晶体管虽然是一个不大起眼的小发明，但是它的出现大大地改变了计算机和所有电子产品的历史进程。（见图1-1）

肖克莱（William Bradford Shockley，1910—1989），美国物理学家。1945年下半年，贝尔电话实验室成立了以肖克莱为组长，肖克莱、巴丁（John Bardeen，1908—1991）、布拉顿（Walter Houser Brattain，1902—）为核心的固体物理学研究小组（见图1-2）。该小组于1947年12月发明点接触晶体管，1948年6月贝尔电话实验室报道了这一发明，并申请专利。1949年肖克莱提出结型晶体管理论，1950年由贝尔电话实验室M.斯帕克斯（M.Sparks）和G.L.皮尔逊（G.L Pearson）制造出结型晶体管。1956年肖克莱、巴丁、布拉顿共同获得诺贝尔物理学奖。

这里我们特别介绍一下布拉顿（见图1-3），他的父亲罗斯和母亲奥蒂莉毕业于美国华盛顿的惠特曼学院。他们刚结婚后就来到了中国厦门，罗斯得到一份在中国学校教授科学和数学的工作，布拉顿在1902年2月10日生于厦门。布拉顿一家人在中国居住了一段时间后，1903年，布拉顿和家人回到了华盛顿。

肖克莱于1910年2月13日生于英国伦敦。其父母都是美国人，父亲毕业于美国麻省理工学院，曾以采矿工程师等身份在包括中国在内的多个国家工作过，后被派驻英国。读初中期间，肖克莱深受其父亲的好友——斯坦福大学物理系教授、X射线领域专家罗斯（P.Ross）的影响，并被其收为义子。1932年，肖克莱在加州理工学院物理系获得学士学位；此后，他转入麻省理工学院主攻固体物理学，并于1936年获得博士学位；1936年6月，他接受贝尔基础研究部主任凯利（M.J.Kelly）的邀请加盟贝尔实验室。

依据量子力学理论，肖克莱勾画出了P型和N型硅半导体的能带和能级图，并对这些能带、能级在外部强电场的作用下可能的变化情况进行了分析。之后，肖克莱意识到这一系统也许可以用于放大器的设计。这种利用空间场效应设计放大器的思想形成后，肖克莱便开始尝试用实验来验证自己的设想。

1945年7月，由肖克莱和化学家摩尔根（S.Morgam）领导固体物理组，该组下设半导体和冶金两个研究小组，分别负责器件和材料的研究开发，并明确由肖克莱兼任半导体研究小组组长。研究小组成立后不久，肖克莱在贝尔实验室的一些伙伴——实验物理学家布拉顿和皮尔逊、物理化学家吉布尼（R.Gibney）和电路专家摩尔（H.Moore）等人便先后加盟半导体研究小组。在肖克莱的推荐下，半导体研究小组引进了精通固体物理的杰出理论物理学家巴丁（见图1-4）。

巴丁对肖克莱早期的空间场效应思想未得到确证的问题颇感兴趣，经过一段时间的苦思冥想后，提出了“表面态理论”。于是，此后的一段时期，半导体研究小组将研究重点由场效应放大器的研制转向了半导体基础理论问题——表面态的研究。

经过一年多反反复复的实验，半导体研究小组的表面态研究取得了重大进展。1947年9月，研究小组确认表面态效应确实存在。表面态效应长期以来一直是导致场效应放大器实验失败的主要原因，其作用机理解明之后，设计、试制半导体放大器的一个重大障碍便被排除了。

1947年11月21日，巴丁向布拉顿提出了着手进行半导体放大器研制实验的建议，当天便按此思路进行了实验，并在输出回路中观测到了微弱的放大电流信号。实验初步达到了预期效果。

1947年12月，肖克莱与巴丁、布拉顿等人开会就实验中所遇问题的解决方案进行了讨论，与巴丁一起进行了改进后的首次实验。在这次实验中，他们获得较高的输出功率增益和输出电压增益。因此，有学者主张应该将这一天确定为晶体管的发明日。肖克莱领导的半导体研究小组使用含有这种新发明的固体放大器的实验装置为贝尔实验室的主管领导演示了音频放大实验。实验一如人们所期待的那样获得了成功。

后来，贝尔实验室将这种固体放大器命名为“晶体管”（transistor）。由于这种晶体管主要由两根金属丝与半导体进行点接触而构成，故被称为点接触晶体管（见图1-5）。

肖克莱于1948年1月23日想出了在半导体中加一个调节阀的方法。由于这个中间薄层的功能与自来水管道中的阀门相似，故肖克莱把这种器件称为“半导体阀”。

受这些研究的鼓舞，肖克莱加快了对PN结以及基于PN结的晶体管的研究进程，结型晶体管问世后，肖克莱并没有陶醉在取得重大突破的喜悦之中，仍以饱满的热情从事着他的晶体管研究。他将结型晶体管的原理与自己早期提出的场效应理论结合起来思考，在1952年正式提出了单极场效应晶体管的构想。不到一年，肖克莱的合作者戴西（C.C.Dacev）和罗斯（l.M.Ross）便将此一构想成功地化为现实，制作出了第一个结型场效应晶体管。

肖克莱于1956年2月在旧金山创办了肖克莱半导体实验室，并因此而被称为硅谷的奠基人之一。凭着自己在电子工业界的威望，肖克莱很快便从美国各地招聘来了一批从事半导体研究开发的精英，其中我们想特别介绍的是萨支唐博士（Dr.Chih-Tang Sah）（见图1-6）。萨支唐博士是从事微电子学研究的美国华裔物理学家，原籍是中国福建省福州市，他于1956年在斯坦福大学获得博士学位。其父萨本栋先生是中国第一届中央研究院院士，曾任厦门大学校长。1956年起，萨支唐博士跟随肖克莱在工业界共同从事固态电子学方面的研究，他在工作中表现异常优秀，深受肖克莱的欣赏和认可。他于1959年追随诺伊斯（Robert N.Noyce）、摩尔（Gordon.E.Moore）、格瑞奇（Victor H.Grinich）前往仙童公司（Fairchild）任职。在仙童公司期间（1959—1964），他带领一个64人的研究组从事第一代硅基二极管、MOS晶体管和集成电路的制造工艺研究，是半导体工业先驱之一。1964年他来到伊利诺伊大学厄巴纳—香槟分校任物理系和电子及计算机系教授达26年，培养出40名博士。1988年起，他在佛罗里达大学担任教授至今。他目前是美国佛罗里达大学教授，也是美国工程院院士、中央研究院院士、中国科学院外籍院士。萨支唐博士是一位非常值得我们学习的大师级科学精英！

1956年，肖克莱同巴丁、布拉顿一起因发明了晶体管获得了诺贝尔物理学奖。但是，肖克莱的种族歧视观念和“独断式”管理作风越来越严重，加上他好自以为是，听不进部下的谏言，导致与员工之间的沟通越来越糟。1957年9月，肖克莱半导体实验室开发部门的诺伊斯、摩尔等重要骨干集体辞职，在仙童照相器材公司的资助下创办了仙童半导体公司。

对于肖克莱在科技发展历史上的重要成就，业界都给予了极大的尊重和推崇，但是肖克莱后期因种族歧视及个人化的管理作风，造成身边的精英团队纷纷离他而去，这不得不说是一个非常大的遗憾。人与人之间虽有不同，但是都是一样宝贵的，没有贵贱之分，没有人应该被歧视。人类是无人格区分的，曾经与他一起共事过的科学家们之后一直能够秉持科学无国界并对待员工一视同仁的工作精神，从而在半导体行业内树立了非常好的工作典范。

参考文献

1．Who really invented the Transistor？-Bell Labs贝尔实验室讲述晶体管发明的历史

2．Transistorized！The History of the lnvention of the Transistor-PBS PBS讲述晶体管的发明

3．The Transistor in a Century of Electronics-nobelprize.org诺贝尔奖官网介绍晶体管的历史

4．Herbert F.Matare：An lnventor of the Transistor Has His Moment-Mindfully.org同时期另一位科学家的小组也发明了晶体管

5．The Road to the Transistor-Jed Margolin晶体管的发明过程

6．Key Steps to the lntegrated Circuit-C.Mark Melliar-Smith，Douglas E.Haggan，William W.Troutman集成电路中的关键技术

7．A History of the lnvention of the Transistor-William Brinkman讲述晶体管的发明历史 TmHLeZuc9vqSDBacffFm2pmWLddBY1ubjXqsicyDs0RcpjZ2zpttyo4i0Ossc7y5