Những việc làm ban đầu của Brattain tại Bell Labs trong các năm trước Chiến tranh thế giới thứ hai là trong lãnh vực vật lý bề mặt của wolfram và sau đó là về các bề mặt ôxít đồng và silic của chất bán dẫn. Trong Chiến tranh thế giới thứ hai Brattain dành thời gian của mình để phát triển các phương pháp dò tìm tàu ngầm tại Đại học Columbia theo một hợp đồng với Hội đồng Nghiên cứu Quốc phòng Hoa Kỳ.

Sau chiến tranh, Brattain trở lại Bell Labs gia nhập phân ban chất bán dẫn do William Shockley làm giám đốc, thuộc Ban Chất rắn mới được thành lập của Các phòng thí nghiệm này. Đầu năm 1946 Shockley bắt đầu một cuộc điều tra tổng quát các chất bán dẫn được dự kiến để sản xuất trên thực tế một bộ khuếch đại bằng chất rắn.

Các tinh thể của các chất bán dẫn thuần khiết (như silic hoặc gecmani) là các chất dẫn rất kém ở nhiệt độ môi trường xung quanh bởi vì năng lượng mà một điện tử phải có để chiếm một mức năng lượng dẫn là lớn hơn đáng kể so với năng lượng nhiệt có sẵn cho một điện tử trong tinh thể như vậy. Việc đốt nóng một chất bán dẫn có thể kích thích các điện tử vào trạng thái dẫn, nhưng thực tế là để tăng tính dẫn thì tốt hơn là nên thêm các tạp chất vào tinh thể.

Một tinh thể có thể được pha tạp với một lượng nhỏ của một yếu tố có nhiều điện tử hơn so với chất bán dẫn, và các điện tử dư thừa đó sẽ được giải phóng để di chuyển qua tinh thể, một tinh thể như vậy là một chất bán dẫn loại n-.

Người ta cũng có thể thêm vào tinh thể một lượng nhỏ của một yếu tố có ít điện tử hơn so với chất bán dẫn, và các chỗ trống hoặc lỗ của điện tử được đưa vào như vậy sẽ được tự do để di chuyển qua tinh thể như các điện tử có điện tích dương, một tinh thể pha tạp như vậy là một-chất bán dẫn loại p-.

Ổ bề mặt của chất bán dẫn, mức độ của vùng dẫn có thể được thay đổi, sẽ làm tăng hoặc giảm độ dẫn điện của tinh thể. Các chỗ nối giữa các kim loại và chất bán dẫn loại n- hoặc loại p-, hoặc giữa hai loại chất bán dẫn (loại n- và loại p-), có các tính chất dẫn truyền không đối xứng, và các chỗ nối chất bán dẫn do đó có thể được sử dụng để chỉnh lưu các dòng điện. Trong một bộ chỉnh lưu, một thế hiệu dịch điện áp tạo ra một lưu lượng dòng điện theo hướng trở kháng thấp là một thế hiệu dịch về phía trước, trong khi một thế hiệu dịch theo hướng ngược lại là một thế hiệu dịch đảo ngược.

Các bộ chỉnh lưu bán dẫn là các thiết bị quen thuộc vào cuối cuộc Chiến tranh thế giới thứ hai, và Shockley hy vọng sẽ sản xuất một thiết bị mới sẽ có một điện trở biến thiên và do đó có thể được sử dụng như một bộ khuếch đại. Ông đã đề xuất một thiết kế trong đó một điện trường được đưa vào qua chiều dày của một tấm mỏng bán dẫn. Tính dẫn điện của chất bán dẫn đã thay đổi chỉ bởi một phần nhỏ của lượng dự kiến khi điện trường đã được đặt vào, điều mà John Bardeen (một thành viên khác trong phân ban của Shockley) đã cho là do sự hiện diện của các trạng thái năng lượng của các điện tử trên bề mặt của chất bán dẫn