隧道二极管:江崎——10月12日科学史上的今天

2018-10-12作者:科学π工作室, 编著编辑:书问阅读



1957年,在索尼公司工作的江崎玲于奈(以下简称江崎),为改善高频晶体二极管的性能,率领一个研究组研究二极管电场的发射机制。在当时,普遍的方法是尽量使PN结的杂质减小,目的是制备高纯度的晶体二极管。但是江崎却大胆地采用了相反的方式,尝试着制备掺杂度较高的锗PN结做研究。


当给这种PN结加上电压观察电流变化时,他意外地发现,高掺杂的锗二极管与一般二极管不同,加正向电压时,电流先随电压加大而加大,但电压加大到某一个值时,电流突然间变小;如果加反向电压,电流则随电压加大而急剧加大。这个结果与预料正好相反,似乎在正向电压时,二极管电流反而受到某种“阻力”,而加反向电压时,电流又受到了某种“推力”,这是一种非常奇特的“负电阻”特征。


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奇异现象往往伴随着特殊的应用价值,在1958年10月12日出版的美国《大众电子学》中,江崎以“锗半导体PN结的奇异现象”为题,把观察到的结果发表了出来,并指出产生这一奇异效应的原因是一种“隧道现象”。随后针对这一效应,他不失时机地做了深入的理论研究,在第二年又发表了具有深入分析的理论性文章,不但用“隧道效应”揭示了“负电阻”出现的量子力学机理,还指出了它的应用前景。1960年,江崎利用这一奇特效应研制成功隧道二极管,人们又叫它“江崎二极管”。


由于在隧道效应和相关技术开发上的贡献,江崎先后获得了作为日本物理学会最高荣誉的仁科芳雄纪念奖、M.N.利布曼纪念奖、富兰克林研究所颁发的巴兰坦奖章和日本文化奖。在1973年江崎与约瑟夫森、加埃沃共同获得诺贝尔物理学奖。



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作者科学π工作室 编著
出版清华大学出版社
定价99元
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