二`科學的創新9
電子放大器件的更新
“被告就是用這個莫名其妙的玩意兒到處行騙的。”
1906年春的一天，美國紐約地方法院開庭審理一樁離奇的案件。被告是一位穿著破舊、麵容憔悴的三十出頭的青年。原告是一位公司的經理，他指控被告行為不軌，企圖強行闖入他的公司行騙。接著，戴著莊嚴黑禮帽的法官用手舉起一個裏麵裝有金屬網的“玻璃泡”，這樣對公眾說。
“這個‘玻璃泡’，是我的新發明，它可以把來自大西洋彼岸微弱的電波放大……”被告也毫不示弱。
這個青年是美國發明家李·德·福雷斯特(1873～1961)——一些資料也寫作德福雷斯特。“玻璃泡”就是他發明的真空三極管——也叫電子三極管。電子三極管的發明，是電子放大器件發展的第一個裏程碑。
新生事物的成長之路總是崎嶇又漫長的。德福雷斯特發明三極管之後，由於沒有錢做進一步的試驗，就帶著自己的發明去找有錢的大公司提供資助。由於他不修邊幅、衣服又破舊，加之人們對這種新發明還不認識，走了兩家公司，連大門也沒讓他進。到了第三家公司，門衛把他當流浪漢，也不讓他進門。他就掏出真空三極管來詳細解釋說明，試圖打動門衛的心，放他進去。不料這門衛見他吹得神乎其神，就認為他是騙子。於是經理叫來幾個彪形大漢，就出現了開頭的那一幕。
德福雷斯特機智地利用法庭這個公開合法的講台，大力宣傳自己的發明，他充滿信心地說：“曆史必將證明，我發明了空中帝國的王冠”。他的“空中帝國”指的是無線電，“王冠”指的是真空三極管。
這場官司持續的時間並不長，但卻鬧得滿城風雨，結果以青年的勝利告終。法庭判他無罪。從此以後，德福雷斯特的名字和他的“玻璃泡”因此傳遍五洲，名揚四海。
那麼，一場訴訟案怎麼會使他和他的“玻璃泡”聲名遠播呢?
原來，自從無線電發明以後，電波就能越過萬水千山了。但是，電波傳得越遠，就越微弱。於是，把這微弱的電波放大，就成為發明家們的當務之急。在這種背景下，“無線電的心髒”——真空三極管應運而生。1906年6月26日，真空三極管獲得美國專利。後來，人們把這一天作為它的誕生之日。美國人還稱德福雷斯特為“無線電之父”。
德福雷斯特是怎樣創新，發明出真空三極管的呢?
1904年，英國發明家約翰·安布羅斯·弗萊明(1849～1945)發明了電子二極管，但沒有放大作用。德福雷斯特試著在弗萊明那種電子二極管的兩個電極之間加入一塊小錫箔(這被稱為柵極)。經過試驗，他驚奇地發現，就是多了這塊不起眼的小錫箔，就有放大作用了!經過多次試驗、改進，這塊小錫箔被用一根鉑金絲扭成的網所代替。
也是在1906年，奧地利物理學家羅伯特·馮·利本(1878～1913或1914)也發明了類似的真空三極管，並在1910年申請了專利。
電子二極管和電子三極管由抽到一定程度真空的玻璃泡為外殼構成，後來衍生出許多新品種。它們統稱電子管或真空管，統治了無線電大半個世紀。現在，除在一些場合被晶體管(即半導體管)、集成電路(IC)全麵取代以外，仍在大功率等領域發揮作用。
但是，電子管有體積、重量和耗電量大，成本高，壽命短，易破碎，噪聲大等許多缺點。於是尋找新放大電子組件的任務又擺在科學家們的麵前。
美國貝爾實驗室研究部下屬真空管分部主任、電子管專家默文·凱利(1894～?)在辦公室來回踱步——他從20世紀30年代中期以來，就一直在為克服電子管的缺點，發明新組件而殫精竭慮。
1945年初夏的一天，已經升任貝爾實驗室副總裁的凱利，約見了同在貝爾實驗室工作的固體物理學家肖克萊(1910～1989)，同他一起討論發明新組件的問題。
凱利約見肖克萊不是偶然的。“我認為，用半導體取代真空管做放大器，在原理上是可行的。”肖克萊在1939年12月29日寫在實驗筆記本上的這段話，是最早的晶體管設想的文字記錄。這裏的背景是，晶體二極管已在此前誕生。
在談話中，肖克萊明確表示，應該探索半導體物理學。
1945年秋，以肖克萊為首，有另一位貝爾實驗室的科學家、具有半導體實驗經驗的布拉頓(1902～1987)參加的固體物理研究組裏，又增加了一位新成員——擅長理論探索和電氣工程的同體物理專家巴丁(1908～1991)。此外，還配有幾個各學科的專業人員。
經過幾次失敗之後改進的裝置是，在鍺晶體二極管的兩個極之間放置一根加上負壓的細金屬探針(這相當於真空三極管的柵極)。1947年12月16日，布拉頓和巴丁發現，當探針和鍺晶體二極管中的一個極靠近到大約50微米的時候，電流被放大了…開創“半導體時代”的點接觸型鍺晶體三極管誕生。
“如果在愛因斯坦的時空隧道中旅遊，您願到何處觀光?”50年過去，彈指一揮間。1997年，有一家雜誌的記者這樣問“微軟大帝”比爾·蓋茨。
“我的第一站將是1947年12月的貝爾實驗室，”比爾·蓋茨不假思考地回答說，“我要去目睹晶體管是怎樣發明的。”
由此可見，晶體管三極管的發明，的確在現代社會變革中占有十分重要的地位，是電子放大器件發展的第二個裏程碑，曾被稱為“改變世界麵貌的九項專利”之一，而其餘八項是軋棉機、縫紉機、帶刺鐵絲、電話、電燈、汽車、飛機和靜電印刷術。
1947年12月23日，肖克萊請貝爾實驗室的最高領導來觀看演示：在原來真空三極管的地方，換上了鍺晶體三極管，通信線路工作如故。