当人类社会进入21时 世纪时刻， 回顾过去一个世纪的重大发明， 晶本管应该是其中之一。因为它推动r 信息革命, 带动r 产业革命, 就业岗位数亿， 改变了人类社会的工作和生活方式， 其影响面广， 恐非其他发明所能及。然而，当有人问晶体管是什么时候发明的时候？谁发明的？ 是如何发明的? 恐怕没有多少人能正确回答这些问题〔, 借此机会, 作者不揣浅， 整理过去的相关资料，向老师汇报，并陈述几座山的灵感。

19 4 7 年12 月2 3 11 , 那是圣诞夜的前一天，威廉·肖克利( William Schockley 以后简称肖) 开车离纽约2020年 贝尔实验室在英里( 以后简称贝) 。当时天空阴暗， 才早上7 点, 他匆匆走过空荡荡的走廊， 到二楼办公室〔在那里, 他兴奋地等待着同事们。因为那天下午，他们想向贝贝的领导展示他们的新发明 无电子管放大器。

大约一小时后, 约翰巴丁( John Bardeen 以后简称巴) 瓦尔特布莱顿(Walter Brattain 以后简称布)陆续来到实验室。巴做了一些简单的事情 计算, 布和他的助手再次检查了神秘装置的接线。看着窗外连绵不断的细雨， 心里嘀咕是吉祥还是灾难的预兆。

午餐后, 各方面的的领导来到实验室， 固体小组组长肖， 肖的老板，声学家Fletcher , 贝的研究室主任Bown, 此外，还提供锗样品Gibney，同一实验室的巴布Pcarson 负责接线测试Moore（vege Moore是那个吗？Moore定理的Moore?）

晶体管的发明有些偶然，但绝不是出于某人的灵机一动，一觉醒来就大功告成。

早在20世纪30年代，从事电话业务的企业就希望有一种电子设备，希望它具有电子管的功能，但没有电子管中的灯丝，因为加热灯丝不仅消耗能量，而且需要加热时间，延长了工作的启动过程；此外，灯丝有一定的使用寿命，连续使用一年半更换；此外，有时需要消除灯丝发出的热量。这些缺点给电子设备的设计师、用户和维修人员带来了很多麻烦。对此，军事部门解决需求的迫切性更强。

有鉴于此，贝尔当时的实验室主任Kelly根据自19世纪以来的现象，半导体可以在光线下产生电流，并与金属接触，半导体有望取代电子管。为此，应加强对固体物理基础理论的研究。

从1936年开始招聘尖端人才，组成研究小组。肖当时和布都是其中之一，他们共同研究的课题是氧化铜的工作机制。肖想用氧化铜做三极管，但实验多次失败。贝尔科学家1939年?Ohl和Scaff在两个方向上制作不同导电性的硅棒，并在光照下产生电流。他们将一端定义为P，另一端为N。后来Theuzer在溶解的硅中加入微量硼，冷却后成为P型半导体；加入微量磷后，成为N型半导体。当布听到这个消息时，他认为他们是疯子。

1940年Kelly其他人观看召集布和其他人Ohl光电效应表演，布看完后，眼睛睁得大大的，连连摇头说：这简直不可思议！由于他花了多年时间努力研究的结果，其电流值不到其他人的1/10。由于第二次世界大战的爆发，肖和布都另有任务，他们的研究课题被搁置。同时，普渡(Purdue)大学的Horo~tz教授研究小组提取了相当纯度的锗锭，认为锗和硅是具有应用前景的半导体。

随着欧战即将结束，肖和布又回到了贝尔Kelly他是贝尔的副经理，他继续实施固体物理研究政策，并于1945年成立了由肖领导的固体物理研究小组。肖上任后做的第一件事就是聘请巴和其他科学家；第二件事是整理过去关于半导体的文献；第三件事是到普渡大学进行研究，尽可能多地获取最新信息，然后提出构成半导体三极管的想法。即在半导体上覆盖一块金属板，利用金属与半导体之间的电压产生的电场来控制通过半导体的电流，这基本上是结型场效应管的工作原理。

不幸的是，布等人多次实验失败。于是肖转而研究其它课题，把摊子留给别人继续工作。巴分析了1946年失败的原因，提出了表面状态理论。也就是说，由于半导体表面晶体有缺陷，它可以捕获电子，形成对电场的屏蔽，使场效应无法实现。1947年下半年，他们在金属和半导体之间添加了电解质井，以消除表面状态，使半导体的表面电阻在一定范围内发生变化，但仍然没有电压增长和频率响应只能达到10Hz等缺点。

1947年12月11日，同组物理化学家Gibney在氧化层上沉淀}5个小金粒，向它们提供一个N型锗片，产生氧化层（取代电解质）(goldspot)。布在金粒上面打二个小洞，用钨丝穿过小洞和氧化层到达半导体作为一个电极，希望通过改变金粒块和半导体之间的电压能改变电极和半导体之间的电阻(或流过半导体的电流)。

在实验中，发现金粒与半导体之间的电阻很小，几乎形成短路，即氧化层没有绝缘。当布在金粒和钨丝电极上加入负电压时，发现没有输出信号。在操作过程中，布不小心短路了钨丝和金粒，烧毁了金粒。

12月12日，布分析失败的原因是氧化层的氧化膜在用水冲洗时被冲走，导致短路。现在是周末，下周一，12月15日，布决定即使在这种情况下，也值得一试。他将钨丝电极移到金粒旁边，加上负电压，并在金粒上加上正电压。突然，输出端出现了与输入端变化相反的信号。巴和布立即意识到一个历史性的新时代已经开始。初步试验结果为：电压放大倍数为2，上限频率可达1万Hz，到目前为止，上述两个缺点都被克服了。

在接下来的几天里，他们将整个实验装置改为图1所示的形式。在12月23日下午的表演中，测得的功率增益大于18。当时的情况记录在实验手册中，见图3。如果婴儿的出生时间以离开母亲的那一刻为准，晶体管的发明时间应为1947年12月15日，12月23日相当于把婴儿送给父亲。根据小组成员对这项工作的贡献，推荐巴和布为发明人。考虑到肖在发明前后对晶体管理论的研究成果，肖和巴、布获得了1956年诺贝尔物理学奖。

神秘装置成功表演后，给它起个名字。按照常规，巴和布将承担这项光荣任务。他们为此制定了几个原则：第一，字节不要太长，以2到3度为度，第二，最后两个字应该是er或or，表示与其他电子元件一致，如Resistor；第三，要体现其性能特点。巴和布冥想了很久，从来没有提出过合适的名字。有一天，作家碰巧以写科学幻想小说而闻名Pierce走过他们办公室门口，他们赶紧拦住他说：你就是我们要找的人，陈述原因，Piece问：“它的特点是什么?”回答是：“和电子管相仿。”又问：“电子管最突出的性能是什么?”回答是：”Transconductance。”Pierce一拍脑袋说：“那么叫它Transresistor如何?”他们认为这个主意不错，但字节太长，于是就把它压缩成为Transistor。在20世纪50年代我国科学家就按上述三个原则把它译成“晶体管”，沿用至今。

晶体管发明后，贝尔并不急于将此消息公开，其原因是：

(1)出于技术储备策略上的需要，预防竞争对手前来摸底，迎头赶上； (2)怕军方知道后，以国防机密为藉口将成果封闭，阻碍了研究工作的进一步开展； (3)在此期间可以进行晶体管应用方面的研究以取得领先的地位。

但是到了1948年初，他们知道普渡大学在晶体管的研究工作将有所突破，怕发明权被人夺走，于是在1948年6月30日召开记者招待会，宣布了这项消息。但媒体对此事的热情并不高，第二天的《纽约时报》把它深埋在第46版。

晶体管的发明是研究小组送给贝尔的最丰盛的圣诞礼物，有关的人无不欢欣鼓舞，然而有一位却是例外，那就是肖。他自幼即被人称为天才，从不甘居第二，但在这场战役中，他作为一组之长，既没有身先士卒，又没有亲自指挥，没有被列入发明家是理所当然的，这使他的自尊心受到很大的打击。沮丧之余，他又转回来研究晶体管，但不是和大家一起集中精力开发巴和布发明的点接触式晶体管，而是去研究用PN结代替点接触，这样做，在工艺上比较容易实现而且性能也比较稳定可靠。

然而他却不和巴、布交流，背着大家干。这激怒了巴，他一气之下于1951年到伊利诺大学去任教了；在那里，他研究的超导理论于1972年又获诺贝尔物理学奖。与此同时，布也悄悄地离开小组到贝尔的其它岗位，而肖提出的场效应管和结型晶体管的研究工作倒也取得很大进展。

看到半导体形势大好，他于1955年脱离贝尔，1956年在加州硅谷创建了他自己的“肖克利半导体实验室”，并从贝尔和其它单位招聘了一些杰出的科学家，想大干一场。但因不善经营等原因，实验室于1965年倒闭，他到斯坦福大学去教“量子力学”并研究种族与智力的关系，认为白人就是比黑人优秀．以此申请国家科学基金，未获批准。他于1989年逝世。巴和布从贝尔分手后，还经常联系，布有时到巴的住所，二人一同去打高尔夫球，重温当年情谊。布于1987年逝世，巴于1991年逝世。

鉴于晶体管发明后小组人才不断流失的情况，贝尔放弃了自己开发、生产晶体管的设想，而把这项任务通过出售产品许可证的方式转移给有关企业。首先得到许可的有：RCA、GE、Philco、Westing—house等8家制造电子管的公司，到1956年，贝尔已从中收入百万美元，相当于从一开始到1949年的全部研究晶体管的经费。

1. 从宏观的角度看，晶体管的发明是由客观形势的需要和科学技术的发展这两个主要因素所促成的。古往今来，一项伟大的发明几乎都不是凭某个人的心血来潮、一蹴而就的，而是在前人的基础上，明确方向，经历许多次失败和挫折，但是败而不馁，锲而不舍，再加上一点机遇，最终才取得成功的。晶体管的发明也正符合这一规律。现在有些研究生只希望化最少的精力来获取最多的成果，这样恐怕是难以有重大成就的。

2. “机遇垂青于有准备者”。巴和布在实验中，由于发生了两个短路事故和改变了电压的极性，从而得到信号反相的现象。这在一般人的眼里会被白白放过，而他们正是因为有多次失败的经验教训和对放大作用的深刻理解，才能抓住这个机遇，取得成功。此外，他们二人均非平庸之辈，巴毕业于普林斯顿大学，获博士学位，是理论物理学家；布毕业于奥里岗大学和明尼苏达大学的研究院。是实验物理学家。他们二人不仅在业务上体现理论与实际的结合，而且在感情上也非常和睦，周末经常一起去打高尔夫球。这些都可以认为是获得机遇前的准备。

3. 晶体管发源于贝尔也不是偶然的。首先，他们的各层领导都颇具远见．深信固体器件要代替电子管，在研究经费方面一贯给以支持；其次，他们善于选拔杰出人才，Kelly认为他对发明晶体管的贡献是由于找到了肖，肖则认为他的贡献是聘用了巴，而且发明时他并不在场；第三，有一系列调动研究人员积极性的措施，如大方向确定后可以自由选题，领导对具体工作不干涉，并提供良好的图书、资料、实验、加工等条件，定期召开学术报告会和讨论会，每人轮流报告工作的进展，出成果后写出的论文，未参加具体工作的领导不署名等等；第四，建立多种学科体系，网罗各方面的杰出人才，促进跨学科交流，鼓励新学科的发展，有许多发明的理论(如反馈理论、信息论)都是由他们提出的。可惜目前贝尔已不存在。

4. 一个事业的成功与否，不在于是外行领导内行还是内行领导内行，而在于领导者是否善于听取下属的意见，能否博采众长，制订出合情合理的政策。工作中有了成绩不居功，有了缺点不推卸责任。这些虽属老生常谈，但要切实做到也不容易。肖的悲剧就在于他在业务上是一个天才，所提出的一些理论和设想都基本上是正确的；但他不是一个天才的领导者，他违反了上面所提的原则。当晶体管发明后，他为了贯彻自己的设想逼走了巴和布；在他后来创办的企业里，他以太上皇自居，研究人员的课题都要听他的指挥，他指示电路设计者用肖克利二极管的负阻效应研制放大器；为了显示自己的才能，有些市上可以买到的仪器设备，他都要亲自动手制造；结果是严重挫伤了大家的积极性，人才纷纷外流，企业随之倒闭。这是内行领导内行而失败的典型例子。

5. 即使是第一流的专家，在新生事物面前也难免保守。越是权威，他的保守思想带来的危害性也越大。布痛斥提出半导体有P和N两种类型的人是疯子，他的错误所产生的影响倒不大；但当时苏联的某些权威科学家认为“晶体管的性能不稳定，一开窗户电流就会变，岂能用它？这一句话却使苏联的半导体器件和计算机工业至今还处在落后的地位，可见其影响之深远了。

6. 俗语说：“人过三十五，难有大建树”。但是，晶体管发明时，巴、布、肖三人分别是39 岁、45岁、37岁，都已超龄，而巴第二次获诺贝尔物理学奖所做的超导研究是在他48岁时。因此，年龄不是主要的障碍，只要我们思路正确，刻苦钻研，败而不馁，锲而不 ? 舍，善于抓住机遇，就一定会有所成就。

上述几点启示愿与各位老师共勉。