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中外科学家发明家丛书_多人【完结】(73)

  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 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。

  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。


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