眾(zhong) 所周知

半導體(ti) 是指一種電阻率介於(yu) 金屬和絕緣體(ti) 之間，並有負的電阻溫度係數的物質。作為(wei) “二十世紀最重要的新四大發明”之一，也作為(wei) 二十一世紀集成電路、芯片等名詞的載體(ti) ，這幾年裏半導體(ti) 的火熱程度從(cong) 未退卻。

你以為(wei) 半導體(ti) 是最近幾十年才被發現的嗎？說出來你可能不信，半導體(ti) 的“發家史”實際上可以追溯到很久很久以前······

（來源：https://image.baidu***.com/）

第一個(ge) 意外

——不一樣的電導率

那是遙遠的大清道光十三年，公曆1833年的一天，英國物理學家、“交流電之父”法拉第(MIChael Faraday，1791~1867)像往常一樣在做實驗，可是突然間，他發現了一個(ge) 神奇的現象——有種材料的電阻隨溫度變化的現象很反常。這種材料是硫化銀。

一般情況下，像常見的金屬材料，它們(men) 的電阻都會(hui) 隨著溫度升高而變大，但是硫化銀這種材料卻很反常，隨著溫度的上升，它的電阻越來越低，導電性越來越強。就是說：呈現出負的電阻溫度係數。

隨著科技的發展，人們(men) 觀測到了半導體(ti) 在室溫時電阻率約在10^-5～10^7(歐·米)之間，隨著溫度升高，電阻率指數會(hui) 減小。從(cong) 那之後，這個(ge) 區別於(yu) 常見材料的性質就成為(wei) 了識別這種材料的第一個(ge) 特征，不過在那個(ge) 時候，這種材料還是沒有“半導體(ti) ”這個(ge) 名字。

第二個(ge) 意外

——光生伏特效應

六年後的1839年，年僅(jin) 19歲的法國物理學家亞(ya) 曆山大.貝克勒爾（Alexandre Edmond Becquerel, 1820—1891）在協助父親(qin) 做實驗時意外地發現：將兩(liang) 片金屬浸入溶液和電解質接觸構成伏打電池，當這個(ge) 體(ti) 係受到陽光照射後產(chan) 生了一個(ge) 額外的電壓。

直到1883年，又有學者發現：將硒和金屬兩(liang) 種固體(ti) 接觸所形成的結受到光照時，也會(hui) 產(chan) 生額外的電勢，後來人們(men) 就把這種現象稱作光生伏特效應，將能夠產(chan) 生此效應的器件稱為(wei) 光伏器件。

光生伏特效應，也叫光生伏打效應，是半導體(ti) 第二個(ge) 被發現的特征。但直到這時候，這種材料還是沒有“半導體(ti) ”這個(ge) 名字。（是不是有點替半導體(ti) 焦急了～）

（來源：https://www.sohu.com/a/130277479_264334）

第三個(ge) 意外

——光電效應

在1873年，英國科學家威勒畢·史密斯(Willoughby Smith)在進行與(yu) 水下電纜相關(guan) 的一項任務時發現，光照會(hui) 促使硒圓柱的電導增加。這個(ge) 現象後來被稱為(wei) 光電導效應。

又過了14年，在1887年，德國物理學者海因裏希·赫茲(zi) （Heinrich Rudolf Hertz，1857－1894）在實驗中真正觀察到了光電效應，後來愛因斯坦第一個(ge) 成功的解釋了光電效應。這種特質成為(wei) 了半導體(ti) 的又一個(ge) 特有的標簽。

大家都知道，光可以看作是由攜帶一份一份的能量的光子組成的。當有光照射的時候，半導體(ti) 材料就可能吸收入射光子能量。吸收了能量的電子會(hui) “躁動”起來了，獲得動能的增加，當動能增大到足以克服原子核的吸引力時，它就能在十億(yi) 分之一秒的時間內(nei) 飛逸出金屬表麵，成為(wei) 可以導電的光電子。

因為(wei) 電子和空穴是成對產(chan) 生的，電子增多，空穴當然也就增加了。而電子和空穴都是載流子，這時候載流子的濃度就能大大增加，使得半導體(ti) 的導電性也大大增加，電阻也會(hui) 相應地減小。光敏電阻就是基於(yu) 光電導效應而製成的光電器件。

第四個(ge) 意外

——整流效應

1874年，德國航天工程師布勞恩（Ferdinand Braun，1850~1918)觀察到：某些硫化物是否能導電與(yu) 其所加電場的方向有關(guan) 。如果在它兩(liang) 端加一個(ge) 正向電壓，它就是導體(ti) ；如果把電壓極性反過來，它就儼(yan) 然成了絕緣體(ti) 。

同年，出生在德國的英國物理學家舒斯特(Arthur Schuster，1851—1934)又發現了銅與(yu) 氧化銅的整流效應。這就是半導體(ti) 的整流效應，也是半導體(ti) 所特有的第四種特性。這個(ge) 性質也促成了半導體(ti) 的第一個(ge) 應用——利用整流效應製作的檢波器。

（來源：https://www.bilibili.com/read/cv1236368/）

雖然，在1880年以前，半導體(ti) 的這4個(ge) 效應就先後被發現了，但是“半導體(ti) ”這個(ge) 名字的出現大概到了1911年，由考尼白格和維斯首次使用了。當然，總結出半導體(ti) 的這四個(ge) 特性的工作一直到1947年12月才由貝爾實驗室完成。

也是在這一年，因為(wei) 鍺材料晶體(ti) 管的誕生，讓半導體(ti) 材料真正走上了曆史舞台。而直到1954年，第一個(ge) 矽晶體(ti) 管才誕生；直到上世紀 60 年代後期，矽材料才逐漸取代了鍺並一直“活躍”至今～

但讓人驚訝的是：到了這個(ge) 時候，距離半導體(ti) 的第一個(ge) 特性被發現，已經足足120年有餘(yu) 了～～哦對了，矽（Si)，就是組成石頭的元素之一，也是地球上第二多的元素。

直到現代，不僅(jin) 矽、鍺等為(wei) 代表的第一代半導體(ti) 材料得到了廣泛的應用，還有了以GaAs為(wei) 代表的第二代化合物半導體(ti) 材料、以GaN為(wei) 代表的第三代半導體(ti) 材料，而且它們(men) 也分別在各自的領域發光發熱，也許你不認識它們(men) ，但它們(men) 的產(chan) 品的的確確已經成為(wei) 了人們(men) 生活中不可或缺的必需品。

（來源：https://huaban.com/pins/1242578568/）

半導體(ti) 材料從(cong) 發現到發展，從(cong) 應用到創新，經曆了逾越百年的路程。也許您心生疑問，為(wei) 什麽(me) 半導體(ti) 被認可需要這麽(me) 多年呢？筆者猜測這其中的主要原因也許是當時的材料不純。沒有好的材料，很多與(yu) 材料相關(guan) 的問題就難以說清楚了吧。

End

參考文獻：

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