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之后晶体管的发明奠定了基础。

现在是43年,虽然比发明晶体管的时间早了四年,但理论积累已经差不多完善了。

日不落科学家威尔逊出版的《半导体与金属》,书里提出了杂质能级和缺陷能级的概念就是晶体管的主要理论之一。

(注:《半导体与金属》是1939年出版的)

图灵与威尔逊同是日不落科学家,而且又是相近领域,在知识上有学习交流并不奇怪。

琼马上就猜到了王学新的想法,她问:“团长同志,你不会……是想用半导体替代电子管吧?”

“为什么不呢?”王学新回答:“半导体是固体,我们可以把它做得很小,这样就能达到减小体积的目的。同时它又不需要担心冲量和气压问题,可以说是绝佳的运算单元!”

“可是……”琼一脸懵:“我们怎么才能把这东西变成计算单元?”

“类似继电器,或者电子管!”王学新回答:“我们给继电器、电子管施加电压使其保持通路,用通路状态表示‘1’断路表示‘0’,半导体也同样如此!”

“重点是半导体不存在这两种状态!”

“那我们就让它拥有这两种状态,就像发明继电器与电子管一样!”

“怎么创造?至少目前没有这种技术!”琼加重了语气。

王学新理所当然的态度激怒了琼,因为琼觉得王学新是在藐视整个科学界:

这个八路军团长简直疯了,那么多科学家都没能研究出来的东西他却以为能轻松做到!

他以为自己是谁?

上帝吗?

王学新没有理会琼的眼神,他朝经过身边的技术员招了下手让他拿来纸和笔……研究所才刚建立,纸笔之类的东西还没来得及准备。

技术员办事很麻利,不一会儿就找来了纸笔甚至还让人搬来了一张办公桌和几把椅子。

王学新示意图灵以及气呼呼的琼坐下,然后就在纸上画着图,一边画一边说:“半导体比如我们熟知的硅,它之所在常温下导电性差是因为它最外层是4个电子,不容易得到电子也不容易失去电子,对吧?”

图灵很自然的点了点头,他的思维比较简单,碰到问题只会从科学角度思考。

但琼却颇为意外的看了王学新一眼,她没想到王学新还懂这些。

王学新继续说道:“但就像威尔逊博士说的那样,在纯硅内掺杂一些杂质就能改变半导体的导电性,如果我们在纯硅内掺杂了价电子为5的磷,就会多出一个电子可以移动,如果我们掺杂了价电子为3的硼,就会产生可以容纳电子的空穴,这两块掺杂了不同杂质的东西……一个带有多余电子一个有可以容纳电子的空穴,就能让电子定向移动于是具有定向导电性!”

图灵又点了点头,这并不难理解,甚至威尔逊在书里也有说过这种现像。

接着图灵就问:“可是,这与我们的运算单元又有什么关系?”

王学新在不慌不忙的在另一端再画上一块带着掺有磷也就是5价电子硅,说:“如果我们人为的制作出这样的组合呢?是不是就可以完成类似继电器、电子管的连接了?”

图灵初时还没明白,但下一秒就猛地抬起头震惊的望向王学新:“你说的对,团长同志!我们只要简单的用这样三块晶体结合在一起,就能取代继电器和电子管了!”

三极管

王学新说的其实就是npn型三级管,其中“n”表示掺了磷多带一个电子的部份,“p”表示的是掺了硼的带着空穴的部份。

王学新在大学时学过《数字电路》,里面就有讲到三级管,当时他用了“高铁站”的方法来理解npn型三级管:

进高铁站排队过安检排着一条长队,候车室有空座位(空穴),人流能顺利进入候车室。

上车时发现高铁已经挤满了人,于是上不了车。

这时只要让到站的人先下车,人流就可以上车整个车站就能顺利运转。

npn型三级管差不多就是这个道理,这其中只不过就是把人当作电子,座位当作空穴,电子从第一个“n”到“p”是没问题的,因为“n”有多余电子而“p”有空穴,电子可以很顺利的进入空穴(这相当于进入有空位的候车室)。

但电子从“p”到第二个“n”就不行了……“n”同样有多余电子而没有空穴,于是就像挤满了人高铁一样谁也挤不上车。

这时只要再用一个反向的小回路让第二个“n”的电子流向“p”,也就是让到站的人先下车,接着所有的路就都通畅了。

换而言之,就是这个“小回路”可以控制“大回路”的通畅:“小回路”开“大回路”也开,“小回路”断“大回路”也断……这跟继电器、电子管其实是一回事,于是就可以用作计算机的运算单元。

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