太子爷小说网 > 传记电子书 > 电子科学发明家 >

第34节

电子科学发明家-第34节

小说: 电子科学发明家 字数: 每页4000字

按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页,按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页,按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部!
————未阅读完?加入书签已便下次继续阅读!




体积大、耗电多、容易破碎,操作以前需要预热这些缺点,电子管成了电子 

技术进一步发展的障碍。不少电子专家看到这一点,都想寻求解决的办法。 

     美国贝尔研究所的执行副所长凯利是个电子管专家,他在第二次世界大 

战以前就看出了电子管的缺陷。作为一个有远见的科学研究的领导人,他认 

为要进一步发展通信事业,就必须寻求一种新的电子器件。 

     1945年初夏的一天,凯利在贝尔研究所办公室同肖克莱(1910-)谈起 

这个问题。肖克莱当时只有三十五岁,他在二十六岁就获得理学博士学位, 

多年研究固体物理学,理论上的造诣比较深,是所里的固体物理专家。他很 

同意凯利的看法,并且向他介绍说,世界上很多国家都在研究半导体材料的 

特性。 

      “你觉得应该朝哪个方向努力才比较有希望呢?”最后,凯利征求这个 

青年科学家的意见。 

     肖克莱想了一下,胸有成竹地回答:“我认为半导体物理学是应该探索 

的领域。”他这个建议是有充分根据的,因为当时半导体已经开始被用来制 

造电子器件,虽然还只是制造二极管、变阻器等小元件,但是已经显示出前 

途很有希望。 



     凯利采纳了肖克莱的意见,当机立断,作出了加强半导体基础研究的战 

略性决定。 

     同年下半年,贝尔研究所成立了以肖克莱、巴丁(1908-)、布拉坦 

 (1902…)为核心的固体物理学研究小组,由肖克莱担任组长。巴丁三十八岁, 

也是个固体物理学专家,早年搞过电气工程。布拉坦年纪稍大些,四十三岁, 

有丰富的半导体实验研究的经验。研究小组的阵容很强,除了他们三个人以 

外,还配备了搞物理化学和电路研究的几个专业人员。 

     小组成立以后,很快就确定了研究方向。他们没有急忙投入半导体放大 

器的研制工作,而是先研究半导体的导电机制。初看起来,这好象有些不着 

边际,实际上却是正确的。因为当时对半导体的性能还不大清楚,匆忙地去 

搞器件研制,一定会有很大的盲目性,反倒效果不好。 

     肖克莱小组选择锗和硅做研究对象,在两年时间里进行了大量的实验。 

他们对半导体的性能,包括半导体…金属接触的整流作用、阻挡层势垒等,进 

行了分析研究,希望能够找到控制半导体里电子流动的方法。 


… Page 120…

     在扎实而广泛的基础研究中,他们时刻记着最终的目标——寻找一种新 

的半导体放大器件。 

     怎样能够实现放大作用呢?德福雷斯特在二极管的两个电极中间加上第 

三个电极,大功就告成了。半导体可不这样简单,因为它的导电机制比真空 

管复杂得多。一块半导体晶体,就是含有百万分之一的微量杂质,导电性能 

也要受到很大的影响。很明显,控制半导体内部的电子运动要困难得多。 

     肖克莱不愧是个战略家。他根据对半导体的多年探索,提出了一个被称 

做“场效应”的设想,从理论上预言:当半导体层薄得同表面空间电荷层相 

近的时候,就可以用和表面垂直的电场来控制薄膜的电阻率,使平行表面流 

动的电流受到控制,起到放大作用。 

     没有多久,布拉坦跟一个助手在电解液里测定半导体在光照下的接触电 

动势,也就是光生电动势的时候,发现了一个新奇的现象。他们实验的本意, 

是测量光生电动势同温度的关系。但是当他们改变锗样品同电极之间的电压 

和方向的时候,意外地发现光生电动势的大小和极性也随着改变了。原来这 

正是肖克莱所预见的“场效应”! 

     第二天清晨,巴丁满面春风地走进布拉坦的办公室,拿出一张半导体放 

大装置的设计草图,建议布拉坦试一试。只不过一夜工夫,巴丁就提出了具 

体的实施方案,可见他解决问题的才干和急迫的心情。 

     布拉坦接过图纸看了一眼,立刻说:“我们现在就到实验室去试验吧!” 



                                 永无止境 



     半个小时以后,巴丁和布拉坦在实验室里配合默契地试验起来。 

     他们把一根金属针封上绝缘的蜡层,再把针尖触到一片表面处理成n型 

的p型硅片上 (这种硅片很象一个普通的硅整流二极管),接触的地方放了 

一滴水当做电解液。由于有了蜡层,金属针和水滴是绝缘的,水滴里插进一 

个金属细环。按照巴丁的设计,它实际上等于一个控制极。实验做得十分精 

细,取得了相当成功。正象布拉坦后来回忆的,“象预期的那样,我们发现 

加在水滴和硅片之间的电压,会改变从硅片流向金属针的电流。于是,获得 

了功率放大!” 

     他们迈出了可喜的一步,但是,只是第一步。整个研制过程并不是一帆 

风顺的。在后来换成n型锗片做进一步试验的时候出现了意外情况,几乎使 

他们半途而废。两个科学家没有动摇,他们认真地分析失败的原因,重新制 

定方案,继续进行实验。1947年十二月二十三日,他们终于成功地研制出了 

世界上第一个晶体三极管,它是用半导体锗制成的,在锗的表面层有两根极 

细的金属针,一根是固定的,另外一根是加上了负电压的探针。当探针同固 

定针靠近的距离比百分之五毫米还小的时候 (但是又不接触),流过探针的 

微小电流的变化就能控制流过固定针的电流变化,而且电流放大的倍数很 

大。这正是人们一直在找寻的半导体放大器件!根据它的结构特点,被称做 

点接触型晶体管。 

     1848年七月,巴丁和布拉坦公开了自己的发明,贝尔研究所立刻成了全 

世界瞩目的中心。一场电子器件的革命就从这里爆发了。 

     但是,研究没有中止,肖克莱在第二年提出了一种性能更好的结型晶体 

管的理论。这种结型晶体管由两个p…n结组成,如果两头都是n型区,中间 


… Page 121…

就是一层很薄的p型区。两个p…n结具有不同的作用,一个是发射结,一个 

是集电结,两头相应的n型区是发射极和集电极,中间的p型区是基极 (相 

当于电子管的控制栅)。这种晶体管的放大作用是通过控制基极的电荷流动 

来实现的。1950年,肖克莱把理想变成了现实,成功地研制出了结型晶体管。 

同点接触型晶体管比较起来,结型晶体管结构简单,可靠性高,噪声小,特 

别是适合大批量生产,因此很快就得到了广泛的应用。 

     1951年上半年,贝尔研究所召开座谈会,向有关的军政界人士介绍了晶 

体管的研究成果。为了推广这个新发明,同年下半年,贝尔研究所举办晶体 

管技术讲座,邀请各个部门、大专院校和企业公司的代表参加,由巴丁讲授 

晶体管的特性和应用。第二年春天,贝尔研究所又召开了一次国际性的技术 

讨论会,详细介绍了晶体管的原理和工艺过程。所有这些,对普及推广晶体 

管都起了积极的推动作用。晶体管具有重量轻、体积小、寿命长、省电、不 

要预热等许多优点,逐渐在很多方面取代了电子管。无线电这个“空中帝国” 

的王冠,终于让位给小巧玲珑的晶体管,电子工业进入了第二代。 

     1956年,肖克莱、巴丁、布拉坦因为发明晶体管的卓越贡献,共同获得 

了诺贝尔物理学奖,成为科学发明史上合作搞科学研究的佳话。第二年,巴 

丁又同两位年轻的研究人员库珀、施里弗合作,创立了超导微观理论。后来, 

这个理论就用他们三人姓名的第一个字母来命名:B C S。由于这个贡献,巴 

丁在1972年第二次荣获诺贝尔物理学奖,成为目前世界上唯一的两次获得诺 

贝尔物理学奖的科学家。居里夫人生前也曾经两次获得诺贝尔奖,但是其中 

有一次是化学奖。 

     科学的发展是永无止境的。在晶体管发明以后的三十年里,人们又发明 

了集成电路、大规模集成电路和超大规模集电成路。今天,用一块指甲盖大 

小的半导体芯片,就可以制成十万个晶体管。一台同世界上第一台电子计算 

机计算能力相当的微型计算机,竟可以装在一个火柴盒里。它的耗电量只是 

那台“老祖宗”的五万分之一,但是运算速度快二十倍,可靠性高一万倍, 

售价却只有一百美元。如果德福雷斯特活到今天,他也会惊叹不止的。而未 

来的电子世界又将会是怎样的呢? 

     最后,让我们引用莫尔斯第一份电报的报文“上帝创造了何等的奇迹 

啊!”来做结束语吧! 

     这个上帝就是人民,就是千千万万在科学的征途上不辞劳苦、勇于攀登 

的人。 


… Page 122…

                        电子科学技术史和人物年表 

                                  (初稿) 



     公元前650-550古希腊人发现摩擦琥珀能够吸引轻小物体。 

     公元前250左右战国末年的《韩非子》这本书里有世界上最早的指南针 

 “司南”的记载。 

     公元一世纪中国杰出的哲学家王充在《论衡》一书中记载了“顿牟掇芥, 

磁石引针”,并且对雷电作出唯物主义的解释。 

     公元四世纪中国发明风筝。 

     公元十一世纪中国宋代著名政治家、科学家沈括 (1031-1095)在《梦 

溪笔谈》中详细记载了指南针的制作。 

     1589风筝传入欧洲。 

     1600英国吉尔伯特发现,除琥珀外,其他许多物质摩擦以后也能吸引轻 

小物体。他在著作中首次使用“电”的名称。 

         奥托用硫磺球制成摩擦起电机。 

     1706富兰克林生在北美殖民地波士顿。 

     1727富兰克林在费城组织青年自学团体“共读社”。 

     1729英国格雷 (约1670…1736)发现电荷可以传输,并且第一次用铜丝 

做导体。 

     1731富兰克林倡导创办北美第一所图书馆。 

     1734法国杜法伊发现摩擦玻璃棒和摩擦胶木棒产生的电不同;同电相 

斥,异电相吸。 

     1743富兰克林在费城创建美国第一个科学团体“北美增进有用知识哲学 

会”。 

     1745德国克莱斯特和荷兰马森布罗克分别发明莱顿瓶。俄国利赫曼发明 

静电计。 

     1746富兰克林受英国学者斯宾士电学实验表演的启发,开始研究电学。 

     1751富兰克林出版《电学的实验和研究》,创立了电学的基本理论。 

     1752盛夏,富兰克林冒险进行风筝试验,证明闪电是一种放电现象。 

     1753利赫曼在做天电实验的时候不幸遇难。 

         富兰克林发明西方第一根避雷针。 

         摩立孙作原始的静电电报实验,探索用电传递信息。 

     1762避雷针从北美传入英国。 

     1769避雷针传入德国。 

     1776富兰克林参加起草美国《独立宣言》。 

     1784全欧洲都使用避雷针。 

     1785法国库仑发现电荷作用定律,就是库仑定律。 

     1786意大利伽伐尼在解剖青蛙的时候,发现蛙腿一接触金属就会发生颤 

抖,就是著名的伽伐尼效应。 

     1790四月十七日,富兰克林逝世,终年八十四岁。 

     1791九月二十二日,法拉第出生在英国纽因敦城一个普通铁匠的家里。 

         莫尔斯生在美国。 

     1800意大利伏打发明世界上第一个电池——伏打电堆,宣告静电时代的 

结束。 


… Page 123…

     1802英国戴维进行电弧放电实验。1806戴维用电解法发现钾、钠等新元 

素。 

     1807戴维分离出钡、锶、镁、硼等新元素。 

     1812二十一岁的法拉第听戴维讲演,决心献身科学。 

     1813法拉第在戴维的热诚帮助下,进入英国皇家学院当实验助手。 

     1816法拉第初露锋芒,发表第一篇化学论文。 

     1820丹麦奥斯特发现电流的磁效应,人类第一次揭示出电和磁有密切联 

系。 

     1821法国安培提出利用电流使磁针偏转的作用传递电信号的方法。 

     美国皮尔逊设计二圆盘双指针式“指字电

返回目录 上一页 下一页 回到顶部 0 0

你可能喜欢的