100年前的1925年10月22日,奥匈帝国(自1919年起为波兰)物理学家朱利叶斯·埃德加·利连费尔德(1905-1926年在德国任教授)申请了晶体管专利[LIL1]。一种场效应晶体管(FET)。今天,我们计算机中的几乎所有晶体管都是FET。 详细信息和众多参考文献:技术说明IDSIA-10-25,IDSIA,2025年10月22日(在网上很容易找到)。
在1928年,Lilienfeld还获得了金属氧化物半导体FET(MOSFET)的专利[LIL2]。Lilienfeld的设计如所描述的那样工作,并且提供了可观的增益[ARN98]。 在1934年,德国工程师Oskar Heil获得了另一种FET变体的专利[HEIL]。在Lilienfeld之后的二十年,贝尔实验室的研究人员不仅实验性地确认了Lilienfeld专利中描述的场效应[ARN98]——见下面的优先权争议Lilienfeld与贝尔实验室——而且还获得了一种点接触晶体管(PCT,1948年2月26日由William Shockley、John Bardeen和Walter Brattain提交的专利)[BRA48]。几个月后,德国物理学家Herbert F. Mataré和Heinrich Welker在法国的Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse获得了晶体管(结场效应晶体管或JFET)的专利(1948年8月13日提交的专利)[MAT48]。 PCT和晶体管是第一代商业晶体管。然而,1948年的PCT“从未真正实用”[ARN98],并且“仅仅是一个绕道”[ARN98]。这是一个死胡同,今天几乎所有的晶体管都是Lilienfeld类型的FET,特别是某些由埃及工程师Mohamed M. Atalla和韩国工程师Dawon Kahng在1960年于贝尔实验室获得专利的MOSFET变体[LIL2]。 优先权争议:Lilienfeld(1925-28)与贝尔实验室(1948) 根据美国物理学家Robert G. Arns[ARN98]审查的法律文件(1948),William Shockley和Gerald Pearson在贝尔实验室确认了Lilienfeld专利中描述的场效应[ARN98]。不幸的是,Arns指出,“这些贝尔科学家的已发表的科学、技术和历史论文从未提及Lilienfeld或Heil的先前工作,”[ARN98]“甚至在1948年的一篇论文[SHO48]中,Shockley和Pearson实验性地演示了场效应”[ARN98]。 在1948年11月,贝尔实验室的各种专利申请因与Lilienfeld(和Heil)早期设计过于相似而被拒绝[PAT48]。(16年后,在1964年,贝尔实验室的J. B. Johnson声称他测试Lilienfeld的一些FET时没有工作,然而,Arns指出[ARN98]这一说法“似乎是故意误导的。”)后来,有人声称Lilienfeld没有实施他的想法,因为“制造这些设备所需的高纯度材料还需要几十年才能准备好”[CHLI],但1991年Bret Crawford的论文提供了证据表明“这些说法是不正确的”[CRA91]。Lilienfeld是一位出色的实验者,根据Arns[ARN98],在1995年,“Joel Ross复制了同一Lilienfeld专利的处方。他能够生产出稳定数月的设备”[ROS95]。此外,在1981年,半导体物理学家H. E. Stockman确认“Lilienfeld在许多场合展示了他卓越的无管收音机”[EMM13]。 在上述优先权争议广为人知之前,三位贝尔实验室的研究人员分享了晶体管的诺贝尔奖,这本应颁发给Lilienfeld。这是诺贝尔奖选择过程中的一个重大失误——而且不是最后一次[NOB]。三位获奖者之一的Bardeen最终在1988年承认Lilienfeld“拥有控制半导体中电流流动以制造放大设备的基本概念”[BAR88][ARN98],而他自己的点接触晶体管“可能减缓了晶体管领域的进展,因为它使半导体程序偏离了结和场效应晶体管,而后者被证明在商业上更有用”[ARN98]。 截至2025年,毫无疑问,晶体管的发明者是Julius Edgar Lilienfeld。 参考文献 [LIL1] 美国专利1745175,由奥匈(自1919年起为波兰)物理学家Julius Edgar Lilienfeld获得,因其在莱比锡大学(德国)担任教授期间的工作:“控制电流的方法和装置。”首次于1925年10月22日在加拿大申请(1930年获批)。该专利描述了一种场效应晶体管。今天,几乎所有的晶体管都是场效应晶体管。 [LIL2] 美国专利1900018,由Julius Edgar Lilienfeld获得:“控制电流的装置。”于1928年3月28日申请。该专利描述了一种薄膜场效应晶体管,属于MOSFET类型[CHI88]。(另见David Topham的声明,该专利“清楚地描述了场效应晶体管,使用薄膜沉积技术构建,并使用在金属氧化物FET确实在30多年后大量生产时变得正常的尺寸”[EMM13]。) [LIL3] 美国专利1877140,由Julius Edgar Lilienfeld获得:“电流放大器。”于1928年12月8日申请。 [LIL4] J. Schmidhuber。2025:晶体管的百年纪念,由Julius Edgar Lilienfeld于1925-1928年获得专利。技术说明IDSIA-10-25,IDSIA,2025年10月22日。 [ARN98] R. G. Arns(1998)。另一种晶体管:金属-氧化物-半导体场效应晶体管的早期历史。工程科学与教育期刊7(5):233–240。 [ATA60] 美国专利3206670和3102230,由埃及工程师Mohamed M. Atalla和韩国工程师Dawon Kahng(贝尔实验室)于1960年10月3日申请:“具有介电涂层的半导体器件”和“电场控制的半导体器件。”(Lilienfeld的MOSFET变体[LIL2]。) [BAR88] J. Bardeen致W. Sweet的信,日期为1988年3月9日,由Arns(1998)[ARN98]引用。 [BRA48] 美国专利2524035,由John Bardeen和Walter Brattain(贝尔实验室)于1948年2月26日申请:“利用半导体材料的三电极电路元件。”该专利描述了一种点接触晶体管。 [CHI88] Chih-Tah Sah(1988)。MOS晶体管的演变——从构想到VLSI。IEEE会议记录第67卷第10期,1988年。 [CHLI] 芯片历史中心。Julius E. Lilienfeld - 名人堂:因在1925年发明和获得第一种FET半导体专利。 [CRA91] Bret E. Crawford。“晶体管的发明”(1991)。研究生学院论文和论文。1469。引用:“实验结果表明,Lilienfeld确实构建并测试了他的设备,做的不仅仅是专利一个想法。” [EMM13] A. Emmerson。谁真正发明了晶体管?在互联网档案馆重新发布(2013)。 [HEIL] 专利号GB439457(1934),由德国工程师Oskar Heil获得,欧洲专利局,最初于1934年3月2日在德国申请,随后于1935年在英国申请:“电放大器和其他控制装置的改进。”该专利描述了另一种MOSFET类型的晶体管。 [IC49] 德国专利DE 833366,由SIEMENS AG的Werner Jacobi于1949年4月14日申请(1952年5月15日获批):“半导体放大器。”第一个在共同基板上具有多个晶体管的集成电路。 [IC14] CHM博客,计算机历史博物馆(2014)。谁发明了IC? [MAT48] 法国专利FR 1010427,由德国物理学家Herbert F. Mataré和Heinrich Welker在法国Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse工作时于1948年8月13日申请:“实现电子继电器效应的多电极新晶体系统。”(晶体管 - JFET。) [NOB] J. Schmidhuber。因抄袭而获得诺贝尔奖。技术报告IDSIA-24-24(2024年12月7日,2025年10月更新)。 [PAT48] 专利之争。ScienCentral, Inc和美国物理学会(1999)。 [ROS95] J. P. Ross。重建Lilienfeld晶体管。1995年春季新英格兰物理学会会议,1995年4月8日;也见于“J. E. Lilienfeld与晶体管效应的发现,”老年人公报,1998年2月,39,页44–47和1998年5月,39,页50–52。 [SHO48] W. Shockley和G. L. Pearson。薄膜半导体的导电性调制。物理评论74(2):232-233,1948年7月。
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