電子管的興替

　　隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)生產(chǎn)的機(jī)械在體積上向體積越來越小的方向發(fā)展，由于電子管的體積大，而且在移動(dòng)過程中容易損壞，越來越多的表現(xiàn)出其的弊端，于是人們開始尋找和開發(fā)電子管的可替代產(chǎn)品．隨著后來的晶體管的出現(xiàn)，已越來越多的機(jī)械不再使用電子管．晶體管的出現(xiàn)是人類在電子方面一個(gè)大的飛躍．
　　早在30年代，人們已經(jīng)嘗試著制造固體電子元件．但是，當(dāng)時(shí)人們多數(shù)是直接用模仿制造真空三極管的方法來制造固體三極管．因此這些嘗試毫無例外都失敗了．
　　年6月的一天，在美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)房間里，一架樣式很普通的收音機(jī)正在播放著輕柔的音樂，許多參觀者在它面前駐足不前．為什么大家都對(duì)這臺(tái)收音機(jī)情有獨(dú)鐘呢？原來這是第一架不用電子管，而代之以一種新的固體
　　晶體管
　　元件——晶體管的收音機(jī)．雖然人們對(duì)這架收音機(jī)顯露出濃厚的興趣．然而，他們對(duì)晶體管本身卻不以為然．美國《紐約先驅(qū)論壇報(bào)》的記者在報(bào)道中寫道：“這一器件還在實(shí)驗(yàn)室階段，工程師們都認(rèn)為它在電子工業(yè)中的革新是有限的．”事實(shí)上，晶體管發(fā)明以后，在不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，它的深遠(yuǎn)影響便很快地顯示出來．它在電子學(xué)領(lǐng)域完成了一場(chǎng)真正的革命．
　　什么是晶體管呢？通俗地說，晶體管是半導(dǎo)體做的固體電子元件．像金銀銅鐵等金屬，它們導(dǎo)電性能好，叫做導(dǎo)體．木材、玻璃、陶瓷、云母等不易導(dǎo)電，叫做絕緣體．導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)，就叫半導(dǎo)體．晶體管就是用半導(dǎo)體材料制成的．這類材料最常見的便是鍺和硅兩種．
　　半導(dǎo)體是19世紀(jì)末才發(fā)現(xiàn)的一種材料．當(dāng)時(shí)人們并沒有發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體的價(jià)值，也就沒有注重半導(dǎo)體的研究．直到二次大戰(zhàn)中，由于雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體器件——微波礦石檢波器的應(yīng)用日趨成熟，在軍事上發(fā)揮了重要作用，這才引起了人們對(duì)半導(dǎo)體的興趣．許多科學(xué)家都投入到半導(dǎo)體的深入研究中．經(jīng)過緊張的研究工作，美國物理學(xué)家肖克利、巴丁和布拉頓三人捷足先登，合作發(fā)明了晶體管——一種三個(gè)支點(diǎn)的半導(dǎo)體固體元件．晶體管被人們稱為“三條腿的魔術(shù)師”．它的發(fā)明是電子技術(shù)史中具有劃時(shí)代意義的偉大事件，它開創(chuàng)了一個(gè)嶄新的時(shí)代——固體電子技術(shù)時(shí)代．他們?nèi)艘惨蜓芯堪雽?dǎo)體及發(fā)現(xiàn)晶體管效應(yīng)而共同獲得1956年最高科學(xué)獎(jiǎng)——諾貝爾物理獎(jiǎng)．
　　肖克利小組與晶體管美國人威廉·肖克利，1910年2月13日生于倫敦，曾在美國麻省理工學(xué)院學(xué)習(xí)量子物理，1936年得到該校博士學(xué)位后，進(jìn)入久負(fù)盛名的貝爾實(shí)驗(yàn)室工作．貝爾實(shí)驗(yàn)室是電話發(fā)明人貝爾創(chuàng)立的．在電子、特別在通訊領(lǐng)域是最有名氣的研究所，號(hào)稱“研究王國”．早在1936年，當(dāng)時(shí)的研究部主任，后來的貝爾實(shí)驗(yàn)室總裁默文·凱利就對(duì)肖克利說過，為了適應(yīng)通訊不斷增長(zhǎng)的需要，將來一定會(huì)用電子交換取代電話系統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)換．這段話給肖克利留下了不可磨滅的印象，激起他滿腔熱情，把畢生精力投入到推進(jìn)電子技術(shù)進(jìn)步的事業(yè)中．沃爾特·布拉頓也是美國人，1902年2月10日出生在中國南方美麗的城市廈門，當(dāng)時(shí)他父親受聘在中國任教．布拉頓是實(shí)驗(yàn)專家，1929年獲得明尼蘇達(dá)大學(xué)的博士學(xué)位后，進(jìn)入貝爾研究所從事真空管研究工作．溫文儒雅的美國人巴丁是一個(gè)大學(xué)教授的兒子，1908年在美國威斯康星州的麥迪遜出生，相繼于1928年和1929年在威斯康星大學(xué)獲得兩個(gè)學(xué)位．后來又轉(zhuǎn)入普林斯頓大學(xué)攻讀固體物理，1936年獲得博士學(xué)位．1945年來到貝爾實(shí)驗(yàn)室工作．默文·凱利是一位頗有遠(yuǎn)見的科技管理人員．他從30年代起，就注意尋找和采用新材料及依據(jù)新原理工作的電子放大器件．在第二次世界大戰(zhàn)前后，敏銳的科研洞察力促使他果斷地決定加強(qiáng)半導(dǎo)體的基礎(chǔ)研究，以開拓電子技術(shù)的新領(lǐng)域．于是，1945年夏天，貝爾實(shí)驗(yàn)室正式?jīng)Q定以固體物理為主要研究方向，并為此制定了一個(gè)龐大的研究計(jì)劃．發(fā)明晶體管就是這個(gè)計(jì)劃的一個(gè)重要組成部分．1946年1月，貝爾實(shí)驗(yàn)室的固體物理研究小組正式成立了．這個(gè)小組以肖克利為首，下轄若干小組，其中之一包括布拉頓、巴丁在內(nèi)的半導(dǎo)體小組．在這個(gè)小組中，活躍著理論物理學(xué)家、實(shí)驗(yàn)專家、物理化學(xué)家、線路專家、冶金專家、工程師等多學(xué)科多方面的人才．他們通力合作，既善于汲取前人的有益經(jīng)驗(yàn)，又注意借鑒同時(shí)代人的研究成果，博采眾家之長(zhǎng)．小組內(nèi)部廣泛開展有益的學(xué)術(shù)探討．“有新想法，新問題，就召集全組討論，這是習(xí)慣”．在這樣良好的學(xué)術(shù)環(huán)境中，大家都充滿熱情，完全沉醉在理論物理領(lǐng)域的研究與探索中．
　　開始，布拉頓和巴丁在研究晶體管時(shí)，采用的是肖克利提出的場(chǎng)效應(yīng)概念．場(chǎng)效應(yīng)設(shè)想是人們提出的第一個(gè)固體放大器的具體方案．根據(jù)這一方案，他們仿照真空三極管的原理，試圖用外電場(chǎng)控制半導(dǎo)體內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)．但是事與愿違，實(shí)驗(yàn)屢屢失?。?
　　人們得到的效應(yīng)比預(yù)期的要小得多．人們困惑了，為什么理論與實(shí)際總是矛盾的呢？
　　問題究竟出在那里呢？經(jīng)過多少個(gè)不眠之夜的苦苦思索，巴丁又提出了一種新的理論——表面態(tài)理論．這一理論認(rèn)為表面現(xiàn)象可以引起信號(hào)放大效應(yīng)．表面態(tài)概念的引入，使人們對(duì)半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的認(rèn)識(shí)前進(jìn)了一大步．布拉頓等人乘勝追擊，認(rèn)真細(xì)致地進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)．結(jié)果，他們意外地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)把樣品和參考電極放在電解液里時(shí)，半導(dǎo)體表面內(nèi)部的電荷層和電勢(shì)力發(fā)生了改變，這不正是肖克利曾經(jīng)預(yù)言過的場(chǎng)效應(yīng)嗎?這個(gè)發(fā)現(xiàn)使大家十分振奮．在極度興奮中，他們加快了研究步伐，利用場(chǎng)效應(yīng)又反復(fù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)．誰知，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)中突然發(fā)生了與以前截然不同的效應(yīng)．這接踵而至的新情況大大出乎實(shí)驗(yàn)者的預(yù)料．
　　人們的思路被打斷了，制作實(shí)用器件的原計(jì)劃不能不改變了，漸趨明朗的形勢(shì)又變得撲朔迷離了．然而肖克利小組并沒有知難而退．他們緊緊循著茫茫迷霧中的一絲光亮，改變思路，繼續(xù)探索．經(jīng)過多次地分析、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)，1947年12月23日，人們終于得到了盼望已久的“寶貝”．這一天，巴丁和布拉頓把兩根觸絲放在鍺半導(dǎo)體晶片的表面上，當(dāng)兩根觸絲十分靠近時(shí)，放大作用發(fā)生了．世界第一只固體放大器——晶體管也隨之誕生了．在這值得慶祝的時(shí)刻，布拉頓按捺住內(nèi)心的激動(dòng)，仍然一絲不茍地在實(shí)驗(yàn)筆記中寫道：“電壓增益100，功率增益40，電流損失1/2.5……親眼目睹并親耳聽聞音頻的人有吉布尼、摩爾、巴丁、皮爾遜、肖克利、弗萊徹和包文．”在布拉頓的筆記上，皮爾遜、摩爾和肖克利等人分別簽上了日期和他們的名字表示認(rèn)同．
　　巴丁和布拉頓實(shí)驗(yàn)成功的這種晶體管，是金屬觸絲和半導(dǎo)體的某一點(diǎn)接觸，故稱點(diǎn)接觸晶體管．這種晶體管對(duì)電流、電壓都有放大作用．
　　晶體管發(fā)明之后基于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，貝爾實(shí)驗(yàn)室并沒有立即發(fā)表肖克利小組的研究成果．他們認(rèn)為，還需要時(shí)間弄清晶體管的效應(yīng)，以便編寫論文和申請(qǐng)專利．此后一段時(shí)間里，肖克利等人在極度緊張的狀態(tài)中忙碌地工作著．他們心中隱藏著一絲憂慮．如果別人也發(fā)明了晶體管并率先公布了，他們的心血就付之東流了．他們的擔(dān)心絕非多慮，當(dāng)時(shí)許多科學(xué)家都在潛心于這一課題的研究．1948年初，在美國物理學(xué)會(huì)的一次會(huì)議上，柏杜大學(xué)的布雷和本澤報(bào)告了他們?cè)阪N的點(diǎn)接觸方面所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)及其發(fā)現(xiàn)．當(dāng)時(shí)貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明晶體管的秘密尚未公開，它的發(fā)明人之一——布拉頓此刻就端坐在聽眾席上．布拉頓清楚地意識(shí)到布雷等人的實(shí)驗(yàn)距離晶體管的發(fā)明就差一小步了．因此，會(huì)后布雷與布拉頓聊天時(shí)談到他們的實(shí)驗(yàn)時(shí)，布拉頓立刻緊張起來．他不敢多開口，只讓對(duì)方講話，生怕泄密給對(duì)方，支吾幾句就匆匆忙忙地走開了．后來，布雷曾惋惜地說過：“如果把我的電極靠近本澤的電極，我們就會(huì)得到晶體管的作用，這是十分明白的．”由此可見，當(dāng)時(shí)科學(xué)界的競(jìng)爭(zhēng)是多么的激烈！實(shí)力雄厚的貝爾實(shí)驗(yàn)室在這場(chǎng)智慧與技能的角逐中，也不過略勝一籌．
　　晶體管發(fā)明半年以后，在1948年6月30日，貝爾實(shí)驗(yàn)室首次在紐約向公眾展示了晶體管．這個(gè)偉大的發(fā)明使許多專家不勝驚訝．然而，對(duì)于它的實(shí)用價(jià)值，人們大都表示懷疑．當(dāng)年7月1日的《紐約時(shí)報(bào)》只以8個(gè)句子、201個(gè)文字的短訊形式報(bào)道了本該震驚世界的這條新聞．在公眾的心目中，晶體管不過是實(shí)驗(yàn)室的珍品而已．估計(jì)只能做助聽器之類的小東西，不可能派上什么大用場(chǎng)．
　　的確，當(dāng)時(shí)的點(diǎn)接觸晶體管同礦石檢波器一樣，利用觸須接點(diǎn)，很不穩(wěn)定，噪聲大，頻率低，放大功率小，性能還趕不上電子管，制作又很困難．難怪人們對(duì)它無動(dòng)于衷．然而，物理學(xué)家肖克利等人卻堅(jiān)信晶體管大有前途，它的巨大潛力還沒有被人們所認(rèn)識(shí)．于是，在點(diǎn)接觸式晶體管發(fā)明以后，他們?nèi)匀徊贿z余力，繼續(xù)研究．又經(jīng)過一個(gè)多月的反復(fù)思索，肖克利瘦了，眼中也布滿了血絲．一個(gè)念頭卻在心中越來越明晰了，那就是以往的研究之所以失敗，根本原因在于人們不顧一切地盲目模仿真空三極管．這實(shí)際上走入了研究的誤區(qū)．晶體管同電子管產(chǎn)生于完全不同的物理現(xiàn)象，這就暗示晶體管效應(yīng)有其獨(dú)特之處．明白了這一點(diǎn)，肖克利當(dāng)即決定暫時(shí)放棄原來追求的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，集中精力實(shí)現(xiàn)另一個(gè)設(shè)想——晶體管的放大作用．正確的思想終于開出了最美的花朵．1948年11月，肖克利構(gòu)思出一種新型晶體管，其結(jié)構(gòu)像“三明治”夾心面包那樣，把N型半導(dǎo)體夾在兩層P型半導(dǎo)體之間．這是一個(gè)多么富有想象力的設(shè)計(jì)??！可惜的是，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，研究和實(shí)驗(yàn)都十分困難．直到1950年，人們才成功地制造出第一個(gè)PN結(jié)型晶體管．
　　電子技術(shù)發(fā)展史上一座里程碑晶體管的出現(xiàn)，是電子技術(shù)之樹上綻開的一朵絢麗多彩的奇葩．同電子管相比，晶體管具有諸多優(yōu)越性：①晶體管的構(gòu)件是沒有消耗的．無論多么優(yōu)良的電子管，都將因陰極原子的變化和慢性漏氣而逐漸劣化．由于技術(shù)上的原因，晶體管制作之初也存在同樣的問題．隨著材料制作上的進(jìn)步以及多方面的改善，晶體管的壽命一般比電子管長(zhǎng)100到1000倍，稱得起永久性器件的美名．②晶體管消耗電子極少，僅為電子管的十分之一或幾十分之一．它不像電子管那樣需要加熱燈絲以產(chǎn)生自由電子．一臺(tái)晶體管收音機(jī)只要幾節(jié)干電池就可以半年一年地聽下去，這對(duì)電子管收音機(jī)來說，是難以做到的．③晶體管不需預(yù)熱，一開機(jī)就工作．例如，晶體管收音機(jī)一開就響，晶體管電視機(jī)一開就很快出現(xiàn)畫面．電子管設(shè)備就做不到這一點(diǎn)．開機(jī)后，非得等一會(huì)兒才聽得到聲音，看得到畫面．顯然，在軍事、測(cè)量、記錄等方面，晶體管是非常有優(yōu)勢(shì)的．④晶體管結(jié)實(shí)可靠，比電子管可靠100倍，耐沖擊、耐振動(dòng)，這都是電子管所無法比擬的．另外，晶體管的體積只有電子管的十分之一到百分之一，放熱很少，可用于設(shè)計(jì)小型、復(fù)雜、可靠的電路．晶體管的制造工藝雖然精密，但工序簡(jiǎn)便，有利于提高元器件的安裝密度．正因?yàn)榫w管的性能如此優(yōu)越，晶體管誕生之后，便被廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)以及人們?nèi)粘Ｉ钪校?953年，首批電池式的晶體管收音機(jī)一投放市場(chǎng)，就受到人們的熱烈歡迎，人們爭(zhēng)相購買這種收音機(jī)．接著，各廠家之間又展開了制造短波晶體管的競(jìng)賽．此后不久，不需要交流電源的袖珍“晶體管收音機(jī)”開始在世界各地出售，又引起了一個(gè)新的消費(fèi)熱潮．
　　極鰭式場(chǎng)效晶體管:摩爾定律
　　由于硅晶體管適合高溫工作，可以抵抗大氣影響，在電子工業(yè)領(lǐng)域是最受歡迎的產(chǎn)品之一．從1967年以來，電子測(cè)量裝置或者電視攝像機(jī)如果不是“晶體管化”的，那么就別想賣出去一件．輕便收發(fā)機(jī)，甚至車載的大型發(fā)射機(jī)也都晶體管化了．
　　另外，晶體管還特別適合用作開關(guān)．它也是第二代計(jì)算機(jī)的基本元件．人們還常常用硅晶體管制造紅外探測(cè)器．就連可將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾姵亍柲茈姵匾捕寄苡镁w管制造．這種電池是遨游于太空的人造衛(wèi)星的必不可少的電源．晶體管這種小型簡(jiǎn)便的半導(dǎo)體元件還為縫紉機(jī)、電鉆和熒光燈開拓了電子控制的途徑．從1950年至1960年的十年間，世界主要工業(yè)國家投入了巨額資金，用于研究、開發(fā)與生產(chǎn)晶體管和半導(dǎo)體器件．例如，純凈的鍺或硅半導(dǎo)體，導(dǎo)電性能很差，但加入少量其它元素(稱為雜質(zhì))后，導(dǎo)電性能會(huì)提高許多．但是要想把定量雜質(zhì)正確地熔入鍺或硅中，必須在一定的溫度下，通過加熱等方法才能實(shí)現(xiàn)．而一旦溫度高于攝氏75度，晶體管就開始失效．為了攻克這一技術(shù)難關(guān)，美國政府在工業(yè)界投資數(shù)百萬美元，以開展這項(xiàng)新技術(shù)的研制工作．在這樣雄厚的財(cái)政資助下，沒過多久，人們便掌握了這種高熔點(diǎn)材料的提純、熔煉和擴(kuò)散的技術(shù)．特別是晶體管在軍事計(jì)劃和宇宙航行中的威力日益顯露出來以后，為爭(zhēng)奪電子領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)地位，世界各國展開了激烈的競(jìng)爭(zhēng)．為實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的小型化，人們不惜成本，紛紛給電子工業(yè)以巨大的財(cái)政資助．
　　自從1904年弗萊明發(fā)明真空二極管，1906年德福雷斯特發(fā)明真空三極管以來，電子學(xué)作為一門新興學(xué)科迅速發(fā)展起來．但是電子學(xué)真正突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，還應(yīng)該是從晶體管發(fā)明以后開始的．尤其是PN結(jié)型晶體管的出現(xiàn)，開辟了電子器件的新紀(jì)元，引起了一場(chǎng)電子技術(shù)的革命．在短短十余年的時(shí)間里，新興的晶體管工業(yè)以不可戰(zhàn)勝的雄心和年輕人那樣無所顧忌的氣勢(shì)，迅速取代了電子管工業(yè)通過多年奮斗才取得的地位，一躍成為電子技術(shù)領(lǐng)域的排頭兵．現(xiàn)代電子技術(shù)的基礎(chǔ)誠然，電子管的發(fā)明使電子設(shè)備發(fā)生了革命性變化．但是電子管體大易碎，費(fèi)電又不可靠．因此，晶體管的問世被譽(yù)為本世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，它解決了電子管存在的大部分問題．可是單個(gè)晶體管的出現(xiàn)，仍然不能滿足電子技術(shù)飛速發(fā)展的需要．隨著電子技術(shù)應(yīng)用的不斷推廣和電子產(chǎn)品發(fā)展的日趨復(fù)雜，電子設(shè)備中應(yīng)用的電子器件越來越多．比如二次世界大戰(zhàn)末出現(xiàn)的B29轟炸機(jī)上裝有1千個(gè)電子管和1萬多個(gè)無線電元件．電子計(jì)算機(jī)就更不用說了．1960年上市的通用型號(hào)計(jì)算機(jī)有10萬個(gè)二極管和2.5萬個(gè)晶體管．一個(gè)晶體管只能取代一個(gè)電子管，極為復(fù)雜的電子設(shè)備中就可能要用上百萬個(gè)晶體管．一個(gè)晶體管有3條腿，復(fù)雜一些的設(shè)備就可能有數(shù)百萬個(gè)焊接點(diǎn)，稍一不慎，就極有可能出現(xiàn)故障．為確保設(shè)備的可靠性，縮小其重量和體積，人們迫切需要在電子技術(shù)領(lǐng)域來一次新的突破．1957年蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星．這一震驚世界的消息引起了美國朝野的極大震動(dòng)，它嚴(yán)重挫傷了美國人的自尊心和優(yōu)越感，發(fā)達(dá)的空間技術(shù)是建立在先進(jìn)的電子技術(shù)基礎(chǔ)上的．為奪得空間科技的領(lǐng)先地位，美國政府于1958年成立了國家航空和宇航局，負(fù)責(zé)軍事和宇航研究，為實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的小型化和輕量化，投入了天文數(shù)字的經(jīng)費(fèi)．就是在這種激烈的軍備競(jìng)賽的刺激下，在已有的晶體管技術(shù)的基礎(chǔ)上，一種新興技術(shù)誕生了，那就是今天大放異彩的集成電路．有了集成電路，計(jì)算機(jī)、電視機(jī)等與人類社會(huì)生活密切相關(guān)的設(shè)備不僅體積小了，功能也越來越齊全了，給現(xiàn)代人的工作、學(xué)習(xí)和娛樂帶來了極大便利．那么，什么是集成電路呢？集成電路是在一塊幾平方毫米的極其微小的半導(dǎo)體晶片上，將成千上萬的晶體管、電阻、電容、包括連接線做在一起．真正是立錐之地布千軍．它是材料、元件、晶體管三位一體的有機(jī)結(jié)合．
　　集成電路的問世是離不開晶體管技術(shù)的，沒有晶體管就不會(huì)有集成電路．本質(zhì)上，集成電路是最先進(jìn)的晶體管——外延平面晶體制造工藝的延續(xù)．集成電路設(shè)想的提出，同晶體管密切相關(guān)．1952年，英國皇家雷達(dá)研究所的一位著名科學(xué)家達(dá)默，在一次會(huì)議上曾指出：“隨著晶體管的出現(xiàn)和對(duì)半導(dǎo)體的全面研究，現(xiàn)在似乎可以想象，未來電子設(shè)備是一種沒有連接線的固體組件．”雖然達(dá)默的設(shè)想并未付諸實(shí)施，但是他為人們的深入研究指明了方向．
　　后來，一個(gè)叫基爾比的美國人步達(dá)默的后塵，走上了研究固體組件這條崎嶇的小路．基爾比畢業(yè)于伊利諾斯大學(xué)電機(jī)工程系．1952年一個(gè)偶然機(jī)會(huì)，基爾比參加了貝爾實(shí)驗(yàn)室的晶體管講座．富于創(chuàng)造性的基爾比一下子就被晶體管這個(gè)小東西迷住了．
　　當(dāng)時(shí)，他在一家公司負(fù)責(zé)一項(xiàng)助聽器研究計(jì)劃．心系晶體管的基爾比不由自主地想把晶體管用在助聽器上，他果然獲得了成功．他研究出一種簡(jiǎn)便的方法，將晶體管直接安裝在塑料片上，并用陶瓷密封．初步的成功使他對(duì)晶體管的興趣與日俱增．為尋求更大的發(fā)展，基爾比于1958年5月進(jìn)入得克薩斯儀器公司．當(dāng)時(shí)，公司正參與美國通信部隊(duì)的一項(xiàng)微型組件計(jì)劃．基爾比非常希望能在這一計(jì)劃中一顯身手．強(qiáng)烈的自尊促使他決心憑自己的智慧和努力進(jìn)入這一計(jì)劃．于是，他常常一個(gè)人埋頭在工廠，思考采用半導(dǎo)體制造整個(gè)電路的途徑．記不清多少次苦苦思索，多少回實(shí)驗(yàn)，多少次挫折，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的孤軍奮戰(zhàn)，到1959年，一塊集成電路板終于在基爾比的手中誕生了．
　　同年3月，這一產(chǎn)品被拿到無線電工程師協(xié)會(huì)上展出．得克薩斯公司當(dāng)時(shí)的副總裁謝潑德自豪地宣布，這是“硅晶體管后得克薩斯儀器公司最重要的開發(fā)成果”．在晶體管技術(shù)基礎(chǔ)上迅速發(fā)展起來的集成電路，帶來了微電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)．
　　微電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，極大降低了晶體管的成本，在1960年，生產(chǎn)1只晶體管要花10美元，而今天，1只嵌入集成電路里的晶體管的成本還不到1美分．這使晶體管的應(yīng)用更為廣泛了．
　　不僅如此，微電子技術(shù)通過微型化、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)化和機(jī)器人化，將從根本上改變?nèi)祟惖纳睿跊_擊著人類生活的許多方面：勞動(dòng)生產(chǎn)、家庭、政治、科學(xué)、戰(zhàn)爭(zhēng)與和平．
　　晶閘管T在工作過程中，它的陽極A和陰極K與電源和負(fù)載連接，組成晶閘管的主電路，晶閘管的門極G和陰極K與控制晶閘管的裝置連接，組成晶閘管的控制電路。
　　晶閘管的工作條件：
　　1. 晶閘管承受反向陽極電壓時(shí)，不管門極承受和種電壓，晶閘管都處于關(guān)短狀態(tài)。
　　2. 晶閘管承受正向陽極電壓時(shí)，僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導(dǎo)通。
　　3. 晶閘管在導(dǎo)通情況下，只要有一定的正向陽極電壓，不論門極電壓如何，晶閘管保持導(dǎo)通，即晶閘管導(dǎo)通后，門極失去作用。
　　4. 晶閘管在導(dǎo)通情況下，當(dāng)主回路電壓（或電流）減小到接近于零時(shí)，晶閘管關(guān)斷。
　　從晶閘管的內(nèi)部分析工作過程：
　　晶閘管是四層三端器件，它有J1、J2、J3三個(gè)PN結(jié)圖1，可以把它中間的NP分成兩部分，構(gòu)成一個(gè)PNP型三極管和一個(gè)NPN型三極管的復(fù)合管圖2
　　當(dāng)晶閘管承受正向陽極電壓時(shí)，為使晶閘管導(dǎo)銅，必須使承受反向電壓的PN結(jié)J2失去阻擋作用。圖2中每個(gè)晶體管的集電極電流同時(shí)就是另一個(gè)晶體管的基極電流。因此，兩個(gè)互相復(fù)合的晶體管電路，當(dāng)有足夠的門機(jī)電流Ig流入時(shí)，就會(huì)形成強(qiáng)烈的正反饋，造成兩晶體管飽和導(dǎo)通，晶體管飽和導(dǎo)通。
　　設(shè)PNP管和NPN管的集電極電流相應(yīng)為Ic1和Ic2；發(fā)射極電流相應(yīng)為Ia和Ik；電流放大系數(shù)相應(yīng)為a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik，設(shè)流過J2結(jié)的反相漏電電流為Ic0,
　　晶閘管的陽極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和：
　　Ia=Ic1 Ic2 Ic0 或Ia=a1Ia a2Ik Ic0
　　若門極電流為Ig,則晶閘管陰極電流為Ik=Ia Ig
　　從而可以得出晶閘管陽極電流為：I=(Ic0 Iga2)/（1-（a1 a2））（1—1）式
　　硅PNP管和硅NPN管相應(yīng)的電流放大系數(shù)a1和a2隨其發(fā)射極電流的改變而急劇變化如圖3所示。
　　當(dāng)晶閘管承受正向陽極電壓，而門極未受電壓的情況下，式（1—1）中，Ig=0,(a1 a2)很小，故晶閘管的陽極電流Ia≈Ic0 晶閘關(guān)處于正向阻斷狀態(tài)。當(dāng)晶閘管在正向陽極電壓下，從門極G流入電流Ig,由于足夠大的Ig流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)，從而提高起點(diǎn)流放大系數(shù)a2,產(chǎn)生足夠大的極電極電流Ic2流過PNP管的發(fā)射結(jié)，并提高了PNP管的電流放大系數(shù)a1,產(chǎn)生更大的極電極電流Ic1流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)。這樣強(qiáng)烈的正反饋過程迅速進(jìn)行。從圖3，當(dāng)a1和a2隨發(fā)射極電流增加而（a1 a2）≈1時(shí)，式（1—1）中的分母1-（a1 a2）≈0,因此提高了晶閘管的陽極電流Ia.這時(shí)，流過晶閘管的電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定。晶閘管已處于正向?qū)顟B(tài)。
　　式（1—1）中，在晶閘管導(dǎo)通后，1-（a1 a2）≈0,即使此時(shí)門極電流Ig=0,晶閘管仍能保持原來的陽極電流Ia而繼續(xù)導(dǎo)通。晶閘管在導(dǎo)通后，門極已失去作用。