现代场效应管之父，推动晶体管革命

（原标题：现代场效应管之父，推动晶体管革命）

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虽然第一个可以工作的 FET 直到 1945 年才出现，但这一想法早在近 20 年前就出现在朱利叶斯·埃德加·利利菲尔德（Julius Edgar Lilienfeld）的一项专利中。

尽管从未制造过物理原型，但朱利叶斯·埃德加·利利菲尔德在推动未来半导体技术突破方面发挥了决定性作用。他于 1925 年提交的专利被广泛接受为世界上第一个场效应晶体管 (FET) 的理论概念，而场效应晶体管是几乎所有电子设备的关键组件。

量子理论家马克斯·普朗克的学生

利利菲尔德 1882 年出生于奥匈帝国伦贝格（现乌克兰利沃夫），在柏林弗里德里希威廉大学（现洪堡大学）攻读物理学，师从量子理论的关键人物马克斯·普朗克。利利菲尔德于 1905 年获得博士学位。这一年可以说是物理学史上最具变革性的一年，阿尔伯特·爱因斯坦发表了一系列论文，从根本上改变了人们对空间、时间、质量和能量的看法。

获得博士学位后，利利菲尔德开始在莱比锡大学物理研究所担任非终身教授。他早期的工作重点是真空放电的物理学，并很快开始发表有关辉光放电特性和高输出低压汞灯的论文。虽然这项工作不是该研究所的标准，但利利菲尔德的工作得到了著名德国物理学家奥托·维纳的支持。

从 1910 年起，利利菲尔德对真空中金属电极之间的放电进行了重要的早期研究。他帮助确定了场电子发射（即电子在电场下从固体表面逸出的过程）是一种独特的物理现象，他称之为“自电子发射”。今天，这被称为场电子发射。这些观察后来成为理论模型开发的基本原理。

为 FET 创新铺平道路的专利

1912 年至 1931 年间，利利菲尔德开发了多项专利。他的第一项专利描述了一种 X 射线管，该管从热灯丝发射的电子中产生 X 射线。1914 年，这项专利经过改进，他申请了第二项专利，即伦琴射线管。

然而，利利菲尔德最为人所知的可能是他的专利，该专利描述了一种与现代 FET 非常相似的装置。该专利描述了一种使用硫化铜半导体材料的三电极结构。具体来说，它详细说明了：

两个紧密间隔的金属电极之间形成一层“单向导电”薄膜

位于两个电极之间的第三个电极用于施加静电力来控制电流

利利菲尔德建议用硫化铜作为半导体薄膜的合适化合物，并描述了几种沉积方法，包括真空溅射。该装置理论上设计为通过在导电固体两端之间建立第三电位来控制两端之间的电流流动。

推动晶体管革命

虽然由于材料限制，利利菲尔德无法制造出功能原型，但他的想法支撑了当今的大部分晶体管技术。

20 世纪 40 年代，贝尔实验室的科学家约翰·巴丁 (John Bardeen)、沃尔特·布拉顿 (Walter Brattain) 和威廉·肖克利 (William Shockley) 开发出第一批实用晶体管时，由于利利菲尔德先前的专利，他们在专利权方面遇到了挑战。利利菲尔德的 FET 类器件迫使他们改进设计和方法。他的专利在他们的法律纠纷中被引用，并成为理解晶体管原理的早期蓝图。例如，利利菲尔德的理论展示了固态器件如何在没有真空管的情况下放大和控制电流。尽管材料和制造技术花了几十年的时间才赶上，但他的概念为实用晶体管的发展奠定了基础。

尽管利利菲尔德的贡献在生前鲜为人知，但他的贡献却随着晶体管技术的创新而不断扩大。如今，美国物理学会于 1988 年设立的尤利乌斯·埃德加·利利菲尔德奖旨在表彰那些做出重大贡献并在向公众传播科学方面表现出色的物理学家。

利利菲尔德于 1963 年 8 月去世，享年 81 岁。

https://www.allaboutcircuits.com/news/how-engineer-julius-edgar-lilienfeld-laid-groundwork-modern-fets/

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