得益于第二次世界大战，无线电技术迅猛发展，真空三极管得到了广泛的使用。但是真空三极管的缺点也日益显现，功耗大、寿命短、易碎、可靠性差等问题难以解决，人们亟待一种新的器件来代替真空三极管。

在前面的章节，我们曾经介绍过矿石检波器，在20世纪的第一个十年，半导体器件就已经应用于无线电领域。但是这种矿石检波器只是一种很粗糙的设备，人们虽然发现了半导体的单向导电性，但是并不知道其中的原理。

20世纪30年代，贝尔实验室的科学家试图使用超高频信号用作电话通信，但是当时的真空三极管无法接收这种频率的信号。于是他们回到原来的晶体检波器，发现这种原始的方法反而非常有效。因此贝尔实验室专门组织了研发团队，来研究半导体及金属的导电机制。这个半导体研究小组隶属于固态物理部，组长是威廉·肖特利，成员包括约翰·巴丁和沃尔特·布拉顿等。

一开始的时候，肖克利十分执着于“场效应晶体管”（当然这后来成为了现代CMOS集成电路的基础，但是这是后话），因为用固态器件代替真空三极管，人们本能的想到用相同的原理来实现，即用电场控制半导体的电导率。但是，反复的实验结果似乎都朝着一个准确的方向——失败。实验没有观察到任何的“调制”，即使最小的变化也看不出。于是团队转而研究半导体的表面性质，来揭示这个失败的原因。

第一个进展是巴丁的“表面态”理论，用于解释肖克利实验的失败原因。无论半导体晶体有多么纯净，表面总有不能移动的电子，原因是表面有杂质原子，表面的“悬空键”可以捕获自由电子，让他们牢牢禁锢在表面动弹不得。进而布拉顿通过实验证明了这个表面态理论。很快，又有一个偶然的发现。他们把一滴液体滴在接触点上，用这滴液体作为栅极，惊人的事情发生了。这个装置产生了很大的增益，虽然响应非常慢，频率不到10Hz。

显然，液体的离子迁移率还是太低了，为了开发实用的放大器，必须找到一种固体材料代替电解液。接下来的实验采用了GeO2薄膜，在表面上蒸发了一层金电极作为栅极。但是又一个偶然发生了，在测量前布拉顿清洗样品时不小心把氧化物薄膜洗掉了，在锗表面形成了两个电极。结果竟然观察到了频率高达10KHz的电压增益，但是没有功率增益。布拉顿认识到，这是因为栅极太大了，为了提高效率，两个电极需要靠得非常近。巴丁通过计算得到，这个间距应该不大于50μm。

布拉顿不愧是天才般的实验家，他用了一个巧妙的方法，就像下图的复原装置一样，他在覆盖着金箔的聚苯乙烯的楔子上，用剃须刀沿着顶端划了一条缝。1947年12月24日，平安夜，“晶体管”最终诞生了。反观晶体管的发明历程，每一个关键的节点都充满着偶然，平安夜诞生的这个简陋的装置，就像上帝带给人类的礼物，在未来的70年，改变了整个世界。

肖特利、巴丁和布拉顿三人因为发明了晶体管，获得了1956年的诺贝尔物理学奖。但是早在1951年，巴丁就因与肖特利不和，离开了贝尔实验室到伊利诺伊大学香槟分校任教，转而研究超导问题，并于1972年与库珀、施里弗获得了诺贝尔物理学奖。巴丁也成为唯一一位两次获得诺贝尔物理学奖的人。

早期的晶体管主要用锗来制造，因为锗具有较低的截止电压，使用锗管的设备能够得到更高的灵敏度。但是锗有两个主要的缺点，一个是锗容易产生“热失控”，另一个是锗管的漏电流比较大，容易产生噪声。因此，肖特利敏锐的意识到，硅将代替锗成为更适合的半导体材料。看出了巨大商机的肖特利，于1955年离开贝尔实验室，来到加州山景城创立了“肖克利实验室股份有限公司”。因为发明了晶体管带来的巨大威望，肖特利的公司聚集了当时非常优秀的八个年轻人。但是肖特利的人品实在是不怎么样，管理公司更是一窍不通。很快，这八个年轻人就受不了了，决定集体辞职出来单干。但是让人想不到的是，这次集体辞职创造了历史，出走的八个人被成为“八叛逆”，创造了有史以来最伟大的一家公司，改变了整个世界的发展进程。也正是由此，圣克拉拉山谷被赋予“硅谷”之名，成为全世界的科技中心。

让我们先来记住这“八叛逆”的名字，他们中的每个人日后都成为了硅谷响当当的人物，很多人直到今天仍然被人们所熟知。他们是：罗伯特·诺伊斯（Robert Noyce）、戈登·摩尔（Gordon Moore）、杰·拉斯特（Jay Last）、金·赫尔尼（Jean Hoerni）、维克多·格里尼克（Victor Grinich）、尤金·克雷纳（Eugene Kleiner）、谢尔顿·罗伯茨（Sheldon Roberts）、朱利亚斯·布兰克（Julius Blank）。

+