使锗晶体的纯度达到99.99999999%,德州仪器TI关于NPN结型锗晶体管

来源:深圳市华芯链电子公司时间: 2024-01-31

使锗晶体的纯度达到99.99999999%,德州仪器TI关于NPN结型锗晶体管

晶圆片尺寸(从左至右)依次为2英寸、4英寸、6英寸和8英寸,晶圆片上每一个小方块对应一颗芯片,就在蒂尔用拉晶法拉出锗单晶时,一位名叫威廉·普凡的技术人员在1950年到1951年间想到了一种分区提炼法,进一步提高了锗晶的纯度,普凡加入贝尔实验室时只是一名初级技师,没有大学学位,一天午休时,他将双脚架在桌上闭目打盹,就在半睡半醒之间,突然想到了分区提纯的方法,惊喜之余,他想马上站起来,椅子却重重地向后摔去,发出了巨大的响声,吓了他一跳,普凡的方法可以使锗晶体的纯度达到99.99999999%,即每100亿个锗原子里最多只有一个杂质原子,贝尔实验室内部的说法是:“它相当于在装满38节火车厢的食用糖里加入一勺盐,”1950年4月,摩根·斯帕克斯(Morgan Sparks)和蒂尔用拉晶法制作出了肖克利期待已久的NPN结型锗晶体管,一边缓慢拉晶,一边添加杂质元素,使得锗晶的不同层转变为N型或P型,最终形成NPN晶体管,1951年1月,他们做出的晶体管频率超达到了调幅(简称AM)广播的频率,整个晶体管的三部分就像肖克利当初设想的“三明治”结构一样连成一体,大小如一颗豌豆,可靠性远超巴丁和布拉顿发明的点接触晶体管,噪声是后者的千分之一,功耗只有一百万分之一瓦,1951年7月4日,时隔三年,贝尔实验室又一次召开新闻发布会,发布了结型晶体管,这一次发布会的主角是肖克利,结型晶体管的各项指标均超过了点接触晶体管,实际上,点接触晶体管由于成本和稳定性等原因并没有投入大规模生产,毫无疑问,未来属于肖克利发明的结型晶体管,* * *就在肖克利成为大赢家的时候,他的一位同事却陷入了巨大的痛苦之中,在发布会前的一个多月,贝尔实验室副总裁凯利收到了巴丁的辞职信,巴丁在信中写道:“晶体管的发明导致了半导体研究计划的重新安排,而在现在这个研究方向上,我发挥不了什么作用,”原来,发明晶体管后,德州仪器TI研究小组的工作重点从基础研究转向了应用研究,而巴丁仍钟爱基础理论探索,不愿去做具体开发,肖克利对情况非常了解,却仍然安排巴丁去做他不喜欢的应用研究,巴丁很不情愿,数次抗争,但终究没能改变肖克利的决定,“这是他的既定方针……我对此事是不满的”“肖克利利用小组成员的工作来探索他自己的想法,由于我的研究也处在理论前沿,我不可能投身到实验当中,除非我在同上司直接构成竞争的条件下从事研究工作”巴丁数次抗争,试图改变肖克利的想法,但都遭到了拒绝,布拉顿一直支持他,有一次他们一起去找主管费斯克并告诉他,以后他们不准备向肖克利报告了,巴丁和布拉顿搬到二楼,远离了肖克利的团队,这时,巴丁注意到了超导研究,并做了初步尝试,但是他跟费斯克讨论后发现,贝尔实验室缺少做这种基础研究所需的环境和条件,巴丁感到孤立无援,“在做出离开的决定之前,我再次探寻了同肖克利一起合作从事半导体项目研究的可能性,但他的态度没有改变,他认为自己能够提供所需要的所有想法,而他要求自己手下的人按照他的思路工作……”在信的末尾,巴丁得出了结论:“我决定辞职,”凯利想出了各种可能的方案来挽留巴丁:大幅提高薪水,允许他成立自己的研究小组、做任何他想做的研究无论如何,他想把这位顶尖的物理学家留在贝尔实验室,但巴丁去意已决,他已经联系好了伊利诺伊大学,决意不为任何改变而动,实验室上下都为失去一位顶尖的物理学家而感到惋惜,也纷纷抱怨肖克利对组员的横加干涉,就这样,曾经共同发明了晶体管的“三剑客”解体了,但是,他们点燃的星星之火已经开始向四周蔓延扩散,并且势不可当地燃烧起来,热油中的音乐播放器,硅晶体管登场20世纪50年代初,一些美国国会议员认为美国电话电报公司违反了反垄断法,提出将其拆分成几个小公司,为了显示自己并非垄断者和技术创新的阻碍者,美国电话电报公司要求贝尔实验室开放晶体管技术,1951年9月,贝尔实验室召开了第一次晶体管技术研讨会,参加者主要是美国军方以及美国国防部的研究人员,贝尔实验室意识到,无论是国家还是业界,都渴望分享晶体管这一重大技术突破,坚决反对将晶体管技术保密,但面向军事应用的那部分技术除外,1952年4月,贝尔实验室召开了第二次研讨会,26家美国公司和14家外国公司的代表参加了为期9天的研讨、参观和制作演示,这些公司包括IBM、通用电气、飞利浦、西门子、索尼、德州仪器以及一些小公司,如斯普拉格电气公司(Sprague Electric)和中心实验室(Central Lab),每家公司都收到了一本晶体管:特性与应用参考资料,大家戏称它为价值“25000美元的书”。


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