17電子管的發明(1 / 3)

1904年, 世界上第一隻電子管在英國物理學家弗萊明的手下誕生了。弗萊明為此獲得了這項發明的專利權。人類第一隻電子管的誕生,標誌著世界從此進入了電子時代。世界上第一台計算機用1.8萬隻電子管,占地170m 乘以2,重30t,耗電150kW。

說起電子管的發明,我們首先得從“愛迪生效應”談起。愛迪生這位舉世聞名的大發明家,在研究白熾燈的壽命時,在燈泡的碳絲附近焊上一小塊金屬片。結果,他發現了一個奇怪的現象:金屬片雖然沒有與燈絲接觸,但如果在它們之間加上電壓,燈絲就會產生一股電流,趨向附近的金屬片。這股神秘的電流是從哪裏來的?愛迪生也無法解釋,但他不失時機地將這一發明注冊了專利,並稱之為“愛迪生效應”。後來,有人證明電流的產生是因為熾熱的金屬能向周圍發射電子造成的。但最先預見到這一效應具有實用價值的,則是英國物理學家和電氣工程師弗萊明。

弗萊明 電子管的二極管是一項嶄新的發明.它在實驗室中工作得非常好.可是,不知為什麼,它在實際用於檢波器上卻很不成功,還不如同時發明的礦石檢波器可靠.因此,對當時無線電的發展沒有產生什麼衝擊.

此後不久,貧困潦倒的美國發明家德福雷斯特,在二極管的燈絲和板極之間巧妙地加了一個柵板,從而發明了第一隻真空三極管.這一小小的改動,竟帶來了意想不到的結果.它不僅反應更為靈敏、能夠發出音樂或聲音的振動,而且,集檢波、放大和振蕩三種功能於一體.因此,許多人都將三極管的發明看作電子工業真正的誕生起點.德福雷斯特自己也非常驚喜,認為“我發現了一個看不見的空中帝國”.電子管的問世,推動了無線電電子學的蓬勃發展.到1960年前後,西方國家的無線電工業年產10億隻無線電電子管.電子管除應用於電話放大器、海上和空中通訊外,也廣泛滲透到家庭娛樂領域,將新聞、教育節目、文藝和音樂播送到千家萬戶.就連飛機、雷達、火箭的發明和進一步發展,也有電子管的一臂之力.

電子管在電子學研究中曾是得心應手的工具.電子管器件曆時40餘年一直在電子技術領域裏占據統治地位.但是,不可否認,電子管十分笨重,能耗大、壽命短、噪聲大,製造工藝也十分複雜.因此,電子管問世不久,人們就在努力尋找新的電子器件.第二次世界大戰中,電子管的缺點更加暴露無遺.在雷達工作頻段上使用的普通的電子管,效果極不穩定.移動式的軍用器械和設備上使用的電子管更加笨拙,易出故障.因此,電子管本身固有的弱點和迫切的戰時需要,都促使許多科研單位和廣大科學家,集中精力,迅速研製成功能取代電子管的固體元器,電子管的替代產品叫晶體管。

晶體管的發明

元件——晶體管的收音機,雖然人們對這架收音機顯露出濃厚的興趣,然而,他們對晶體管本身卻不以為然。美國《紐約先驅論壇報》的記者在報道中寫道:“這一器件還在實驗室階段,工程師們都認為它在電子工業中的革新是有限的。”事實上,晶體管發明以後,在不長的時間內,它的深遠影響便很快地顯示出來。它在電子學領域完成了一場真正的革命。

什麼是晶體管呢?通俗地說,晶體管是半導體做的固體電子元件。像金銀銅鐵等金屬,它們導電性能好,叫做導體。木材、玻璃、陶瓷、雲母等不易導電,叫做絕緣體.導電性能介於導體和絕緣體之間的物質,就叫半導體。晶體管就是用半導體材料製成的。這類材料最常見的便是鍺和矽兩種。

半導體是19世紀末才發現的一種材料。當時人們並沒有發現半導體的價值,也就沒有注重半導體的研究。直到二次大戰中,由於雷達技術的發展,半導體器件——微波礦石檢波器的應用日趨成熟,在軍事上發揮了重要作用,這才引起了人們對半導體的興趣。許多科學家都投入到半導體的深入研究中。經過緊張的研究工作,美國物理學家肖克利、巴丁和布拉頓三人捷足先登,合作發明了晶體管——一種三個支點的半導體固體元件。晶體管被人們稱為“三條腿的魔術師”。它的發明是電子技術史中具有劃時代意義的偉大事件,它開創了一個嶄新的時代——固體電子技術時代。他們三人也因研究半導體及發現晶體管效應而共同獲得1956年最高科學獎——諾貝爾物理獎。

肖克利小組的美國人威廉。肖克利,1910年2月13日生於倫敦,曾在美國麻省理工學院學習量子物理,1936年得到該校博士學位後,進入久負盛名的貝爾實驗室工作。貝爾實驗室是電話發明人貝爾創立的。在電子特別在通訊領域是最有名氣的研究所,號稱“研究王國”。早在1936年,當時的研究部主任,後來的貝爾實驗室總裁默文。凱利就對肖克利說過,為了適應通訊不斷增長的需要,將來一定會用電子交換取代電話係統的機械轉換。這段話給肖克利留下了不可磨滅的印象,激起他滿腔熱情,把畢生精力投入到推進電子技術進步的事業中。