電的旅程 ( 168 )

「第十三章:電晶體的誕生」

<奇特的p-n接面 ( 5 )>……續上

在這段時期,凱利命令大家對歐爾的奇特矽晶保密,在貝爾實驗室和其他公司及政府的技術合作與交流過程中不可提起,所以外界無人知曉。隨著對雜質在半導體中的功用認知及控制技術的不斷進步,大家意識到歐爾的矽晶片中有一部分是p型而另一部分是n型。矽晶在緩慢的冷卻過程中,雜質有足夠時間重新分布,本來在矽晶中平均分布的磷及硼原子給分開了,用硝酸處理後,用肉眼也可以看到p和n的接面。

p和n型的接面處,有一個自生的電場來平衡兩邊電子和電洞的密度,這個電場就是布拉頓所提出的電流障礙。當這個電場受外界因素而改變強度時,就會產生相對的電流,來重新找尋電子和電洞的動態平衡。用光照在這個接面上時,矽晶吸收光而產生的自由電子和電洞,間接影響了接面的電場強度,促生了相應的電流訊號。凱利當時的直覺沒有錯,歐爾觀察到的p-n接面現象為日後固態電晶體的發明,布下了一只重要的棋子。

蕭克萊人雖不在貝爾實驗室,但歐爾的發現令他興奮不已,心中浮起了很多模糊的概念,思考怎樣利用p-n接面來設計一個三極體。不過戰事仍在進行,雖然很嚮往回到貝爾實驗室繼續做研究,但時機尚未成熟。……(完)

股市隨筆

        今天共有兩篇網誌,標題是「股市隨筆」及「電的旅程 ( 167 )」。

        昨天恒指跌108點,成交748億。上證指數微升1點,成交1046億。

        跌了一天,美股大幅反彈,昨天港股也跟隨,全球的經濟表現都不錯,問題是股市已在高位,充份反映了利好消息,股市越高,獲利回吐的壓力越大,新資金追貨的欲望越低,最後引發調整。

        看看昨天的日元匯率跌至93.56,日元貶值的速度極快,如果純從市場的角度看 (沒有政府干預) 沽日元的投資者已獲巨利,日元越跌,反彈的市場力度會非常大。但央行是能操控匯率的,如果它可以並且願意操控匯率,1985年華都協議之後一年,日元與西德馬克兌美元漲了50%就是明證,日本政府大概很想讓日元跌到100,高層政府官員曾多次暗示,從這一角度看沽日元仍有獲利空間,但要定止蝕線。日本央行行長宣佈提早退休,我們猜他跟政府之間意見不合大概是猜對了,相信他現在在央行裡已經沒有權力了。日本利率已低無可低,買債也沒有用,祇剩下一手貶值的招數,應該是有作用的,可提高日本的競爭力,但另一方面看日本人在變窮,必需省儉一點過日子。

電的旅程 ( 167 )

「第十三章:電晶體的誕生」

<奇特的p-n接面 ( 4 )>……續上

在這裡必須對半導體再做一些補充說明。矽是一種半導體,完全無雜質及結構完美的矽晶,在室溫下幾乎不導電,這是因為「能隙」的關係,矽晶內部沒有多少可自由流動的電子。但如滲入一些雜質,矽晶的性能就會改變。如果放入週期表中第五族的元素,如磷,這些雜質會產生可帶著負電荷流動的電子,使得矽晶可以導電,導電的程度直接和雜質的數量成正比。所需雜質的數量很微少,甚至一百萬個矽原子中滲入一個磷原子,對矽的導電性能也會有很大的影響。由此可見,如要可靠的控制半導體性能,材料技術必須達到很高的水平。

上面提到把磷原子放入矽晶中,會產生過多的電子,同樣的道理,如果放入週期表中第三族的元素,如硼,則會「吸收」矽晶中本來的電子而產生空穴。這些空穴也可移動,可看成是帶著正電荷流動的帶電體,學術上稱作「電洞」。所以在半導體中,同時有兩種不同的帶電體流動著,即是電子與電洞,而電子或電洞的數目多寡則取決於放入的雜質種類及數量。

研究團隊把電子超量的半導體稱為n型(negative),而把電洞超量的半導體稱做p型(positive)。歐爾的團隊和凱利的研究部門人員鼎力合作,使得這些知識及對雜質的控制技術一點一滴的積聚起來。……(待續)

股市隨筆

        今天共有兩篇網誌,標題是「股市隨筆」及「電的旅程 ( 166 )」。

        昨天恒指跌536億,成交878億。上證指數微升5點,成交1271億。

        大市大幅下跌而成交量上升,是說沽壓相當大,隔夜歐洲股市跌幅不小,西班牙跟意大利債息都上升,意大利前總理貝盧斯可尼,緋聞及貪污纏身,但傳說他可能重返政壇,而道指也跌逾百點,成了港股調整的藉口。

        市場上近日在傳央行在1月中叫停銀行貸款,又傳香港政府要出新招,限制市民買第二套樓,這些真假不辨的消息可能是造市者要推低大市的前兆,調整究竟會有多深,都不可能預測,每個投資者有自己不同的感覺罷?農曆新年在即,投資者也不必急急入市吧?

        中石化突然配股,收240億,是所謂「定向」配股折讓近10%,很不合理,明顯地讓所選大戶 (10個) 獲利,股市中卻沒有條例來規管配股,供股千奇百怪,監管永遠不足夠,但像中石油這樣的超級大公司,不應該有這樣的舉動。

        美國司法部正式起訴標準普爾,認為它在次按相關債券的評級時,有利益衝突,涉嫌欺詐。特別的地方在於標普跟司法部談不攏賠償免起訴,不知是否司法部要的罰款太高,標普寧願打官司,這一件事令評級機構的信譽大跌,將來整個評級的模式可能要檢討。

電的旅程 ( 166 )

「第十三章:電晶體的誕生」

<奇特的p-n接面 ( 3 )>……續上

凱利得知詳情後,意識到這個現象極有價值,可能是半導體這個謎團中的重要線索。凱利找來了研究部門所有重要的技術專家,來看歐爾的示範。當時蕭克萊已去了空軍,布拉頓雖已接到通知去海軍研究所報到,但還沒有離開。聽完歐爾的簡報後,布拉頓稍作沉思,提出了一個可能的答案:這片奇特的矽晶片中有一個電子流動的障礙,類似1938年蕭基敘述的金屬與半導體的交界面。當光被吸收時,產生的自由電子改變了這個障礙的高度,因而影響到內部電子的流動,產生電流訊號。至於為什麼有這個障礙呢?布拉頓懷疑,這和矽晶片中雜質的分布有關係。大家聽了都覺有理。歐爾同意和研究部門的人員繼續合作,共同解開這個謎題。凱利看到自己的團隊中有布拉頓這樣的人才,知識廣博,言之有物,在其他部門的同事前覺得非常有面子。……(待續)

股市隨筆

        今天共有三篇網誌,標題是「股市隨筆」,「雜談」及「電的旅程 ( 165 )」。

        昨天恒指跌37點,成交1282億。上證指數升9點,成交1525億。

        週五道指升145點,港股開始跟隨,高開近200點,但收市倒跌,成交巨大因平安保險由匯豐賣給泰國正大集團上板。

        A股繼續在漲,但無論美股或A股都拖不動港股,股市始終要調整,也許祇是在等一個藉口,有時甚至不需要藉口,造市者部署好了就會跌,通常升市比較漫長,而跌市就會非常急促,短短幾天內跌去一千幾百點一點都不稀奇,手中有錢沒有貨的,一定要有耐心,我並不想阻別人發達,祇是自己的一種想法供朋友參考,至少現在,卻也想不到有什麼炒低的藉口,但調整一定會來的。

雜談

        「觀棋有感 ( 2 )」

        想不到有多位朋友都對觀棋的感悟短文有興趣。

        有一種說法,人生本是一場戲,記得劉家昌先生的歌詞中都有這麼一句話。更有一種說法,人生這一場戲扮演什麼角色,曲曲折折的劇情,在呱呱墜地生下來的時候就已經註定好的。說得再遠一些,牽涉到前世.今生.來世,不但佛學輪迴再世有這樣說法,西方的哲學思想也有這種感悟。西方的說法是每個人的生命跟其它人的生命是糾纏在一起的,一切善念惡因,都有報應。

        我相信種瓜得瓜,種豆得豆,但不能相信輪迴轉世。宋代大哲學家范仲庵曾說過,人的精神 (靈魂?) 就像一把快刀的鋒利,刀沒有了,哪裡還有鋒利?身體死去了,哪裡還有精神?

        人生下來就有自私的一面,自私過度膨脹,完全不考慮他人利益,大概邪惡也隨之而來。那樣的人,人生的戲一定很辛苦,結果也不會好。

        昨天有一條新聞,一位美軍神槍手,在伊拉克狙擊槍殺了一百四十餘人,據說都是武裝份子,這也體現出戰爭的殘酷,人性被扭曲,那位狙擊手,大概把自己當成了上帝,定奪他人生死,結果自己也被人狙擊而死,是不是冥冥中真有主宰?

        我覺得那位狙擊手交的朋友大概也都是像他自己那樣的殺人不霎眼的人,所謂「物以類聚」,處境怎麼不危險呢?被人殺死其實並不奇怪。

電的旅程 ( 165 )

「第十三章:電晶體的誕生」

<奇特的p-n接面 ( 2 )>……續上

1941年,留在貝爾實驗室有一組團隊,專門負責發展高頻率無線通訊技術。在接收器技術上,重點是提升點觸整流器性能的可靠度及良率,這個技術也可直接應用到微波雷達接收器上。負責這項目的是一位冶金材料工程師,名叫歐爾(Russel Ohl)。他有系統的比較了用各種半導體做成的點觸整流器,在過程中他發現,毫無疑問矽和鍺是最好的材料,遠比其他半導體優越。怪不得英國人老早就把矽的點觸器應用在雷達上。

但即使是用矽做成的整流器,同樣方法製造出來的元件,性能的優劣分布範圍仍很大。歐爾留意到,整流器的性能及良率和所用矽的純度有密切關係,於是他買來了當時最純的矽(99.99%純度),再在真空中加溫熔化,希望可以驅出雜質,增加純度。歐爾是冶金專家,知道在冷卻時需要緩慢的降溫,避免矽在凝固時碎裂。他把經過重新處理的矽切片打磨,再測試性能,希望看到改善。在一次實驗中,有些重新處理過的矽性能很奇怪,無法測試出電阻,更奇特的是,當有光照在上面時,竟然產生了很大的電流訊號。到底是怎麼一回事?歐爾跟他的上司討論之後,決定去找負責研究部門的凱利。……(待續)

雜談

        今天共有兩篇網誌,標題是「雜談」及「電的旅程 ( 164 )」。

        「觀棋有感」

        上週六棋友聚會,我跟一位朋友圍坐著,觀看另外兩位朋友對奕,其間我忽然感悟到,雖然我們四個人看到的棋局都是一樣的 (事物的表象),其實每個人當時的理解都是不一樣的,取決於棋力的高低,有人看得較遠,有人看透未來的變化,有人就差一些。

        再想一下,人生何嘗不是如此?我們看到很多表象 (資訊),但每人的解讀不同,應對的策略也不同,這取決於每人的文化修養,生活經驗,待人接物的態度及方法。

        有人說人生像一場戲,每人扮演著自己的角色,也可以說人生像一局棋,將棋走得好一些,比被動地被導演指點是不是要好一些?

電的旅程 ( 164 )

「第十三章:電晶體的誕生」

<奇特的p-n接面 ( 1 )>

戰爭爆發後全國總動員,貝爾實驗室的技術人員很多受徵召,參加了各項緊急的軍事技術發展項目。蕭克萊先去了空軍研究室,參加了機載雷達轟炸瞄準器的發展。後來由於他卓越的數學能力,轉去國防部發展一門新技術,名叫「作業研究」(operations research,或叫「運籌學」),主要是用數學方法來統籌及規範大規模作戰行動及後勤調動,以期達到最佳效果。1944年,杜魯門總統想要知道,如果美軍登陸日本本土作戰,美軍的傷亡程度會有多高。蕭克萊和其他專家用作業研究方式做了深度分析,預測美軍傷亡會超過二百萬人。他們把結果寫進了報告,遞入白宮。杜魯門總統最後選擇對日本使用原子彈,結束了戰爭。……(待續)