得益於第二次世界大戰，無線電技術迅猛發展，真空三極管得到了廣泛的使用。但是真空三極管的缺點也日益顯現，功耗大、壽命短、易碎、可靠性差等問題難以解決，人們亟待一種新的器件來代替真空三極管。
在前面的章節，我們曾經介紹過礦石檢波器，在20世紀的第一個十年，半導體器件就已經應用於無線電領域。但是這種礦石檢波器只是一種很粗糙的設備，人們雖然發現了半導體的單向導電性，但是並不知道其中的原理。
20世紀30年代，貝爾實驗室的科學家試圖使用超高頻信號用作電話通信，但是當時的真空三極管無法接收這種頻率的信號。於是他們回到原來的晶體檢波器，發現這種原始的方法反而非常有效。因此貝爾實驗室專門組織了研發團隊，來研究半導體及金屬的導電機制。這個半導體研究小組隸屬於固態物理部，組長是威廉·肖特利，成員包括約翰·巴丁和沃爾特·布拉頓等。
一開始的時候，肖克利十分執著於“場效應晶體管”（當然這後來成為了現代CMOS集成電路的基礎，但是這是後話），因為用固態器件代替真空三極管，人們本能的想到用相同的原理來實現，即用電場控制半導體的電導率。但是，反覆的實驗結果似乎都朝著一個準確的方向——失敗。實驗沒有觀察到任何的“調製”，即使最小的變化也看不出。於是團隊轉而研究半導體的表面性質，來揭示這個失敗的原因。
第一個進展是巴丁的“表面態”理論，用於解釋肖克利實驗的失敗原因。無論半導體晶體有多麼純淨，表面總有不能移動的電子，原因是表面有雜質原子，表面的“懸空鍵”可以捕獲自由電子，讓他們牢牢禁錮在表面動彈不得。進而布拉頓通過實驗證明了這個表面態理論。很快，又有一個偶然的發現。他們把一滴液體滴在接觸點上，用這滴液體作為柵極，驚人的事情發生了。這個裝置產生了很大的增益，雖然響應非常慢，頻率不到10Hz。
顯然，液體的離子遷移率還是太低了，為了開發實用的放大器，必須找到一種固體材料代替電解液。接下來的實驗採用了GeO2薄膜，在表面上蒸發了一層金電極作為柵極。但是又一個偶然發生了，在測量前布拉頓清洗樣品時不小心把氧化物薄膜洗掉了，在鍺表面形成了兩個電極。結果竟然觀察到了頻率高達10KHz的電壓增益，但是沒有功率增益。布拉頓認識到，這是因為柵極太大了，為了提高效率，兩個電極需要靠得非常近。巴丁通過計算得到，這個間距應該不大於50μm。
布拉頓不愧是天才般的實驗家，他用了一個巧妙的方法，就像下圖的復原裝置一樣，他在覆蓋著金箔的聚苯乙烯的楔子上，用剃鬚刀沿著頂端劃了一條縫。1947年12月24日，平安夜，“晶體管”最終誕生了。反觀晶體管的發明歷程，每一個關鍵的節點都充滿著偶然，平安夜誕生的這個簡陋的裝置，就像上帝帶給人類的禮物，在未來的70年，改變了整個世界。
肖特利、巴丁和布拉頓三人因為發明了晶體管，獲得了1956年的諾貝爾物理學獎。但是早在1951年，巴丁就因與肖特利不和，離開了貝爾實驗室到伊利諾伊大學香檳分校任教，轉而研究超導問題，並於1972年與庫珀、施裡弗獲得了諾貝爾物理學獎。巴丁也成為唯一一位兩次獲得諾貝爾物理學獎的人。
早期的晶體管主要用鍺來製造，因為鍺具有較低的截止電壓，使用鍺管的設備能夠得到更高的靈敏度。但是鍺有兩個主要的缺點，一個是鍺容易產生“熱失控”，另一個是鍺管的漏電流比較大，容易產生噪聲。因此，肖特利敏銳的意識到，硅將代替鍺成為更適合的半導體材料。看出了巨大商機的肖特利，於1955年離開貝爾實驗室，來到加州山景城創立了“肖克利實驗室股份有限公司”。因為發明了晶體管帶來的巨大威望，肖特利的公司聚集了當時非常優秀的八個年輕人。但是肖特利的人品實在是不怎麼樣，管理公司更是一竅不通。很快，這八個年輕人就受不了了，決定集體辭職出來單幹。但是讓人想不到的是，這次集體辭職創造了歷史，出走的八個人被成為“八叛逆”，創造了有史以來最偉大的一家公司，改變了整個世界的發展進程。也正是由此，聖克拉拉山谷被賦予“硅谷”之名，成為全世界的科技中心。
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