电子管与晶体管

电子管与晶体管

电子管，是一种早期的电信号放大器件。1904年，世界上第一只电子二极管在英国物理学家弗莱明的手下诞生了，弗莱明为此获得了这项发明的专利权。

晶体管泛指一切以半导体材料为基础的单一元件，包括各种半导体材料制成的二极管、三极管、场效应管、可控硅等。晶体管有时多指晶体三极管。晶体管可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制。1904年，二极真空电子管的发明，把人类生活带到电气化的文明社会。1946年2月14日，世界上第一台电脑ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生。这部机器使用了18800个电子管，长50英尺，宽30英尺，占地1500平方英尺，重达30吨。它的计算速度快，每秒可从事5000次的加法运算，运作了9年之久。

电子管品种繁多，自1904年电子管的发明后，曾出现了3～8极的电子管有一万多种型号。电子管还具有放大能力强的特点，用电子管制成的收音机，具有很好的收音效果。但是真空电子管具有致命的弱点:体积庞大。这对器件小型化是一个不足之处。另外，真空电子管寿命短，功率消耗高，易碎及不能在雷达频率下工作进行。第二次世界大战后，科学家开始对交流电整流及信号放大新式武器进行研究。

1947年12月16日，威廉·邵克雷(William Shockley)、约翰·巴顿(John Bardeen)和沃特·布拉顿(Walter Brattain)成功地在贝尔实验室制造出第一个晶体管。由于晶体管具有的深远意义，他们共同获得了1956年度的诺贝尔物理学奖。这支晶体管是以半导体锗为原料制成的，在锗表面制作了两根很细的金属针，一根作为固定针，另一根是作为探针，两根针相距只有0.005厘米。当两根针接通电流后，这时通过探针电流的微弱变化就可能引起另一根固定针上电流的较大变化，即这只晶体管具有放大作用。这种结构的晶体管被称为点接触型晶体管。由于点接触型晶体管制造工艺复杂，致使许多产品出现故障，还存在噪声大、在功率大时难于控制、适用范围窄等缺点。为了克服这些缺点，邵克雷提出了用一种“整流结”来代替金属半导体接点的大胆设想。1950年，第一只“PN结型晶体管”问世了。它的性能与邵克雷原来设想的完全一致。今天的晶体管，大部分仍是这种PN结型晶体管(所谓PN结就是P型和N型的结合处。P型多空穴，N型多电子)。

晶体管发明以后，晶体管的整流作用与放大作用完全取代了真空电子管的地位。另外，晶体管体积小、寿命长等优点又是电子管所望尘莫及的，所以它一诞生就显示了强大的生命力。

晶体管被认为是现代历史上最伟大的发明之一，在重要性方面可以与印刷术、汽车和电话等的发明相提并论。晶体管实际上是所有现代电器的关键活动元件。