從有人類以來，已經(jīng)過了上百萬年的歲月。社會的進步可以用當時人類使用的器物來代表，從遠古的石器時代、到銅器，再進步到鐵器時代�，F(xiàn)今，以硅為原料的電子組件產(chǎn)值，則超過了以鋼為原料的產(chǎn)值，人類的歷史因而正式進入了一個新的時代，也就是硅的時代。硅所代表的正是半導體組件，包括存儲元件、微處理機、邏輯組件、光電組件與偵測器等等在內(nèi)，舉凡電視、電話、計算機、電冰箱、汽車，這些半導體組件無時無刻都在為我們服務。
　　硅是地殼中最常見的元素，許多石頭的主要成分都是二氧化硅，然而，經(jīng)過數(shù)百道制程做出的集成電路，其價值可達上萬美金；把石頭變成硅芯片的過程是一項點石成金的成就，也是近代科學的奇跡！

　　在日本，有人把半導體比喻為工業(yè)社會的稻米，是近代社會一日不可或缺的。在國防上，惟有扎實的電子工業(yè)基礎，才有強大的國防能力，1991年的波斯灣戰(zhàn)爭中，美國已經(jīng)把新一代電子武器發(fā)揮得淋漓盡致。從1970年代以來，美國與日本間發(fā)生多次貿(mào)易摩擦，但最后在許多項目美國都妥協(xié)了，但是為了半導體，雙方均不肯輕易讓步，最后兩國政府慎重其事地簽訂了協(xié)議，足證對此事的重視程度，這是因為半導體工業(yè)發(fā)展的成敗，關系著國家的命脈，不可不慎。在臺灣，半導體工業(yè)是新竹科學園區(qū)的主要支柱，半導體公司也是最賺錢的企業(yè)，臺灣如果要成為明日的科技硅島，半導體工業(yè)是我們必經(jīng)的途徑。

　　半導體的起源

　　在二十世紀的近代科學，特別是量子力學發(fā)展知道金屬材料擁有良好的導電與導熱特性，而陶瓷材料則否，性質(zhì)出來之前，人們對于四周物體的認識仍然屬于較為巨觀的了解，那時已經(jīng)介于這兩者之間的，就是半導體材料。

　　英國科學家法拉第(Michael Faraday， 1791~1867)，在電磁學方面擁有許多貢獻，但較不為人所知的，則是他在1833年發(fā)現(xiàn)的其中一種半導體材料：硫化銀，因為它的電阻隨著溫度上升而降低，當時只覺得這件事有些奇特，并沒有激起太大的火花；然而，今天我們已經(jīng)知道，隨著溫度的提升，晶格震動越厲害，使得電阻增加，但對半導體而言，溫度上升使自由載子的濃度增加，反而有助于導電，這也是半導體一個非常重要的物理性質(zhì)。

　　1874年，德國的布勞恩(Ferdinand Braun，1850~1918)，注意到硫化物的電導率與所加電壓的方向有關，這就是半導體的整流作用。但直到1906年，美國電機發(fā)明家匹卡(G. W. Pickard，1877~1956)，才發(fā)明了第一個固態(tài)電子組件：無線電波偵測器(cat’s whisker)，它使用金屬與硅或硫化鉛相接觸所產(chǎn)生的整流功能，來偵測無線電波。在整流理論方面，德國的蕭特基(Walter Schottky，1886~1976)在1939年，于「德國物理學報」發(fā)表了一篇有關整流理論的重要論文，做了許多推論，他認為金屬與半導體間有能障(potential barrier)的存在，其主要貢獻就在于精確計算出這個能障的形狀與寬度。至于現(xiàn)在為大家所接受的整流理論，則是1942年，由索末菲(Arnold Sommerfeld， 1868~1951)的學生貝特(Hans Bethe，1906~　　)所發(fā)展出來，他提出的就是熱電子發(fā)射理論(thermionic emission)，這些具有較高能量的電子，可越過能障到達另一邊，其理論也與實驗結果較為符合。

　　在半導體領域中，與整流理論同等重要的，就是能帶理論。布洛赫(Felix Bloch，1905~1983)在這方面做出了重要的貢獻，其定理是將電子波函數(shù)加上了周期性的項，首開能帶理論的先河。另一方面，德國人佩爾斯(Rudolf Peierls， 1907~　　) 于1929年，則指出一個幾乎完全填滿的能帶，其電特性可以用一些帶正電的電荷來解釋，這就是電洞概念的濫觴；他后來提出的微擾理論，解釋了能隙(Energy gap)存在�！　�

　　半導體的發(fā)明

　　早在1930與1940年代，使用半導體制作固態(tài)放大器的想法就持續(xù)不絕；第一個有實驗結果的放大器是1938年，由波歐(Robert Pohl， 1884~1976)與赫希(Rudolf Hilsch)所做的，使用的是溴化鉀晶體與鎢絲做成的閘極，盡管其操作頻率只有一赫茲，并無實際用途，卻證明了類似真空管的固態(tài)三端子組件的實用性。

　　二次大戰(zhàn)后，美國的貝爾實驗室(Bell Lab)，決定要進行一個半導體方面的計畫，目標自然是想做出固態(tài)放大器，它們在1945年7月，成立了固態(tài)物理的研究部門，經(jīng)理正是蕭克萊(William Shockley， 1910~1989)與摩根(Stanley Morgan)。由于使用場效應(field effect)來改變電導的許多實驗都失敗了，巴丁(John Bardeen，1908~1991)推定是因為半導體具有表面態(tài)(surface state)的關系，為了避開表面態(tài)的問題，1947年11月17日，巴丁與布萊登(Walter Brattain 1902~1987)在硅表面滴上水滴，用涂了蠟的鎢絲與硅接觸，再加上一伏特的電壓，發(fā)現(xiàn)流經(jīng)接點的電流增加了！但若想得到足夠的功率放大，相鄰兩接觸點的距離要接近到千分之二英吋以下。12月16日，布萊登用一塊三角形塑料，在塑料角上貼上金箔，然后用刀片切開一條細縫，形成了兩個距離很近的電極