半导体技术的发展与突破

因电子管笨重、能耗大、寿命短、噪声大等缺点，电子管王朝仅历时40余年。随着第一台电子计算机ENIAC的出现，电子管的缺点更加明显。这台电子计算机共用电子管约1.8万只，体积有90立方米，质量达30吨，占地面积为167平方米，耗电量高达150千瓦时。另外，随着电子设备功能的扩大和要求的提高，电子管的使用寿命和可靠性等缺点也成为亟待解决的问题。电子管小型化不仅能够缩小体积、减轻重量、提高性能和降低电耗，而且符合市场的基本需求。因此，让电子管变小逐渐成为当时的一种技术趋势。

电子管小型化技术的探索使“半导体”晶体终于从湮没无闻的状态浮现出来。与导体、绝缘体相比，半导体材料的发现较晚。1833年，英国物理学家法拉第（Michael Faraday）最早发现硫化银的电阻随着温度的升高而下降。1839年，法国物理学家贝克莱尔（Henri Becquerel）发现了半导体光伏效应。1873年，英国工程师史密斯（Willoughby Smith）发现了半导体的光电效应。1874年，德国物理学家布劳恩（Karl F.Braun）发现了半导体的整流效应。1879年，美国物理学家霍尔（Edwin Hall）发现了半导体的霍尔效应，即垂直于磁场放置的通有电流的半导体会出现横向电压。1911年，半导体概念被德国物理学家贝德克尔（Karl Baedeker）首次命名使用。从1910年到1930年，人们对各种被认为是半导体的物质进行了大量研究，虽然没有取得突破性进展，但是半导体的技术应用引起了人们的强烈兴趣。1906年，人们用金刚砂晶体做成了一个简单的矿石检波器，因一度被用在收音机上而风行一时，但很快让位给真空二极管检波器。(www.xing528.com)

20世纪20年代末到30年代初，半导体的理论研究出现了突破。1928年，瑞士裔美国物理学家布洛赫（Felix Bloch）首开能带理论之先河。1929年，德裔英国物理学家派尔斯（Rudolf Peierls）提出微扰理论。1931年，英国物理学家威尔逊（Harold A.Wilson）在能带理论的基础上，提出半导体的物理模型，并利用能带理论给出半导体的明确定义，奠定了半导体物理的理论基础。1939年，朔特基提出有关整流理论的许多重要论断，认为金属与半导体间存在能障，并提出著名的扩散理论。随着无线电应用波段延伸到短波、超短波，真空二极管的检波性能呈现出严重不足。科学家充分认识到在“电子管”框架下的研发已不能从根本上解决问题，必须从基础研究入手进行颠覆式创新，因此人们开始把视野投向了当时新兴的半导体。正是在这样的背景下，美国贝尔实验室加强了对半导体的研究布局，从20世纪30年代就开始探寻用新的固体器件来取代电子管的可能性。