2023年晶体管行业发展现状调查 木质晶体管横空出世

• 陈观秋 2023年7月17日 来源：财联社 半导体行业观察 532 29
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得益于晶体管的出现，才有了如今电子产品的昌盛。因此，晶体管也被誉为20世纪最伟大发明，它的出现为集成电路、微处理器以及计算机内存的产生奠定了基础。自晶体管诞生到如今，经过了几十年的发展，晶体管也发生了翻天覆地的变化。

得益于晶体管的出现，才有了如今电子产品的昌盛。因此，晶体管也被誉为20世纪最伟大发明，它的出现为集成电路、微处理器以及计算机内存的产生奠定了基础。自晶体管诞生到如今，经过了几十年的发展，晶体管也发生了翻天覆地的变化。

晶体管是一种固体半导体器件(包括二极管、三极管、场效应管、晶闸管等，有时特指双极型器件)，具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能。晶体管作为一种可变电流开关，能够基于输入电压控制输出电流。与普通机械开关(如Relay、switch)不同，晶体管利用电信号来控制自身的开合，所以开关速度可以非常快，实验室中的切换速度可达100GHz以上。

因为晶体管的性能优越性，晶体管诞生之后，便被广泛地应用于工农业生产、国防建设以及人们日常生活中。以双极型晶体管为例，双极型晶体管是一种电流控制器件，电子和空穴同时参与导电。同场效应晶体管相比，双极型晶体管开关速度慢，输入阻抗小，功耗大。双极型晶体管体积小、重量轻、耗电少、寿命长、可靠性高，已广泛用于广播、电视、通信、雷达、计算机、自控装置、电子仪器、家用电器等领域，起放大、振荡、开关等作用。

据中研产业研究院《2023-2028年中国晶体管行业竞争格局分析及发展前景研究报告》分析：

在晶体管诞生之前，放大电信号主要是通过真空电子管，但由于真空管制作困难、体积大、耗能高且使用寿命短，使得业界开始期望电子管替代品的出现。1945年秋天，贝尔实验室正式成立了以肖克利为首的半导体研究小组，成员有布拉顿、巴丁等人，开始对包括硅和锗在内的几种新材料进行研究。

1947年贝尔实验室发表了第一个以锗半导体做成的点接触晶体管。但由于点接触晶体管的性能尚不佳，肖克利在点接触晶体管发明一个月后，提出了使用p-n 结面制作接面晶体管的方法，称为双极型晶体管。当时巴丁、布拉顿主要发明半导体三极管;肖克利则是发明p-n 二极管，他们因为半导体及晶体管效应的研究获得1956年诺贝尔物理奖。

晶体管因为有以下的优点，因此可以在大多数应用中代替真空管：

1、没有因加热阴极而产生的能量耗损，应用真空管时产生的橙光是因为加热造成，有点类似传统的灯泡。

2、体积小，重量低，因此有助于电子设备的小型化。

3、工作电压低，只要用电池就可以供应。

4、在供电后即可使用，不需加热阴极需要的预热期。

5、可透过半导体技术大量的生产。

6、放大倍数大。

得益于晶体管的出现，才有了如今电子产品的昌盛。电子器件的核心部件是晶体管，它可以控制电流的开关和大小，从而实现各种计算和信号处理功能。目前，晶体管的主要材料是硅，因为它具有良好的半导体特性，可以在微观尺度上制造出高性能的晶体管。

然而，随着电子技术的发展，硅晶体管也面临着一些挑战，比如制造成本、能耗、环境影响等。因此，科学家们一直在寻找新的替代材料，希望能打破晶体管的性能极限。

木质晶体管横空出世

近期，瑞典皇家理工学院和林雪平大学的研究团队在这方面取得了进展，首次成功地使用导电木头制造出了晶体管。这种晶体管不仅可以控制电流，而且还具有可降解、可持续、低成本等优点。最新研究成果已经发表在了《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

瑞典林雪平大学有机电子实验室的高级副教授Isak Engquist说，“我们提出了一个前所未有的原则。是的，木质晶体管是缓慢而笨重的，但它确实有效，并且具有巨大的发展潜力。”

研究人员称，这种木制晶体管还有很大的改进空间，比如优化结构、提高导电性、缩小尺寸等。他们认为，尽管这种晶体管不会完全取代硅晶体管在高性能计算领域的地位，但可能在一些特定的应用场景中发挥作用。例如，在某些低功耗电的电子设备中，使用木制晶体管可以实现可降解、环保的目标。

此外，这种晶体管也可能适用于一些特殊的电子显示技术，比如智能玻璃、智能标签、电子纸等，它们可以在极薄、柔性的形式下实现简单的计算功能，并且只需要很少的电力。

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