晶体管的发明
20世纪40年代,约翰·巴丁和威廉·肖克利研究的是与晶体管风马牛不相及的领域。关于锗与硅等化学元素的晶体在电场中表现出来的行为,量子力学方面的实验得出了一些奇怪的预测(后来被证实)。这些晶体无法归为绝缘体或导体,于是它们被称作半导体。半导体有一个让电气工程师欣喜若狂的特性——可使电流只朝一个方向流动而不朝另一个方向流动。电气工程师很快就利用了这一特性,他们用这种晶体的薄片对电流进行整流,使交流电变为直流电。被称作晶体管机的早期收音机是最早使用晶体整流器的商品。
晶体整流器是一件神奇的东西,虽然它只是一个没有任何活动部件的固态装置,却能做一些很有用的工作。然而,除了整流它什么也做不了。所以,另一种东西很快便几乎完全取代了晶体整流器。那就是李·德·福里斯特发明的三极管——一种让收音机大放异彩的真空管。三极管的用途比晶体整流器要多得多,它能放大通过的电流,还能利用较弱的次级电流改变从它的一极流向另一极的强电流。三极管的发明是电力与逻辑“联姻”过程中的重要一步,而这种以一种电流来改变另一种电流的能力,对EDVAC类计算机的设计至关重要。当时,有研究者认为,三极管的主要应用在于电话继电电路方面。
AT&T公司的人开始关注三极管,尤其是那些在贝尔实验室工作的研究人员。威廉·肖克利当时就在贝尔实验室工作,致力于研究杂质对半导体晶体的影响。微量的杂质能提供在装置中输送电流所需的额外电子。肖克利说服了贝尔实验室,允许他组织一个团队来研究这项有趣的新发现。他的小组中有实验科学家沃尔特·布拉顿和理论家约翰·巴丁。这个小组在刚开始的一段时间没有取得任何进展。印第安纳州拉斐特的珀杜大学也在进行类似的研究,而贝尔实验室的这个研究小组也十分关注那里的工作进展。
后来巴丁发现,晶体表面的抑制作用会干扰电流的流动。布拉顿的一个实验证明了巴丁的发现是正确的。1947年12月23日,晶体管(即三极管)诞生了。晶体管具备了真空管的全部功能,而且功能更强。它的尺寸更小、发热更少,而且不会烧坏。