2023年晶體管行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)查 木質(zhì)晶體管橫空出世

• 陳觀秋 2023年7月17日 來源：財聯(lián)社 半導(dǎo)體行業(yè)觀察 532 29
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得益于晶體管的出現(xiàn)，才有了如今電子產(chǎn)品的昌盛。因此，晶體管也被譽為20世紀最偉大發(fā)明，它的出現(xiàn)為集成電路、微處理器以及計算機內(nèi)存的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。自晶體管誕生到如今，經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，晶體管也發(fā)生了翻天覆地的變化。

得益于晶體管的出現(xiàn)，才有了如今電子產(chǎn)品的昌盛。因此，晶體管也被譽為20世紀最偉大發(fā)明，它的出現(xiàn)為集成電路、微處理器以及計算機內(nèi)存的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。自晶體管誕生到如今，經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，晶體管也發(fā)生了翻天覆地的變化。

晶體管是一種固體半導(dǎo)體器件(包括二極管、三極管、場效應(yīng)管、晶閘管等，有時特指雙極型器件)，具有檢波、整流、放大、開關(guān)、穩(wěn)壓、信號調(diào)制等多種功能。晶體管作為一種可變電流開關(guān)，能夠基于輸入電壓控制輸出電流。與普通機械開關(guān)(如Relay、switch)不同，晶體管利用電信號來控制自身的開合，所以開關(guān)速度可以非常快，實驗室中的切換速度可達100GHz以上。

因為晶體管的性能優(yōu)越性，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?。以雙極型晶體管為例，雙極型晶體管是一種電流控制器件，電子和空穴同時參與導(dǎo)電。同場效應(yīng)晶體管相比，雙極型晶體管開關(guān)速度慢，輸入阻抗小，功耗大。雙極型晶體管體積小、重量輕、耗電少、壽命長、可靠性高，已廣泛用于廣播、電視、通信、雷達、計算機、自控裝置、電子儀器、家用電器等領(lǐng)域，起放大、振蕩、開關(guān)等作用。

據(jù)中研產(chǎn)業(yè)研究院《2023-2028年中國晶體管行業(yè)競爭格局分析及發(fā)展前景研究報告》分析：

在晶體管誕生之前，放大電信號主要是通過真空電子管，但由于真空管制作困難、體積大、耗能高且使用壽命短，使得業(yè)界開始期望電子管替代品的出現(xiàn)。1945年秋天，貝爾實驗室正式成立了以肖克利為首的半導(dǎo)體研究小組，成員有布拉頓、巴丁等人，開始對包括硅和鍺在內(nèi)的幾種新材料進行研究。

1947年貝爾實驗室發(fā)表了第一個以鍺半導(dǎo)體做成的點接觸晶體管。但由于點接觸晶體管的性能尚不佳，肖克利在點接觸晶體管發(fā)明一個月后，提出了使用p-n 結(jié)面制作接面晶體管的方法，稱為雙極型晶體管。當時巴丁、布拉頓主要發(fā)明半導(dǎo)體三極管;肖克利則是發(fā)明p-n 二極管，他們因為半導(dǎo)體及晶體管效應(yīng)的研究獲得1956年諾貝爾物理獎。

晶體管因為有以下的優(yōu)點，因此可以在大多數(shù)應(yīng)用中代替真空管：

1、沒有因加熱陰極而產(chǎn)生的能量耗損，應(yīng)用真空管時產(chǎn)生的橙光是因為加熱造成，有點類似傳統(tǒng)的燈泡。

2、體積小，重量低，因此有助于電子設(shè)備的小型化。

3、工作電壓低，只要用電池就可以供應(yīng)。

4、在供電后即可使用，不需加熱陰極需要的預(yù)熱期。

5、可透過半導(dǎo)體技術(shù)大量的生產(chǎn)。

6、放大倍數(shù)大。

得益于晶體管的出現(xiàn)，才有了如今電子產(chǎn)品的昌盛。電子器件的核心部件是晶體管，它可以控制電流的開關(guān)和大小，從而實現(xiàn)各種計算和信號處理功能。目前，晶體管的主要材料是硅，因為它具有良好的半導(dǎo)體特性，可以在微觀尺度上制造出高性能的晶體管。

然而，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，硅晶體管也面臨著一些挑戰(zhàn)，比如制造成本、能耗、環(huán)境影響等。因此，科學家們一直在尋找新的替代材料，希望能打破晶體管的性能極限。

木質(zhì)晶體管橫空出世

近期，瑞典皇家理工學院和林雪平大學的研究團隊在這方面取得了進展，首次成功地使用導(dǎo)電木頭制造出了晶體管。這種晶體管不僅可以控制電流，而且還具有可降解、可持續(xù)、低成本等優(yōu)點。最新研究成果已經(jīng)發(fā)表在了《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。

瑞典林雪平大學有機電子實驗室的高級副教授Isak Engquist說，“我們提出了一個前所未有的原則。是的，木質(zhì)晶體管是緩慢而笨重的，但它確實有效，并且具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α！?/p>

研究人員稱，這種木制晶體管還有很大的改進空間，比如優(yōu)化結(jié)構(gòu)、提高導(dǎo)電性、縮小尺寸等。他們認為，盡管這種晶體管不會完全取代硅晶體管在高性能計算領(lǐng)域的地位，但可能在一些特定的應(yīng)用場景中發(fā)揮作用。例如，在某些低功耗電的電子設(shè)備中，使用木制晶體管可以實現(xiàn)可降解、環(huán)保的目標。

此外，這種晶體管也可能適用于一些特殊的電子顯示技術(shù)，比如智能玻璃、智能標簽、電子紙等，它們可以在極薄、柔性的形式下實現(xiàn)簡單的計算功能，并且只需要很少的電力。

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