电子科学发明家-第34节

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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。　


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　　　　　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　


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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。　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　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