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电子学史话:电子三极管——第三次科学技术革命的导火索

2017-10-05  本文已影响25人  佳语奇文

要问人类社会最伟大最深刻的变革是什么,大多数人会回答说是互联网,互联网已经彻底改变了人类的生活方式。但是互联网、信息技术的出现,却全部依赖于电子技术的发展,从第一台电子计算机ENIAC诞生开始,电子技术与信息技术就像两列齐头并进的列车,共同带动了现代科技的高速发展。与古老的基础自然科学不同,电子学出现的非常晚,距今也不过百年左右的时间,不像物理学与天文学一样有无数可歌可泣的故事,在电子学短短百年发展史上,很多人物和故事并不为人所熟知。一直以来,笔者都有一个想追寻电子技术的发展过程的想法,而最近,受到汪洁的启发,突然想到,我也可以为电子学写一篇史话,在满足自己的好奇心之余,也给广大工程师和爱好者们分享一下,正所谓“独乐乐不如众乐乐”,在接下来的一段时间里,让我们一起回顾一下这一百年来的技术爆炸历程。

让我们把目光回到美国,1902年,一位叫李·德弗雷斯特的发明家在纽约泰晤士街租了间破旧的小屋,创办了德福雷斯特无线电报公司,一心一意想要发明出更先进的无线电检波装置。同时,他也要以自己的发明,向美国公众展示无线电应用前景。就在研究进展不太顺利的时候,英国弗莱明发明真空二极管的消息传来,像闪电一般照亮了他前行的道路。德福雷斯特的心里一定是这样想的——卧槽!还有这种操作。于是他立刻买来实验材料,组装好电路,灯丝点亮后,果然出现了和弗莱明的发明一样的效果。

Lee de Forest

然而,并没有满足于这个有趣的试验。他沉思了一会,突然抓起一根导线,弯成“Z”型,小心翼翼地把它安装到灯丝与金属屏板之间的位置。这根导线,或许他想用来同时接收灯丝发射的电子,或许还想派上其他什么用途。殊不知他装上的这根小小的导线,竟会影响到20世纪电子技术的发展进程。德福雷斯特极其惊讶地发现,Z型导线装入真空管内之后,只要把一个微弱的变化电压加在它的身上,就能在金属屏板上接收到更大的变化电流,其变化的规律完全一致——德福雷斯特发现的正是电子管的“放大”作用。后来,他又把导线改用像栅栏形式的金属网,于是,他的电子管就有了三个“极”——丝极、屏极和栅级,其中那个栅极承担着控制放大电信号的任务。1907年,德福雷斯特向美国专利局申报了真空三极管(电子管)的发明专利。

Lee de Forest 发明的电子三极管

然而,由于合伙人的欺骗,德福雷斯特的公司曾两度倒闭。1912年,他甚至无辜受到美国纽约联邦法院的传讯,有人控告他的公司推销积压产品,进行商业诈骗。愚昧的法官判决说,德福雷斯特发明的电子管是一个“毫无价值的玻璃管”。也许是压力产生的动力,德福雷斯特顶着随时可能入狱的压力,来到加利福尼亚旧金山附近的帕洛阿托小镇,坚持不懈地改进真空三极管。在爱默生大街913号小木屋,德福雷斯特把若干个三极管连接起来,与电话机话筒、耳机相互连接,再把他那只“走时相当准确的英格索尔手表”放在话筒前方,手表的“滴哒”声几乎把耳朵震聋。世界是第一个音频放大器在这里诞生了。

在德福雷斯特的故居,至今依然矗立着一块小小的纪念牌,以市政府名义书写着一行文字:

李·德福雷斯特在此发现了电子管的放大作用。

这里也成为了电子工业开始的地方,在这里诞生了许多改变世界的发明和公司,这个叫帕洛阿托的小镇也许很多中国人都不熟悉,但是他的另一个名字大家一定都听过,那就是——硅谷。

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