半導体は温度や添加物（ドーパント）によって電気の流れやすさが変わる物質で、シリコンやゲルマニウムが代表例です。1947年、バーディーンとブラッテンはゲルマニウム結晶に金属電極を突き立て、電流が一方向に増幅される現象を確認し、これを「トランジスタ効果」と呼びました。ショックレーは理論面でこの効果を説明し、p型とn型の二つの半導体を組み合わせたpn接合による電流制御モデルを提案しました。彼らは電気信号を数千倍に増幅するデバイスを作り、真空管より小さく、省電力で、丈夫という利点を示しました。トランジスタの登場は、当時部屋いっぱいの大きさだった計算機を、卓上サイズに縮小するきっかけになりました。また、無線通信機器の小型化や家電製品の低価格化を推し進め、戦後の高度経済成長を支えました。今日の集積回路やマイクロプロセッサは、基本的にこのトランジスタを何億個も同じ基板上に並べたものです。つまり、彼らの研究は現代社会の情報通信インフラの根幹を成しています。

トランジスタ効果は半導体内部のキャリア（電子と正孔）の再結合と拡散が作り出す能動領域で生じる。ショックレーは半導体のエネルギーバンド理論とポアソン方程式を用い、pn接合における空乏層と内部電場がキャリア挙動を制御することを解析した。その結果、ベース領域を極端に薄く設計すれば、エミッタから注入されたキャリアがほぼ再結合せずにコレクタ側へ移動し、大きな電流増幅率βを得られることを示した。実際の点接触型トランジスタでは、金属針をゲルマニウム結晶に2点接触させ、局所的にn型領域を形成してpn接合と同等のポテンシャルバリアを生成している。後に開発されたバイポーラ接合トランジスタ（BJT）や電界効果トランジスタ（FET）は、ショックレーのバンドモデルを直接的に継承し、製造プロセスの微細化とともに性能を飛躍的に高めた。今日のCMOS技術においては、pMOSとnMOSを相補的に配置することで、静的消費電力をほぼゼロに抑えつつ高速動作を実現している。応用範囲は論理・メモリ回路にとどまらず、アナログ増幅器、センサーインターフェース、RFフロントエンドなど多岐にわたる。IT革命を支えるムーアの法則は、トランジスタ素子の微細化と集積度向上によって半世紀以上維持されてきた。このように1956年のノーベル賞受賞は、半導体物理とエレクトロニクス工学の境界領域を切り拓いた歴史的マイルストーンである。

バーディーンとブラッテンは点接触トランジスタにおいて、金属‐半導体界面の表面状態密度がベース電位障壁を決定することを示し、空間電荷領域での長距離キャリア拡散を観測した。ショックレーのEbers-Mollモデルは、pn接合の電流輸送を指数関数I=I_S(exp(qV/kT)−1)で近似し、エミッタ・コレクタ間の導電度変調を説明する。彼はさらに電界効果デバイスの概念を提案し、SiO₂/Si界面の準安定酸化層がチャージトラップを低減することを予見していた。三者の研究は、非平衡半導体統計と表面再結合速度の測定技術を発展させ、後のショックレー・リード‐ホール再結合理論へと収斂した。現在の7nm FinFETやGate-All-Around FETは、短チャネル効果やトンネリングリークを抑制するために量子輸送モデルとマルチフィジックス解析を導入しているが、その土台となるのは1950年代に確立されたpn接合のDrift-Diffusion方程式である。したがって、このノーベル賞はデバイス物理学におけるキャリア輸送モデルと表面物性の精密制御という二つの研究潮流に決定的なインパクトを与えた。