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3 導體基材發明了點接觸式電晶體(point contact transistor)，之後又改良成以矽作為 基材的材料進行製作，此後也是有對此電晶體的應用研究及改良在進行著，此外 由於 20 世紀積體電路(integrated circuit, IC)逢勃發展，便開始將各種電子元件集 成在矽晶圓上，這樣不但增加元件單位面積的數量，也比以前傳統的電子元件降 低了生產時的成本以及製作時間。
目前常見的電晶體有兩類，第一類為雙極性接面型電晶體(Bipolar Junction Transistor)，第二類則為場效電晶體(Field Effect Transistor, FET)，材料都是半導 體材料製作而成，其電極一般都有三個電極組成，作動原理為根據輸入端之信號，
改變輸出端的阻抗，進而控制輸出端電流，可作為電流的開關和放大器，例如:
音頻放大器、邏輯閘、記憶體、微處理器等多項用途。
雙極性接面型電晶體又稱為雙極性電晶體，其電極分別是射極(emitter)、 基 極(base)、集極(collector) ，是以半導體電極的不同參雜濃度，使載子能夠在接面 處進行擴散和飄移的行為，而場效電晶體電極分別為源極（source）、汲極（drain）、 閘極（gate），作動原理是利用電訊號變化使載體通道產生電場改變進而產生特 性變化，導致電流改變，其中，以金氧半場效電晶體（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET）最為常見，操作時電子由源極流入，經由 閘極的偏壓使半導體層和氧化層的介面反轉出通道，然後再由汲極流出，形成汲 極到源極的電流。
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由於半導體技術日趨成熟，電晶體的尺寸已經可以從幾十奈米微縮到現在只 有幾奈米的程度，這樣不但降低了製造成本還能提升元件的操作速度，但礙於元 件物理極限的關係，要繼續微縮元件尺寸變的非常困難，如電晶體的短通道效應 (Short channel effect)，通道長度縮小時，閘極所控制的通道區域電荷減少，
造成臨界電壓降低(threshold voltage roll-off) ，還有對短通道來說，汲極電壓從 線性區增加到飽和區時，汲極能障下降(drain-induced barrier lowering；DIBL)，
會導至漏電流增加，造成元件貫穿崩潰(punch through effect)，使閘極失去控制元 件的能力，造成種種的不理想現象[23, 24]。為了克服元件尺寸繼續微縮所產生 Shockley、John Bardeen 和 Walter Brattain三人於貝爾實驗室製造出第一顆電晶 體，是一種轉換電阻器(Transistor)，之後又慢慢展出雙載子接面電晶體(Bipolar junction transistor) 、場效應電晶體（Field-effect transistor），後來由於其體積、
耗能、製造成本都遠遠低於真空管，最後真空管漸漸地被取代。
不過由於真空管能夠產生更高的頻率/功率輸出，有一些應用還是得依賴真 空管，像是無線電基地台、音響系統這些需要高功率和高頻的需求，因為真空對 電子來說是一種很好的傳遞介質，電子在真空中以彈道傳輸，在傳輸過程中不容
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易產生散射，所以在速度上優於固態元件(場效應電晶體)，一般電子在真空中的 理論速度是3 1010 cm/s，在半導體中約為5×10 cm/s，所以真空元件操作的頻 率可以高於傳統固態電晶體的數倍[25]，另外，在極端環境下，真空元件比半導 體元件更堅固[26, 27]，若我們將真空管採用現今的半導體製造技術進行製造，
將真空管陽極與陰極距離微縮到奈米尺寸，就能夠將真空管和固態元件的優點一 起實現。
1-4 論文架構
第一章:緒論。
第二章:介紹真空通到元件及奈米大氣通道元件，還有相關的電子發射理論。
第三章:奈米大氣通道元件的實驗設計及實驗設備。
第四章:奈米大氣通道元件的量測結果與分析。
第五章:實驗的結果統整，並分析其特性及未來展望。
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