Cat’s-whisker detectorEdit
半導体は、トランジスタが発明される以前からエレクトロニクス分野で使用されていた。 20世紀に入ってからは、ジャガディッシュ・チャンドラ・ボースらが開発した「キャッツ・ウィスカー」と呼ばれる装置で、ラジオの検出器としてかなり一般的に使われるようになった。 しかし、この検出器は、ガレナ（硫化鉛）やカーボランダム（炭化ケイ素）の結晶の表面を、小さなタングステンの糸（ウィスカー）を動かして、突然動き出すという厄介なものであった。 そして、数時間から数日かけて、徐々に猫のひげが動かなくなり、この作業を繰り返さなければならないのである。 当時は、その動作がまったく不思議だった。 しかし、より信頼性が高く、増幅率の高い真空管式ラジオが登場すると、この「猫のひげ」方式はあっという間に姿を消した。
金属整流器 編集
半導体デバイスのもう一つの初期のタイプは、半導体が酸化銅またはセレンである金属整流器です。
第二次世界大戦編
第二次世界大戦中、レーダーの研究により、レーダー受信機はますます高い周波数で作動するようになり、従来の真空管ベースのラジオ受信機はもはやうまく機能しなくなった。 1940年のティザード計画で空洞マグネトロンが英国から米国に導入され、実用的な高周波増幅器が急務となった。
気まぐれでベル研究所のラッセル・オールが猫のひげを試してみることにした。 この時点では、キャッツウィスカーは何年も使われておらず、研究所の誰も持っていなかった。 この時点では、猫のひげは何年も使われておらず、研究所の誰も持っていなかった。マンハッタンの中古ラジオ店で見つけた後、彼はそれが真空管ベースのシステムよりもはるかによく機能することを発見した。 1939年の大半は、より純度の高い結晶の育成に費やした。 彼はすぐに、より高品質の結晶を用いると、その微妙な挙動がなくなり、無線検出器としての能力も向上することを見出した。 ある日、彼は最も純度の高い水晶の1つが、中央付近にはっきりと見える亀裂があり、それでもうまく動作することを発見した。 ところが、この水晶を試しに部屋の中を動かしてみると、不思議なことに動作したり、また止まったりする。 その結果、彼は、この動作が部屋の明るさによって制御されていることを突き止めた。 ブラッテン氏は、何人かの人を招いてこの結晶を見てもらい、すぐに亀裂の部分に何らかの接合部があることに気づきました。 結晶が割れていたのは、オールが除去できなかった不純物が、左右で0.2％程度と非常に僅かに異なっていたからだ。 片方の結晶には、電流の担い手である電子を増やす不純物が含まれており、「導体」になっていたのだ。 もう一方の面には、この電子と結合したがる不純物があり、「絶縁体」と呼ばれるものにしていた。 この結晶の2つの部分は互いに接触しているので、電子は余分な電子を持つ導電性側（後にエミッタと呼ばれる）から押し出され、新しい電子が供給されて（例えば電池から）絶縁性部分に流れ込み、ウィスカーフィラメント（コレクタと呼ばれる）に集められるのであった。 しかし、電圧を逆にすると、コレクターに押し出された電子は、すぐに「ホール」（電子を必要とする不純物）を埋めてしまい、ほとんど瞬時に伝導が止まってしまうのである。 この2つの結晶（あるいは結晶の一部）の接合によって、固体ダイオードができ、この概念はすぐに半導電と呼ばれるようになった。 ダイオードがオフの時の作用機構は、接合部周辺の電荷キャリアの分離と関係がある。 これは「空乏領域」と呼ばれる。
ダイオードの開発編集
これらの新しいダイオードがどのように機能するかの知識で武装し、要求に応じてそれを構築する方法を学ぶための精力的な取り組みが始まった。 パデュー大学、ベル研究所、MIT、シカゴ大学の各チームが力を合わせ、より良い結晶を作ることに成功した。 ゲルマニウムの製造は1年以内に完成し、ほとんどのレーダーに軍用ダイオードが使用されるようになった
トランジスタの開発編集
戦後、ウィリアム・ショックレーは三極管に似た半導体デバイスの製作を試みることにした。
トランジスタ開発の鍵は、半導体中の電子移動度のプロセスをさらに理解することであった。 この新しく発見されたダイオードのエミッタからコレクタへの電子の流れを制御する方法があれば、増幅器を作ることができることに気がついたのである。 例えば、1種類の水晶の両面に接点を設けると、その間に水晶を通して電流が流れない。 しかし、3番目の接点で電子や正孔を物質に「注入」すれば、電流が流れるようになる。 結晶がそれなりの大きさであれば、注入する電子（または正孔）の数は非常に多くなければならず、そもそも大きな注入電流を必要とするため、増幅器としてはあまり有用ではありません。 しかし、水晶ダイオードは、水晶そのものが、空乏領域という非常に小さな距離で電子を供給することができる、というのがその考え方である。
ブラッテン氏は、このようなデバイスの製作に着手し、チームが問題に取り組む中で、増幅のヒントを得ることができた。 動作はするものの、予期せぬ動作停止を起こすこともあった。 水の中に入れると、動かないものが動くようになったこともあった。 この現象を説明するために、OhlとBrattainは、量子力学の新しい分野である表面物理学（surface physics）を開発した。 結晶の中の電子は、近くにある電荷によって移動する。 エミッターの電子、あるいはコレクターの「ホール」は、結晶の表面に集まり、空気中（あるいは水中）で反対の電荷を「浮遊」しているのを見つけることができる。 しかし、水晶の他の場所から少量の電荷を印加すれば、表面から押し出すことができる。
彼らの理解により、非常に小さな制御領域が必要という問題はある程度解決された。 共通の、しかし小さな領域でつながった2つの別々の半導体が必要なのではなく、1つの大きな表面が役に立ったのである。 電子を放出するリード線と収集するリード線は、ともに結晶の上部に非常に接近して配置し、制御用のリード線は結晶の底面に配置した。 この「ベース」リードに電流を流すと、電子や正孔が半導体のブロックを横切って押し出され、向こう側の表面に集まる。
最初のトランジスタ編集
ベル研究チームは、さまざまなツールでこのシステムを構築しようと試みたが、たいてい失敗した。 接点が十分に接近しているものは、元の猫のひげの検出器と同じように壊れやすく、動くとしても短時間であった。 やがて、実用的なブレークスルーがもたらされた。 プラスチック製のくさびの端に金箔を貼り付け、その三角形の先端をカミソリで切ったのだ。 すると、金箔の接点が非常に狭い間隔で2つできた。 これを水晶の表面に押し付け、反対側（水晶の底面）に電圧をかけると、底面の電圧によって電子が底面から接点に近い反対側に向かって押し出され、一方の接点からもう一方の接点に電流が流れ始めたのだ。 ブラッテンのメモには、1947年12月23日の午後、ベル研究所の上層部に対して初めてデモンストレーションを行ったと記されている（この日がトランジスタの誕生日とされることが多い）。 この時、現在「p-n-p型点接触ゲルマニウムトランジスタ」として知られているものが、18のパワーゲインを持つスピーチアンプとして動作したのである。
トランジスタの語源
Bell Telephone Laboratoriesは、新しい発明の一般名称を必要としていた。 半導体三極管」「固体三極管」「表面三極管」「水晶三極管」「Iotatron」などが検討されたが、John R. Pierceが作った「transistor」が社内投票で勝り、「transistor」となった。 この名称の根拠は、1948年5月28日に発行された「Technical Memoranda」（技術メモ）の投票募集の際に、次のように説明されている：
Transistor. これは、「トランスコンダクタンス」または「トランスファー」という言葉と、「バリスタ」という言葉を省略したもので、「バリスタ」という言葉は、「トランスコンダクタンス」または「トランスファー」という言葉を省略したものである。
Improves in transistor designEdit
ショックレーは、この装置がブラッテンとバーディーンのものとされたことに憤慨していた。 ベル研究所の弁護士が、ショックレー自身のトランジスタに関する文章の一部が、ジュリアス・エドガー・リリエンフェルドによる1925年の特許に近いことを発見し、彼の名前を特許申請から外した方が良いと考えたため、事態はさらに悪くなった。 数ヵ月後、彼は、層状または「サンドイッチ」構造を持つ、まったく新しい、かなり頑丈なタイプのトランジスタを発明した。 この構造は、1960年代まですべてのトランジスタの大部分に使用され、バイポーラ接合型トランジスタへと発展していった
壊れやすいという問題が解決された後、残る問題は純度だった。 ゲルマニウムの純度を上げるのは大変な問題で、1つの材料から実際に動作するトランジスタの生産量には限りがあった。 また、ゲルマニウムは温度に対して敏感であるため、その有用性にも限界があった。 シリコンは、もっと簡単に作れるという説があったが、その可能性を研究する人はほとんどいなかった。 ゴードン・K・ティール（Gordon K. Teal）は、初めて実用的なシリコントランジスタを開発し、彼の会社である新生テキサス・インスツルメンツは、その技術的優位性から利益を得ることができた。 1960年代後半から、トランジスタのほとんどはシリコンを使ったものになった。
最初の高周波トランジスタである静電誘導トランジスタは、1950年に日本の西澤潤一と渡辺義明によって発明された。
化学者が、半導体を製造する企業に水道水ではなく蒸留水を使うように助言したことで、製造の歩留まりが大きく改善された。 「
金属酸化膜半導体（MOS）編集部
1950年代、ベル研究所でシリコン半導体の表面特性を研究していたMohamed Atallaは、シリコンウェハに酸化シリコンの絶縁層をコーティングして、電気が下の導電性シリコンに確実に浸透するようにし、半導体層への電気到達を妨げる表面状態を克服する新しい半導体デバイス製造方法を提案しました。 これが表面パッシベーションであり、シリコン集積回路（IC）の大量生産を可能にした半導体産業にとって、重要な技術であった。 この表面パッシベーション法をもとに、彼は金属酸化物半導体（MOS）プロセスを開発し、これを用いて最初の実用的なシリコン電界効果トランジスタ（FET）を作ることを提案した。 これが、1959年のモハメド・アタラ、ダウォン・カーンによるMOSFET（MOS電界効果トランジスタ）の発明につながった。 MOSFETは、バイポーラ接合型トランジスタに比べ拡張性があり、消費電力が低く、高密度であることから、コンピュータや電子機器、スマートフォンなどの通信技術において最も一般的なトランジスタの一種になった。 米国特許商標庁はMOSFETを「世界中の生活と文化を変えた画期的な発明」と呼んでいる。
CMOS (complementary MOS) 1963年にFairchild SemiconductorのChih-Tang SahとFrank Wanlassが発明したもので、1963年に発表された。 1967年にDawon KahngとSimon SzeがフローティングゲートMOSFETを報告したのが最初である。 3次元マルチゲートMOSFETであるFinFET（fin field-effect transistor）は、1989年に日立中央研究所の久本大氏らによって開発された
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