主要观点总结
本文介绍了半导体的早期发展、晶体管的发明、转向硅、集成电路的发展、微处理器时代、现代半导体产业以及半导体行业面临的挑战。文章详细阐述了半导体在科技领域的重要性,以及随着科技的发展,半导体行业的持续发展和创新。
关键观点总结
关键观点1: 半导体的早期发展
半导体的历史可以追溯到19世纪初,早期发展和观察为半导体的诞生奠定了基础。德国物理学家托马斯·约翰·塞贝克发现两种不同金属之间的温差能够产生电压,这一发现间接促成了半导体的发明。
关键观点2: 晶体管的发明
1947年,贝尔实验室的约翰·巴丁、沃尔特·布拉顿和威廉·肖克利发明了晶体管,这是半导体创造史上的一个重要时刻。晶体管的发明彻底改变了电子学的格局,并推动了电子设备的小型化。
关键观点3: 转向硅的重要性
虽然早期晶体管使用的是锗,但硅的使用标志着半导体历史上的一个关键时刻。硅的丰富性和低成本使其成为工业的有效材料。此外,硅还具有更好的氧化物形成能力、更高的热稳定性等优势。
关键观点4: 集成电路的发展
集成电路是一种将晶体管、电阻器和电容器等元件集成到一种半导体材料上的小型器件。它具有性价比高、增强可靠性、节省空间等优点。1965年,戈登·摩尔提出了摩尔定律,观察到集成电路上的晶体管数量每隔24个月就会翻一番,成本减半。
关键观点5: 微处理器时代的影响
微处理器是一种集成在单个半导体芯片上的中央处理器(CPU)。它在计算机中扮演着核心角色,执行计算机程序的基本操作。随着微处理器的出现和发展,个人电脑变得更加强大和实用,半导体行业也开辟了新的市场。
关键观点6: 现代半导体产业的挑战
随着半导体行业的发展,它也面临着多项挑战,包括供应链脆弱性、地缘政治紧张局势和环境挑战等。供应链依赖于有限的供应商和高度集中的生产区域,地缘政治紧张局势和新的关税可能对制造商和消费者产生影响。
正文
1833年,英国科学家迈克尔·法拉第(电容单位法拉(F)以他的名字命名)在研究中发现,硫化银的电导率随温度升高而增加。
1874 年,德国电气工程师 Karl Ferdinand Braun 发现了第一个半导体整流效应;将交流电(AC) 重新定向为直流电 (DC)的过程。
1901年,印度物理学教授贾格迪什·钱德拉·博斯(Jagadish Chandra Bose)申请了第一个使用晶体探测无线电波的半导体整流器的专利。
1906年,李·德·福雷斯特发明了三极真空管(Audion),它增强了微弱信号并控制了电流。Audion为无线电和电话技术的发展奠定了基础。
1927年,美国电气工程师朱利叶斯·利利菲尔德(Julius Lilienfeld)申请了场效应半导体器件的专利。该器件基于硫化铜的半导体特性。
20世纪30年代。20世纪30年代量子力学的出现奠定了半导体的理论基础,并解释了如何操纵材料来制造集成电路等器件。1931年,艾伦·威尔逊出版了《电子半导体理论》。
1940年,拉塞尔·奥尔发现了pn结(p型半导体和n型半导体的连接点)以及硅中的光伏效应。这一发现揭示了硅独特的电学特性,这对于晶体管的制造至关重要。
1947年,贝尔实验室的约翰·巴丁、沃尔特·布拉顿和威廉·肖克利发明了点接触晶体管,标志着半导体创造史上的一个重要时刻。
1956年,贝尔实验室的团队凭借这颗首个功能性晶体管荣获诺贝尔物理学奖。该奖项表彰了他们“在半导体领域的研究以及晶体管效应的发现”。这个小小的器件能够操控电信号,彻底改变了电子学的格局,其影响至今仍在我们身上体现。
该晶体管由锗基座、两个金箔触点和一个将各个元件固定在一起的塑料三角形构成。它充当电子开关,放大电信号,并且工作时功耗远低于真空管。
点接触晶体管的发明在半导体历史上具有举足轻重的地位。晶体管是现代计算机的基础,并推动了电子设备的小型化。
虽然早期晶体管使用的是锗,但硅的使用标志着半导体历史上的一个关键时刻。20世纪50年代之前,人们通常使用锗而不是硅,因为硅具有以下不稳定的特性:
● 与强碱有较高的反应性。
● 暴露在空气中就会氧化。
● 对电离辐射的敏感性。
● 易受电磁干扰。
● 热膨胀。