作者 | 陳啟
來源 | 啟哥有何妙計
轉自 | 華爾街俱樂部
去年9月22日，美國白宮，新上任的美國總統拜登和英國首相鮑裡斯在進行會務，會議進行到一半，突然在場的記者們都聞到了一個怪怪的味道，白宮從業人員趕緊上前開始驅趕在場記者。
有在場記者問到：Did he shit?（他拉便便了？）
一旁的另外位攝像師說：“I have no idea，hope the microphone got it”（我也不知道，希望麥克風捕捉到了。）”
于是這一場嚴肅的會談在拜登到底是不是把便便拉在褲裆裡這一世紀大笑話中尴尬地結束了。
拜登和鮑裡斯會談内容到底是啥，沒人關心，但是“拜登到底有沒有把便便落在褲裆裡？”，到是短期内沖上網絡熱門話題，成了全世界茶餘飯後的笑料。
于是睿智中國網友編了個段子：
拜登：這是百年之未有的“大便局”！
鮑裡斯：願聞其翔！！！
如果曆任美國總統們在天有靈？會不會氣到棺材闆都按不住？
一代不如一代的美國總統
美國全稱美利堅合衆國（U.S.A），原來是英國在北美大陸的殖民地，後因為不滿英國對殖民地的壓榨，掀起獨立運動。1775年4月18日，在波士頓附近的列克星敦，反抗者們打響第一槍，史稱“獨立戰争”，5月，第二次大陸會議召開，7月4日起草并宣布了著名的《獨立宣言》。
《獨立宣言》油畫
最終，經過數年的抗争，北美殖民地的獨立戰争獲得最後勝利，美國正式誕生成為一個完全獨立的國家，而《獨立宣言》的宣布日7月4日，也成為美國的獨立日。起草《獨立宣言》的共有五人，分别是富蘭克林.本傑明、托馬斯.傑弗遜、羅伯特利.文斯頓、羅傑.謝爾曼和約翰.亞當斯，這幾位美國開國元勳的雕像還立在紀念堂中。
其中富蘭克林.本傑明，不僅是一位傑出的政治家，美國的開國元勳，更是一位知名的實體學家，在電學領域頗有貢獻。而他的頭像至今印在100美元的鈔票上，成為美國精神象征。
如果富蘭克林.本傑明等美國先賢們泉下有知，看到如今堂堂美國總統，居然會在如此嚴肅的場合大小便失禁以及前任總統特朗普在位時各種瘋子般言論丢盡美國臉面時，不知作何感想。
一代不如一代！
解密雷電力量的富蘭克林
今天掌控雷電的故事就是富蘭克林說起。
富蘭克林.本傑明不僅是個傑出政治家，他在實體學上也有頗多貢獻。富蘭克林曾經進行多項關于電的實驗，并且發明了避雷針，最早提出電荷守恒定律。法國經濟學家杜爾哥價說：“他從蒼天那裡取得了雷電，從暴君那裡取得了民權。
人類對電的關注其實早在2500多年前就開始。古希臘人就發現，用毛皮摩擦琥珀後，琥珀能吸引一些微小物品，如果摩擦夠久，還有可能出現火花，這其實就是現在人們所熟知的靜電現象。真正把“電”造福人類的是偉大的科學家法拉弟，他提出了著名的法拉第電磁感應現象，并發明了人類的首台發電機，被譽為“電學之父”，同時法拉第在實驗中發現了硫化銀随着溫度變化呈現相反電阻率變化，與金屬升溫增加電阻率的特性截然不同，這也是半導展現象的首次被發現。
在實體學中，“電”有正電荷與負電荷之分，當電荷移動時就會形成電流，比如在導線中的電流，就是帶負電荷的電子定向移動。古希臘人發現用毛皮摩擦琥珀後，琥珀就能吸引微小物品，這是因為摩擦後的琥珀帶了負電荷。
但是古人無法正确了解其中的原理，并認為琥珀當中帶有神力，在古希臘文當中，“琥珀” 與“電”都是同一單詞，其實作代英文單詞當中的電（electric），也是由單詞琥珀（elektro）演變而來。
但是人們一直想知道摩擦起的靜電和天上的雷電到底是不是同一會事，富蘭克林也深入其中。
在18世紀中葉的時候，有一位叫做思朋斯醫生的雜耍藝人，曾經在一個“電吻”的節目中，利用電容器的原理，讓接吻的兩人在瞬間爆發出火花。正是這個稱為萊頓罐的裝置引起了富蘭克林的極大興趣，在此後的時間裡，富蘭克林把全部的時間都傾注到了電的研究上。
富蘭克林的研究中認為電荷有正負之分，并鑒定區分了導體和及絕緣體。他認為閃電是一種電現象。并且在《電的實驗與觀察》一書中，富蘭克林富有想象性要驗證閃電與電是沒有差別的，并且列舉了驗證的試驗方法，就是在一個很高的建築物頂端，當人手持一根7 米左右長度的鐵杆，在雲層足夠低的情況下，雲層中的電荷就會通過鐵杆引到這個人的身體上，發出火花。
1752年，富蘭克林做了著名的風筝實驗，證明打雷時候的閃電也是一種放電現象。
著名的“風筝實驗”
富蘭克林的這個論斷引起了其他科學家們的關注，其中法國人托馬斯弗朗索瓦狄阿裡巴月在1752年5月10日，就親自體驗成功了，後來經過多位科學家的實驗也證明了富蘭克林的論斷正确性。是以在歐洲的科學界，富蘭克林成了一位出名的人物。
而且他并非隻靠一個雷雨天的風筝實驗，而是一系列在電學理論上的有着頗多貢獻和結論。包括确定了電的單向流動特性，并且提出了電流的概念；合理地解釋了摩擦生電的現象；提出電量守恒定律；定義了我們今天所說的正電和負電等等。
從上面的成就，以及如今高大建築上布滿的避雷針和避雷設施可以看出，富蘭克林作為科學家真不是浪得虛名，他在電學方面的研究确實為後世學者的研究積累不少前期寶貴的經驗，為人類對電的研究和利用，推開了一扇大門。
是以富蘭克林被稱為“解開雷電奧秘的第一人”。
掌控雷電力量，人類推開新世紀的大門
18世紀80年代，意大利科學家伽爾瓦尼在解剖青蛙時，發現兩種不同的金屬接觸到青蛙會産生微弱的電流。這是人類第一次發現了流動的電，這種流電為制造電池創造了可能。但是，伽伐尼以為這是來自青蛙體内的生物電。而意大利實體學家伏打知道這件事情後，意識到這可能是因為兩種不同的金屬有電勢差，是以産生了流動，而青蛙的作用相當于今天我們說的電解質。
于是，在1800年，伏打用鹽水代替青蛙，将銅和鋅兩種不同的金屬放到鹽水中，就産生了電流。當然銅和鋅之間的電勢差隻有0.7伏左右，非常弱，于是伏打将6個這樣的單元串聯在一起，就獲得了超過4伏電壓的電池。有了電池，電學的研究就得以不斷取得重大的突破。
當時的意大利正在拿破侖的控制之下，拿破侖在得知伏打的發明後，專門在巴黎接見了他，冊封他為伯爵，而且給了他一大筆獎金。後來人們用他的名字作為電壓的機關——伏特！機關符号是大寫的V，以紀念這位偉大的科學家。（因為Volta是意大利語，變成英語音譯成中文讀音為伏特）。
電池的發明除了在科研和生活中有實際的用途，其實還證明了一件事，就是能量是可以互相轉化的，當然在伏打的年代大家還不知道這個道理。
有了電池後，科學家們得以将電學的原理搞得很清楚了，接下來就是如何利用電能的問題了。這是電學史上第三個偉大瞬間，人們要真正動手改造和利用電了。
利用電能涉及到兩大發明：發電機和電動機——發電機将其他能源轉變成電能，電動機将電能轉變成機械能推動機器。而這兩種機器工作的基本原理，都是建立在電磁學理論之上的。是以，發電機和電動機都是在搞清楚了電磁原理之後發明的。
電和磁的關系，是被丹麥實體學家漢斯·奧斯特偶然發現的，1820年，他在給學生上完課收拾儀器時，無意間發現了通電導線旁邊的磁針會改變方向，并且是以發現了電流的磁效應，這成為了後來電動機的工作原理。
把電磁關系的研究推向高潮的是法拉第，他的研究成果是發現了磁生電現象，這就為發電機的出現提供了可能。但遺憾的是，天才的法拉第沒有受過高等教育，數學很差，沒辦法把自己的理論繼續推進。他的實驗成果後來被麥克斯韋應用，進而建立起了現代的電磁學理論。
在電學和磁學方面，理論的大廈最終是由英國著名科學家麥克斯韋完成的。如果要問英國在牛頓之後第二個偉大的科學家是誰，恐怕要數麥克斯韋了。
詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell，1831年6月13日〜1879年11月5日），出生于蘇格蘭愛丁堡，英國實體學家、數學家。經典電動力學的創始人，統計實體學的創始者之一。
1873年，麥克斯韋完成科學巨作《電磁通論》，統一了光、電、磁的基礎理論，精髓就是我們現在所熟知的麥克斯韋方程。《電磁通論》全面總結19世紀中葉以前對電磁學的研究成果，建立了完整的電磁理論體系。這是一部可與牛頓的《自然哲學的數學原理》、達爾文的《物種起源》、愛因斯坦《統一場論》相媲美的裡程碑式的不朽名著，是電與磁的大一統理論。
在麥克斯韋之前，電和磁之間的奇妙關系已經被科學家所發現，如奧斯特發現了電流的磁效應現象；法拉第發現了電磁感應現象，利用這個原理，法拉第做出人類第一個電動機，是現在電動機的祖先；安倍發現電流和磁場之間的方向關系，也就是著名的右手螺旋定則——安倍定制；
高斯定律、高斯磁定律、法拉第磁感定律、安倍環路定律等分别解釋了磁場、電場和磁電相生，最後麥克斯韋親手補上安倍環路定律最後的空缺。至此電磁學大廈基石理論全部補齊，麥克斯韋理論通過四個方程組，精簡而又完美诠釋了電場和磁場之間的關系，統一了電磁學。
最初在《電磁通論》裡麥克斯韋列了8組20個方程，這種複雜性讓那個年代的實體學家很崩潰，不知道如何設計電路檢驗麥克斯韋的理論。赫維賽德在1880年的一篇論文中首次采用了矢量微積分形式的麥克斯韋方程，他抛棄了惱人的四元數，将方程數目一下子削減到4個，并且展現了驚人的對稱性，于是就變成我們現在所熟知的麥克斯韋方程組。
由赫維賽德精簡重構後成為麥克斯韋方程組的積分形式和微分形式一共2組，8個公式，現在教科書都是用他改寫後的麥克斯韋公式，不過現在提都不提這位老哥，提起麥克斯韋方程組都沒他什麼事，筆者要為他正名一下。
站在赫維賽德舉高的手掌上，我們才聽到麥克斯韋告訴我們，電磁波的傳播是電場和磁場互相激蕩！而光也是電磁波的一種！
回到主題
電學成就的第四個高光時刻，就是它的普及和應用。這個工作，其實是由德國和美國一批真正來自工業界，并且能夠看到電的應用前景的發明家完成的。這些人認識到電是一種能量，并将它和産業革命聯系起來了。
1832年，法國人畢克西發明了手搖式直流發電機
世界上第一台真正能夠工作的交流發電機是由德國的發明家、商業巨子西門子設計的。和之前的發明家不同，西門子本身就是一個企業家，他搞發明更多地是為了應用。
1866年，西門子受到法拉第研究工作的啟發，發明了交流發電機，随後就由他自己的公司制造了。從此人類又能夠利用一種新的能量——電能，并且由此進入了電力時代。
1891年，美國著名發明家尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla，1856—1943）所在的西屋電氣公司利用他所發明的多相交流發電機開始為全美國提供照明和動力用電。
至此，以電力為主的第二次工業革命開始，人類開始進入全新電氣時代。
人類解密并掌握電的力量，僅僅是最近200多年的事，這也恰恰是世界經濟飛速發展的200多年。電，這種大自然最神秘的能量被人們所掌握，不僅成為當年最重要的能源，更是變成計算機資訊時代靈魂，徹底改變了人類的曆史程序。可以說，直到現在，電都是整個現代生活的核心，我們無法想象離開電的生活會變成什麼樣，一旦斷電，整個現代社會基本就全亂套了。
是以在掌控雷電力量的道路上，富蘭克林、伏打、安倍、高斯、法拉第、奧斯特、麥克斯韋、特斯拉等一批又一批的偉大科學家們功不可沒！
愛迪生VS特斯拉的交直流之争
在18世紀的時候，科學家們還認為電和磁是風馬牛不相及的兩種實體現象。直到奧斯特、法拉第、安倍、麥克斯韋等科學家解密電和磁的關系後，人們意識到電能和磁能可以互相轉化，這也為後來的電動機和發電機的大規模應用奠定了基礎，人類則因這些發明創造從此邁入電氣時代。
發電機和電動機有了，接下來的問題就是輸送電的問題了。于是在19世紀，大發明家愛迪生發明了直流電，并且一直是直流電的堅定的推廣者。
1882年愛迪生電氣照明公司在倫敦建立第一座發電站，安裝了三台110伏的“巨漢”号直流發電機，這種發電機可以為1500個16瓦的白熾燈供電并點亮，從此電能照明時代走進千家萬戶。
随着社會對電力需求急劇增大，問題也就來了。用于使用者電壓不能太高，要增加輸出功率，就要加大電流，電流一大，輸電線發熱就急劇增加，損失功率越多，這使得遠端使用者得到的電壓還很低，而且輸電線因為高溫極容易引發各種火災事故。直流電的弊端極大的影響了電力的應用。
這一切被尼古拉.特斯拉看在眼裡，他是交流電的推廣者，曾經試圖說服愛迪生，他建議使用交流電來輸電。交流電機比直流電機結構更簡單，容易變壓，可以簡單、經濟、可靠地解決提高輸電電壓的問題。但愛迪生對特斯拉所說的交流電具有諸多好處無動于衷，交流電建議遭到了愛迪生強烈的拒絕！
愛迪生強力打壓特斯拉，诋毀交流電，為了阻撓交流電發展，愛迪生除了當衆做交流電電死動物實驗、發動媒體報道交流電事故，還促成電椅的發明——用交流電執行死刑，他們之間的“交直流大戰”從此展開了。
為了減少輸電線中電能的損失，隻能提高電壓。在發電站出廠時把電壓升高，到使用者端再把電壓降下來，這樣就能達到輸電過程中低損耗的目的，這才能把電能送到更遠的距離。在當時，同功率下交流電站裝置便宜，造價低廉，升降壓友善，比直流電的更容易進行遠距離輸送電。
雖然愛迪生全力诋毀特斯拉和交流電，但是并不能阻擋交流電輸電技術的進步。
1888年，費朗蒂設計的倫敦泰晤士河畔的大型交流電站開始輸電，他先将交流點升高到1萬伏，到十公裡外的市區，再降低到2500伏，再送到各街區的二級變壓站，降低為100伏供給使用者照明，效果非常好，事實成功的證明了特斯拉的高壓交流輸電的優越性。從此除英國外，德國，美國也開始大規模應用，并且在全世界迅速推廣。
交流電升降壓，說起來容易但是做起來難，交直流變化，以及電壓變化都需要使用大量專業電子電力轉換器件，于是電子電力技術成了核心。
19世紀30年代，美國實體學家約瑟夫·亨利在研究電路控制時利用電磁感應現象發明了繼電器。最早的繼電器是電磁繼電器，它利用電磁鐵在通電和斷電下磁力産生和消失的現象，來控制高電壓高電流的另一電路的開合，它的出現使得電路的遠端控制和保護等工作得以順利進行。
人們可以利用繼電器的特點，用一個回路去控制另外一個回路的通斷，而且這兩個回路是隔離的，安全性比較好。比如使用小電流控制去一個大電流，在利用電的路上，又前進的一步。
于是繼電器在電子電力轉換領域開始應用，但是繼電器也有很大缺點，在當時成本昂貴，效果一般，而且提供的輸出功率有限，市場呼喚更好的解決方案。
于是電力史上劃時代的産品出現了，電子管橫空出世！
劃時代的電子管
真空電子管，也叫真空二級管，最早是一種電信号放大器。
1904年，美國科學家約翰.安部羅斯.弗萊明，為自己發明的電子管弗萊明“閥”，申請了專利，這标志這人類曆史上第一隻電子管誕生，世界邁向了電子時代。
1882年，發明大王愛迪生，為了尋找電燈泡的最佳燈絲材料的時候，做了一個實驗，他在真空的燈泡内的碳絲附近放置了一塊金屬銅箔片，希望它能阻止碳絲蒸發，最終實驗結果令人失望，但是實驗過程中愛迪生無意中發現一個奇特現象：當電流通過碳絲的時候，在沒有連接配接在電路裡的金屬薄片中也有電流通過，這就好奇，不在連通的狀态下，哪來的電流？在當時，這是一件不可思議的事情，敏感的愛迪生肯定這是一項新的發現，并想到根據這一發現也許可以制成電流計、電壓計等實用電器。為此他申請了專利，後來這種現象被稱為“愛迪生效應”。
1896年，馬可尼無線電報公司成立，馬可尼聘請一個叫弗萊明的人當顧問，這個弗萊明曾經擔任愛迪生光電公司的技術顧問。弗萊明被要求改進無線電報接收機中的檢波器時，他就設想采用愛迪生效應進行檢波。弗萊明在真空玻璃管内封裝入兩個金屬片，給陽極闆加上高頻交變電壓後，出現了愛迪生效應，在交流電通過這個裝置時被變成了直流電。通過控制栅極電壓可以控制電子流量，外加單向單導通，它具有整流和檢波兩種作用。
弗萊明根據“愛迪生效應”發明了電子管，這就是電子管的由來。
電子管的出現，特别是二極管的整流和檢波這兩種作用通過特定的組合，可以實作交流電和直流電可以互相轉變！
這讓人類完成了一件偉大的事情，電，是能夠被控制的！！！
馴服“電”這個古怪的精靈之後，人類的科技發展就開始飛速前進。
随後，1907年，美國發明家德福雷斯特，又在弗萊明二極管的基礎上，在二極管的燈絲和闆極之間巧妙的加了一個栅極闆，制成了真空三極管。
當極對燈絲連上電壓對陰極加熱，激發陰極電子通過栅極打在陽極上。通過這樣的電子流，電子管可以将較小的交流電放大成較強的信号，實作信号放大功能。在信号放大的同時，通過控制栅極電流可以控制整個電子流量，因而獲得所需的伏安特性。
這就是巧妙的通過小電流控制大電流，實作信号放大的真空三極管。
電子管因為其單向導通性，可以用開關代表0和1，可以完成二進制數字電路的設計，加上三極管，通過一系列電路設計群組合，就可以搭建最簡單的運算放大電路！計算機的雛形初現了！
各位不要小看這些簡陋的電子管，不光是加減乘除，複雜一點還能解三角函數！
現在國内教科書上都這麼寫：人類第一台通用電子計算機是1946年2月14日，誕生于美國賓夕法尼亞大學的“ENIAC”号。幾乎所有人都這麼認為，老師也是這麼教的。
No！
其實在“ENIAC”号之前，還有一台更早的電子計算機。
阿塔納索夫-貝瑞計算機（Atanasoff–Berry Computer），通常簡稱"ABC計算機"這才是世界上第一台電子數字計算裝置。這台計算機在1937年設計，并在1942年成功進行了測試，它功能比較簡單，不可程式設計，但是可以求解線性方程組。然而，在發明者阿塔納索夫因為二戰任務而離開愛荷華周立大學之後，這台計算機的工作就沒有繼續進行下去。
“ENIAC”誕生後，兩者就誰才是“第一台電子計算機”互掐了十多年。
1973年，美國聯邦地方法院登出了ENIAC的專利，并得出結論：ENIAC的發明者莫克利從阿塔納索夫那裡繼承了電子數學計算機的主要構件思想。是以，“ABC”被認定為世界上第一台計算機，這台計算機在1990年被認定為IEEE裡程碑之一。
是以世界上第一台計算機不是“ENIAC”，而是“ABC”！
不過，現在“ENIAC”作為第一台電子計算機的叫法在國内似乎已經改不過來了。
在第二次世界大戰中，敵對雙方都使用了飛機和火炮，猛烈轟炸對方軍事目标。要想打得準，必須精确計算并繪制出"射擊圖表"。經查表确定炮口的角度，才能使射出去的炮彈正中飛行目标。但是，每一個數都要做幾千次的四則運算才能得出來，十幾個人用手搖機械計算機算幾個月，才能完成一份射擊圖表，極其費時費力。
這時賓夕法尼亞大學莫爾電機工程學院的莫希利（John Mauchly）于 1942年提出了試制第一台電子計算機的初始設想——“高速電子管計算裝置的使用”，期望用電子管代替繼電器以提高機器的計算速度。
美國軍方得知這一設想，馬上撥款大力支援，成立了一個以莫希利、埃克特（John Eckert）為首的研制小組開始研制工作、預算經費為15萬美元，這在當時是一筆巨款。
其中，大名鼎鼎的計算機之父約翰·馮·諾伊曼擔任項目顧問，他提出了包括運算器、控制器、存儲器、輸入、輸出的“馮·諾伊曼結構”，大大促進了電子技術和計算機的發展。
4年後，在1946年“ENIAC”被制造出來了。這個大家夥用了18000個電子管，占地170平方米，重達30噸，耗電功率約150千瓦，并配備體積龐大的冷卻系統，不過這台電子計算機每秒鐘可進行5000次運算，這比之前的計算速度快了上千倍，性能極為優越。當時微分機計算60秒射程彈道軌迹需要20小時，而“ENIAC”僅需30秒，當時是破天荒的。
盡管“ENIAC”誕生之時，二戰已經結束，盟軍早已經勝利，“ENIAC”并沒有派上大用場，不過在随後的首枚氫彈的制造過程中，“ENIAC”還是出過一份力的。
占地170平米的龐然大物“ENIAC”
電子管雖然讓人類科技前進的一大步，但是電子管本身也有些巨大的問題：電子管體積很大，耗電量大，易發熱，因而工作的時間不能太長，這18000個電子管中，萬一有幾個損壞，要更換它們是件萬分痛苦的事。
電子管實在太不穩定，功耗又高，發熱有大，是以找到新技術新産品來替換它們是遲早的事，于是一種新技術橫空出世，那就是半導體半導體技術。
時至今日，電子管在電子電氣行業的應用早就邊緣化，絕大多數功能都被半導體半導體所替代。不過電子管還有一個用途，在專業的音響發燒友中長盛不衰——膽機。
發燒友們鐘愛的“膽機”
膽機有它獨特的“膽味”，會使聲音溫暖耐聽，音樂感好，氛圍好。是以膽機是音響業界最古老而又經久不衰的長青樹，其顯著的優點是聲音甜美柔和、自然關切，尤其動态範圍之大，線性之好，絕非其他器件所能輕易替代。
而那些名貴的膽機，居然要賣到幾百萬一台，果然是土豪的世界，筆者隻能說誰能讓我抱一下。
Junction，PN結，來自半導體世界的力量！
半導展現象其實早在19世紀上半葉就科學家被發現。
1833年，英國科學家電子學之父法拉第最先發現硫化銀的電阻随着溫度的變化情況不同于一般金屬，一般情況下，金屬的電阻随溫度升高而增加，但巴拉迪發現硫化銀材料的電阻是随着溫度的上升而降低，這是半導展現象的首次發現。
不久，1839年法國的貝克萊爾發現半導體和電解質接觸形成的結，在光照下會産生一個電壓，這就是後來人們熟知的光生伏打效應，這是被發現的半導體的第二個特征，利用這個原理人類學做出光伏太陽能發電闆，如今遍布全世界，成為人類清潔能源之一。
1873年，英國的史密斯發現硒晶體材料在光照下電導增加的光電導效應，這是半導體又一個特有的性質。
半導體的這四個效應，(霍爾效應的餘績──四個伴生效應的發現)雖在1880年以前就先後被發現了，但半導體這個名詞大概到1911年才被考尼白格和維斯首次使用。而總結出半導體的這四個特性一直到1947年12月才由貝爾實驗室完成。
在1874年，德國的布勞恩觀察到某些硫化物的電導與所加電場的方向有關，即它的導電有方向性，在它兩端加一個正向電壓，它是導通的；如果把電壓極性反過來，它就不導電，這就是半導體的整流效應，也是半導體所特有的第三種特性。同年，舒斯特又發現了銅與氧化銅的整流效應。
前文提到電子管又大又重，不僅發熱大，壽命短，且不穩定，比如要更換“ENIAC”幾個有問題的電子管，實在是太麻煩了。電子管的弊端越來越明顯，遲早要被替代，拿什麼替代呢？于是科學家尋找電子管的替代者，最終找到了答案！
來自半導體世界的力量！
“ENIAC”雖然研制成功， 但是在使用過程中暴露了電子管的問題：傻大笨粗。為此，美國貝爾實驗室成立了一個固體實體研究小組，試圖制造一種能替代電子管的半導體器件。貝爾實驗室對半導體材料進行了研究，發現摻雜的半導體整流性能比電子管好，決定集中研究矽、鍺等半導體材料，探讨用半導體材料制作放大器件的可能性。
1947年12月，以肖克利為首的半導體研究小組實驗發現，在鍺片的底面接上電極，在另一面插上細針并通上電流，然後讓另一根細針盡量靠近它，并通上微弱的電流，這樣就會使原來的電流産生很大的變化。微弱電流少量的變化，會對另外的電流産生很大的影響，這就是“放大”作用。在首次試驗時，它能把音頻信号放大100倍。這樣，第一個半導體誕生了！
從20世紀50年代起，半導體開始逐漸替代真空電子管，并最終實作了內建電路和微處理器的大批量生産。1954 年，貝爾實驗室開發了第一台半導體化的計算機TRADIC，使用了大約700個半導體和1萬個鍺二極管，每秒鐘可以執行100萬次邏輯操作，功率僅為100瓦，比“ENIAC”小的多了。1955年，IBM公司開發了包含2000個半導體的商用計算機，别看現在IBM現在在普通民用領域好像沒啥存在感，人家在高科技領域依然有着深厚的功底，3nm的GAA半導體結構（Gate-All-Around FET）就是IBM的工作組開發的。
肖克利就是大名鼎鼎半導體之父，半導體發明人一共有三位除了威廉·肖克利、還有約翰·巴丁、沃爾特·布拉頓，三人于1956年的共同獲得諾貝爾實體學獎！
這三個人是半導體的共同發明人，不過三個人中最牛逼其實是巴丁博士，這家夥是史無前例的，他分别憑借發明半導體和超導BCS理論于1956年和1972年兩次獲得諾貝爾實體學獎，别人拿一次都不得了，這家夥一人拿兩次的，前無古人，後無來者！
……
半導體PN二極管的出現，開始全面替代真空電子管。作為開關，半導體比電子管更快、更小，為電腦的微型化奠定了基礎，又讓人類前進一大步，諾獎給這三位大神，沒毛病！
不過可惜的是，肖克利雖然是個技術大牛，但是脾氣不太好，愛出風頭，用現在的話來講是就是情商低，老是得罪人，最終三個人鬧的不歡而散。甚至到最後自己的徒子徒孫們也日益不滿，八個年輕人出去自立門戶，搞了個新公司叫仙童（Fairchild），肖克利得知後氣得大罵：“你們這群叛徒！”，鬧的滿城風雨。
這八個人就是赫赫有名的矽谷“仙童八叛徒”的故事。仙童在半導體曆史上最具傳奇色彩的公司，從這裡走出了無數半導體傳奇人物，包括英特爾的創始人諾伊斯和戈登摩爾，AMD的創始人桑德斯，國家半導體的查理·史波克和皮埃爾·羅蒙德，Intersil的創始人謝爾頓・羅伯茨，模拟電路大神鮑勃韋樂等均出自這家公司，仙童堪稱半導體界“黃埔軍校”。
仙童八叛徒
如今在這小小的晶片裡面，蘊含着巨大的能量。在僅僅隻有幾平方厘米的面積内，半導體功率器件能承受數千伏的高壓，數十安培的電流，並且可以長期穩定工作的。這在真空電子管時代簡直是無法想象的。
如今半導體已經被廣泛用于各行各業，無論是工業機電，還是大型電網，光伏逆變器，還是高鐵，電動汽車，小到各種計算機、家用電氣、智能手機、通信裝置全都是半導體下遊的終端應用。
而這一切都源于世界上第一個PN結二極管！而正是因為半導體技術的突飛猛進，人們使用着高速5G網絡，用着最新的電子裝置，打王者、刷抖音、聽音樂、移動辦公等絢爛多姿的資訊時代生活。
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石油危機和IGBT橫空出世
二戰結束後，各國從戰後的廢墟中恢複過來，歐洲依靠“馬歇爾計劃”迅速恢複元氣，開啟了長達20年的高速發展期。但在西方經濟騰飛的背後，卻是中東波斯灣地區産油國被壓迫的血淚史。
1891年，英國石油公司在伊朗鑽了第一口井，此後，波斯灣巨型油田不斷被發現。目前波斯灣地區已探明的石油儲量約為490多億噸，約占世界石油儲量的一半。波斯灣地區不僅油藏異常豐富，開采容易，油品上乘，而且離港口近，航運條件非常好，是以波斯灣地區各國成了世界主要原油出産地和出口地，出口的原油占到全世界的90%。
戰後的50年代，歐洲經濟開始複蘇，石油作為主要的石化能源和化學工業原料，波斯灣地區的迎來了曆史上最大一波石油開拓潮，但主導者卻是西方資本旗下的“石油七姐妹”：
英國石油、皇家殼牌、紐澤西标準、加州标準、海灣石油、莫比爾、德士古……
在他們的壓制下，石油價格長期處在1-2美元一桶，僅僅是煤炭價格的一半。而西方對阿拉伯宿敵以色列的支援，更激化了二者的沖突。最終在1973年第四次中東戰争爆發後，中東國家開始将石油當做武器，一邊大幅減産，提高石油價格；一邊開啟國有化程序，将“七姐妹”趕出中東。
這就是影響深遠的“第一次石油危機”。
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新能源的“芯髒”IGBT
如果沒有所謂的新能源革命，那麼IGBT會過過去一樣，每年保持平穩增長，但是現在這一切都變了，IGBT變成炙手可熱的明星。
無論是光伏/風電新能源，還是新能源電動汽車都離不開電子電力轉換的核心——IGBT。
在光伏/風電的逆變器/變流器上，在汽車的電驅總成裡，都留下了IGBT的身影。
在光伏/風電新能源領域，剛開始發出的電是“粗電”，需要變成精細電才能上網，于是IGBT就肩負起這樣的使命。而且現在歐洲因為戰争因素，電價奇高，歐洲家庭光伏需求大增，畢竟隻要2年就能收回投資成本，是以配套的微型逆變器也同樣大賣。
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根據天風證券預測，中國2025年新能源汽車有望達到600-700萬輛，經測算中國新能源汽車半導體市場規模在2025年有望達到62.8億-73.2億美元。汽車半導體包含功率、控制晶片、傳感器，其中功率半導體在新能源汽車半導體價值量中的占比達到55%，價值量在31-36億美金之間，換言之，從目前整個IGBT市場規模的89億美金到2025年的180億美金中，IGBT市場的增長大頭将來自新能源汽車，其他包括光伏，工業電機，軌道交通等。
IGBT，未來可期！
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結語
從富蘭克林揭示雷電奧秘，到奧斯特、法拉第、安倍等科學家發現電與磁的奧秘，到麥克斯韋統一電與磁；從愛迪生與特斯拉針鋒相對，到西門子、通用、ABB、三菱們把人類帶入電氣時代。
從弗萊明發明電子管到肖克利發明半導體，從簡陋的二極管，三機關到IGBT；從一代P.P.T結構IGBT到現在微溝槽+場截止型7代IGBT；從矽基到碳化矽，氮化镓，以及未來可能出現的以氮化鋁，金剛石為襯底材料的功率半導體，數十年來人類一直在掌握能源上，特别是掌握電能，高效利用電能上不斷前行，希望在未來最終能完全徹底的掌控“雷電力量”實作“碳中和”的偉大目标。
在未來新能源的盛宴上，中國不會缺席，因為中國有士蘭微、時代電氣、華潤微、積塔半導體、斯達等一幹刻苦專研功率半導體技術的優秀公司。
緻敬所有偉大的科學家和偉大的公司。
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