半导体器件
晶体管(transistor)
晶体管是一种没有活动部件的微型开关:一个端子上的微弱信号,控制着流过另外两个端子的大得多的电流。想象一个水龙头,用羽毛般轻的力气拨动手柄,就能掌控一股汹涌的水流——只不过这里的「手」本身也是电信号,所以晶体管能去控制别的晶体管。正是这种自我控制的回路,孕育出了今天的每一台计算机、每一部手机、每一块数字芯片——它是整个数字电子世界赖以建立的那一项发明。
第一只晶体管于 1947 年在贝尔实验室诞生。驱动现代芯片的那种晶体管——MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)——则要再晚十来年才出现:它绝缘栅极上的电压会建立起电场,从而打开或夹断源极和漏极之间的导电沟道——让电流导通(代表 1)或截止(代表 0)。同一个器件也能放大信号,把微弱的信号变成强信号。晶体管从拇指大小一路缩小到几纳米,如今一块手机芯片能在指甲盖大的一小片硅上塞进数百亿个。
1947 年贝尔实验室造出的是点接触式晶体管;更实用的结型晶体管随后于 1948 年问世,巴丁、布拉顿与肖克利凭此获得 1956 年诺贝尔物理学奖。主宰当今芯片的 MOSFET 出现得更晚,由阿塔拉与姜大元于 1959 至 1960 年前后在贝尔实验室做出。一个常见误解:MOSFET 的栅极几乎不消耗稳态电流——它靠电场工作,而不是靠电流流进沟道——正因如此,CMOS 逻辑在两次开关之间几乎不耗电。
又称
另见