们的导电性极差,几乎就是绝缘体。”
“但是,当我们稍微提高环境温度,或者给它们施加光照。最奇妙的是,当我们在这些纯净的晶体中,人为地,微量地‘掺入’一些其他特定的元素,比如磷或者硼之后……”
“它们的内部结构会被打破。磷会多出一个自由电子,而硼则会抢走一个电子,留下一个渴望被填补的空洞。这种微观层面的改变,让它们的导电性发生了千万倍的变化!”
“它们不再是绝缘体,但也不同于金属那样的良导体。它们介于两者之间,且导电的方向和能力,完全可以通过我们人为的‘掺杂’来进行精确控制。”
林华博士给出了一个物理学上的定义,“我们称这种物质为,半导体。”
沈平戴上厚厚的近视眼镜,仔细端详着桌上那两块不起眼的灰黑色晶体。
作为搞逻辑运算的专家,他敏锐地察觉到了其中的潜力,但并没有立刻明白这东西如何取代庞大的电子管。
“这是极其美妙的材料特性。”沈平问道,“但林博士,它究竟能用来做什么?怎么做开关?”
林华没有去解释,他转过身,从一个铺着天鹅绒的防静电木盒里,用镊子小心翼翼地夹起了一个微小的物件。
那是一个只有黄豆大小的,被封装在黑色绝缘胶木里的固体元件。
它的底部,伸出了三根比头发丝粗不了多少的金属引脚。
“这是我们用掺杂了不同杂质的半导体材料,像三明治一样,一层一层紧密拼接起来的实验品。”
林华将这个微小的元件,接入了实验台上一个精密的测试电路中。
电路的两端分别连接着电源和一台灵敏的指针式电流计。
“沈所长,您是最了解电子管的。在传统的玻璃真空管里,我们需要用几百摄氏度的高温烧红阴极,释放电子,然后用中间那个金属网栅极的微弱电压,去控制阴极飞向阳极的强大电流,从而实现信号的放大和逻辑的通断。这就是计算机计算的本质。”
林华一边解释,一边手指轻轻搭在了一个小型的变阻器旋钮上。
“现在,我们抛弃了真空,抛弃了高温,抛弃了玻璃。我们将同样的,甚至更微弱的电压,施加在这个半导体元件的中间那层夹心上。”
说完,林华轻轻转动旋钮。
“唰——”
几乎没有任何延迟,甚至不需要像电子管那样等待几分钟的预热。
旁边的仪表盘上,原本静止在零刻度的指针,瞬间偏转到了一个高数值区间!
微小基极电流的细微变化,在跨越了这个固态晶体后,控制了另一端集电极庞大电流的导通与截止。并且,完成了惊人的倍数放大!
沈平的目光落在那个跳动的仪表盘上。
“没有加热灯丝……”
沈平喃喃自语,伸出手指,摸了一下那个正在满负荷工作的元件外壳。
“它是常温的,一点都不烫!没有脆弱的真空玻璃壳,不需要庞大的散热水管,不需要几百伏的危险高压电……”
“它就在一块常温的,坚硬的固体内部,完成了两万个玻璃管子才能做到的放大和开关工作?!”
“是的,沈所长。”林华看着这位失态的计算机泰斗,郑重地点了点头,“它内部没有真空,而是实实在在的晶体结构。所以,我们将这个小东西,命名为晶体管。”
“哈哈哈!”
沈平突然大笑起来,笑得眼泪都快出来了。
作为大夏计算机领域的最高负责人,他比任何人都清楚这个黄豆大小的黑色固体,究竟意味着什么。
它意味着,计算机不必再被困在地下室里忍受高温。
意味着算力不再受到电子管寿命的诅咒。
它意味着,那个被航空航天局问了无数次的能否把计算机装进火箭和卫星里的难题,在这一刻,有了最完美的答案!
意味着,在这间材料学实验室里,大夏帝国正式跨越了真空管带来的计算机的黄昏,看到了崭新的,充满希望的黎明。
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