真空三极管的发明(1907年)-看不见的“空中帝国”

时间:2023-12-11 00:29:01

1907年,美国发明家德福雷斯特对真空二极管加以改进,研制出真空三极管。这看似小小的一步,却为计算机的诞生铺平了道路,因为它和真空二极管以及由它改进制成的真空四极管、真空五极管统称电子管——这可是第一台电子计算机最基本的元件!

真空三极管的发明(1907年)-看不见的“空中帝国”

李·德福雷斯特(1873-1961),美国发明家,真空三极管之父,美国无线电工程学会创始人之一。

小时候的德福雷斯特,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意儿。一次偶然的机会,他结识了意大利工程师马可尼,从而激发出自己创新无线电检波装置的热情。

那次和马可尼的会面,对于毕业于美国耶鲁大学、具有物理学博士头衔的德福雷斯特来说,称得上是影响了他一生的事件。1899年,德福雷斯特在见到他仰慕已久的无线电通讯之父马可尼之后,便开始从事无线电的研究。

1904年,英国物理学家弗莱明利用热电子发射效应发明了第一只电子管——真空二极管,对德福雷斯特震动很大。他敏锐地感到,这种装在玻璃灯泡里的新器件,具有远大的发展前途,便依照弗莱明的发明,自己动手制作了几只真空二极管进行实验。

在从事无线电研究的过程中,德福雷斯特碰到一个难题:怎样使接收到的无线电报信号更清晰?看来,只有提高真空二极管检波的灵敏度了。1907年,在一次实验中,德福雷斯特在真空二极管的阴极和阳极之间,又增加了一个用锡箔做的第三电极。当他在阴极和新增加的第三电极间加上电压时,阳极电流的强弱竟会随之发生变化。这不正说明了这个第三电极能控制电流的强弱吗?哇!真是一个意义重大的发现!

德福雷斯特兴奋极了,马上动手进一步改进这个新生事物:他把第三电极改成用金属丝做成的栅网状圆筒,并称之为“栅极”。栅极对电流的控制更灵敏了:只要这个电极上的电压有微小变化,就会引起阳极电流很大的变化。这不正是人们梦寐以求的对无线电信号的放大作用吗?德福雷斯特因此将自己的发明命名为“真空三极管”。

但德福雷斯特的发明并没有马上得到社会的承认。当时许多人都不了解真空三极管的作用,认为德福雷斯特是发明了一个“毫无价值的玻璃管”,他甚至还无辜地受到美国联邦法院的传讯。直到1910年,德福雷斯特用真空三极管播放意大利歌唱家卡鲁索演唱的歌曲而一举成功后,他的发明才引起社会重视。

真空三极管的发明(1907年)-看不见的“空中帝国”

1907年,德福雷斯特发明了真空三极管“audion”。

真空三极管的发明(1907年)-看不见的“空中帝国”

德福雷斯特发明的真空三极管,开创了人类电声技术的先河。

但功成名就的德福雷斯特并没有停止探索的脚步:一次,他把一只真空三极管和电话送话器连接后放到耳机上,再把手表放在电话送话器前,手表的嘀嗒声马上就被放大了,几乎把他的耳朵震聋。

就这样,他找到了一种可以控制真空三极管放大作用的方法,还发明了用真空三极管做成的信号放大器和电磁震荡器,并用几只真空三极管做成了多级放大器,从而能将微弱的无线电信号放大几千倍到几万倍。

最后,美国电报电话公司以39万美元买下了德福雷斯特的专利,无线电通信事业从此迅速发展起来,宣告电子时代真正开始了。

虽然德福雷斯特是个多产的发明家,一生在无线电报、电话、有声电影、电视等方面有30多项发明,但其中就数真空三极管发明的影响最大:它不仅成为真空电子学的开端,也是电子学历史的开端。德福雷斯特还设计建造了第一座大功率无线电台,首次用无线电发布新闻,所以他惊喜地认为自己“发现了一个看不见的空中帝国”。(陈骥)