真正开创半导体时代的材料原本不是硅,而是一种名为锗的元素。前文提到碳元素与硅元素在周期表中同属一列,而锗元素则在下方紧挨着硅元素,三者在性质上自然有许多相同之处。因此,锗元素也为半导体的发展立下了汗马功劳。

第二次世界大战后,最早利用锗元素开发出新设备的是美国的贝尔实验室。该实验室原本是美国电话电报公司(AT&T)的研究部门。AT&T在全美开展长途电话业务时发现这样一个问题:随着距离的增加,声音信号出现衰减现象,导致双方难以听清通话声,而解决这个问题只能依靠音频信号增幅设备。

1947年,约翰·巴丁(1908—1991)、沃尔特·布拉顿(1902—1987)和威廉·肖克利(1910—1989)三人首次实现了锗晶体管实用化。最初的产品被称作点接触式锗晶体管,在实用性方面还有极大的欠缺。后来,肖克利又开发出物理特性极其稳定的NPN型晶体管。

第二年,随着晶体管的技术公开,全世界的技术人员敏锐地捕捉到技术的发展方向。当时所使用的真空管寿命最长不过数千小时,这就导致刚问世不久的ENIAC不得不一天数次更换真空管。然而,新问世的晶体管不仅寿命长、价格低,而且可以做得极为小巧。据当时参与晶体管研究的日本人回忆,看到极其细小的晶体管时,他不由得感到“这是种令人毛骨悚然的发明”。

巴丁(左)、肖克利(中)、布拉顿(右)

晶体管的问世开启了半导体产业兴盛发展的新篇章。成功开发出晶体管收音机的东京通信工业以此为契机,发展成了名震世界的索尼公司。1960年,电视之所以能登上“娱乐之王”的宝座,晶体管的功劳不可磨灭。而巴丁、布拉顿和肖克利三人也因为发明晶体管的功绩而荣获了1956年的诺贝尔物理学奖。

1947年发明的首个晶体管(复制品)