小说620

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第1607章 晶体管（第1页）

“真空三极管迈入大规模实用，公司和实验室们大力研究，各种各样微调修改的真空管喷涌出来，真空管产品步入繁荣期，包括用上万个真空管做的计算机也出现了。”相晓桐道。

“栅极上加一个负电压，电流中断计为1，电流正常时计为0，有0有1就可以二进制表达，计算机采用二进制的原因就在这，硬件决定的。”

教室角落的老生们再度恍然大悟的“哦”起来。

少年班再度诧异扭头，用看傻瓜的眼神看向老生们，这种事情还能不知道吗？

“但真空管的局限性也很明显。”相晓桐举起自己的手机，“比如这部手机，按4000亿个真空管估算，需要20艘大型航母体型的货船才能装得下！”

“同时真空管的耗电和故障率很高，我想给大家改个线上作业，需要专门建一座火力发电厂，每天烧掉七千吨煤确保大家的作业能显示出来，还得配一个师的技术员，因为每隔几分钟就有一个真空管爆炸，需要海量人手去确认哪里炸了，及时进行更换。”

大屏幕上闪过一些示意图，展示真空管设备的庞大体积。

“真空管的下一代，晶体管！”相晓桐点击鼠标，PPT翻入新章节。

“真空管的时代打了一战，而晶体管是二战催生出来的。”

“一战时期的战斗机还非常原始，摇摇晃晃的大玩具，上下两个翼，很多战斗机连像样的武器都没有，最初靠飞行员背一把枪上去打，后来才慢慢发展出战斗机上的机枪和投弹装置，依旧很笨拙，火力基本属于刮痧。”

“二战时期的战斗机剧烈进化，尺寸大，飞行性能强，高难度狗斗或者炸弹大串大串往下扔，空袭杀伤力直线上升，于是雷达就变得无比重要。战时灯塔投入雷达研发的费用是30亿刀，比原子弹的开销都高。”

“但是，雷达波的频率比无线电高很多，真空管整流器的性能跟不上了，必须得有更高效的整流器，于是当时科学家们把目光瞄准了半导体。”

“很多年前，汉斯国的布劳恩曾偶然发现，用细金属丝去碰方铅矿，偶尔会出现电流，但布劳恩搞不明白为什么。”

“实际上还是咱们最开始讲的那个能量斜坡，电子会从坡顶往坡底去，当时经典物理学大厦上乌云密布，量子物理学诞生，一些电子特性被量子物理学家解释出来。随后有三个人几乎同时做出了方铅矿电流的原理解释，分别是莫特、肖特基和达维多夫。”

“题外话，莫特收了一个留学生黄昆，黄昆后来去北大办了国内第一个半导体物理专业，咱们今天能在这里学半导体相关知识，就是从他开始的。”

“祖师爷！”有学生喊。

“考试前知道该拜谁了！”又有学生喊。

教室里一片笑声，比起昨天上课的快节奏高强度，今天神童们明显放松许多，有心情说笑。

“莫特的论文解释了原理之后，接力棒交到了贝尔实验室的肖克利手上。”

“肖克利读过论文后觉得，他可以模仿当年真空三极管的做法，在氧化铜半导体和铜金属之间加一个栅极，应该也能达到放大信号的效果。”

“他的同事布拉顿笑话他，说他也看过论文，也知道加栅极这种做法，但感觉肯定不现实，因为氧化铜和铜的交界面才一微米，什么都放不进去。”

“后来做了很久实验，果然是不行，恰好大不列颠有同行在硅半导体上有了点突破，于是肖克利和布拉顿放弃了铜半导体，转向研究硅。”

“一次非常偶然和幸运的机会，同事发现了一根特殊的硅棒，用手电筒一照硅棒，就会产生单向电流。布拉顿非常震惊，按理说纯硅棒不该有电流的，他猜测是硅棒质量不过关，里面掺了杂质，是杂质导致的电流。”

“布拉顿的猜测被证实了，一种带正电荷的杂质硼，一种带负电荷的杂质磷，恰好聚在硅棒两端，于是着名的PN结诞生了，正电荷一端叫P型硅，负电荷一端叫N型硅。手电筒照上去之后，光能让PN结中间的一个闸门打开，电子由高到低流动。”

“PN结刚诞生，还没来得及尝试做人造版本，东瀛偷袭珍珠港，战争爆发，贝尔实验室紧急承接了大堆军事订单，半导体这种基础研究停了。同时实验室猛烈扩招，人数翻了一倍，后来有人回忆说实验室里挤得转身都转不开。”

“为了战争胜利，原先互相保密的各研究所开始共享一些成果，于是贝尔实验室偶然知道了锗也可以做整流器。”

“战后，半导体研究重启，实验室集结了一支跨学科团队，物理学家化学家材料学家和各种工程师。”相晓桐顿了顿，“题外话，同学们牢记，越是大项目，越需要跨学科团队，每个学科都能解决一点小问题，提出不同的方案，最后才能最快速度得到成品。”

全班同学连连点头。

“肖克利是组长，组里缺物理学家，于是他又推荐了一个人叫约翰巴丁，巴丁来了之后没位置了，于是跟布拉顿一个办公室，俩人是十几年的老朋友。”

“注意这三个人名，肖克利、巴丁、布拉顿。”

“肖克利想起战前的实验，他想在硅里面造出能量斜坡，并施加电压来调控电流，但反复实验都不行，他就把活儿甩给新来的巴丁。”

“巴丁猜测硅表面有一些固定的电子，屏蔽了外界施加的电场，他和布拉顿一起做光照实验，证明了这个猜测。但知道原理了没法解决，巴丁和布拉顿折腾了一年毫无所获，决定换别的技术路线。”

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