日期：2007-12-14 来源：

　　60年前，贝尔实验室（Bell Labs）的科学家为全世界带来了一项20世纪最伟大的发明——第一个实际意义的晶体管！

　　虽然很难说清电子时代是何时开始的，但业界都公认是英国人William Sturgeon在1825年对电磁石的发展为Joseph Henry在1830年成功发明粗糙的电报机播下种子，这是世界上第一个用于远距离（超过1英里）通信的电气系统。14年后的1844年，美国发明家Samuel Morse使用电报机在华盛顿特区和巴尔的摩之间超过40英里的距离内成功发送信息。

　　当时电信技术十分不发达，但是它的需求却快速增长。1851年，西联汇款（Western Union）投入运营。在同一个十年内，Cyrus Field使用一根易碎的电缆连接了新旧世界，不过这根电缆在第一则信息发送出去后就中断了3个星期。然而之后的努力却获得了成功。于是这种可以瞬间实现通讯的技术逐渐不再神秘。

　　亚历山大·格雷汉姆·贝尔（Alexander Graham Bell）在1875年发明电话已经家喻户晓，但是直到托马斯·爱迪生（Thomas Edison）在两年后发明碳精麦克风（carbon microphone），电话的实际作用才日益凸现。因为可以通过一包炭粒来调整说话者的声音、改变电路的电阻，所以才能将信号传送给接收器。

　　在这之后又涌现出许多关于无线传输的发明创意，Guglielmo Marconi在1896年的专利和后续实证中都有所整理和反映。与电话和电报一样，早期的无线电通信都没有采用CPU、晶体管、电子管。Marconi在许多同行，尤其是再Nikola Tesla的研究基础上，使用高电压和火花隙将电磁波引入电圈或天线中。当时的信号十分嘈杂，不可能达到现在的标准，并且会干扰所有的频谱……但至少它可以使用了。实际上，泰坦尼克号上著名的SOS求救信号就是通过马可尼无线电报公司（Marconi Wireless Telegraph Company）的5KW火花隙发送出去的。

　　当时所用的电路都只是与电有关，还不能算真正的电子电路。

　　不过因为无线电信号十分粗糙、使用范围很有限、距离不断拉长而导致电话信号逐渐减弱。整个世界极度需要一种可以控制新兴电子产品电流的设备。大约就在此时，英国物理学家和工程师Ambrose Fleming实现了真空管中的强电流，爱迪生无意中发现可以改变交流电，这对于探测无线电波十分有利。后来Ambrose Fleming发明了第一支简单的真空二极管，但因为电流所需的灯丝和整体造价十分昂贵而没有取得很大的商业成功。

　　在20世纪的第一个十年内，美国发明家Lee de Forest在真空二极管的正负极之间插入了一个电子管，这种新的控制元件可以让电路产生放大、振荡、开关的效果。这是电子学中的基本操作。工程师可以使用这种电子管来制造具备超强感应能力的无线电、用上万英里的电缆来发送声音信号、仅用几微秒就可以在“0”和“1”之间切换。在第一次世界大战的四年间，西部电力（Western Electric）为美军生产了50万支电子管。在1918年，美国一年内就制造了100多万支电子管，这已经是战前的50多倍。

　　20世纪50年代，德州仪器|仪表的Gordon Teal（左）还在贝尔实验室工作。另一位是著名物理化学家Morgan Sparks。他们成功合作从锗晶体中研制出了世界上第一个可使用的结式晶体管。
　　
　　电子学诞生

　　电子学被定义为“与真空管、气态媒介和半导体中的电子流动有关的设备与系统的开发与应用的科学”，这个定义几乎是与电子管的发明同时出现的。但是这个定义并不完善。我认为电气与电子电路之间的区别是，后者使用了“有源”元素与元件可以进行调整、开关、放大。第一个真正意义的有源元件可能是触须线晶体，一点弹力线接触到作为原始二极管的方铅矿厚块原料。我找不到任何有关起源的材料，但是看起来在Fleming进行先驱真空管研究之前，这些晶体就已经出现了。更讽刺的是，比电子管更早出现的第一个有源元件居然是半导体，但是在半个世纪之后人们才“发现”半导体。

　　起初无线电只用了几支电子管，但不久之后高端设备就使用了十多支电子管。在20世纪60年代末期我就有一个40年代军用剩余的RBC无线电接收器，当中就使用了19支电子管。据说在40年代时它的价格是2400美元（超过现在的3.3万美元）。

　　不断提升的性能迫使科学家要开发出更多有特色、有速度、功能更丰富的产品，这点与现在的情况一样。第二次世纪大战时发明的雷达就需要大量的有源电子元件。有些雷达会使用数百支电子管。也许真空管技术最成功的运用就是1946年发明的电子数字积分计算机（ENIAC），它使用了1.8万支电子管，但是每隔一天就会出现故障。显然，数字技术的到来将电子管的应用推到了极限。人们需要工作时产生的热量更低、功耗大为下降并且更可靠的有源元件新品。

　　1947年，Walter Brattain和John Bardeen发明了晶体管。Johun Bardeen还与William Shockley在1956年因为在相关的半导体研究中取得巨大成就而获得诺贝尔奖。尽管有人说这才是“实用的”半导体，但是贝尔实验室的科学家已经制造出了点接触型晶体管，这是一种难以制造的设备，现在已经不再使用，并且当时也没有得到广泛应用。