yàn)室中工作得非常好可是，不知為什么，它在實(shí)際用于檢波器上卻很不成功，還不如同時(shí)發(fā)明的礦石檢波器可靠因此，對(duì)當(dāng)時(shí)無(wú)線電的發(fā)展沒(méi)有產(chǎn)生什么沖擊 此后不久，貧困潦倒的美國(guó)發(fā)明家德福雷斯特，在二極管的燈絲和板極之間巧妙地加了一個(gè)柵板，從而發(fā)明了第一只真空三極管這一小小的改動(dòng)，竟帶來(lái)了意想不到的結(jié)果它不僅反應(yīng)更為靈敏、能夠發(fā)

11、出音樂(lè)或聲音的振動(dòng)，而且，集檢波、放大和振蕩三種功能于一體因此，許多人都將三極管的發(fā)明看作電子工業(yè)真正的誕生起點(diǎn)德福雷斯特自己也非常驚喜，認(rèn)為“我發(fā)現(xiàn)了一個(gè)看不見(jiàn)的空中帝國(guó)”電子管的問(wèn)世，推動(dòng)了無(wú)線電電子學(xué)的蓬勃發(fā)展到1960年前后，西方國(guó)家的無(wú)線電工業(yè)年產(chǎn)10億只無(wú)線電電子管電子管除應(yīng)用于電話放大器、海上和空中通訊外，也廣泛滲透到家庭娛樂(lè)領(lǐng)域，將新聞、教育節(jié)目、文藝和音樂(lè)播送到千家萬(wàn)戶就連飛機(jī)、雷達(dá)、火箭的發(fā)明和進(jìn)一步發(fā)展，也有電子管的一臂之力 三條腿的魔術(shù)師電子管在電子學(xué)研究中曾是得心應(yīng)手的工具電子管器件歷時(shí)40余年一直在電子技術(shù)領(lǐng)域里占據(jù)統(tǒng)治地位但是，不可否認(rèn)，電子管十分笨重，能耗大、壽

12、命短、噪聲大，制造工藝也十分復(fù)雜因此，電子管問(wèn)世不久，人們就在努力尋找新的電子器件第二次世界大戰(zhàn)中，電子管的缺點(diǎn)更加暴露無(wú)遺在雷達(dá)工作頻段上使用的普通的電子管，效果極不穩(wěn)定移動(dòng)式的軍用器械和設(shè)備上使用的電子管更加笨拙，易出故障因此，電子管本身固有的弱點(diǎn)和迫切的戰(zhàn)時(shí)需要，都促使許多科研單位和廣大科學(xué)家，集中精力，迅速研制成功能取代電子管的固體元器件 早在30年代，人們已經(jīng)嘗試著制造固體電子元件但是，當(dāng)時(shí)人們多數(shù)是直接用模仿制造真空三極管的方法來(lái)制造固體三極管因此這些嘗試毫無(wú)例外都失敗了 年6月的一天，在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)房間里，一架樣式很普通的收音機(jī)正在播放著輕柔的音樂(lè)，許多參觀者在它面前駐足

13、不前為什么大家都對(duì)這臺(tái)收音機(jī)情有獨(dú)鐘呢？原來(lái)這是第一架不用電子管，而代之以一種新的固體元件晶體管的收音機(jī)雖然人們對(duì)這架收音機(jī)顯露出濃厚的興趣然而，他們對(duì)晶體管本身卻不以為然美國(guó)紐約先驅(qū)論壇報(bào)的記者在報(bào)道中寫道：“這一器件還在實(shí)驗(yàn)室階段，工程師們都認(rèn)為它在電子工業(yè)中的革新是有限的”事實(shí)上，晶體管發(fā)明以后，在不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，它的深遠(yuǎn)影響便很快地顯示出來(lái)它在電子學(xué)領(lǐng)域完成了一場(chǎng)真正的革命 什么是晶體管呢？通俗地說(shuō)，晶體管是半導(dǎo)體做的固體電子元件像金銀銅鐵等金屬，它們導(dǎo)電性能好，叫做導(dǎo)體木材、玻璃、陶瓷、云母等不易導(dǎo)電，叫做絕緣體導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)，就叫半導(dǎo)體晶體管就是用半導(dǎo)體材料制成的

14、這類材料最常見(jiàn)的便是鍺和硅兩種 半導(dǎo)體是19世紀(jì)末才發(fā)現(xiàn)的一種材料當(dāng)時(shí)人們并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體的價(jià)值，也就沒(méi)有注重半導(dǎo)體的研究直到二次大戰(zhàn)中，由于雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體器件微波礦石檢波器的應(yīng)用日趨成熟，在軍事上發(fā)揮了重要作用，這才引起了人們對(duì)半導(dǎo)體的興趣許多科學(xué)家都投入到半導(dǎo)體的深入研究中經(jīng)過(guò)緊張的研究工作，美國(guó)物理學(xué)家肖克利、巴丁和布拉頓三人捷足先登，合作發(fā)明了晶體管一種三個(gè)支點(diǎn)的半導(dǎo)體固體元件晶體管被人們稱為“三條腿的魔術(shù)師”它的發(fā)明是電子技術(shù)史中具有劃時(shí)代意義的偉大事件，它開創(chuàng)了一個(gè)嶄新的時(shí)代固體電子技術(shù)時(shí)代他們?nèi)艘惨蜓芯堪雽?dǎo)體及發(fā)現(xiàn)晶體管效應(yīng)而共同獲得1956年最高科學(xué)獎(jiǎng)諾貝爾物理獎(jiǎng) 肖

15、克利小組與晶體管美國(guó)人威廉·肖克利，1910年2月13日生于倫敦，曾在美國(guó)麻省理工學(xué)院學(xué)習(xí)量子物理，1936年得到該校博士學(xué)位后，進(jìn)入久負(fù)盛名的貝爾實(shí)驗(yàn)室工作貝爾實(shí)驗(yàn)室是電話發(fā)明人貝爾創(chuàng)立的在電子、特別在通訊領(lǐng)域是最有名氣的研究所，號(hào)稱“研究王國(guó)”早在1936年，當(dāng)時(shí)的研究部主任，后來(lái)的貝爾實(shí)驗(yàn)室總裁默文·凱利就對(duì)肖克利說(shuō)過(guò)，為了適應(yīng)通訊不斷增長(zhǎng)的需要，將來(lái)一定會(huì)用電子交換取代電話系統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)換這段話給肖克利留下了不可磨滅的印象，激起他滿腔熱情，把畢生精力投入到推進(jìn)電子技術(shù)進(jìn)步的事業(yè)中沃爾特·布拉頓也是美國(guó)人，1902年2月10日出生在中國(guó)南方美麗的城市廈門，當(dāng)時(shí)

16、他父親受聘在中國(guó)任教布拉頓是實(shí)驗(yàn)專家，1929年獲得明尼蘇達(dá)大學(xué)的博士學(xué)位后，進(jìn)入貝爾研究所從事真空管研究工作溫文儒雅的美國(guó)人巴丁是一個(gè)大學(xué)教授的兒子，1908年在美國(guó)威斯康星州的麥迪遜出生，相繼于1928年和1929年在威斯康星大學(xué)獲得兩個(gè)學(xué)位后來(lái)又轉(zhuǎn)入普林斯頓大學(xué)攻讀固體物理，1936年獲得博士學(xué)位1945年來(lái)到貝爾實(shí)驗(yàn)室工作默文·凱利是一位頗有遠(yuǎn)見(jiàn)的科技管理人員他從30年代起，就注意尋找和采用新材料及依據(jù)新原理工作的電子放大器件在第二次世界大戰(zhàn)前后，敏銳的科研洞察力促使他果斷地決定加強(qiáng)半導(dǎo)體的基礎(chǔ)研究，以開拓電子技術(shù)的新領(lǐng)域于是，1945年夏天，貝爾實(shí)驗(yàn)室正式?jīng)Q定以固體物理為主

17、要研究方向，并為此制定了一個(gè)龐大的研究計(jì)劃發(fā)明晶體管就是這個(gè)計(jì)劃的一個(gè)重要組成部分1946年1月，貝爾實(shí)驗(yàn)室的固體物理研究小組正式成立了這個(gè)小組以肖克利為首，下轄若干小組，其中之一包括布拉頓、巴丁在內(nèi)的半導(dǎo)體小組在這個(gè)小組中，活躍著理論物理學(xué)家、實(shí)驗(yàn)專家、物理化學(xué)家、線路專家、冶金專家、工程師等多學(xué)科多方面的人才他們通力合作，既善于汲取前人的有益經(jīng)驗(yàn)，又注意借鑒同時(shí)代人的研究成果，博采眾家之長(zhǎng)小組內(nèi)部廣泛開展有益的學(xué)術(shù)探討“有新想法，新問(wèn)題，就召集全組討論，這是習(xí)慣”在這樣良好的學(xué)術(shù)環(huán)境中，大家都充滿熱情，完全沉醉在理論物理領(lǐng)域的研究與探索中 開始，布拉頓和巴丁在研究晶體管時(shí)，采用的是肖克利提

18、出的場(chǎng)效應(yīng)概念場(chǎng)效應(yīng)設(shè)想是人們提出的第一個(gè)固體放大器的具體方案根據(jù)這一方案，他們仿照真空三極管的原理，試圖用外電場(chǎng)控制半導(dǎo)體內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)但是事與愿違，實(shí)驗(yàn)屢屢失敗 人們得到的效應(yīng)比預(yù)期的要小得多人們困惑了，為什么理論與實(shí)際總是矛盾的呢？ 問(wèn)題究竟出在那里呢？經(jīng)過(guò)多少個(gè)不眠之夜的苦苦思索，巴丁又提出了一種新的理論表面態(tài)理論這一理論認(rèn)為表面現(xiàn)象可以引起信號(hào)放大效應(yīng)表面態(tài)概念的引入，使人們對(duì)半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的認(rèn)識(shí)前進(jìn)了一大步布拉頓等人乘勝追擊，認(rèn)真細(xì)致地進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果，他們意外地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)把樣品和參考電極放在電解液里時(shí)，半導(dǎo)體表面內(nèi)部的電荷層和電勢(shì)力發(fā)生了改變，這不正是肖克利曾經(jīng)預(yù)言過(guò)的場(chǎng)效應(yīng)

19、嗎?這個(gè)發(fā)現(xiàn)使大家十分振奮在極度興奮中，他們加快了研究步伐，利用場(chǎng)效應(yīng)又反復(fù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)誰(shuí)知，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)中突然發(fā)生了與以前截然不同的效應(yīng)這接踵而至的新情況大大出乎實(shí)驗(yàn)者的預(yù)料 人們的思路被打斷了，制作實(shí)用器件的原計(jì)劃不能不改變了，漸趨明朗的形勢(shì)又變得撲朔迷離了然而肖克利小組并沒(méi)有知難而退他們緊緊循著茫茫迷霧中的一絲光亮，改變思路，繼續(xù)探索經(jīng)過(guò)多次地分析、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)，1947年12月23日，人們終于得到了盼望已久的“寶貝”這一天，巴丁和布拉頓把兩根觸絲放在鍺半導(dǎo)體晶片的表面上，當(dāng)兩根觸絲十分靠近時(shí)，放大作用發(fā)生了世界第一只固體放大器晶體管也隨之誕生了在這值得慶祝的時(shí)刻，布拉頓按捺住內(nèi)心的激動(dòng)，仍然一

20、絲不茍地在實(shí)驗(yàn)筆記中寫道：“電壓增益100，功率增益40，電流損失1/2.5親眼目睹并親耳聽聞音頻的人有吉布尼、摩爾、巴丁、皮爾遜、肖克利、弗萊徹和包文”在布拉頓的筆記上，皮爾遜、摩爾和肖克利等人分別簽上了日期和他們的名字表示認(rèn)同 巴丁和布拉頓實(shí)驗(yàn)成功的這種晶體管，是金屬觸絲和半導(dǎo)體的某一點(diǎn)接觸，故稱點(diǎn)接觸晶體管這種晶體管對(duì)電流、電壓都有放大作用 晶體管發(fā)明之后基于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，貝爾實(shí)驗(yàn)室并沒(méi)有立即發(fā)表肖克利小組的研究成果他們認(rèn)為，還需要時(shí)間弄清晶體管的效應(yīng)，以便編寫論文和申請(qǐng)專利此后一段時(shí)間里，肖克利等人在極度緊張的狀態(tài)中忙碌地工作著他們心中隱藏著一絲憂慮如果別人也發(fā)明了晶體管并率先公布了

21、，他們的心血就付之東流了他們的擔(dān)心絕非多慮，當(dāng)時(shí)許多科學(xué)家都在潛心于這一課題的研究1948年初，在美國(guó)物理學(xué)會(huì)的一次會(huì)議上，柏杜大學(xué)的布雷和本澤報(bào)告了他們?cè)阪N的點(diǎn)接觸方面所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)及其發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明晶體管的秘密尚未公開，它的發(fā)明人之一布拉頓此刻就端坐在聽眾席上布拉頓清楚地意識(shí)到布雷等人的實(shí)驗(yàn)距離晶體管的發(fā)明就差一小步了因此，會(huì)后布雷與布拉頓聊天時(shí)談到他們的實(shí)驗(yàn)時(shí)，布拉頓立刻緊張起來(lái)他不敢多開口，只讓對(duì)方講話，生怕泄密給對(duì)方，支吾幾句就匆匆忙忙地走開了后來(lái)，布雷曾惋惜地說(shuō)過(guò)：“如果把我的電極靠近本澤的電極，我們就會(huì)得到晶體管的作用，這是十分明白的”由此可見(jiàn)，當(dāng)時(shí)科學(xué)界的競(jìng)爭(zhēng)是多么的激烈

22、！實(shí)力雄厚的貝爾實(shí)驗(yàn)室在這場(chǎng)智慧與技能的角逐中，也不過(guò)略勝一籌 晶體管發(fā)明半年以后，在1948年6月30日，貝爾實(shí)驗(yàn)室首次在紐約向公眾展示了晶體管這個(gè)偉大的發(fā)明使許多專家不勝驚訝然而，對(duì)于它的實(shí)用價(jià)值，人們大都表示懷疑當(dāng)年7月1日的紐約時(shí)報(bào)只以8個(gè)句子、201個(gè)文字的短訊形式報(bào)道了本該震驚世界的這條新聞在公眾的心目中，晶體管不過(guò)是實(shí)驗(yàn)室的珍品而已估計(jì)只能做助聽器之類的小東西，不可能派上什么大用場(chǎng) 的確，當(dāng)時(shí)的點(diǎn)接觸晶體管同礦石檢波器一樣，利用觸須接點(diǎn)，很不穩(wěn)定，噪聲大，頻率低，放大功率小，性能還趕不上電子管，制作又很困難難怪人們對(duì)它無(wú)動(dòng)于衷然而，物理學(xué)家肖克利等人卻堅(jiān)信晶體管大有前途，它的巨大

23、潛力還沒(méi)有被人們所認(rèn)識(shí)于是，在點(diǎn)接觸式晶體管發(fā)明以后，他們?nèi)匀徊贿z余力，繼續(xù)研究又經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的反復(fù)思索，肖克利瘦了，眼中也布滿了血絲一個(gè)念頭卻在心中越來(lái)越明晰了，那就是以往的研究之所以失敗，根本原因在于人們不顧一切地盲目模仿真空三極管這實(shí)際上走入了研究的誤區(qū)晶體管同電子管產(chǎn)生于完全不同的物理現(xiàn)象，這就暗示晶體管效應(yīng)有其獨(dú)特之處明白了這一點(diǎn)，肖克利當(dāng)即決定暫時(shí)放棄原來(lái)追求的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，集中精力實(shí)現(xiàn)另一個(gè)設(shè)想晶體管的放大作用正確的思想終于開出了最美的花朵1948年11月，肖克利構(gòu)思出一種新型晶體管，其結(jié)構(gòu)像“三明治”夾心面包那樣，把N型半導(dǎo)體夾在兩層P型半導(dǎo)體之間這是一個(gè)多么富有想象力的設(shè)計(jì)啊

24、！可惜的是，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，研究和實(shí)驗(yàn)都十分困難直到1950年，人們才成功地制造出第一個(gè)PN結(jié)型晶體管 電子技術(shù)發(fā)展史上一座里程碑晶體管的出現(xiàn)，是電子技術(shù)之樹上綻開的一朵絢麗多彩的奇葩同電子管相比，晶體管具有諸多優(yōu)越性：晶體管的構(gòu)件是沒(méi)有消耗的無(wú)論多么優(yōu)良的電子管，都將因陰極原子的變化和慢性漏氣而逐漸劣化由于技術(shù)上的原因，晶體管制作之初也存在同樣的問(wèn)題隨著材料制作上的進(jìn)步以及多方面的改善，晶體管的壽命一般比電子管長(zhǎng)100到1000倍，稱得起永久性器件的美名晶體管消耗電子極少，僅為電子管的十分之一或幾十分之一它不像電子管那樣需要加熱燈絲以產(chǎn)生自由電子一臺(tái)晶體管收音機(jī)只要幾節(jié)干電池就可以半

25、年一年地聽下去，這對(duì)電子管收音機(jī)來(lái)說(shuō)，是難以做到的晶體管不需預(yù)熱，一開機(jī)就工作例如，晶體管收音機(jī)一開就響，晶體管電視機(jī)一開就很快出現(xiàn)畫面電子管設(shè)備就做不到這一點(diǎn)開機(jī)后，非得等一會(huì)兒才聽得到聲音，看得到畫面顯然，在軍事、測(cè)量、記錄等方面，晶體管是非常有優(yōu)勢(shì)的晶體管結(jié)實(shí)可靠，比電子管可靠100倍，耐沖擊、耐振動(dòng)，這都是電子管所無(wú)法比擬的另外，晶體管的體積只有電子管的十分之一到百分之一，放熱很少，可用于設(shè)計(jì)小型、復(fù)雜、可靠的電路晶體管的制造工藝雖然精密，但工序簡(jiǎn)便，有利于提高元器件的安裝密度正因?yàn)榫w管的性能如此優(yōu)越，晶體管誕生之后，便被廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)以及人們?nèi)粘Ｉ钪?953年，

26、首批電池式的晶體管收音機(jī)一投放市場(chǎng)，就受到人們的熱烈歡迎，人們爭(zhēng)相購(gòu)買這種收音機(jī)接著，各廠家之間又展開了制造短波晶體管的競(jìng)賽此后不久，不需要交流電源的袖珍“晶體管收音機(jī)”開始在世界各地出售，又引起了一個(gè)新的消費(fèi)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(lǐng)域是最受歡迎的產(chǎn)品之一從1967年以來(lái)，電子測(cè)量裝置或者電視攝像機(jī)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(jī)，甚至車載的大型發(fā)射機(jī)也都晶體管化了 另外，晶體管還特別適合用作開關(guān)它也是第二代計(jì)算機(jī)的基本元件人們還常常用硅晶體管制造紅外探測(cè)器就連可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾姵靥?yáng)能電池也都能用晶體管制造這種電池是遨游于太空

27、的人造衛(wèi)星的必不可少的電源晶體管這種小型簡(jiǎn)便的半導(dǎo)體元件還為縫紉機(jī)、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(guó)家投入了巨額資金，用于研究、開發(fā)與生產(chǎn)晶體管和半導(dǎo)體器件例如，純凈的鍺或硅半導(dǎo)體，導(dǎo)電性能很差，但加入少量其它元素(稱為雜質(zhì))后，導(dǎo)電性能會(huì)提高許多但是要想把定量雜質(zhì)正確地熔入鍺或硅中，必須在一定的溫度下，通過(guò)加熱等方法才能實(shí)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(shù)難關(guān)，美國(guó)政府在工業(yè)界投資數(shù)百萬(wàn)美元，以開展這項(xiàng)新技術(shù)的研制工作在這樣雄厚的財(cái)政資助下，沒(méi)過(guò)多久，人們便掌握了這種高熔點(diǎn)材料的提純、熔煉和擴(kuò)散的技術(shù)特別是晶體管在軍事

28、計(jì)劃和宇宙航行中的威力日益顯露出來(lái)以后，為爭(zhēng)奪電子領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)地位，世界各國(guó)展開了激烈的競(jìng)爭(zhēng)為實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的小型化，人們不惜成本，紛紛給電子工業(yè)以巨大的財(cái)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(lái)，電子學(xué)作為一門新興學(xué)科迅速發(fā)展起來(lái)但是電子學(xué)真正突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，還應(yīng)該是從晶體管發(fā)明以后開始的尤其是PN結(jié)型晶體管的出現(xiàn)，開辟了電子器件的新紀(jì)元，引起了一場(chǎng)電子技術(shù)的革命在短短十余年的時(shí)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(wú)所顧忌的氣勢(shì)，迅速取代了電子管工業(yè)通過(guò)多年奮斗才取得的地位，一躍成為電子技術(shù)領(lǐng)域的排頭兵現(xiàn)代電子技術(shù)的基礎(chǔ)誠(chéng)然，電子管的發(fā)明使

29、電子設(shè)備發(fā)生了革命性變化但是電子管體大易碎，費(fèi)電又不可靠因此，晶體管的問(wèn)世被譽(yù)為本世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，它解決了電子管存在的大部分問(wèn)題可是單個(gè)晶體管的出現(xiàn)，仍然不能滿足電子技術(shù)飛速發(fā)展的需要隨著電子技術(shù)應(yīng)用的不斷推廣和電子產(chǎn)品發(fā)展的日趨復(fù)雜，電子設(shè)備中應(yīng)用的電子器件越來(lái)越多比如二次世界大戰(zhàn)末出現(xiàn)的B29轟炸機(jī)上裝有1千個(gè)電子管和1萬(wàn)多個(gè)無(wú)線電元件電子計(jì)算機(jī)就更不用說(shuō)了1960年上市的通用型號(hào)計(jì)算機(jī)有10萬(wàn)個(gè)二極管和2.5萬(wàn)個(gè)晶體管一個(gè)晶體管只能取代一個(gè)電子管，極為復(fù)雜的電子設(shè)備中就可能要用上百萬(wàn)個(gè)晶體管一個(gè)晶體管有3條腿，復(fù)雜一些的設(shè)備就可能有數(shù)百萬(wàn)個(gè)焊接點(diǎn)，稍一不慎，就極有可能出現(xiàn)故障為確保設(shè)備的可靠性，縮小其重量和體積，人們迫切需要在電子技術(shù)領(lǐng)域來(lái)一次新的突破1957年蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星這一震驚世界的消息引起了美國(guó)朝野的極大震動(dòng)，它嚴(yán)重挫傷了美國(guó)人的自尊心和優(yōu)越感，發(fā)達(dá)的空間技術(shù)是建立在先進(jìn)的電子技術(shù)基礎(chǔ)上的為奪得空間科技的領(lǐng)先地位，美國(guó)政府于1958年成立了國(guó)家航空和宇航局，負(fù)責(zé)軍事和宇航研究，為實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的小型化和輕量化，投入了天文數(shù)字的經(jīng)費(fèi)就是在這種激烈的軍備競(jìng)賽的刺激下，在已有的晶體管技術(shù)的基礎(chǔ)上，一種新興技術(shù)誕生了，那就是今天大放異彩的集成電路有了集成電路，計(jì)算機(jī)、電視機(jī)等與人類社會(huì)生活密切相關(guān)的設(shè)備不