主题：【原创翻译】晶体管发明简史 I -- 西潜1号

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奇迹之月

第一个晶体管的发明

1947年11月17日至12月23日

1947年11月17日, Walter Brattain 把一个热水瓶装满了水，然后在水中做了他的实验。他用硅做了一个小装置。这个小玩意儿可以帮助他来研究半导体表面的电子活动，从而找出为什么不论他们怎么尝试都无法造出一个放大器的原因。但是硅上不停地凝结的小水珠把实验搞得一团糟。按照正常的做法，Brattain 大概只能把硅放到真空中才能去除凝结问题。但他想这样做的话，要等太久才能得到结果。（译注：Brattain 解释说，那个硅装置是专门为放入保温瓶而设计的。即使想用真空设备也不容易。）Brattain　灵机一动，不就是要消除凝结吗？把整个实验装置都沉到水下去，这样就绝对没有凝结的问题了！

突然，这个湿淋淋的装置产生了他所看到的最大的放大效应。他和另一位科学家 Rober Gibney 看着实验结果，都不敢相信自己的眼睛。他们开始摆弄不同的旋钮和按钮: 增加正电压，放大效应增强；而当施加负电压的时候，放大效应就彻底消失了。看起来，制造放大器的最大障碍－半导体表面电子对放大的阻碍，被水给解决了。

随后 John Bardeen 知道了这个实验结果。他想出了一个制造放大器的新方法。11月21日, Bardeen 建议把一个金属点压在硅中，并在表面用蒸馏水包住这个点。按照17日的实验结果，水可以消除接触点下面恼人的电子问题。这个装置最困难之处在于接触点只能接触硅而不能接触水。但是,一如既往, Brattain 这个实验室里什么都能造的天才圆满地完成了任务。而当这个放大器一做好，它就产生了预期的放大效果。尽管放大倍数只有很可怜的一点点，但是它管用！

既然小小的一滴水就能产生微弱的放大，Bardeen 和 Brattain 觉得沿着这条路走下去肯定会大有作为。于是他们尝试了不同的材料，不同设置和不同电解液代替水来试图获得更大的电流增益。12月8日, Bardeen 建议用锗取代硅。于是他们得到了一个巨大的电流跃升--电流放大了约330倍--但是电流的方向却和他们想象的相反。这是由于电解液使得空穴（正电荷）移动了，而不是预想中的电子（负电荷）移动。但是放大就是放大--这是一个很好的开始。

很可惜，这个放大器只适用于非常低频的电流。它无法处理电话系统中的人声信号所包含的频率。所以下一步工作就是要使得放大器可以在各种频率下工作。（译注：这里的频率，包括后面提到，应该都是指人的声音频率，20-20kHz)

这时候 Brattain 犯了一个错误。Bardeen 和 Brattain 以为频率问题可能是液体造成的。于是他们代之以二氧化锗--也就是一点点锗锈。Gibney 准备了一份特别的锗片，其中一边是闪着绿色微光的氧化层。12月12日，brattain 开始进行点接触。

什么事情都没有发生。事实上，如果没有氧化层，该装置就可以工作。当 brattain 把金触点在锗片上戳来戳去后，他意识到了这个问题：接触点的氧化层已经被他磨掉了。Brattain 气得要发疯。但他决定还是继续摆弄一下这个小玩意儿。他万万没有想到他竟然得到了一些电压增益--更重要的是，所有频率下都有增益! 金触点使得空穴进入锗。而这些空穴消除了锗表面的电子效应，就如同以前用的水一样。现在的装置放大了所有频率下的电流，显然要比以前用水的好得多。

在过去一个月中，Bardeen 和 Brattain 先是在某些频率下得到了较大的增益，然后又在全频率下得到了一个较小的增益。所以目前他们要做的就是把两者结合起来。他们知道其中的关键在于一块锗片和两个相距一毫米的金触点。Walter Brattain 用金箔条把一块塑料三角形的边包起来，然后划断其中的一个顶点处的金箔条。当他们把这个点轻轻地放到锗上后, 美妙的结果出现了--信号从一边的金触点进入，而放大后的信号则从另一个触点输出。第一个点接触晶体管诞生了。

科学家们把这个成功的消息保密了一个星期。12月23日，Shockley 让 Bardeen 和 Brattain 在组会上向全实验室和高层展示他们的小三角塑料片。在经过实验室其他人的检查和测试之后，这个由一点点锗，塑料和黄金组成的全世界第一个可工作的固态放大器正式公布了。

点接触晶体管

点接触晶体管原理图

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Shockley在检查Bardeen和Brattain的结果。

Shockley(坐), Bardeen(左), Brattain(右)

铁牛很重......