約翰·巴丁 (John Bardeen) 出色的晶體管音樂盒



1947 年 12 月 16 日, 經過數月的工作和改進,貝爾實驗室的物理學家們 約翰·巴丁沃爾特布拉頓 完成了他們的關鍵實驗,證明了點接觸晶體管的有效性。 六個月後,貝爾實驗室向美國軍方官員進行了演示,他們選擇不對該技術進行分類,因為它具有潛在的廣泛應用。 接下來的一周,有關晶體管的消息被發布給了媒體。 紐約先驅論壇報 預測它將引起電子行業的一場革命。 它做了。


約翰巴丁是如何得到他的音樂盒的

1949 年,貝爾實驗室的一位工程師製造了三個音樂盒來展示新的晶體管。 每個晶體管振盪放大器盒包含一個振盪放大器電路和兩個由 B 型電池供電的點接觸晶體管。 它以電子方式產生了五種不同的音調,儘管這些聲音聽起來並不完全悅耳悅耳。 盒子的設計是一個簡單的 LC 電路,由一個電容器和一個電感器組成。 可以使用開關組來選擇電容,Bardeen 在演示盒子時會“播放”該開關組。

一位年長的男子一隻手拿著一個用透明塑料包裹的電子產品,另一隻手指向它。
點接觸晶體管的共同發明人約翰·巴丁 (John Bardeen) 喜歡在他的音樂盒上播放“我有多幹”這首曲子。 斯珀洛克博物館/伊利諾伊大學香檳分校

貝爾實驗室使用其中一個盒子來演示晶體管的便攜性。 在早期的演示中,電路的瞬時響應令習慣於等待真空管預熱的目擊者驚嘆不已。 另外兩個音樂盒給了 Bardeen 和 Brattain。 只有巴丁的倖存下來。

巴丁帶來 他的盒子 1951 年加入教職後,他去了伊利諾伊大學香檳分校。儘管他在貝爾實驗室做出了開創性的工作,但他對搬家感到欣慰。 晶體管發明後不久,巴丁的工作環境開始惡化。 William Shockley,Bardeen 出了名的難相處的老闆,阻止他進一步涉足晶體管,貝爾實驗室也拒絕讓 Bardeen 成立另一個專注於理論的研究小組。

弗雷德里克塞茨 將 Bardeen 招募到伊利諾斯州,並在電氣工程和物理學方面獲得聯合任命,他在那裡度過了余下的職業生涯。 儘管 Bardeen 贏得了一位普通教師的聲譽——他的學生認為 小尼克·霍洛尼亞克 會爭論是沒有根據的——當他用八音盒播放禁酒時代的歌曲“我有多幹”時,他經常被學生們逗笑。 他有一把鑰匙,可以打開貼在盒子頂部的音符順序。

1956 年,Bardeen、Brattain 和 Shockley 因“對半導體的研究和晶體管效應的發現”而分享了諾貝爾物理學獎。 同年,Bardeen 與博士後合作 萊昂·庫珀 和研究生 J·羅伯特·施里弗 關於導致他們 1957 年 4 月在 物理審查 “超導的微觀理論”。 三人因開發超導 BCS 模型(以他們名字的首字母命名)而獲得 1972 年的諾貝爾獎。 巴丁是第一個在同一領域獲得兩次諾貝爾獎的人,並且仍然是唯一的物理學雙料獲得者。 他於 1991 年去世。

克服巴丁八音盒的“先天惡習”

史密森尼學會的策展人對這個盒子表示了興趣,但巴丁卻提出將它長期借給世界遺產博物館(世界遺產博物館的前身) 斯珀洛克博物館) 在伊利諾伊大學。 這樣他仍然可以偶爾借用它進行演示。

不過,總的來說,博物館不贊成允許捐贈者——或者實際上任何人——操作他們收藏的物品。 這是一個明智的政策。 畢竟,將物品保存在博物館中的目的是為了讓後代能夠接觸到它們,任何額外的使用都可能導致變質或損壞。 (請放心,一旦八音盒在巴丁死後成為收藏品的一部分,除了經過批准的研究外,很少有人被允許處理它。)但是 樂器,以及音樂盒,都是功能性物品:它們的大部分價值來自於它們發出的聲音。 因此,策展人必須在使用和保存之間取得平衡。

碰巧,Bardeen 的音樂盒一直運行到 1990 年代。 那就是“固有的惡習”出現的時候。在博物館實踐的詞典中, 固有的惡習 指的是某些材料自然腐爛的趨勢,儘管保存專家盡了最大努力將物品存放在理想的溫度、濕度和光照水平。 硝酸鹽膠片、強酸性紙和天然橡膠是典型的例子。 有些物體會迅速腐爛,因為其中的材料混合物會產生不穩定的化學反應。 對於任何試圖保持電子設備正常工作的策展人來說,固有的缺陷是一個令人頭疼的問題。

博物館問 約翰·達爾薩斯,伊利諾斯州的電氣工程教授,看了一下盒子,希望它只需要一個新電池。 Dallessasse 在伊利諾伊州的導師是 Holynak,而他的導師是 Bardeen。 所以達勒薩斯認為自己是巴丁的學術孫子。

Dallessase 最近告訴我,很快就清楚原來的點接觸晶體管之一發生故障,並且幾個蠟電容器已經退化。 但要讓八音盒恢復到可以使用的狀態,並不是更換這些零件那麼簡單。 大多數專業保護人員遵守 道德規範 這限制了他們的干預; 他們只做可以輕易逆轉的改變。

電子設備通過電線連接到示波器和其他設備。
2019 年,伊利諾伊大學教授 John Dallessasse 精心修復了巴丁的八音盒。斯珀洛克博物館/伊利諾伊大學香檳分校

博物館在一方面是幸運的:點接觸晶體管因開路而不是短路而失效。 這使得 Dallessasse 可以跨接替換零件,將音樂盒的電線連接到外部麵包板以繞過故障組件,而不是撤消任何原始焊接。 他確保使用適合時間段的部件,包括從 John 的兒子 Bill Bardeen 那裡借來的工作點接觸晶體管,儘管該技術已被雙極結晶體管所取代。

儘管 Dallessasse 盡了最大努力,但重新接線的盒子發出了大約 30 千赫茲的輕微嗡嗡聲,這在原來的盒子中是沒有的。 他得出結論,這可能是由於額外的佈線。 他調整了一些電容值,使音調更接近盒子的原始聲音。 Dallesasse 和其他人回憶說,第一個音調較低。 不幸的是,頻率無法進一步降低,因為它處於振盪器性能的邊緣。


“修復巴丁音樂盒”

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從保護的角度來看,Dallessasse 所做的最重要的事情之一就是記錄修復過程。 Bardeen 收到的盒子是作為禮物贈送的,原始設計師沒有提供任何文件,因此 Dallessase 繪製了電路圖,這有助於他進行故障排除。 此外,紀錄片導演 Amy Young 和多媒體製作人 Jack Brighton 還錄製了一段關於 Dallessasse 的短片,解釋他的方法和技巧。 現在,未來的歷史學家掌握了有關音樂盒第二次生命的資源,我們都可以聽到晶體管播放的“我有多幹”。

的一部分 連續系列 審視具有無限技術潛力的歷史文物。

這篇文章的刪節版作為“約翰·巴丁的奇妙音樂盒

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