第1607章 電晶體！
「真空三極體邁入大規模實用，公司和實驗室們大力研究，各種各樣微調修改的真空管噴湧出來，真空管產品步入繁榮期，包括用上萬個真空管做的計算機也出現了。」相曉桐道。
「柵極上加一個負電壓，電流中斷計為1，電流正常時計為0，有0有1就可以二進位表達，計算機採用二進位的原因就在這，硬體決定的。」
教室角落的老生們再度恍然大悟的「哦」起來。
少年班再度詫異扭頭，用看傻瓜的眼神看向老生們，這種事情還能不知道嗎？
「但真空管的局限性也很明顯。」相曉桐舉起自己的手機，「比如這部手機，按4000億個真空管估算，需要20艘大型航母體型的貨船才能裝得下！」
「同時真空管的耗電和故障率很高，我想給大家改個線上作業，需要專門建一座火力發電廠，每天燒掉七千噸煤確保大家的作業能顯示出來，還得配一個師的技術員，因為每隔幾分鐘就有一個真空管爆炸，需要海量人手去確認哪裡炸了，及時進行更換。」
大屏幕上閃過一些示意圖，展示真空管設備的龐大體積。
「真空管的下一代，電晶體！」相曉桐點擊滑鼠，PPT翻入新章節。
「真空管的時代打了一戰，而電晶體是二戰催生出來的。」
「一戰時期的戰鬥機還非常原始，搖搖晃晃的大玩具，上下兩個翼，很多戰鬥機連像樣的武器都沒有，最初靠飛行員背一把槍上去打，後來才慢慢發展出戰鬥機上的機槍和投彈裝置，依舊很笨拙，火力基本屬於刮痧。」
「二戰時期的戰鬥機劇烈進化，尺寸大，飛行性能強，高難度狗斗或者炸彈大串大串往下扔，空襲殺傷力直線上升，於是雷達就變得無比重要。戰時燈塔投入雷達研發的費用是30億刀，比原子彈的開銷都高。」
「但是，雷達波的頻率比無線電高很多，真空管整流器的性能跟不上了，必須得有更高效的整流器，於是當時科學家們把目光瞄準了半導體。」
「很多年前，漢斯國的布勞恩曾偶然發現，用細金屬絲去碰方鉛礦，偶爾會出現電流，但布勞恩搞不明白為什麼。」
「實際上還是咱們最開始講的那個能量斜坡，電子會從坡頂往坡底去，當時經典物理學大廈上烏雲密布，量子物理學誕生，一些電子特性被量子物理學家解釋出來。隨後有三個人幾乎同時做出了方鉛礦電流的原理解釋，分別是莫特、肖特基和達維多夫。」
「題外話，莫特收了一個留學生黃昆，黃昆後來去北大辦了國內第一個半導體物理專業，咱們今天能在這裡學半導體相關知識，就是從他開始的。」
「祖師爺！」有學生喊。
「考試前知道該拜誰了！」又有學生喊。
教室里一片笑聲，比起昨天上課的快節奏高強度，今天神童們明顯放鬆許多，有心情說笑。
「莫特的論文解釋了原理之後，接力棒交到了貝爾實驗室的肖克利手上。」
「肖克利讀過論文後覺得，他可以模仿當年真空三極體的做法，在氧化銅半導體和銅金屬之間加一個柵極，應該也能達到放大信號的效果。」
「他的同事布拉頓笑話他，說他也看過論文，也知道加柵極這種做法，但感覺肯定不現實，因為氧化銅和銅的交界面才一微米，什麼都放不進去。」
「後來做了很久實驗，果然是不行，恰好大不列顛有同行在矽半導體上有了點突破，於是肖克利和布拉頓放棄了銅半導體，轉向研究矽。」
「一次非常偶然和幸運的機會，同事發現了一根特殊的矽棒，用手電筒一照矽棒，就會產生單向電流。布拉頓非常震驚，按理說純矽棒不該有電流的，他猜測是矽棒質量不過關，裡面摻了雜質，是雜質導致的電流。」
「布拉頓的猜測被證實了，一種帶正電荷的雜質硼，一種帶負電荷的雜質磷，恰好聚在矽棒兩端，於是著名的PN結誕生了，正電荷一端叫P型矽，負電荷一端叫N型矽。手電筒照上去之後，光能讓PN結中間的一個閘門打開，電子由高到低流動。」
「PN結剛誕生，還沒來得及嘗試做人造版本，東瀛偷襲珍珠港，戰爭爆發，貝爾實驗室緊急承接了大堆軍事訂單，半導體這種基礎研究停了。同時實驗室猛烈擴招，人數翻了一倍，後來有人回憶說實驗室里擠得轉身都轉不開。」
「為了戰爭勝利，原先互相保密的各研究所開始共享一些成果，於是貝爾實驗室偶然知道了鍺也可以做整流器。」
「戰後，半導體研究重啟，實驗室集結了一支跨學科團隊，物理學家化學家材料學家和各種工程師。」相曉桐頓了頓，「題外話，同學們牢記，越是大項目，越需要跨學科團隊，每個學科都能解決一點小問題，提出不同的方案，最後才能最快速度得到成品。」
全班同學連連點頭。
「肖克利是組長，組裡缺物理學家，於是他又推薦了一個人叫約翰巴丁，巴丁來了之後沒位置了，於是跟布拉頓一個辦公室，倆人是十幾年的老朋友。」
「注意這三個人名，肖克利、巴丁、布拉頓。」
「肖克利想起戰前的實驗，他想在矽裡面造出能量斜坡，並施加電壓來調控電流，但反覆實驗都不行，他就把活兒甩給新來的巴丁。」
「巴丁猜測矽表面有一些固定的電子，屏蔽了外界施加的電場，他和布拉頓一起做光照實驗，證明了這個猜測。但知道原理了沒法解決，巴丁和布拉頓折騰了一年毫無所獲，決定換別的技術路線。」
「柵極上加一個負電壓，電流中斷計為1，電流正常時計為0，有0有1就可以二進位表達，計算機採用二進位的原因就在這，硬體決定的。」
教室角落的老生們再度恍然大悟的「哦」起來。
少年班再度詫異扭頭，用看傻瓜的眼神看向老生們，這種事情還能不知道嗎？
「但真空管的局限性也很明顯。」相曉桐舉起自己的手機，「比如這部手機，按4000億個真空管估算，需要20艘大型航母體型的貨船才能裝得下！」
「同時真空管的耗電和故障率很高，我想給大家改個線上作業，需要專門建一座火力發電廠，每天燒掉七千噸煤確保大家的作業能顯示出來，還得配一個師的技術員，因為每隔幾分鐘就有一個真空管爆炸，需要海量人手去確認哪裡炸了，及時進行更換。」
大屏幕上閃過一些示意圖，展示真空管設備的龐大體積。
「真空管的下一代，電晶體！」相曉桐點擊滑鼠，PPT翻入新章節。
「真空管的時代打了一戰，而電晶體是二戰催生出來的。」
「一戰時期的戰鬥機還非常原始，搖搖晃晃的大玩具，上下兩個翼，很多戰鬥機連像樣的武器都沒有，最初靠飛行員背一把槍上去打，後來才慢慢發展出戰鬥機上的機槍和投彈裝置，依舊很笨拙，火力基本屬於刮痧。」
「二戰時期的戰鬥機劇烈進化，尺寸大，飛行性能強，高難度狗斗或者炸彈大串大串往下扔，空襲殺傷力直線上升，於是雷達就變得無比重要。戰時燈塔投入雷達研發的費用是30億刀，比原子彈的開銷都高。」
「但是，雷達波的頻率比無線電高很多，真空管整流器的性能跟不上了，必須得有更高效的整流器，於是當時科學家們把目光瞄準了半導體。」
「很多年前，漢斯國的布勞恩曾偶然發現，用細金屬絲去碰方鉛礦，偶爾會出現電流，但布勞恩搞不明白為什麼。」
「實際上還是咱們最開始講的那個能量斜坡，電子會從坡頂往坡底去，當時經典物理學大廈上烏雲密布，量子物理學誕生，一些電子特性被量子物理學家解釋出來。隨後有三個人幾乎同時做出了方鉛礦電流的原理解釋，分別是莫特、肖特基和達維多夫。」
「題外話，莫特收了一個留學生黃昆，黃昆後來去北大辦了國內第一個半導體物理專業，咱們今天能在這裡學半導體相關知識，就是從他開始的。」
「祖師爺！」有學生喊。
「考試前知道該拜誰了！」又有學生喊。
教室里一片笑聲，比起昨天上課的快節奏高強度，今天神童們明顯放鬆許多，有心情說笑。
「莫特的論文解釋了原理之後，接力棒交到了貝爾實驗室的肖克利手上。」
「肖克利讀過論文後覺得，他可以模仿當年真空三極體的做法，在氧化銅半導體和銅金屬之間加一個柵極，應該也能達到放大信號的效果。」
「他的同事布拉頓笑話他，說他也看過論文，也知道加柵極這種做法，但感覺肯定不現實，因為氧化銅和銅的交界面才一微米，什麼都放不進去。」
「後來做了很久實驗，果然是不行，恰好大不列顛有同行在矽半導體上有了點突破，於是肖克利和布拉頓放棄了銅半導體，轉向研究矽。」
「一次非常偶然和幸運的機會，同事發現了一根特殊的矽棒，用手電筒一照矽棒，就會產生單向電流。布拉頓非常震驚，按理說純矽棒不該有電流的，他猜測是矽棒質量不過關，裡面摻了雜質，是雜質導致的電流。」
「布拉頓的猜測被證實了，一種帶正電荷的雜質硼，一種帶負電荷的雜質磷，恰好聚在矽棒兩端，於是著名的PN結誕生了，正電荷一端叫P型矽，負電荷一端叫N型矽。手電筒照上去之後，光能讓PN結中間的一個閘門打開，電子由高到低流動。」
「PN結剛誕生，還沒來得及嘗試做人造版本，東瀛偷襲珍珠港，戰爭爆發，貝爾實驗室緊急承接了大堆軍事訂單，半導體這種基礎研究停了。同時實驗室猛烈擴招，人數翻了一倍，後來有人回憶說實驗室里擠得轉身都轉不開。」
「為了戰爭勝利，原先互相保密的各研究所開始共享一些成果，於是貝爾實驗室偶然知道了鍺也可以做整流器。」
「戰後，半導體研究重啟，實驗室集結了一支跨學科團隊，物理學家化學家材料學家和各種工程師。」相曉桐頓了頓，「題外話，同學們牢記，越是大項目，越需要跨學科團隊，每個學科都能解決一點小問題，提出不同的方案，最後才能最快速度得到成品。」
全班同學連連點頭。
「肖克利是組長，組裡缺物理學家，於是他又推薦了一個人叫約翰巴丁，巴丁來了之後沒位置了，於是跟布拉頓一個辦公室，倆人是十幾年的老朋友。」
「注意這三個人名，肖克利、巴丁、布拉頓。」
「肖克利想起戰前的實驗，他想在矽裡面造出能量斜坡，並施加電壓來調控電流，但反覆實驗都不行，他就把活兒甩給新來的巴丁。」
「巴丁猜測矽表面有一些固定的電子，屏蔽了外界施加的電場，他和布拉頓一起做光照實驗，證明了這個猜測。但知道原理了沒法解決，巴丁和布拉頓折騰了一年毫無所獲，決定換別的技術路線。」