德福雷斯特 稍微 修整 一些 早期 的 整流 真空管 ， 在 燈絲 和 金屬片 之間 放 了 一 個 金屬線 屏幕 。 在 正常 狀況 下 ， 這 不會 影響 愛迪生 效應 電流 ， 因為 電子 會 透過 開放式 的 屏幕 直接 流到 金屬片 。 但是 當 德福雷斯特 將 一 個 負電荷 放 在 屏幕 上 的 時候 ， 就 會 發生 同性 相斥 ： 帶 負電 的 屏幕 排斥 帶 負電 的 電子 ， 流向 金屬片 的 電流 就 會 突然 減少 。 當 他 將 一 個 正 電荷 傳送到 屏幕 的 時候 ， 就 會 出現 異性 相吸 ： 屏幕 吸引 電子 ， 通往 金屬片 的 電流 就 會 增加 。 這 實驗 顯示 ， 金屬 屏 上 的 電荷 有 一點 小小 的 變動 ， 就 會 對流向 金屬片 的 電流 造成 大量 改變 。 更 重要 的 是 ， 愛迪生 效應 電流 的 變動 完全 會 模仿 傳 向 金屬屏 的 電流 變動 。 這 就 得到 一 個 確切 的 放大 機制 。 如果 來自 遠方 無線電 信號 的 微弱 電流 傳到 金屬屏 ， 它 就 會 產生 許多 強烈 的 電流 ， 而 電流 的 變動 完全 符合 無線電 波束 的 變動 。 這 股 較 強 的 電流 能夠 驅動 電報鍵 或 擴音器 。 德福雷斯特 將 這 個 金屬 屏幕 稱為 一 種 「 柵極 」 （ grid ） ， 並 因此 申請到 「 放大 微弱 電流 的 裝置 」 這 個 專利 。 由於 德福雷斯特 的 裝置 有 三 個 電極 （ 燈絲 、 金屬片 和 柵極 ） ， 因此 在 技術 上 稱為 三極體 ︵ triode ︶ 。 這 個 三極體 放大器 讓 無線電 成為 一 種 實用 的 日常 事物 。 經過 更 進一步 的 發展 ， 無線電 公司 最後 開發出 四 極 和 五極 真空管 ， 大幅 增強 了 效能 。 到 了 一九三 g 年 ， 無線電 已經 橫掃 全 世界 （ 德福雷斯特 橫越 大西洋 廣播 的 荒謬 預言 於 一九一五年 實現 ） 。 但 在 一九四 g 年代 中期 ， 工程師 已經 學會 如何 使用 無線電 信號 在 玻璃管 上 畫圖 ； 這 種 效果 做出來 的 裝置 最初 叫做 「 光電 攝像管 」 ︵ iconscope ︶ ， 也 就 是 今天 的 電視機 。 電腦 的 先驅 利用 這 種 管子 可以 迅速 開關 的 特性 ， 建造 了 第一 代 的 數位 電腦 。 真空管 具有 三 項 基本 功能 （ 整流 、 放大 以及 迅速 切換 ） ， 雖然 本質 上 只 是 一 顆 增強 的 燈泡 ， 卻 是 一 個 嶄新 電子 世界 的 中心 。 如果 把 電子學 的 早期 發展 說成 是 真空管 勝過 了 半導體 裝置 （ 像是 早期 的 晶體管 ） ， 並且 把 半導體 遠遠 拋 在 後面 ， 那 這 場 戰役 半導體 可 還 沒 就此 認輸 。 半導體 的 「 復興 」 始於 一九三 g 年代 後期 ， 由於 英吉利海峽 情勢 緊張 ， 日益 增加 的 恐懼 刺激 了 它 的 發展 。 體認到 迫在眉睫 的 軍事 衝突 主要 取決 於 空軍 的 力量 ， 英國 和 德國 的 科學家 競相 開發出 預警 系統 ， 使用 無線電 技術 偵查 接近 領空 的 敵方 飛機 。 同盟國 比較 幸運 ， 英國人 搶先 完成 了 這 個 概念 。 由於 他們 的 系統 不但 可以 發現 飛機 ， 還 能 估計出 飛機 到 英國 的 距離 有 多 遠 ， 所以 英國人 把 這 項 發明 稱做 「 無線電 偵查 與 測距 」 （ Radio Detection and Ranging ） 。 這 個 名稱 很 快 就 縮減成 「 雷達 」 （ radar ） 。 雷達站 會 將 無線 電波 束射 向 空中 。 只要 不 撞到 任何 東西 ， 波束 就 會 繼續 以 光速 直線 移動 （ 在 不列顛 戰役 期間 傳出去 的 某些 雷達 波束 ， 今天 可能 還 在 太空 中 的 某 處 ， 距離 地球 大約 六十一 光年 的 地方 繼續 行進 ） 。 但 假如 這 信號 打到 半空 中 的 一 片 金屬 （ 例如 一 架 德國 空軍 轟炸機 ） ， 波束 就 會 彈回 雷達站 ， 就 像 網球 打到 壁 上 反彈 回來 一樣 。 只要 標記出 返回 的 波束 從 哪裡 傳來 ， 並且 測量 來回 旅程 耗時 多久 ， 英國 防衛 部隊 就 能 告訴 戰鬥機 要 去 哪裡 攔截 敵機 。 起先 ， 英國人 希望 使用 標準 無線電 設備 來 傳送 和 接收 雷達 波束 。 這 個 辦法 行不通 ， 因為 真空管 整流器 無法 處理 雷達 需要 的 高 頻率 信號 。 工程師 急 著 找 其他 的 整流 設備 替用 ， 他們 從 歷史 文獻 中 挖掘出 晶體管 。 晶體 整流器 幾十 年 前 就 有 了 ， 卻 一直 不 占 有 任何 重要 地位 ， 因為 效能 一向 不 太 可靠 。 然而 ， 到 了 一九三 g 年代 ， 人們 對於 這些 晶體管 裡面 的 晶體 （ 即 「 半導體 」 元素 ） 已 有 更 深入 的 了解 。 雷達 工程師 從 新 的 知識 基礎 開始 研究 ， 終於 建造出 可靠 的 晶體 接收器 。 對於 半導體 更 深入 的 理解 則 ﹁ 隨機 ﹂ 發生 ， 差不多 可以 說 是 雜亂 的 發展 。 不 像 真空管 技術 的 開發 ， 每 位 新 的 研究 人員 和 每 個 新 發現 似乎 都 是 環環相扣 ， 科學界 對於 半導體 的 了解 卻 是 由於 一 系列 無 關聯 的 實驗 和 假說 產生 的 。 在 柏林 發表 的 某 篇 論文 、 在 劍橋 做 的 某 個 有趣 的 實驗 、 來自 巴黎 的 某 項 提議 、 來自 哥本哈根 的 某 個 反論 … … ， 這 一切 研究 成果 的 焦點 在 一九三 g 年代 逐漸 清晰 起來 。 終於 ， 科學 研究 的 兩 大 路線 （ 一 條 是 實驗 ， 一 條 是 理論 ） ， 合併到 半導體 物理學 的 一 個 理論 裡 。 這 種 實驗 的 贊助 基金 源自於 商業界 。 隨著 電力 成為 一 種 重要 的 商品 ， 電力 公司 總得 知道 傳送 電力 最 有 效率 的 方式 是 什麼 ， 電力 傳輸線 應該 要 用 銅 還是 棉 來 製造 呢 ？ 若要 回答 這 個 問題 ， 就 要 實驗 測量 無數 種 不同 材料 的 導電性 。 導電性 是 物理學家 的 一 種 概念 ， 也 就 是 電流 通過 某 種 特定 材料 的 容易 程度 ； 與 電機 工程師 對於 電阻 的 概念 剛好 相反 。 電氣 技師 的 電阻 單位 稱為 「 歐姆 」 __UNDEF__ ( ohm ) 。 於是 ， 某 個 具有 諷刺 幽默感 的 物理學家 決定 ， 導電性 的 單位 應該 叫做 「 姆歐 」 （ mho ） 。 從 替 幾百 種 材料 測定 姆歐 的 實驗 裡 ， 有些 明確 的 模式 開始 浮現 。 電 在 某些 物質 中 很 容易 流動 ， 尤其 是 像 銀 、 金 和 銅 等 金屬 。 這些 材料 可 歸類為 導體 。 其他 的 物質 （ 石英 、 玻璃 、 橡膠 和 木柴 等 ） 則 顯然 會 阻擋 電 的 流動 ， 這些 叫做 絕緣體 。 在 這 兩 種 極端 之間 還 有 一 類 材料 ， 導電性 比 絕緣體 好 ， 但 不 像 導體 那麼 好 。 這 幾 種 「 半 好 」 的 導體 （ 像是 硒