晶体管的绝密科研——20世纪最伟大的发明之一（下）
用晶体管和芯片自制晶体管收音机
1956年，威廉·肖克利、约翰·巴丁和沃尔特·布拉顿三人获得诺贝尔物理奖时，我正好高中毕业考上北京大学物理系。后来选择进入中国新成立的5校联合半导体专业。记得当时全国大炼钢铁之际，物理系在黄昆教授的带领下建立了生产半导体材料的工厂。我们做出了半导体热敏电阻、光敏电阻、晶体二极管，拉出了锗和硅单晶，还研制了锗晶体管。我抽空自己设计和制作了一台两级低频放大的晶体管收音机。用的材料和元件大部分是自制的。
那时商店里根本买不到晶体管收音机，中国在1962年才试制成功第一台全部国产元件的晶体管收音机。适逢第26届世界乒乓球锦标赛在北京举行，我打开我做的收音机和同班同学一起收听乒乓球锦标赛的实况转播。后来庄则栋和丘钟惠分别获得男女单打冠军，中国队获得男子团体冠军，大家欣喜万分。这台随身携带收听广播的东西承载了我多年的美好记忆。我们到黄昆教授的家去看电视转播时也带着自己的晶体管收音机，告诉他性能多么好，他鼓励和建议我将制作过程投稿“无线电”杂志。料想不到他们居然在1962年第5期发表了我的文章，并且寄来稿费。我欢天喜地请同寝室的同学到北大西门外的小面馆大吃了一顿杂酱面。
很多年之后，1986年我回国探亲，问起这件事，请科学院的老同学佘觉觉帮忙找一本当年的无线电杂志，他说这些文章都会收集到光盘中。果然，老同学经由电子邮件送来我50多年前写的文章：《两级低放的晶体管收音机》，请参见下图，文中我的笔名是李怀中。
图8. 五十八年前无线电杂志发表的文章第1页
图9. 五十八年前无线电杂志发表的文章第2页
50多年前，芯片、集成电路尚未发明，只能用两个单独的晶体管设计线路。如今集成电路（Integrated Circuit）唾手可得，所以我在下文教大家自己动手用“芯片”制作一台效果不错的芯片晶体管收音机，不用天线就可以收到很多电台，父母带着孩子一起完成它，将会是十分有趣和有意思的事，孩子们受到这种入门启蒙训练，说不定将来会成为21世纪像巴丁那样的科学家。
第一步，到Mike’s Electronic Parts, LLC 的网站 https://www.mikeselectronicparts.com/ 买一个收音机套件，名字是MK484 AM Radio Kit 7, 价格是$14.95。第二步，在大人指导下焊接和安装。
图10. 芯片收音机套件MK484 Kit 7
线路中所用的芯片MK484 IC 里面有10个晶体管，它可放大72分贝。电源由1.5伏特的AA电池提供。要注意电解电容器C3是有极性的，正负极不能接错。芯片的极性也不能接错。元件可以直接焊接到印刷电路板上，方便之极。下图是做好的成品。在明尼阿波利斯可以清楚收到690、770、830（WCCO）、950、1440、1570等AM电台。
图11. 芯片晶体管收音机成品
历届与半导体科技有关的诺贝尔物理奖
下面请大家浮光掠影地感受一下，是哪些科技天才精英推动了半导体科技突飞猛进的发展。
1909年，布劳恩(Kari Braun，德)因无线电的发明与马可尼(Guglielmo Marconi，意)一起获得诺贝尔奖，他发现了半导体整流效应。1943年美国最高法院撤销马可尼胜诉的原判，而判定特斯拉(Nicola Tesla，塞尔维亚美籍)的无线电发明专利645576 有效，他才是无线电发明人，可惜特斯拉当时已经去世了几个月。
1921年，爱因斯坦(Albert Einstein，德)因理论物理和光电效应而获奖。他的理论奠定了激光（LASER），发光二极管（LED），和激光二极管（LASER DIODE）的基础。
1956年，巴丁(John Bardeen，美)、布拉顿(Walter Brattain，美)和肖克利(William Shockley，美)因发明晶体管而获奖。晶体管是20世纪最重要的发明，它为芯片、集成电路、微处理器、计算机、GPS、互联网……奠定了基础。
1971年，伽柏（Dennis Gabor，匈）因发明全息照相而获奖。近年来大家在视频上看到的虚拟人技术让邓丽君活生生在我们面前复活高歌，就是采用的全息投影技术。
1973年，江崎(Leo Esaki，日)因半导体中的隧道二极管隧穿效应而获奖。
1977年，莫特(Nevill Mott，英)和安德森(Philip Anderson，美)因非晶半导体而获奖。
1985年，克利钦(Klaus Klitzing，德)因量子霍尔效应而获奖。
1998年，劳克利(Robert Laughlin， 美)、斯托默(Horst Stormer，德)和崔琦(Daniel Chee Tsui ，中国台湾)因分数量子霍尔效应而获奖。
2000年，阿尔弗雷夫(Zhores Alferov，俄)、克罗默(Herber Kroemer，德)和基尔比(Jack Kilby，美)因电子学和光电子学方面的贡献而获奖，基尔比因发明集成电路(Integrated Circuit)而获奖。集成电路经过设计、制造、封装，而成的芯片是目前最重要的半导体元件。
2009年，高锟(Charles Kao，中国香港)因光纤而获奖。博伊尔(Willard Boyle，加)和史密斯(George Smith，美)因发明电荷耦合器件CCD图像传感器而获奖，该成就引发了照相技术的革命，淘汰了柯达的照片和柯达公司。
2010年，盖姆(Abdre Geim，俄)和诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov，俄)因石墨烯（Graphene）获奖。石墨烯因其具有的单元子层厚度、高载流子迁移率、强度高等特性，无论在理论上还是实际应用中都被广泛认为是21世纪的革命性材料。
2014年，赤崎勇(Isamu Akasaki，日)、天野浩(Hiroshi Amano，日)和中村修二(Shuji Nakamura，日)因高亮度蓝光二极管LED获奖。由蓝光转而发展出来的高亮度白光二极管LED居然淘汰了享誉百年的爱迪生白炽灯泡，是不是不可思议？它为全球的节能减排做出了重大贡献。
结语
晶体管的出现为集成电路芯片、微处理器以及计算机内存和互联网的产生奠定了基础。当前全球信息系统由300千亿芯片组成，其中晶体管总数与大脑中神经元的数量相当。所以人们说晶体管是信息时代的神经细胞。可以认为晶体管是“20世纪最伟大的发明”。
1925年美国的AT&T设立了闻名遐迩的贝尔实验室，它致力于基础研究、系统工程，和应用开发。贝尔实验室取得的创新科研中晶体管肯定是最耀眼的一个，他们取得的其它成就也让人难以置信：太阳能光电池、激光、DVD 和蓝光BD播放器、通信卫星、电荷耦合CCD器件、计算机编程、计算机操作系统……这一家民营实验室取得的诺贝尔奖不计其数。他们的成就和董事会主席默文·凯利（Mervin Kelly）的创新文化管理方法有关。在他走后，加上其他原因，贝尔实验室走向没落。事实证明对企业或一个国家来说，没有好的领导，想实现梦想只是做梦。
20世纪末，洛杉矶时报选出了50名本世纪经济领域最有贡献的人物。并列第一的是肖克利、诺伊斯和基尔比。他们发明的晶体管和集成电路是第三次产业革命的基础。排名第二的是福特，他是汽车工业奠基者。排名第三的是罗斯福总统，第四的是迪斯尼创办人迪斯尼。
创作本文的主旨就是：缅怀当代科技精英，感受他们动人的故事。
本文作者小传：
李宗琦博士，毕业于北京大学物理系半导体专业，1965年到美国留学，获得美国普渡大学硕士和博士学位。曾任明尼苏达州中美联谊会会长，是前任美国明尼苏达州华人工商协会会长和明尼苏达大学中国中心之友副主席。李博士在美国3M工作了27年后以商业影像部首席科学家身份退休。曾在电子数码印刷、光学产品、电光复印、喷墨打印、三维立体影像技术等领域的研发上有很多贡献，获得专利12项。李博士创立了图像轩公司(Image Ensemble, Inc.)，及共同创立了公司Vista 3D, Inc., 致力于三维立体家庭影院技术开发。