用電晶體和晶片自制電晶體收音機

1956年，威廉·肖克利、約翰·巴丁和沃爾特·布拉頓三人獲得諾貝爾物理獎時，我正好高中畢業考上北京大學物理系。後來選擇進入中國新成立的5校聯合半導體專業。記得當時全國大鍊鋼鐵之際，物理系在黃昆教授的帶領下建立了生產半導體材料的工廠。我們做出了半導體熱敏電阻、光敏電阻、晶體二極體，拉出了鍺和矽單晶，還研製了鍺電晶體。我抽空自己設計和製作了一臺兩級低頻放大的電晶體收音機。用的材料和元件大部分是自制的。

那時商店裡根本買不到電晶體收音機，中國在1962年才試製成功第一臺全部國產元件的電晶體收音機。適逢第26屆世界乒乓球錦標賽在北京舉行，我開啟我做的收音機和同班同學一起收聽乒乓球錦標賽的實況轉播。後來莊則棟和丘鍾惠分別獲得男女單打冠軍，中國隊獲得男子團體冠軍，大家欣喜萬分。這臺隨身攜帶收聽廣播的東西承載了我多年的美好記憶。我們到黃昆教授的家去看電視轉播時也帶著自己的電晶體收音機，告訴他效能多麼好，他鼓勵和建議我將製作過程投稿“無線電”雜誌。料想不到他們居然在1962年第5期發表了我的文章，並且寄來稿費。我歡天喜地請同寢室的同學到北大西門外的小麵館大吃了一頓雜醬麵。

很多年之後，1986年我回國探親，問起這件事，請科學院的老同學佘覺覺幫忙找一本當年的無線電雜誌，他說這些文章都會收集到光碟中。果然，老同學經由電子郵件送來我50多年前寫的文章：《兩級低放的電晶體收音機》，請參見下圖，文中我的筆名是李懷中。

圖8. 五十八年前無線電雜誌發表的文章第1頁

圖9. 五十八年前無線電雜誌發表的文章第2頁

50多年前，晶片、積體電路尚未發明，只能用兩個單獨的電晶體設計線路。如今積體電路（Integrated Circuit）唾手可得，所以我在下文教大家自己動手用“晶片”製作一臺效果不錯的晶片電晶體收音機，不用天線就可以收到很多電臺，父母帶著孩子一起完成它，將會是十分有趣和有意思的事，孩子們受到這種入門啟蒙訓練，說不定將來會成為21世紀像巴丁那樣的科學家。

第一步，到Mike’s Electronic Parts, LLC 的網站 https://www.mikeselectronicparts.com/ 買一個收音機套件，名字是MK484 AM Radio Kit 7, 價格是$14.95。第二步，在大人指導下焊接和安裝。

圖10. 晶片收音機套件MK484 Kit 7

線路中所用的晶片MK484 IC 裡面有10個電晶體，它可放大72分貝。電源由1.5伏特的AA電池提供。要注意電解電容器C3是有極性的，正負極不能接錯。晶片的極性也不能接錯。元件可以直接焊接到印刷電路板上，方便之極。下圖是做好的成品。在明尼阿波利斯可以清楚收到690、770、830（WCCO）、950、1440、1570等AM電臺。

圖11. 晶片電晶體收音機成品

歷屆與半導體科技有關的諾貝爾物理獎

下面請大家浮光掠影地感受一下，是哪些科技天才精英推動了半導體科技突飛猛進的發展。

1909年，布勞恩(Kari Braun，德)因無線電的發明與馬可尼(Guglielmo Marconi，意)一起獲得諾貝爾獎，他發現了半導體整流效應。1943年美國最高法院撤銷馬可尼勝訴的原判，而判定特斯拉(Nicola Tesla，塞爾維亞美籍)的無線電發明專利645576 有效，他才是無線電發明人，可惜特斯拉當時已經去世了幾個月。

1921年，愛因斯坦(Albert Einstein，德)因理論物理和光電效應而獲獎。他的理論奠定了鐳射（LASER），發光二極體（LED），和鐳射二極體（LASER DIODE）的基礎。

1956年，巴丁(John Bardeen，美)、布拉頓(Walter Brattain，美)和肖克利(William Shockley，美)因發明電晶體而獲獎。電晶體是20世紀最重要的發明，它為晶片、積體電路、微處理器、計算機、GPS、網際網路……奠定了基礎。

1971年，伽柏（Dennis Gabor，匈）因發明全息照相而獲獎。近年來大家在影片上看到的虛擬人技術讓鄧麗君活生生在我們面前復活高歌，就是採用的全息投影技術。

1973年，江崎(Leo Esaki，日)因半導體中的隧道二極體隧穿效應而獲獎。

1977年，莫特(Nevill Mott，英)和安德森(Philip Anderson，美)因非晶半導體而獲獎。

1985年，克利欽(Klaus Klitzing，德)因量子霍爾效應而獲獎。

1998年，勞克利(Robert Laughlin， 美)、斯托默(Horst Stormer，德)和崔琦(Daniel Chee Tsui ，中國臺灣)因分數量子霍爾效應而獲獎。

2000年，阿爾弗雷夫(Zhores Alferov，俄)、克羅默(Herber Kroemer，德)和基爾比(Jack Kilby，美)因電子學和光電子學方面的貢獻而獲獎，基爾比因發明積體電路(Integrated Circuit)而獲獎。積體電路經過設計、製造、封裝，而成的晶片是目前最重要的半導體元件。

2009年，高錕(Charles Kao，中國香港)因光纖而獲獎。博伊爾(Willard Boyle，加)和史密斯(George Smith，美)因發明電荷耦合器件CCD影象感測器而獲獎，該成就引發了照相技術的革命，淘汰了柯達的照片和柯達公司。

2010年，蓋姆(Abdre Geim，俄)和諾沃肖洛夫(Konstantin Novoselov，俄)因石墨烯（Graphene）獲獎。石墨烯因其具有的單元子層厚度、高載流子遷移率、強度高等特性，無論在理論上還是實際應用中都被廣泛認為是21世紀的革命性材料。

2014年，赤崎勇(Isamu Akasaki，日)、天野浩(Hiroshi Amano，日)和中村修二(Shuji Nakamura，日)因高亮度藍光二極體LED獲獎。由藍光轉而發展出來的高亮度白光二極體LED居然淘汰了享譽百年的愛迪生白熾燈泡，是不是不可思議？它為全球的節能減排做出了重大貢獻。

結語

電晶體的出現為積體電路晶片、微處理器以及計算機記憶體和網際網路的產生奠定了基礎。當前全球資訊系統由300千億晶片組成，其中電晶體總數與大腦中神經元的數量相當。所以人們說電晶體是資訊時代的神經細胞。可以認為電晶體是“20世紀最偉大的發明”。

1925年美國的AT&T設立了聞名遐邇的貝爾實驗室，它致力於基礎研究、系統工程，和應用開發。貝爾實驗室取得的創新科研中電晶體肯定是最耀眼的一個，他們取得的其它成就也讓人難以置信：太陽能光電池、鐳射、DVD 和藍光BD播放器、通訊衛星、電荷耦合CCD器件、計算機程式設計、計算機作業系統……這一家民營實驗室取得的諾貝爾獎不計其數。他們的成就和董事會主席默文·凱利（Mervin Kelly）的創新文化管理方法有關。在他走後，加上其他原因，貝爾實驗室走向沒落。事實證明對企業或一個國家來說，沒有好的領導，想實現夢想只是做夢。

20世紀末，洛杉磯時報選出了50名本世紀經濟領域最有貢獻的人物。並列第一的是肖克利、諾伊斯和基爾比。他們發明的電晶體和積體電路是第三次產業革命的基礎。排名第二的是福特，他是汽車工業奠基者。排名第三的是羅斯福總統，第四的是迪斯尼創辦人迪斯尼。

創作本文的主旨就是：緬懷當代科技精英，感受他們動人的故事。

本文作者小傳：

李宗琦博士，畢業於北京大學物理系半導體專業，1965年到美國留學，獲得美國普渡大學碩士和博士學位。曾任明尼蘇達州中美聯誼會會長，是前任美國明尼蘇達州華人工商協會會長和明尼蘇達大學中國中心之友副主席。李博士在美國3M工作了27年後以商業影像部首席科學家身份退休。曾在電子數碼印刷、光學產品、電光復印、噴墨列印、三維立體影像技術等領域的研發上有很多貢獻，獲得專利12項。李博士創立了影象軒公司(Image Ensemble, Inc.)，及共同創立了公司Vista 3D, Inc., 致力於三維立體家庭影院技術開發。