半導(dǎo)體發(fā)展歷史
半導(dǎo)體指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料。關(guān)于半導(dǎo)體發(fā)展歷史介紹你了解多少?以下是學(xué)習(xí)啦小編為你整理的半導(dǎo)體發(fā)展歷史介紹。歡迎欣賞閱讀。
半導(dǎo)體的發(fā)展歷史
半導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)實(shí)際上可以追溯到很久以前,1833年,英國巴拉迪最先發(fā)現(xiàn)硫化銀的電阻隨著溫度的變化情況不同于一般金屬,一般情況下,金屬的電阻隨溫度升高而增加,但巴拉迪發(fā)現(xiàn)硫化銀材料的電阻是隨著溫度的上升而降低。這是半導(dǎo)體現(xiàn)象的首次發(fā)現(xiàn)。
不久, 1839年法國的貝克萊爾發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體和電解質(zhì)接觸形成的結(jié),在光照下會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓,這就是后來人們熟知的光生伏特效應(yīng),這是被發(fā)現(xiàn)的半導(dǎo)體的第二個(gè)特征。
1873年,英國的史密斯發(fā)現(xiàn)硒晶體材料在光照下電導(dǎo)增加的光電導(dǎo)效應(yīng),這是半導(dǎo)體又一個(gè)特有的性質(zhì)。半導(dǎo)體的這四個(gè)效應(yīng),(jianxia霍爾效應(yīng)的余績──四個(gè)伴生效應(yīng)的發(fā)現(xiàn))雖在1880年以前就先后被發(fā)現(xiàn)了,但半導(dǎo)體這個(gè)名詞大概到1911年才被考尼白格和維斯首次使用。而總結(jié)出半導(dǎo)體的這四個(gè)特性一直到1947年12月才由貝爾實(shí)驗(yàn)室完成。
在1874年,德國的布勞恩觀察到某些硫化物的電導(dǎo)與所加電場的方向有關(guān),即它的導(dǎo)電有方向性,在它兩端加一個(gè)正向電壓,它是導(dǎo)通的;如果把電壓極性反過來,它就不導(dǎo)電,這就是半導(dǎo)體的整流效應(yīng),也是半導(dǎo)體所特有的第三種特性。同年,舒斯特又發(fā)現(xiàn)了銅與氧化銅的整流效應(yīng)。
很多人會(huì)疑問,為什么半導(dǎo)體被認(rèn)可需要這么多年呢?主要原因是當(dāng)時(shí)的材料不純。沒有好的材料,很多與材料相關(guān)的問題就難以說清楚。如果感興趣可以讀一下Robert W.Cahn的The coming of Materials Science中關(guān)于半導(dǎo)體的一些說明。
半導(dǎo)體材料的發(fā)展歷史
在二十世紀(jì)的近代科學(xué),特別是量子力學(xué)發(fā)展知道金屬材料擁有良好的導(dǎo)電與導(dǎo)熱特性,而陶瓷材料則否,性質(zhì)出來之前,人們對(duì)于四周物體的認(rèn)識(shí)仍然屬于較為巨觀的瞭解,那時(shí)已經(jīng)介于這兩者之間的,就是半導(dǎo)體材料。
英國科學(xué)家法拉第(MIChael Faraday,1791~1867),在電磁學(xué)方面擁有許多貢獻(xiàn),但較不為人所知的,則是他在1833年發(fā)現(xiàn)的其中一種半導(dǎo)體材料:硫化銀,因?yàn)樗碾娮桦S著溫度上升而降低,當(dāng)時(shí)只覺得這件事有些奇特,并沒有激起太大的火花;然而,今天我們已經(jīng)知道,隨著溫度的提升,晶格震動(dòng)越厲害,使得電阻增加,但對(duì)半導(dǎo)體而言,溫度上升使自由載子的濃度增加,反而有助于導(dǎo)電,這也是半導(dǎo)體一個(gè)非常重要的物理性質(zhì)。
1874年,德國的布勞恩(Ferdinand Braun,1850~1918),注意到硫化物的電導(dǎo)率與所加電壓的方向有關(guān),這就是半導(dǎo)體的整流作用。但直到1906年,美國電機(jī)發(fā)明家匹卡(G. W. PICkard,1877~1956),才發(fā)明了第一個(gè)固態(tài)電子元件:無線電波偵測器(cat’s whisker),它使用金屬與硅或硫化鉛相接觸所產(chǎn)生的整流功能,來偵測無線電波。在整流理論方面,德國的蕭特基(Walter Schottky,1886~1976)在1939年,于「德國物理學(xué)報(bào)」發(fā)表了一篇有關(guān)整流理論的重要論文,做了許多推論,他認(rèn)為金屬與半導(dǎo)體間有能障(potential barrier)的存在,其主要貢獻(xiàn)就在于精確計(jì)算出這個(gè)能障的形狀與寬度。至于現(xiàn)在為大家所接受的整流理論,則是1942年,由索末菲(Arnold Sommerfeld, 1868~1951)的學(xué)生貝特(Hans Bethe,1906~ )所發(fā)展出來,他提出的就是熱電子發(fā)射理論(thermionic emission),這些具有較高能量的電子,可越過能障到達(dá)另一邊,其理論也與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為符合。在半導(dǎo)體領(lǐng)域中,與整流理論同等重要的,就是能帶理論。布洛赫(Felix
BLOCh,1905~1983)在這方面做出了重要的貢獻(xiàn),其定理是將電子波函數(shù)加上了週期性的項(xiàng),首開能帶理論的先河。另一方面,德國人佩爾斯(Rudolf Peierls, 1907~ ) 于1929年,則指出一個(gè)幾乎完全填滿的能帶,其電特性可以用一些帶正電的電荷來解釋,這就是電洞概念的濫觴;他后來提出的微擾理論,解釋了能隙(Energy gap)存在。
看了半導(dǎo)體發(fā)展歷史介紹