?? 20世紀(jì)30-40年代,在真空管無線電技術(shù)一統(tǒng)天下的時候,美國電報電話公司貝爾實驗室的年輕科學(xué)家們,卻一心希望能找到比真空管更好的替代物,他們選擇了硅和鍺,希望它們能成為更好的檢波器材料。
1940年3月6日的這天早上,奧爾發(fā)現(xiàn)在置備好的一片硅片里有了裂痕,他和斯卡夫打開燈觀察,卻意外地發(fā)現(xiàn)了與硅片連接的伏特表指針竟然有了半伏特的偏轉(zhuǎn),這讓他們大吃一驚。
原來在制備硅棒時,為了避免材料爆裂,要先把硅融化,然后令它慢慢冷卻。
在硅晶體固化的過程中,硅錠中的一些雜質(zhì)浮到了 頂端,使得中段較為純凈,而頂部卻含有雜質(zhì)(即商品硅),技師切割時無意中恰好切在了純凈硅和商品硅的界面上,于是硅片保留了兩種不同的材質(zhì),奇跡就出現(xiàn)在這兩種硅的交界面上。
經(jīng)過研究,他們找到了奇特現(xiàn)象的機(jī)制。
原來,在兩種硅的界面上,一個半片的表面更容易留住電子,因而形成帶負(fù)電的N型;另一個半片不容易留住電子出現(xiàn)帶正電的“空穴",因而形成帶正電的P型。
在N型和P型的交界面上,電子和空穴的濃度差,出現(xiàn)了電子和空穴向兩側(cè)擴(kuò)散的現(xiàn)象。擴(kuò)散的結(jié)果,N型缺少了電子,而留下帶正電的雜質(zhì)離子,在半導(dǎo)體中,離子不能移動,不參與導(dǎo)電,這些不能參與導(dǎo)電的帶電粒子就在界面上形成一個很薄的空間帶電區(qū),這個空間的電荷區(qū)就是PN結(jié)。
根據(jù)這一機(jī)制,他們很快地發(fā)現(xiàn)了PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦?。這正是他們所要尋找的最好的固體檢波器材料,由此半導(dǎo)體二極管誕生。
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