半導體元件
電晶體(transistor)
電晶體是一種沒有活動部件的微型開關:一個端子上的微弱訊號,控制著流過另外兩個端子的大得多的電流。想像一個水龍頭,用羽毛般輕的力氣撥動手柄,就能掌控一股洶湧的水流——只不過這裡的「手」本身也是電訊號,所以電晶體能去控制別的電晶體。正是這種自我控制的迴路,孕育出了今天的每一台電腦、每一支手機、每一塊數位晶片——它是整個數位電子世界賴以建立的那一項發明。
第一顆電晶體於 1947 年在貝爾實驗室誕生。驅動現代晶片的那種電晶體——MOSFET(金屬氧化物半導體場效電晶體)——則要再晚十來年才出現:它絕緣閘極上的電壓會建立起電場,從而打開或夾斷源極和汲極之間的導電通道——讓電流導通(代表 1)或截止(代表 0)。同一個元件也能放大訊號,把微弱的訊號變成強訊號。電晶體從拇指大小一路縮小到幾奈米,如今一塊手機晶片能在指甲蓋大的一小片矽上塞進數百億個。
1947 年貝爾實驗室造出的是點接觸式電晶體;更實用的接面型電晶體隨後於 1948 年問世,巴丁、布拉頓與蕭克利憑此獲得 1956 年諾貝爾物理學獎。主宰當今晶片的 MOSFET 出現得更晚,由阿塔拉與姜大元於 1959 至 1960 年前後在貝爾實驗室做出。一個常見誤解:MOSFET 的閘極幾乎不消耗穩態電流——它靠電場工作,而不是靠電流流進通道——正因如此,CMOS 邏輯在兩次開關之間幾乎不耗電。
又稱
另見