1940年2月23日，罗素·奥尔（Russell Ohl）发现硅掺杂效应，进而发现p-n结。 
20世纪30年代中期，罗素·奥尔开始研究使用硅整流器，来探测雷达信号。当战争迫近，短波（特别是波长小于一米的电磁波）非常适合雷达通信。但是要产生和接收这种短波却不是一件容易事。数百个工程师和科学家都在为此努力。
奥尔的同事乔治·绍斯沃思（George Southworth）曾尝试用特殊设计的真空管来探测微波，没有成功。因为电子通过管子带来延迟，无法用于快速振荡的波。而氧化铜整流器也不好用。绍斯沃思沮丧之中，想到用猫须晶体探测器试试。这种探测器在一战中使用，但很快由于真空三极管（vacuum triodes）的诞生而在20年代逐渐停产。到了30年代中期，几乎已经买不到晶体探测器。于是绍斯沃思到了一家二手商店，从一堆旧货里翻出几个晶体探测器，回到实验室，经过一个小时搜寻在样品上找到了合适的工作位置，能探测到微波。
绍斯沃思把这个好消息告诉奥尔，奥尔对此并不惊讶，他大学学的是电化学，对晶体整流器很熟悉。奥尔检测了上百种材料，发现硅的探测力很强。
因为经济大萧条，贝尔实验室改成一周上四天班。于是奥尔就用空余时间学习原子和晶体结构。他想弄明白，是什么让一种材料成为好的探测器。他发现第四族的晶体比较适合。硅和锗的晶体结构类似，在30年代已经引起了奥尔、绍斯沃思及其他无线电研究者的兴趣。无线电操作员用一根金属线——钨丝——在材料表面寻找接收信号的最佳位置。我们如今知道，这是由于材料的多晶本质，表面的杂化程度有区别。不过20世纪初，这就像是黑魔法。正因如此，后来的真空管专家也做整流器，他们认为晶体整流是不入流的。
当时用到硅晶体探测器，也需要在表面到处找。奥尔认为，这和贵的纯度有关。当时的硅纯度不高，会含几个百分比的铝。奥尔因此想纯化硅。1937年，他从一家德国公司获得了99%纯度的硅粉，他试图把它熔为一体。然后他请贝尔实验室的化学家帮忙，真空管里加热。然而，硅的熔点是1410C，很多其它材料在这个温度都熔化了。容器壁上的杂质就会跑到硅里面，而且硅在冷却的时候很容易裂。奥尔认为自己需要一个特殊设计的炉子，来解决这个问题。1939年8月，他获得实验室冶金学家的帮助。杰克·斯卡夫（Jack Scaff）和亨利·赛若（Henry Theuerer）有充满惰性氦气的电子炉，他们在石英管里熔化硅，冷却后砸开石英获得黑色的多晶棒。
从多晶棒切下一小片，奥尔开始做电测试。他发现整流特性在这块样品上平均多了。在某些地方，电流从电线流到硅，另一些方向，电流从硅流到电线里。他意识到存在两种硅。10月，他从纯度99.8%的硅上切下一些，请约瑟夫
·
贝克（Joseph Beck）测试。贝克不久就把一个黑色棒拿了回来，说测试结果无法重复。于是，奥尔把它放到自己搭建的测试设备中。并发现它在示波器里产生了一个“奇怪的回路”，“暗示硅里面存在某种障碍。”在和老板哈罗德
·弗里斯（
Harald Friis）讨论后，奥尔建议斯卡夫提高炉子功率，以获得更纯的晶棒。很明显，这种神秘的障碍
不利于制造硅探测器，
需要避免。

奥尔没有对此多探究。直到1940年2月23日的早上，他开始测试电流通过多少。晶棒的一端，晶体结构因为裂缝发生明显改变，他感觉这或许造成了他示波器上的奇怪回路。他突然发现，当自己把晶棒放到一碗水或接近一根热的电烙铁时，回路改变了形状。这真是一块奇怪的硅！
到了下午，奥尔发现这个回路受白炽灯影响很大。只要在附近打开一盏40瓦的台灯，就能改变回路的形状。而如果把光源放在旋转的电扇扇叶后面，回路每秒20个周期，和电扇扇叶挡住晶棒上的光的频率一致。暴露在强光下时，流经平板的电流明显增大。他还注意到，当使用像“猫须”一样细的探针进行测试时，晶体的不同部分会产生相反的电效应。
奥尔1940年2月23日在笔记绘制了测试硅棒电阻的电路。电流经过硅棒的异常表现让奥尔发现了p-n结
紧接着的周一，奥尔把这一现象展示给弗里斯看。后者完全无法解释为什么照射光就会产生电流。这得给实验室总部的固体物理学家看看。但
弗里斯
不太愿意告诉马文
·
凯利（Mervin Kelly），这样会暴露自己的无知。他俩的关系并不好。但此后的一周
3月6日
，奥尔在
凯利
的房间向大家展示这根神奇的晶棒。
包括沃尔特·豪泽·布拉顿（Walter Houser Brattain）在内的人被试验结果惊呆了。当时氧化亚铜、硒等整流器被用于辐射检测，通常在室内照明下有微小的电流，但这根硅棒产生的电压也太大了。
后来，奥尔和同事发现，硅板中的一条缝把硅分成含有不同种类杂质的区域。其中一种杂质，即元素磷，在样品中产生了稍微过量的电子，而另一种杂质，即硼，则导致了轻微的缺陷（后来被认为是“空穴”）。他们将这些区域称为 n 型（负）和 p 型（正）；这些区域相遇的表面或“势垒”被称为“p-n 结”。照射到这个区域的光刺激电子从n侧流向p侧，从而产生电流。奥尔的发现，就是当今太阳能电池提供动力的光伏效应。
奥尔（左）和斯卡夫（右）
当时几乎没人理解这些晶体中的杂质，而奥尔发现了其工作机制：正是杂质让某些部分比其他部分阻抗更高，因此正是这些不同纯度区域之间的“屏障”让晶体发挥作用。
二战期间，英美科学家分享关于晶体探测器的信息。他们大概每两个月会参加“晶体大会”。第一次在哥伦比亚大学，之后在帝国大厦。然而，关于奥尔的这一发现，被禁止流传到贝尔实验室之外。
1941年，奥尔和贝尔实验室为这一“对光敏感的电子设备”（light-sensitive electric device）发现申请了专利。但一直属于机密，直到1946年奥尔才被授予四项与pn结和硅探测器相关的专利。同一天，斯卡夫被授予有关硅处理的专利。
威廉·肖克利（William Shockley）在他的经典著作《半导体中的电子与空穴》（Electrons and Holes in Semiconductors，1950）中阐明了现代 p-n 结理论。p-n结成为电子行业最常用的整流器形式，并从此成为半导体器件设计的基本构建模块。
贝尔实验室广泛宣传三极管、太阳能电池和其它半导体器件，其实这些都是基于p-n结，而p-n结的发明人却不为大众所知。战争让这项结果好多年没有对外公布，也许是原因之一。
资料来源：
https://en.wikipedia.org/wiki/Russell_Ohl
https://www.computerhistory.org/siliconengine/discovery-of-the-p-n-junction/
Riordan M. & Hoddeson L."The origins of the pn junction". IEEE Spectrum, June 1997, pp. 46-51. 
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