沃尔特·布拉顿生平简介:晶体管的发明者之一

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沃尔特·布拉顿生平简介

我们今天使用的所有电子设备离开晶体管都将无法使用。晶体管是微处理器的主要组件,也是我们今天许多产品的必备元件,如电视、汽车、收音机、医疗设备、家用电器、计算机,甚至宇宙飞船等。

晶体管就像一个微型的“通断开关”,它的首次使用是在音频信号的扩大中。正是其微型开关的角色,使得芯片中可以放置数亿个晶体管,而芯片也得以成为人们日常使用的电子设备的心脏。

沃尔特·布拉顿是美国物理学家,1902年2月10日生于中国厦门市,1928年获明尼苏达大学博士学位,1929年在贝尔实验室研究物理学。1947年12月23日,布拉顿与约翰·巴丁和威廉·肖克利发明了点接触型的锗晶体管,并因此共同获得了1956年的诺贝尔物理学奖。晶体管的发明是20世纪最重要的发明之一,当然,它对20世纪和21世纪日常生活的影响是无法估计的。

肖克利于1936年应邀到贝尔实验室工作,他与布拉顿志趣相投,一见如故。肖克利专攻理论物理,布拉顿则擅长实验物理,两人的知识结构相得益彰,大有相见恨晚的感觉。工作之余,他们也常聚在一起探讨问题。从贝尔电话上的继电器,到弗莱明、德福雷斯特发明的真空管,凡是涉及当时电子学中的热门话题无所不谈。直到有一天,肖克利讲到一种矿石时,思想碰撞的火花终于引燃了“链式反应”。两人都认为这一类晶体矿石有一些很奇妙的特性,很有可能会影响到未来电子学的发展方向。

如果不是第二次世界大战爆发,肖克利和布拉顿或许早就“挖掘”到了“珍宝”,然而,战争来临,肖克利和布拉顿先后被派往美国海军部从事军事方面的研究,刚刚开始的半导体课题遗憾地被战火中断。

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1945年,“二战”的硝烟刚刚消散,肖克利便一路风尘地赶回贝尔,并带来了另一位青年科学家巴丁。肖克利向布拉顿介绍说,巴丁是普林斯顿大学的博士,擅长固体物理学。巴丁的到来,为肖克利与布拉顿的后续研究注入了新的活力,他渊博的学识和固体物理学专长,恰好弥补了肖克利和布拉顿知识结构的不足。

贝尔实验室迅速批准固体物理学研究项目上马,由肖克利领衔,布拉顿、巴丁等人组成的半导体小组把目光盯住了那些特殊的“矿石”。肖克利首先提出了“场效应”半导体管实验方案,然而首战失利,他们并没有发现预期的放大作用。

1947年圣诞节前夕,一天中午,布拉顿和巴丁不约而同地走进实验室。在此之前,由于有巴丁固体表面态理论的指导,他俩几乎接近了成功的边缘。实验表明,只要将两根金属丝的接触点尽可能地靠近,就可能引起半导体放大电流的效果。但是,如何才能在晶体表面形成这种小于0.4毫米的触点呢?布拉顿精湛的实验技艺开始大显神威。他平稳地用刀片在三角形金箔上划了一道细痕,恰到好处地将顶角一分为二,分别接上导线,随即准确地压进锗晶体表面的选定部位。电流表的指示清晰地显示出,他们得到了一个有放大作用的新电子器件!布拉顿和巴丁兴奋地大喊起来,闻声而至的肖克利也为眼前的奇迹感到格外振奋。布拉顿在笔记本上这样写道:“电压增益100,功率增益40……实验演示日期1947年12月23日下午。”作为见证者,肖克利在这本笔记上郑重地签了名。

沃尔特·布拉顿于1987年去世,享年85岁。

沃尔特等人发明的晶体管是一种固体半导体器件,有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等许多功能。因为晶体管的性能优越,诞生之后便被广泛地应用于工农业生产、国防建设以及人们的日常生活。

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正是其晶体管微型开关的角色,使得芯片中可以放置数亿个晶体管,而芯片也得以成为人们日常使用的电子设备的心脏,这些电子设备有电脑、笔记本电脑和服务器、移动电话、微波、汽车等,简直举不胜举。相比第一款晶体管收音机中放置4个晶体管,如今处理器中的晶体管数量已经超过8.2亿个。更有趣的是晶体管并不比普通的电灯开关做得工作多:“接通”或“断开”。晶体管的接通状态标记为“1”,断开状态标记为“0”。

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