晶体管60年历程 花甲宝刀不老

   2022-08-12 工业品商城58
核心提示:虽然随着距离的增加,电话信号迅速恶化,但同时,当时的无线电设备还很简陋,通信距离有限。当时全世界对能够控制新发现的电子流的装置有着强烈的需求。大约就在那个时候,安布罗斯弗明意识到真空管中电流的惊人流动。爱迪生偶然发现它可以调节交流电,这种电流正好适合检测无线电波。因此,他发明了第一个简单的真空二极管

虽然随着距离的增加,电话信号迅速恶化,但同时,当时的无线电设备还很简陋,通信距离有限。当时全世界对能够控制新发现的电子流的装置有着强烈的需求。大约就在那个时候,安布罗斯弗明意识到真空管中电流的惊人流动。爱迪生偶然发现它可以调节交流电,这种电流正好适合检测无线电波。因此,他发明了第一个简单的真空二极管。然而,由于灯丝所需的高成本和高电流,它并没有取得大规模的商业成功。

在新世纪的第一个十年,LeedeForest在电子管的阳极和阴极之间插入了一个栅极。用这种新元件,电路可以实现放大、振荡和开关。这些是任何二进制电子电路的基本操作。使用电子管,工程师们意识到他们可以制造出具有奇怪灵敏度的收音机,通过数千英里的电缆发送声音,并在毫秒内切换“0”和“1”。在第一次世界大战的四年中,仅西电公司就为美国军队生产了500万只电子管。到1918年,美国一年的电子管产品超过一百万,是战前的五倍多。

电子学被定义为“解决涉及电子管、气体介质和半导体中电子流的装置和系统的开发和应用的科学。”这个定义几乎与电子管的发明同时出现。然而,这是一个糟糕的定义。在我看来,电气电路和电子电路的区别在于,后者使用的是“有源”元件,即执行调节、开关或放大的元件。第一个真正的有源器件可能是晶须线晶体,其中一根小小的弹性线接触一块厚厚的原方铅矿,作为原二极管。然而,我找不到更多关于它们起源的信息。似乎这些晶体的首次出现比弗莱明开创性的电子管研究要早一点。具有讽刺意味的是,第一个源元素——早于电子管——是半导体,但科学家们花了几乎半个世纪才声称“发现”了半导体。

起初,只有几个电子管被用于无线电,但很快十几个电子管被用于高端设备。60年代末,我有一台40年代的军用RBC收音机,其中使用了19个电子管。据说在20世纪40年代价值2400美元(今天超过33000美元)。

当时——今天一如既往——不断提升的性能导致人们迫切需要更多的特性、速度和功能。第二次世界大战中,雷达的发明对有源电子学有了更大的需求。有些雷达使用数百个电子管。也许,真空管技术的最高成就是1946年诞生的ENIAC,其中使用了大约18000根管子。这台机器每两天就坏一次。显然,数字技术的出现把电子管推到了极限。人们需要新的有源元件,产生的热量更低,功耗大大降低,可靠性高。

1956年,JohnBardeen和WilliamShockley获得了与半导体工作相关的诺贝尔奖。正是在第二年,沃尔特乙和约翰巴丁发明了晶体管。虽然有些人声称这是第一个“实用”的半导体器件,但贝尔实验室的科学家们实际上已经建造了一个点接触晶体管,这种晶体管已经不再使用,也很难制造。它从未被广泛使用。

大约在1950年(来源变更),雷神公司生产了他们的CK703,这是第一个商业化的设备。它的价格是18美元(相当于今天通货膨胀后的147美元)。当时,真空管的典型价格是每个0.75美元,根本没有竞争力。虽然人们渴望将点接触晶体管作为理想的有源元件,但人们需要一些更好的器件。

肖克利继续在现代结型晶体管上研究半导体器件,该晶体管于1948年获得专利。三年后,贝尔实验室展示了设备编号为M1752的设备,尽管它显然只是以原型数量生产。

虽然当时电报的特点很简单,但令人惊讶的是,需求增长相当迅速。1851年,西联汇款开始商业运营,也就是在同一十年,西鲁斯菲尔德通过一条脆弱的电缆将旧世界与新世界连接起来,尽管这条电缆在第一条信息发出后至少中断了三周。然而,后来的努力是成功的。与大西洋彼岸的即时通信,尽管这项技术家喻户晓。

虽然AlexanderGrahamBell于1875年发明的电话至今仍广受赞誉,但在两年后ThomasEdison发明碳麦克风时,它才成为一种实用的设备。说话者的声音由一包碳粒子调制,通过改变电路的电阻将信号发送给接收者。

不久之后,许多发明家提出了无线通信的想法,GuglielmoMarconi在1896年申请了专利,并在随后的实证研究中进行了整理。像电话和电报一样,早期的无线电不使用CPU、晶体管或真空管。基于其他发明家的研究,尤其是尼古拉·特斯拉——马可尼利用高压和火花隙将电磁波引入线圈和天线。该信号辐射整个频谱,以今天的标准来看,这是令人难以置信的噪声,但它们是有效的。实际上,泰坦尼克号著名的SOS信号是由马可尼无线电报公司制造的5KW火花隙装置广播的。

 
 
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