半導體發(fā)展歷史
半導體指常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料。關于半導體發(fā)展歷史介紹你了解多少?以下是學習啦小編為你整理的半導體發(fā)展歷史介紹。歡迎欣賞閱讀。
半導體的發(fā)展歷史
半導體的發(fā)現(xiàn)實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)半導體和電解質接觸形成的結,在光照下會產(chǎn)生一個電壓,這就是后來人們熟知的光生伏特效應,這是被發(fā)現(xiàn)的半導體的第二個特征。
1873年,英國的史密斯發(fā)現(xiàn)硒晶體材料在光照下電導增加的光電導效應,這是半導體又一個特有的性質。半導體的這四個效應,(jianxia霍爾效應的余績──四個伴生效應的發(fā)現(xiàn))雖在1880年以前就先后被發(fā)現(xiàn)了,但半導體這個名詞大概到1911年才被考尼白格和維斯首次使用。而總結出半導體的這四個特性一直到1947年12月才由貝爾實驗室完成。
在1874年,德國的布勞恩觀察到某些硫化物的電導與所加電場的方向有關,即它的導電有方向性,在它兩端加一個正向電壓,它是導通的;如果把電壓極性反過來,它就不導電,這就是半導體的整流效應,也是半導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。
很多人會疑問,為什么半導體被認可需要這么多年呢?主要原因是當時的材料不純。沒有好的材料,很多與材料相關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中關于半導體的一些說明。
半導體材料的發(fā)展歷史
在二十世紀的近代科學,特別是量子力學發(fā)展知道金屬材料擁有良好的導電與導熱特性,而陶瓷材料則否,性質出來之前,人們對于四周物體的認識仍然屬于較為巨觀的瞭解,那時已經(jīng)介于這兩者之間的,就是半導體材料。
英國科學家法拉第(MIChael Faraday,1791~1867),在電磁學方面擁有許多貢獻,但較不為人所知的,則是他在1833年發(fā)現(xiàn)的其中一種半導體材料:硫化銀,因為它的電阻隨著溫度上升而降低,當時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,晶格震動越厲害,使得電阻增加,但對半導體而言,溫度上升使自由載子的濃度增加,反而有助于導電,這也是半導體一個非常重要的物理性質。
1874年,德國的布勞恩(Ferdinand Braun,1850~1918),注意到硫化物的電導率與所加電壓的方向有關,這就是半導體的整流作用。但直到1906年,美國電機發(fā)明家匹卡(G. W. PICkard,1877~1956),才發(fā)明了第一個固態(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「德國物理學報」發(fā)表了一篇有關整流理論的重要論文,做了許多推論,他認為金屬與半導體間有能障(potential barrier)的存在,其主要貢獻就在于精確計算出這個能障的形狀與寬度。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,可越過能障到達另一邊,其理論也與實驗結果較為符合。在半導體領域中,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,其定理是將電子波函數(shù)加上了週期性的項,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。
看了半導體發(fā)展歷史介紹