晶體管的出現(xiàn),是電子技術(shù)之樹上綻開的一朵絢麗多彩的奇葩。
同電子管相比,晶體管具有諸多優(yōu)越性:
?、倬w管的構(gòu)件是沒有消耗的。無論多么優(yōu)良的電子管,都將因陰極原子的變化和慢性漏氣而逐漸劣化。由于技術(shù)上的原因,晶體管制作之初也存在同樣的問題。隨著材料制作上的進(jìn)步以及多方面的改善,晶體管的壽命一般比電子管長100到1000倍,稱得起永久性器件的美名。
②晶體管消耗電能極少,僅為電子管的十分之一或幾十分之一。它不像電子管那樣需要加熱燈絲以產(chǎn)生自由電子。一臺(tái)晶體管收音機(jī)只要幾節(jié)干電池就可以半年一年地聽下去,這對電子管收音機(jī)來說,是難以做到的。
?、劬w管不需預(yù)熱,一開機(jī)就工作。例如,晶體管收音機(jī)一開就響,晶體管電視機(jī)一開就很快出現(xiàn)畫面。電子管設(shè)備就做不到這一點(diǎn)。開機(jī)后,非得等一會(huì)兒才聽得到聲音,看得到畫面。顯然,在軍事、測量、記錄等方面,晶體管是非常有優(yōu)勢的。
?、芫w管結(jié)實(shí)可靠,比電子管可靠100倍,耐沖擊、耐振動(dòng),這都是電子管所無法比擬的。另外,晶體管的體積只有電子管的十分之一到百分之一,放熱很少,可用于設(shè)計(jì)小型、復(fù)雜、可靠的電路。晶體管的制造工藝雖然精密,但工序簡便,有利于提高元器件的安裝密度。
正因?yàn)榫w管的性能如此優(yōu)越,晶體管誕生之后,便被廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)以及人們?nèi)粘I钪小?953年,首批電池式的晶體管收音機(jī)一投放市場,就受到人們的熱烈歡迎,人們爭相購買這種收音機(jī)。接著,各廠家之間又展開了制造短波晶體管的競賽。此后不久,不需要交流電源的袖珍“晶體管收音機(jī)”開始在世界各地出售,又引起了一個(gè)新的消費(fèi)熱潮。
由于硅晶體管適合高溫工作,可以抵抗大氣影響,在電子工業(yè)領(lǐng)域是最受歡迎的產(chǎn)品之一。從1967年以來,電子測量裝置或者電視攝像機(jī)如果不是“晶體管化”的,那么就別想賣出去一件。輕便收發(fā)機(jī),甚至車載的大型發(fā)射機(jī)也都晶體管化了。
另外,晶體管還特別適合用作開關(guān)。它也是第二代計(jì)算機(jī)的基本元件。人們還常常用硅晶體管制造紅外探測器。就連可將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾姵亍柲茈姵匾捕寄苡镁w管制造。這種電池是遨游于太空的人造衛(wèi)星的必不可少的電源。晶體管這種小型簡便的半導(dǎo)體元件還為縫紉機(jī)、電鉆和熒光燈開拓了電子控制的途徑。
從1950年至1960年的十年間,世界主要工業(yè)國家投入了巨額資金,用于研究、開發(fā)與生產(chǎn)晶體管和半導(dǎo)體器件。例如,純凈的鍺或硅半導(dǎo)體,導(dǎo)電性能很差,但加入少量其它元素(稱為雜質(zhì))后,導(dǎo)電性能會(huì)提高許多。但是要想把定量雜質(zhì)正確地熔入鍺或硅中,必須在一定的溫度下,通過加熱等方法才能實(shí)現(xiàn)。而一旦溫度高于攝氏75度,晶體管就開始失效。為了攻克這一技術(shù)難關(guān),美國政府在工業(yè)界投資數(shù)百萬美元,
以開展這項(xiàng)新技術(shù)的研制工作。在這樣雄厚的財(cái)政資助下,沒過多久,人們便掌握了這種高熔點(diǎn)材料的提純、熔煉和擴(kuò)散的技術(shù)。特別是晶體管在軍事計(jì)劃和宇宙航行中的威力日益顯露出來以后,為爭奪電子領(lǐng)域的優(yōu)勢地位,世界各國展開了激烈的競爭。為實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的小型化,人們不惜成本,紛紛給電子工業(yè)以巨大的財(cái)政資助。
自從1904年弗萊明發(fā)明真空二極管,1906年德福雷斯特發(fā)明真空三極管以來,電子學(xué)作為一門新興學(xué)科迅速發(fā)展起來。但是電子學(xué)真正突飛猛進(jìn)的進(jìn)步,還應(yīng)該是從晶體管發(fā)明以后開始的。尤其是PN結(jié)型晶體管的出現(xiàn),開辟了電子器件的新紀(jì)元,引起了一場電子技術(shù)的革命。在短短十余年的時(shí)間里,新興的晶體管工業(yè)以不可戰(zhàn)勝的雄心和年輕人那樣無所顧忌的氣勢,迅速取代了電子管工業(yè)通過多年奮斗才取得的地位,一躍成為電子技術(shù)領(lǐng)域的排頭兵。