古往今來的科技史上發生著一個又一個的大事件，大事件的歷史從來都是人的歷史。20世紀最偉大的發明之一電晶體也是如此，背後有著數十位偉大科學家的付出與智慧。
如今電晶體與電子計算機的發展息息相關，但一開始卻與電信技術有著不可分割的關聯。
溯源
從伏打對於電池電源的研究，席林對於電子訊號系統的開發，
法拉第發現了電磁感應
。
法拉第
直到1837年，惠斯通與莫爾斯發明電報，貝爾發明電話，使得人類進入了電信時代。法拉第在此基礎上，經過赫茲、亞歷山德森、特斯拉、馬可尼等諸多科學家的努力，無線電學獲得發展。
特斯拉
1883年，愛迪生偶然間發現了
“愛迪生效應”
，即在一個安裝有“熱”燈絲的真空玻璃燈管內的另一個“冷”電極或金屬板上接通正電壓時，便會產生電流 。這樣第一隻“真空管”誕生了。“愛迪生效應”的出現，標誌著電子學領域的誕生。
愛迪生
可惜的是愛迪生並沒有深入地去研究“愛迪生效應”，但是英國工程師夫累銘改進了二極體，用來檢測無線電訊號，同時發明了 “夫累銘閥”。1906年，費森登用“夫累銘閥”的裝置，進行了第一次無線電廣播傳送語音。也是在同一年，
德福雷斯特發明了真空管三極體
，也是世界上第一個真空放大器。以此為基礎，真空電子管開始逐漸發展。
德福雷斯特
隨著半導體材料矽的逐漸發現及應用，以及雷達的出現，使得觸鬚二極體得到重視。理論關注方向也開始集中到了發展固體電子技術上，此時固體物理學家開始多了起來。至此，我們終於迎來了電晶體出現的偉大時刻。
三巨頭
1947年，在貝爾實驗室，三位物理學家威廉·肖克利，沃爾特·布拉頓與約翰·巴丁，
創造性的發明了電晶體
，這一發明被譽為20世紀最偉大的發明之一。而布拉頓、巴丁和肖克利因此共享了1956年諾貝爾物理學獎。值得一提的是巴丁在此之後，因超導理論第二次獲得物理學獎。
“矽谷八叛徒”
威廉肖克利之後離開貝爾實驗室，成立公司，開始商業化運作，麾下容納了許多年輕的科學家。可惜，肖克力並不是一個合格的企業家，手下的8名優秀的科學家選擇了離開，被稱為“矽谷八叛徒”。八人離開後，成立了快捷半導體公司。而這一舉動，改變了整個人類社會。我們現在許多耳熟能詳的公司包括英特爾均出至於此。
此後，電晶體進入迅猛發展的時期。
我們已經瞭解了電晶體的身世，接下來我們瞭解一下電晶體究竟是什麼原理。
而這一切將要從半導體晶體談起。
半導體矽
固體在電子學層面來講有三大類：導體，絕緣體和半導體。
半導體的電阻率正好介於後兩者之間，而透過一些方法可以調整半導體的電阻率，比如光照，施加電壓，施加壓力，改變溫度以及將雜質引入半導體（即摻雜）。
電子軌道
半導體晶體矽表現尤為突出。矽，原子序數14，具有上圖所示的電子軌道構型，
其中最外層的4個價電子與鄰近的4個矽原子形成共價鍵
。
在此，我們需要想象一下，一個電子需要獲得多少的能量，才能在晶體中移動。
由量子理論可知，原子核周圍的電子勢能，與到原子核的徑向距離相關，越距離電子核近，電子勢能越小。同時，原子核外的電子，每一個電子均只有一個確定的能量，我們稱其為允許能量—E1、E2等，電子只能是確切的E1或者E2狀態，無法介於兩者之間。
電子能量
當兩個矽原子距離足夠近時，會形成兩個原子共享的電子態，形成
能帶
。最頂端的電子態擴充套件帶稱為導帶，在其下面的能帶稱為價帶，禁止電子能量區域稱為禁帶或者帶隙。
能帶
對於半導體來說，其具有中等寬度的帶隙，該寬度的帶縫非常適合電晶體的製作。
接下來，我們需要引入一個人為概念—
空穴
。
位於導帶中的電子可以自由移動，該電子容易獲能，移動到更高的能級。只有在導帶中存在空的能級狀態，價帶中的電子獲能克服禁帶，躍遷到導帶中。每有一個電子到導帶，便會在價帶中留下一個的電子態，我們稱其為“空穴”。導帶中產生了一個自由電子，同時價帶中失去了一個電子，價帶中產生了一個空穴。
電子在能帶上的躍遷
因為電子帶負電荷，那麼空電子態則帶正電荷。在計算電流方面，對空穴進行計算相當於對電子進行計算，因為空穴較少，便於計算。
我們在真正製作電晶體時，需要進行
摻雜
。透過人為的在晶體中摻入雜質，來精確地改變電子和空穴的相對密度。
在半導體材料矽中，我們將磷作為雜質摻入。當其取代矽原子時，磷的4個原子與周圍相鄰的矽原子共價結合，每個磷原子會有一個電子多出來。該電子會獲能釋放到導帶中，在外部電場的作用下可以自由移動。這種多了一個電子的半導體被稱為
“N型”半導體
。
如果在純矽中摻入元素硼，它從價帶接受了一個電子，從而產生了一個空穴。該空穴同樣可以自由移動。形成了
“P型”半導體
。
我們已經瞭解了電晶體的前世以及基本組成材料，下一期，我們將分享電晶體的構成原理。
圖文參考及引用：
1。《光電子學與光子學 原理與實踐》，
S。O。Kasap著。
2。《矽星球：微電子學與奈米技術革命》，
約翰·D·克雷斯勒著
