1947年12月23日，美国新泽西州墨累山的贝尔实验室里，3位科学家——巴丁博士、布莱顿博士和肖克莱博士在紧张而又有条不紊地做着实验。
他们在导体电路中正在进行用半导体晶体把声音信号放大的实验。
3位科学家惊奇地发现，在他们发明的器件中通过的一部分微量电流，竟然可以控制另一部分流过的大得多的电流，因而产生了放大效应。这个器件，就是在科技史上具有划时代意义的成果——晶体管。因它是在圣诞节前夕发明的，而且对人们未来的生活发生如此巨大的影响，所以被称为“献给世界的圣诞节礼物”。
这3位科学家因此共同荣获了1956年诺贝尔物理学奖。
今天要介绍的是真空三极管的来源。
福雷斯特找到了一个灯泡厂技师帮忙,制作了几个真空管。其灯丝用白金丝,在灯丝附近又装了块金属屏。他把真空管装在无线电接收机上,代替老式的金属屑检波器,果然效果很好。然后他又在电子管里封进了第三个电极,这是一片不大的锡箔,位置在灯丝与屏极之间,初看起来,并无特殊之处,但是,正是这个不显眼的小电极,改变了无线电世界的面貌。福雷斯特惊异地发现:在第三极上施加上一个不大的信号,就可改变屏极电流的大小,而且变化规律同所加的信号一致。他马上意识到,这表明第三个电极对屏极电流有控制作用。这个发现非同寻常,因为只要屏极电流的变化比信号的变化大,就意味着信号被放大了,而这正是许多发明家梦寐以求的目标。
但他并不急于公开他的发明,而是沉住气,毫不声张地继续进行试验。为了提高控制的灵敏度,他多次改变小锡箔在两极之间的位置,最后,他发现用金属丝代替小锡箔,效果最好,于是就用一根白金丝扭成网状,封装在灯丝与屏极之间,就这样世界上第个真空三极管诞生了!由于控制极的形状像网栅,福雷斯特就把它称为“栅极”。它像一个非常灵敏的控制闸,按照施加信号的变化,有规律地改变着屏极电流的大小。由于屏极电流比栅极电流大得多,因此,微小电信号经过真空三极管就放大了许多倍。福雷斯特发明三极管后,因没有钱进步做试验,就只好带着自己的发明去找几家大公司,想说服那些老板给他资助。
由于他不修边幅,穿得破破烂烂,连走两家公司,结果连大门都不让他进,因为门卫怀疑他是个行为不轨的人。当他来到第三家公司时,也把他当做流浪汉,不准他进去。任凭他怎么解释,也无济于事。门卫甚至怀疑他是个江湖骗子,就去报告了经理。这个经理也是一个势利小人,不容分说,竞叫来了几个彪形大汉把他扭送到警察局。1906春天,法院开庭审判,美国纽约地方法院开庭审判这件案子。法官戴着庄严的黑礼帽,用手高高举起一个里面有金属网的玻璃泡,他宣称有人控告被告人用这种“莫名其妙的玩意儿”四处行骗。而福雷斯特竭力辩解说,这个玻璃泡是他的新发明,它可以把远在大西洋彼岸传来的微弱的电磁波加以放大。
这场官司持续的时间不长,却闹得满城风雨。无知的法官、好事的记者,谁都不会想到这个“莫名其妙的玩意儿”竟是20世纪的伟大发明之一。福雷斯特开始被控告是“公开行骗”,接着又告他“私设电台。但他并不畏惧,相反,他机智地利用法庭这个公开的讲坛,大力宣传自己的发明。他充满信心地说:历史必将证明, 我发明了空中帝国的王冠。福雷斯特说的“空中帝国”就是指无线电;“王冠”指的是真空三极管。经过他的申辩与斗争,他终于胜利了,法院无证据定他的罪,最后宣判他无罪释放。这场官司反倒使他出了名。1906年6月26日,他发明的真空三极管获得了美国专利,后人把这一天当作真空三极管的诞生日。
福雷斯特首先把三极管用在无线电接收机屏极检波电路中,使通信距离大大增加。不久,三极管又被用在电话增音机上,解决了贝尔电话公司当时正在设计的美国长途电话的关键问题。开始时由于真空度不够,管子寿命不长。到了1910年,德国科学家发明了分子泵,可以把三极管的真空度抽得很高,使用寿命大大提高,因此三极管很快大批量生产,广泛应用。到1918年,各种类型的无线电收发报机和电子设备都普遍采用了三极管。总之,三极管使无线电发生了根本的变革,日本的一位科技传记作家指出:“真空三极管的发明,像升起了一颗信号弹,使全世界科学家都争先恐后地朝这个方向去研究。因此,在一个不长的时期里,电子器件获得了惊人的发展。”
从三极管发展到四极管、五极管、七极管、大功率发射管等,形成了一个庞大的电子器件家族。今天,当我们悠闲地听无线电广播,百无顾忌的用电话聊天时,我们不应忘记福雷斯特这个伟大的发明家。
