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碎碎念:《鬼进城》0点的鬼 走路非常小心 它害怕摔跟头 变成了人  换一换

8、真空驯电子

作者:coderzheng 发布于:2016-8-23 21:01 Tuesday 分类:大话星程  阅读模式

1883年一个晚上,为人类社会贡献了二千多项发明的美国发明家爱迪生(T.Edison),正在实验室紧张地忙碌着。他面前放着各种灯泡,除了灯丝的材料不同外,这些灯泡都被抽成了真空。爱迪生拾起一只烧坏的碳丝灯泡,发现碳丝似乎比原先细了许多,而在灯泡上部隐约沾着一些碳灰,看来是由于温度高使碳丝蒸发成碳灰。

怎么才能阻止碳丝蒸发呢?爱迪生找来一小截铜丝,把它靠在碳丝附近然后一起封装到一只新玻璃壳里,抽去空气,然后把它接在电路上。实验结果使爱迪生大失所望,碳丝发光后依然变细。爱迪生叹了口气,无意间用电流表探头触了触铜丝外露的端头。

奇怪的事发生了,电流表的指针竟摆动了一个角度。爱迪生简直不敢相信,这铜丝并没有接触通电发光的碳丝,哪来的电流呢?连续实验了几次,情况都没有变化,爱迪生把它记录在案,作为一项发明申请了专利,称为“爱迪生效应”,这也是他一生中唯一的“纯科学”发现。爱迪生当时没有找到实际用途,也没能更深入地探讨和追寻,让一次更伟大的发明机会擦肩而过。

“爱迪生效应”没有引起爱迪生本人重视,却惊动了大洋彼岸的一位英国青年工程师弗莱明(J.Fleming)。弗莱明漂洋过海,专程向爱迪生陈述他对单向电子流效应的真知灼见,不料想会受到大发明家的冷落。

1895年,为了解决无线电讯号的检波问题,弗莱明在实验室重新摆弄起爱迪生的“电灯泡”来。他故意把碳丝做得细一些,而把铜丝加粗加宽,变成一块薄铜板,并把铜板弯曲成圆筒状,把碳丝整个儿包起来。当他把“灯泡”连接在交流电回路后,弗莱明兴奋地看到自己的预想变成了现实:交流电讯号被整流为单向流动的直流电。于是,弗莱明以“热离子阀”为名在英国申请了专利。弗莱明的发明,正是世界上第一只电子管,也就是人们后来所说的“真空二极管”。 弗莱明把他发明的东西叫做“热离子阀”,“阀”就是开关,电子管确实是计算机理想的开关元件,然而,弗莱明的真空二极管尚未达到电脑高速开关的要求。20世纪初,在弗莱明开创的事业的基础上,一位美国青年发明家德·福雷斯特(L.De Forest)在真空中再次驯服了电子。

德·福雷斯特那年也不到30岁。孩提时期并不出众,被老师认为是个平庸的孩子,唯一的爱好是拆装各种机械小玩艺,志向不高,只想做个机械技师或者当一名机械工。一次偶然的机会邂逅了无线电发明家马可尼,激发了他创新无线电检波装置的发明之梦。大学毕业后的短短5年,他连续取得了34项发明专利。

1906年,为了提高真空二极管检波灵敏度,德·福雷斯特在弗莱明的玻璃管内添加了一种栅栏式的金属网,形成电子管的第三个极。他惊讶地看到,这个“栅极”仿佛就像百叶窗,能控制阴极与屏极之间的电子流;只要栅极有微弱电流通过,就可在屏极上获得较大的电流,而且波形与栅极电流完全一致。也就是说,德·福雷斯特发明的是一种能够起放大作用的真空三极管器件。

然而,因发明这种新型电子管,德·福雷斯特竟无辜受到美国纽约联邦法院的传讯,原因是有人控告他企图为公司推销积压产品,进行商业诈骗。愚昧无知的法官下达判决,宣布德·福雷斯特发明的电子管是一个“毫无价值的玻璃管”。

1912年,伴随着随时可能被捕入狱的阴云,德·福雷斯特和两名助手来到美国西部加利福尼亚,在帕洛阿托小镇坚持不懈地改进他的三极管。在爱默生大街913号一座小木屋里,他们发现了比他们原来期望更多的东西。在用铜线重新缠绕三极管的栅极过程中,德·福雷斯特突然想到可以用这种玻璃管制作更强大的放大器。他们把若干个三极管连接起来,并与电话机的话筒、耳机相互连接,再将德·福雷斯特那只“走时相当准确的英格索尔手表”放在话筒前方,结果,被放大的手表“滴哒”声,几乎要把德·福雷斯特的耳朵震聋。

在帕洛阿托市的德·福雷斯特故居,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:“德·福雷斯特在此发现了电子管的放大作用。”用来纪念德·福雷斯特的伟大发明为新兴电子工业所奠定的基础。德·福雷斯特发明电子管几十年后,这里竟变成世界电脑产业腾飞的硅谷。

电子管主要在无线电装置里充当检波、整流、放大和振荡元件,它的诞生为通讯、广播、电视等相关技术的生长、发展铺平了道路。可是,人们不久后就发现,按照不同的电路形式,真空三极管除了可以处于“放大”状态外,还可分别处于“饱和”与“截止”状态。“饱和”即从阴极到屏极的电流完全导通,相当于开关开启;“截止”即从阴极到屏极没有电流流过,相当于开关关闭;两种状态可以由栅极进行控制,其控制速度要比艾肯的继电器快10000倍。

发明家们在世纪之交的年代驯服了电子,采用电子器件制作计算机已经水到渠成,呼之欲出。

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