晶體管被認(rèn)為是20世紀(jì)在電子技術(shù)方面最偉大的發(fā)明，掀起了一場(chǎng)微電子工業(yè)革命，奠定了現(xiàn)代文明社會(huì)的基礎(chǔ)。而自它問世之日，便于鎢結(jié)下了不解之緣。

    鎢與晶體管的不解之緣

    晶體管的發(fā)明，最早可以追溯到1929年，當(dāng)時(shí)工程師利蓮費(fèi)爾德就已經(jīng)取得一種晶體管的專利。但是，限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，制造這種器件的材料達(dá)不到足夠的純度，而使這種晶體管無法制造出來。直到1945年貝爾實(shí)驗(yàn)室成立了以肖克萊（W. B. Shockley)為組長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家布拉頓（W. H. Brattain）和皮爾遜（G. L. Pearson）、物理化學(xué)家吉布尼（R. Gibney）和電路專家H.穆爾（H. Moore）、以及理論物理學(xué)家J.巴?。↗. Bardeen）等人的半導(dǎo)體研究小組。

    研究小組成立后不久，成員便將研究重點(diǎn)由場(chǎng)效應(yīng)放大器的研制轉(zhuǎn)向了半導(dǎo)體基礎(chǔ)理論問題——表面態(tài)的研究。表面態(tài)問題，是推進(jìn)“場(chǎng)效應(yīng)放大器”實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。經(jīng)歷了一年多的反復(fù)試驗(yàn)，1947年9月，研究小組終于確認(rèn)表面態(tài)效應(yīng)確實(shí)存在。進(jìn)一步研究后發(fā)現(xiàn)，在電極板與硅晶體表面之間注入諸如水之類的含有正負(fù)離子的液體，加電壓后會(huì)使表面態(tài)效應(yīng)獲得增強(qiáng)或減弱。

   晶體管的發(fā)明者：肖克萊、巴丁，布拉頓

    1947年11月21日，巴丁向布拉頓提出了著手進(jìn)行半導(dǎo)體放大器研制實(shí)驗(yàn)的建議，二人當(dāng)天便進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并在輸出回路中觀測(cè)到了微弱的放大電流信號(hào)。但他們的放大裝置幾乎沒有電壓增益并且只能在不超過10赫的超低頻范圍內(nèi)工作，而實(shí)用放大器必須能夠放大數(shù)千赫的輸入信號(hào)。

    1947年12月11日，吉布尼提供了一個(gè)表面生成了氧化層（旨在替代電解質(zhì)）的N型鍺片，在氧化層上面沉積了5個(gè)小金粒。布拉頓在金粒上面打了一個(gè)小洞，用鎢絲穿過小洞和氧化層插入鍺晶體作為一個(gè)電極，希望通過改變金粒塊和鍺晶體之間的電壓以改變鎢絲電極與鍺晶體之間的導(dǎo)電率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)金粒與鍺晶體之間的電阻很小，即氧化層并沒有起到絕緣作用。

    盡管如此，布拉頓還是決定做幾組實(shí)驗(yàn)試一試。在一次實(shí)驗(yàn)中，布拉頓非常偶然地在鎢絲上加了負(fù)電壓，在金粒上加了正電壓，沒有料到在輸出端出現(xiàn)了和輸入端變化相反的信號(hào)。初步測(cè)試的結(jié)果是：電壓放大倍數(shù)為2，上限頻率可達(dá)10千赫。這意味著無需在鍺晶體表面特意制作一層氧化膜，簡(jiǎn)單地讓金粒和鍺晶體表面直接接觸就可獲得良好的響應(yīng)頻率。

    巴丁敏銳地意識(shí)到金粒與鍺晶體的接觸界面上已經(jīng)出現(xiàn)了一種新的，與加電解質(zhì)完全不同的物理現(xiàn)象。據(jù)此他重新設(shè)計(jì)了一組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是盡可能地使鍺晶體表面上的鎢絲觸點(diǎn)與金屬電極靠得近一點(diǎn)。巴丁推算后指出，兩者之間的距離應(yīng)達(dá)到50微米的數(shù)量級(jí)。布拉頓和技師很快地制作出了一套符合巴丁要求的實(shí)驗(yàn)裝置，并于12月16日下午，與巴丁一起進(jìn)行了改進(jìn)后的首次實(shí)驗(yàn)。在這次實(shí)驗(yàn)中，他們獲得了1.3倍的輸出功率增益和15倍的輸出電壓增益。因此，有學(xué)者主張應(yīng)該將這一天確定為晶體管的發(fā)明日。鎢與晶體管也結(jié)下了這段不解之緣。

   全球第一個(gè)點(diǎn)接觸型晶體管裝置

    一周后的12月23日，肖克萊領(lǐng)導(dǎo)的半導(dǎo)體研究小組使用含有新發(fā)明的固體放大器的實(shí)驗(yàn)裝置為貝爾的主管領(lǐng)導(dǎo)演示了音頻放大實(shí)驗(yàn)。這是一次沒有使用電子管的音頻放大實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)一如人們所期待的那樣獲得了成功。后來，研究小組將這種固體放大器命名為“transistor”，中文譯作“晶體管”。由于這種晶體管主要由兩根金屬絲與半導(dǎo)體進(jìn)行點(diǎn)接觸而構(gòu)成，故被稱作為雙極點(diǎn)接觸晶體管。

    1948年6月17日，貝爾電話實(shí)驗(yàn)室的專利代理人完成了點(diǎn)接觸型晶體管的專利申報(bào)手續(xù)。6月23日，貝爾又向美國(guó)軍方代表展示了其所發(fā)明的晶體管演示裝置，并最終獲準(zhǔn)對(duì)外公開。與此同時(shí)，肖克萊和皮爾遜，巴丁和布拉頓分別為《物理評(píng)論》雜志合作撰寫了一組介紹晶體管及其工作原理的短文。各項(xiàng)準(zhǔn)備工作做好之后，貝爾6月30日在總部大樓內(nèi)召開了記者招待會(huì)，公開了全球第一個(gè)晶體管問世的消息。

    自此，由巴丁和布萊頓在 1947 年點(diǎn)燃的晶體管星星之火，已經(jīng)開始形成燎原之勢(shì)。目前，因特殊層狀結(jié)構(gòu)而具有電學(xué)、光學(xué)、等離子體、電化學(xué)和電催化等優(yōu)異性能的二硫化鎢、二硒化鎢等過渡金屬二維材料，已成為下一代計(jì)算機(jī)晶體管研究的新寵。