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第190部分

可以憑藉電網的優勢強迫那些火力發電廠達到他指定的環保要求,以抵消空氣汙染的負面效果,否則不讓入網。

ibm的鳥籠式計算機原本是機械式的,但這種計算機速度不夠快,後來就推出了真空管版本的高階機,併為一些大型企業、機構所採購。由於自動計算能力的廣闊前景,世界各國的大學只要是有點財力的都買臺ibm鳥籠計算機來研究一下,現在則紛紛轉入真空管計算機的研究,ibm在這個行業的壟斷被破也是指日可待。

三大行業機密紛紛出現密集的研究論文,美國政府提議由美國、法國、德意志各邦國、俄國、荷蘭等國共同出錢出力,打造一本可以媲美《自然》期刊的刊物,以便新科技在各國之間更好的傳播。後來這本期刊被命名為《科學》,愛迪生將一部分破解無線電報秘密的獎金捐贈給該期刊,成為《科學》第一位不代表政府的理事。

《科學》期刊的亮點就是大力發表那些《自然》藏著掖著不讓人知道的科技秘密,因此它的成立很快就成了學術界和工程界的寵兒,果然成了《自然》的強勁對手。

一個天才少年的成就激起了美國等國學術界士氣,唐寧覺得有趣。事實上以真空管為基礎的科技主流技術與溫莎財團的獨門技術已經站在了同一片高地上,能夠再次完勝真空管時代的,那就只有……半導體了。

真空管有一個侷限,因為要保持一定空間的真空,否則就無法出現愛迪生效應,所以它不可能做得很小,這是真空管繼續發展下去的瓶頸。半導體又是如何實現邏輯電路的呢?

以純鍺晶體為例說明半導體的神奇屬性。每個鍺原子的最外層有4個電子,而在晶體內整齊排列的原子中,4個電子的每一個都與鄰近原子所含的4個電子中的某一個成對地結合在一起,當外圍電子為8個的時候,根據泡利不相容原理計算出來的電子能級,以及實際世界中惰性元素的實證,所有的電子都是很穩定地聯結成對的。由於這種排列方式與鑽石的排列方式相似,所以鍺、矽和其他類似這種結構的物質統稱為“金剛結構”。

如果在這種體系完整的金剛結構內摻入一點砷原子,情況會變得複雜。砷的最外層有5個電子,其中4個電子將與其原子核整個取代鍺原子的位置,與鄰近的鍺原子依照前述排列方式緊挨在一起,電子也成對結合,但第五個電子因沒有配對而自由流動。

這時,如果往此晶體上加一個電壓,這個自由電子將向正極移動。但它無法像金屬導體中的自由電子那樣快速地移動,它們的導電性只是比硫磺、玻璃等絕緣體要好。所以這種加入了微量雜質的金剛結構叫“半導體”。

光是這樣的屬性還不足以使半導體奇特,當我們不是向鍺晶體加砷而加硼的話,由於硼原子的最外層只有3個電子,它們分別與3個鄰近鍺原子所屬的電子配對,但餘下1個鍺電子怎麼辦呢?它只好與“空穴”配對。

如果向摻硼的晶體加一個電壓,鄰近的電子受正電極的吸引向前遞補,而在原來的位置留下一個空穴,於是下一個電子又來遞補。表面上看來雖是電子向正電極方向移動,但究其本質,我們也可以說是空穴向負極移動。也就是“空穴”成了電流的載體。

摻砷的鍺具有1個遊離電子,可稱為負型,而摻硼的鍺有一個遊離的空穴,如同帶正電,可稱為正型。兩者結合起來討論,當我們把一個鍺晶體的一半做成負型,另一半做成正型就形成了一個全新的整流器。因為負型接至負極時它的電子會被推向正極,同時正極的正型空穴會被推向負極,於是晶體中有電流流通。

把正負極對調的結果卻是兩種晶體的電荷不協同,電流無法透過,電路中斷。

半導體整流器不需要抽真空,因此體積可以做得很小;不易破裂或漏電,在常溫工作只需要很小