登陆注册
200000000058

第58章 神奇的“魔管”

第五十六章神奇的“魔管”

晶体管的发明

1947年12月23日,第一支晶体管在著名的贝尔实验室诞生了。其发明者肖克莱、巴丁、布拉

顿由此获得诺贝尔物理学奖。晶体管的发明成为人类微电子革命的先声。

活用规律崭新发明

1883年,闻名世界的大发明家爱迪生在发明电灯的过程中,还发现了一个奇特的现象:一块

烧红的铁会散发出电子云,后人称之为“爱迪生效应”。遗感的是,由于当时技术条件的限

制,人们并没有发现这一效应的实用性。

20世纪初,有线电报问世了。这一发明给人们带来了很多便利。有线电报发生的信号是高频

无线电波,收信台必须进行整流,才能从听筒中听出声音来。当时的整流器结构复杂,功

效又差,亟待改进。而这时,一位叫弗来明的英国发明家正在研究高频整流器,他想,如果

把“爱迪生效应”应用在检波器上,结果会怎样呢?

1904年弗莱明在真空中加热的电丝(灯丝)前加了一块板极,从而发明了第一只电子管。他

这种装有两个极的电子管称为二极管。利用新发明的电子管,可以给电流整流,使电话受话

器或其他记录装置工作起来。如今,打开一架普通的电子管收音机,我们很容易看到灯丝烧

得红红的电子管。它是电子设备工作的心脏,是电子工业发展的起点。

弗莱明的二极管是一项崭新的发明。它在实验室中工作得非常好,可是,不知为什么,它在

际用于检波器上却还不如同时发明的矿石检波器可靠。因此,二级管并没有对当时无线电的

发展产生什么冲击。

此后不久,美国发明家德福雷斯特在二极管的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板,从而

发明了第一只真空三极管。这一小小的改动,竟带来了意想不到的结果。它不仅反应更为灵

敏,能够发出声响和振动,而且,集检波、放大和振荡三种功能于一体。因此,三极管的发

明被看做电子工业诞生真正的起点。德福雷斯特自己也非常惊喜,认为“我发现了一个看不

见的空中帝国”。

电子管的发明,推动了无线电电子学的蓬勃发展。到1960年前后,西方国家的无线电工业年

产10亿只无线电电子管。电子管除应用于电话放大器、海上和空中通讯外,也广泛渗透到家

庭娱乐领域,将新闻、教育节目、文艺和音乐播送到千到万户。就连飞机、雷达、火箭的发

明和进一步发展,也有电子管的一臂之力。

面临挑战另辟蹊径

电子管出世后就一直雄居科学领地,活跃于电子技术的各个领域。电子计算机用上它,如同

猛虎添翼,运算速度空前提高,将人们从繁复苦恼的机械运算中解放了出来,然而,电子管

在使用的期间,逐渐暴露出它自身的一些弱点。

第一,使用寿命较短。一般为几千小时到一万小时,用在电报、收音机、电视机上

还凑合得过去。因为在此类电器中,电子管用得并不多,一台机器上,三五个到十来个即可

,可在电子计算机里,情况就完全不同了。一台电子计算机中,往往需要成千上万个电子管

如果有一个出了问题,整台计算机就要“犯病”。如果某只电子管寿终正寝,科学家很难一

时查明,判断究竟该调换哪只电子管,如果全体“大换血”,其代价又甚为惨重。

第二,耗电量大。电子计算机大量使用电子管,是只名副其实的“电老虎”。蓄电池或小型

电机等电源输送出来的电力,无法满足电子计算机的用电需求,因此,电子计算机不能到户

外使用。

第三,体积庞大,体重超常。由于耗电量大,电子计算机散发的热量巨大,因此一

台计算机还必须装备臃肿、笨重的散热装置。

第四,玉体脆弱,玻璃管稍受触及,便会破碎。如受到较大的冲击,整个计算机便会散架。

电子计算机“神机妙算”的优势,不幸被它的心脏部件——电子管的弱点大大削减,其发展

自然受到严重限制。

1895年,无线电报发明以后,不少人为改进接收机中的金属屑检波器进行了反复的实验。直

到1906年,人们才发明了矿石检波器。矿石检波有别于金属屑检波,尽管其导电性能远远不

如金属屑,但其检波性能却优于金属屑,其因何在?这就引发出了甚多的人积极地去研究半

导体材料。

不过,天然矿石检波器性能并不稳定,很快,它便让位给性能更好的真空二极管。半导体于

是被打入“冷宫”。不过,半导体仍在无线电领地中保留着一小块阵地——氧化铜整流器的

硒整流器。

20世纪30年代,由于无线电、电视和雷达的发展,通信中开始用到“微波”。微波的电流频

率高得惊人,使得真空二极管内的电子流跟不上信号变化节奏的步伐,这就迫使人们重新请

弃置在“冷宫”中的矿石检波器。可是,天然矿石的检波性质不稳定,实在难担此重任。科

学家们不得不对它做一番深入研究,以探明其奥妙之所在。

1940年,性能优良的“人造矿石”——半导体二极管问世了,它性能稳定,而且能在频

率很高的情况下工作,比起真空二极管来,显然技高一筹。那么,人造矿石和天然矿石的区

别究竟在何处呢?原来,天然矿石里含杂质太多,纯度不高,使半导体的性能大大降低。而

冶炼和结晶技术则可剔除天然矿石中的杂质,制出纯度极高的半导体——锗、硅等。

进而,人们又认识到:既然在电子二极管的基础上,可以产生电子三极管,顺理成章,在半

导体二极管的基础上,也就应该研制出半导体三极管。

一个全新的历史由是而生!

知难而进“宝贝”诞生

1945年,二战临近结束。

贝尔实验室开始研究新型电子器件,当时有名的固体物理学家肖克利提议以半导体为研究方

向。早在19

25年,就有科学家发现了半导体的场效应特性,也就是在半导体的两端施加电场,就会改变

半导体中电荷的浓度,从而改变半导体的导电能力。肖克利从加州理工学院物理系毕业之后

,进入麻省理工学院取得物理学博士学位,然后于1936年进入贝尔实验室。他一直从事固体

物理的研究,想搞清楚场效应的物质结构,并推断可以利用场效应进行信号放大。他曾和实

验高手布拉顿一起尝试着做场效应器件,但完全失败了。

1945年夏天,贝尔实验室决定成立一个专门研究小组搞清楚半导体的机理,并探讨利用半导

体来做放大器的可能性。

1946年1月,贝尔实验室的固体物理研究小组正式成立了。这个小组以肖克利为首,下辖若

干小组,活跃着多学科多方面的人才。他们通力合作,充满热情,完全投入到理论物理领域

的研究与探索中。

开始,布拉顿和巴丁在研究晶体管时,采用的是肖克利提出的场效应概念。场效应设想是人

们提出的第一个固体放大器的具体方案。根据这一方案,他们仿照真空三极管的原理,试图

用外电

场控制半导体内的电子运动。但是事与愿违,实验屡屡失败。人们得到的效应比预期的要小

多。经过多少个不眠之

夜的苦苦思索,巴丁又提出了一种新的理论——表面态理论。这一理论认为表面现象可以引

起信号放大效应。表面态概念的引入,使人们对半导体的结构和性质的认识前进了一大步。

布拉顿等人乘胜追击,认真细致地进行了一系列实验。结果,他们意外地发现,当把样品和

参考电极放在电解液里时,半导体表面内部的电荷层和电势发生了改变,而这正是肖克利

曾经预言过的“场效应”。

大家在极度兴奋中,加快了研究步伐,利用场效应又反复进行了实验。谁知,继续实验中突

然发生了与以前截然不同的效应,形势又变得扑朔迷离了。

然而肖克利小组坚持迎难而上。他们紧紧循着茫茫迷雾中的一丝光亮,改变思路,继续探索

。经过多次地分析、计算、实验,1947年12月23日,人们终于得到了盼望已久的“宝贝”。

这一天,巴丁和布拉顿把两根触丝放在锗半导体晶片的表面上,当两根触丝十分靠近时,放

大作用发生了。世界第一只固体放大器——晶体三极管也随之诞生了,这也正是人们习惯称

为的“晶体管”。

巴丁和布拉顿实验成功的这种晶体管,是金属触丝和半导体的某一点接触,故又称点接触晶

体管。这种晶体管对电流、电压都有放大作用。

电子奇葩后来居上

晶体管的出现,是电子技术之树上绽开的一朵绚丽多彩的奇葩。同电子管相比,晶体管具有

诸多优越性:

第一,晶体管的构件是没有消耗的。无论多么优良的电子管,都将因阴极原子的变化和慢性

漏气而逐渐劣化。由于技术上的原因,晶体管制作之初也存在同样的问题。随着材料制作上

的进步以及多方面的改善,晶体管的寿命一般比电子管长100到1000倍,配得上“永久性器

件”的美名。

第二,晶体管消耗电子极少,仅为电子管的十分之一或几十分之一。它不像电子管那样需要

加热灯丝以产生自由电子。一台晶体管收音机只要几节电池就可以半年一年地听下去,这对

电子管收音机来说,是难以做到的。

第三,晶体管不需预热,一开机就工作。例如,晶体管收音机一开就响,晶体管电视机一开

机就很快出现画面,而电子管设备就做不到这一点,开机后,非得等一会儿才

听得到声音,看得到画画。显然,在军事、测量、记录等方面,晶体管是非常有优势的。

第四,晶体管结实可靠,比电子管可靠100倍,耐冲击、耐振动这些都是电子管所无法比拟

的。

另外,晶体管的体积只有电子管的十分之一到百分之一,放热很少,可用于设计小型、复杂

、可靠的电路。晶体管制造工艺精密,而且工序简便,有利于提高元器件的安装密度。

正因为晶体管的性能如此优越,晶体管诞生之后很快就在许多领域取代了电子管,并被广泛

地应用于工农业生产、国防建设以及人们日常生活中。在电视、雷达、录音机、录像机、无

线电话机等几乎所有电子领域里大显神通。1953年,首批电池式的晶体管收音机一投放市场

就受到人们的热烈欢迎,人们争相购买这种收音机。接着,各厂家之间又展开了制造短波晶

体管的竞赛。此后不久,不需要交流电源的袖珍“晶体管收音机”开始在世界各地出售,

又引起了一股新的消费热潮。

自从1904年弗莱明发明真空二极管,1906年德福雷斯特发明真空三极管以来,电子学作为一

门新兴学科迅速发展起来。但是电子学真正突飞猛进的进步,还应该是从晶体管发明以后开

始的。尤其是PN结型晶体管的出现,开辟了电子器件的新纪元,引起了一场电子技术的革命

。在短短十余年的时间里,新兴的晶体管工业以不可战胜的雄心和年轻人那样无所顾忌的气

势,迅速取代了电子管工业通过多年奋斗才取得的地位,一跃而成为电子技术领域的排头兵

同类推荐
  • 世界经典神话(大全集)

    世界经典神话(大全集)

    本书收集了世界十大经典神话故事,集中展现神话故事的趣味性、文学性和教育性,具有很强的审美价值和艺术感染力,是一个理想的读本。同时,配上一些精美的插图,生动形象,与文字相辅相成,符合广大少年儿童的阅读习惯,能够帮助他们更好地领会经典神话的内涵,值得阅读和珍藏。
  • 天文奇观(走进科学)

    天文奇观(走进科学)

    本套书全面而系统地介绍了当今世界各种各样的难解之谜和科学技术,集知识性、趣味性、新奇性、疑问性与科普性于一体,深入浅出,生动可读,通俗易懂,目的是使广大读者在兴味盎然地领略世界难解之谜和科学技术的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识这个世界,激发求知的欲望和探索的精神,激起热爱科学和追求科学的热情,不断掌握开启人类世界的金钥匙,不断推动人类社会向前发展,使我们真正成为人类社会的主人。
  • 寻找金尾鸟(意大利卷)

    寻找金尾鸟(意大利卷)

    《世界经典民间故事文库:寻找金尾鸟·意大利卷》是送给少年朋友们一生的礼物,希望孩子们能从精彩绝伦的故事中,感受到爱与人生的启迪。让我们跟随《世界经典民间故事文库:寻找金尾鸟·意大利卷》向阿尔卑斯山脉下的神秘国度出发,开始一段奇幻的旅程吧!
  • 历史探谜

    历史探谜

    本套全书全面而系统地介绍了中小学生各科知识的难解之谜,集知识性、趣味性、新奇性、疑问性与科普性于一体,深入浅出,生动可读,通俗易懂,目的是使广大中小学生在兴味盎然地领略百科知识难解之谜和科学技术的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,探索创新,并以此激发中小学生的求知欲望和探索精神,激发中小学生学习的兴趣和热爱科学、追求科学的热情,使我们全国的中小学生都能自觉学习、主动探索,真正达到创新素质……
  • 别惹女生

    别惹女生

    生动有趣描述了小学生的成长经历,本书是快乐少年第四辑之整蛊校园之一,肖小笑,“铁三角”中的老大,班长,学习好,头脑灵活,是谋划把老师搞掂的主谋,是一部全面反映小学生校园生活的小说,还有“铁三角”中的唯一女生田田和军师范弥胡,当严肃可爱的老教师石老师碰上这群捣蛋鬼时,她该如何接招?本书生动,幽默,情节简单,适合广大青少年读者
热门推荐
  • 断掌:婳芯格格(全本)

    断掌:婳芯格格(全本)

    云王府的遮出七格格,自小无人疼,无人爱,由于断掌,还被盛传克死了自己的娘,住的是下人房,吃的是剩下的饭菜,最后,还被自己的亲生父亲送给了暴虐的蛮族的首领,把她指腹为婚的未婚夫当作空气么?当个婢女给首领端茶倒水不说,怎么还要陪他盖棉被聊天?只是,为什么,他要羞辱她?当众人面甩她巴掌不说,还把她赏赐给红凤国的富商?自己,对于他们来说,都只是物品吗?断掌又如何?她能就此屈服于自己的命运?当发现怀上他的孩子,却被从小指腹为婚的未婚夫告白,而孩子他爹,也要抢她回去?
  • 嫡女棣王妃

    嫡女棣王妃

    “姨娘,夫人似乎断气了~”“哼!这么一碗药都下去了,难道她还能活着不成?”“那这······”一个年纪稍长的人朝着这位称作姨娘的人示意了一下自己手中的婴儿,似乎有些犹豫,“这好歹是个男孩,现在夫人已经死了,如果姨娘把他占为己有,然后得了这府中的中馈······”“嬷嬷?!”女子也不等她的话说完,就打断了她,“你记住了,我恨死了这个女人,她的儿子,只能随着她去,我就是以后自己生不出儿子,抱养别人的,也不会要她的。把他给我扔马桶里面溺了,对外就说一出生就死了!”猩红的嘴唇,吐出来的话却是格外的渗人。嬷嬷还想说什么,动了动嘴,却是一句话也没有说,转身朝着后面放着马桶的地方走去。却是没有发现旁边地上一个穿着有些破旧的衣服的小女孩此刻正瞪大了眼睛看着她们两。这是什么情况?自己不是被炸死了吗?怎么会······于此同时,脑中不断有记忆闪现出来,她们是自己的母亲和刚出生的弟弟啊?!不行,先救人。转头看见旁边谁绣花留下的针线跟剪刀,想到自己前世的身手,拿起一根绣花针就朝着那个嬷嬷飞了过去,却在半路上掉落下来,暗骂一声,这人是什么破身体。却引得那两个人听见动静看了过来。女人阴狠的盯着她,“你居然没有死?”微微眯起眼睛,自己的前身也是被她们弄死的了,看样子她们谁也不会放过,抓起旁边的剪刀就冲了过去。随着几声惨叫声,从此以后,府中府外都传遍了她的“美名”——凤家大小姐心肠歹毒,刺伤了府中无数的人,宛如一个疯子。
  • 人生不可不知的历史常识

    人生不可不知的历史常识

    寻根探源,集纳中外灿烂文化;谈古论今,猎获古今丰富知识。人类的文明漫长而悠远,想要了解它的发展历程,就不能不了解历史,就不能不掌握必要的历史常识。只有掌握了历史常识背后所蕴含的深厚底蕴,才能增进对历史乃至现实的解读与把握,才能在新的挑战面前,与时俱进,适应社会的潮流。
  • 傻子王爷无情妃

    傻子王爷无情妃

    一只毒蝎子,彻底断送了她年轻的生命!别人只知道,那个软弱没主见的女人被迫嫁给一个痴傻呆闷的七皇子。殊不知,她早已不再是“她”!面对痴傻只会憨笑的美男,她气愤难填!你傻,本美女就医好你,谁知医好后,遭到嫌弃,却换来一纸休书,气愤之下,她恨不得与他同归于尽……
  • 豪门嫡妻

    豪门嫡妻

    林然再一次重生了,有着两世记忆的她,重新过着新的生活。豪门媳妇不好当,光明正大可以三妻四妾的名门媳妇更不好当。豪门大宅,上有老而不糊涂的曾祖母,看似慈善却又精明的奶奶,手握实权的婆婆,还有利势又小心眼的姨太们,再加上一群等着看她笑话的妯娌,下有猥亵大伯,妖孽又风流的小叔,还有几个只会惹祸捣乱的姑子。公公的冷眼旁观,丈夫的冷淡无情,小三的冷笑争宠。这是典型二十一世纪里的古代豪门宅斗。豪门怎么了?豪门是用钱用势堆起来的。她是嫡妻,小三再怎么得瑟也永远扶不成正室。她是嫡媳,别的可以得罪,就长辈不能得罪,不然受罪的是自己。婆婆说:“林然,你是嫡媳妇,就该有正室的气度,晨儿都娶了你和白素,你们就要好好的相处,别做出什么丢我们宫家的脸。”林然说:“妈,我知道了,就像妈一样,公公娶了三位姨太,妈都有这样气度的接受了,往后晏晨要是娶了十个百个老婆,我会像妈一样没有什么怨言接受的。”婆婆一噎:“……”谁说她大度了,谁说她没有怨言了。小三说:“林然,你就活守寡吧,晏晨爱的是我。”林然说:“我很乐意活守寡,反正你永远都是二奶。”大姑子说:“林然,你不是闹自杀吗?怎么还不去死。”林然说:“大姐,那你怎么也不去死?上个星期你好像登报闹自杀,想要前姐夫不和你离婚吗?”嫂子说:“林然,我真替你可怜,被小三欺负成这样,讨好了那么多人,却依然换不来老四的爱。”林然说:“我不觉得我可怜,倒觉得嫂子你更可怜,听说嫂子你要爬上我丈夫的床,结果被他甩了巴掌扔了出来,我是嫡媳妇,不要说我可怜,因为你们没有那个资格。”咳,推荐朋友的文文:《女人,宠你上瘾》:
  • 异界之逆天衙内

    异界之逆天衙内

    苍龙皇朝的第一纨绔的丁野重生回到二十年前,他该如何弥补前世的错误,挽救家族被满门抄斩的命运?又该如何在纷乱的大陆战争中杀出一条血路,做一个战无不胜的绝代名将?前世误过的事错过的人,这一世不会再辜负;前世闪耀的将星波诡的命运,这一世要尽在掌握;丁野要做一个逆天改命的枭雄,把嚣张进行到底!
  • 嫡女棣王妃

    嫡女棣王妃

    “姨娘,夫人似乎断气了~”“哼!这么一碗药都下去了,难道她还能活着不成?”“那这······”一个年纪稍长的人朝着这位称作姨娘的人示意了一下自己手中的婴儿,似乎有些犹豫,“这好歹是个男孩,现在夫人已经死了,如果姨娘把他占为己有,然后得了这府中的中馈······”“嬷嬷?!”女子也不等她的话说完,就打断了她,“你记住了,我恨死了这个女人,她的儿子,只能随着她去,我就是以后自己生不出儿子,抱养别人的,也不会要她的。把他给我扔马桶里面溺了,对外就说一出生就死了!”猩红的嘴唇,吐出来的话却是格外的渗人。嬷嬷还想说什么,动了动嘴,却是一句话也没有说,转身朝着后面放着马桶的地方走去。却是没有发现旁边地上一个穿着有些破旧的衣服的小女孩此刻正瞪大了眼睛看着她们两。这是什么情况?自己不是被炸死了吗?怎么会······于此同时,脑中不断有记忆闪现出来,她们是自己的母亲和刚出生的弟弟啊?!不行,先救人。转头看见旁边谁绣花留下的针线跟剪刀,想到自己前世的身手,拿起一根绣花针就朝着那个嬷嬷飞了过去,却在半路上掉落下来,暗骂一声,这人是什么破身体。却引得那两个人听见动静看了过来。女人阴狠的盯着她,“你居然没有死?”微微眯起眼睛,自己的前身也是被她们弄死的了,看样子她们谁也不会放过,抓起旁边的剪刀就冲了过去。随着几声惨叫声,从此以后,府中府外都传遍了她的“美名”——凤家大小姐心肠歹毒,刺伤了府中无数的人,宛如一个疯子。
  • 通缉肥婆小皇后

    通缉肥婆小皇后

    什么?芳龄十二,体重一百八?!表这么邪恶的告诉她,这五大三粗,却还没发育的萝莉就是她!O~mgd!这走路气喘,说话气短的肥妞竟然还是当朝镇国将军的嫡女?可素为什么府上的丫鬟可以嘲笑她,狐狸精生的女儿可以欺负她,就连那些欧巴桑都可以指示她?难道就因为她娘死的早,她的小命如杂草,三房小妾就这么想要铲除她?顽强活到十二岁多不容易啊,竟然将她关在柴房给活活饿死了!!听到此处,幕星儿决定好好回报那些狐狸精和小狐狸精的长期虐待~于是乎她肉手一攥,脑袋一昂,泪眼婆娑却眼露锋芒~一场万恶的整蛊计划已经在她腹黑的肚中萌芽鸟!【第一天】整蛊对象二小姐“二妹,你不是一直想要我的璎珞手链吗?反正我也带不上了,送给你吧?!”幕星儿诚恳的说着,手里拿着精致的锦盒,肥嘟嘟的脸上笑得灿烂如花。“那还不快拿过来?”二小姐心高气傲一脸不耐烦,顺手夺过锦盒打开,随之尖叫声也响彻了起来……【第二天】整蛊对象三姨太【第三天】整蛊对象四姨太【第四天】……【第七天】她伟大的爹爹终于打胜仗回来了~~老皇帝设宴为他庆功,邀他携带家眷一同入宫,只是他的三房小妾和小野种全都抱病在身无法出席,无奈,只能由她幕家大小姐一人挑大梁!太皇太后喜欢她,老皇帝说她长得有福气,于是~赐婚!华丽丽的丑小鸭变天鹅啊!可素……什么?三王爷说她非同凡响,无福消受?四王爷说已有心上人,非卿不娶?五王爷说……Shit,统统给老娘闭嘴!想她幕星儿,当年也是一枝花啊,何时轮到他们挑三拣四的?“皇上,我要嫁给他!”幕星儿勇敢的站了起来,肉手再次一抬指向了对面的他!“……”顷刻间全场无声!推荐文现代女强【奢宠黑金-军火嫡女】(看似冷艳无害的女人,却是一只长满利爪的小猫)古代虐恋【庶女劫】(成亲一年之后换来的却是万劫不复的地狱)
  • 靖佳皇后

    靖佳皇后

    为了拯救战乱中的姐妹,她屈辱的委身给了敌国的皇帝,也为了可怜的姐妹们,她成了他的妃子。她以为自己不会爱上他,但在金殿之上,坐在他的身边,看着一地向他和她参拜的,他宠幸过的美人时。她竟有些不舒服,“怎么这么多……真是种猪!”
  • 古灵精怪:重生王妃

    古灵精怪:重生王妃

    陈思琪,活泼可爱的一位大学生,在一次车祸中穿越时空,在这里,她成为了宰相的三女——上官紫兰,她一次次死里逃生,上天让她在这里创建了一个她自己的商业王国,遇上了自己生命中的真命天子。(喜欢读书的朋友们,请加入QQ群:149662168)