“被告就是用这个莫名其妙的玩意儿到处行骗的。”
1906年春的一天，美国纽约地方法院开庭审理一桩离奇的案件。被告是一位穿着破旧、面容憔悴的三十出头的青年。原告是一位公司的经理，他指控被告行为不轨，企图强行闯入他的公司行骗。接着，戴着庄严黑礼帽的法官用手举起一个里面装有金属网的“玻璃泡”，这样对公众说。
“这个‘玻璃泡’，是我的新发明，它可以把来自大西洋彼岸微弱的电波放大……”被告也毫不示弱。
这个青年是美国发明家李·德·福雷斯特（1873～1961）——一些资料也写作德福雷斯特。“玻璃泡”就是他发明的真空三极管——也叫电子三极管。电子三极管的发明，是电子放大器件发展的第一个里程碑。
新生事物的成长之路总是崎岖又漫长的。德福雷斯特发明三极管之后，由于没有钱做进一步的试验，就带着自己的发明去找有钱的大公司提供资助。由于他不修边幅、衣服又破旧，加之人们对这种新发明还不认识，走了两家公司，连大门也没让他进。到了第三家公司，门卫把他当流浪汉，也不让他进门。他就掏出真空三极管来详细解释说明，试图打动门卫的心，放他进去。不料这门卫见他吹得神乎其神，就认为他是骗子。于是经理叫来几个彪形大汉，就出现了开头的那一幕。
德福雷斯特机智地利用法庭这个公开合法的讲台，大力宣传自己的发明，他充满信心地说：“历史必将证明，我发明了空中帝国的王冠”。他的“空中帝国”指的是无线电，“王冠”指的是真空三极管。
这场官司持续的时间并不长，但却闹得满城风雨，结果以青年的胜利告终。法庭判他无罪。从此以后，德福雷斯特的名字和他的“玻璃泡”因此传遍五洲，名扬四海。
那么，一场诉讼案怎么会使他和他的“玻璃泡”声名远播呢？
原来，自从无线电发明以后，电波就能越过万水千山了。但是，电波传得越远，就越微弱。于是，把这微弱的电波放大，就成为发明家们的当务之急。在这种背景下，“无线电的心脏”——真空三极管应运而生。1906年6月26日，真空三极管获得美国专利。后来，人们把这一天作为它的诞生之日。美国人还称德福雷斯特为“无线电之父”。
德福雷斯特是怎样创新，发明出真空三极管的呢？
1904年，英国发明家约翰·安布罗斯·弗莱明（1849～1945）发明了电子二极管，但没有放大作用。德福雷斯特试着在弗莱明那种电子二极管的两个电极之间加入一块小锡箔（这被称为栅极）。经过试验，他惊奇地发现，就是多了这块不起眼的小锡箔，就有放大作用了！经过多次试验、改进，这块小锡箔被用一根铂金丝扭成的网所代替。
也是在1906年，奥地利物理学家罗伯特·冯·利本（1878～1913或1914）也发明了类似的真空三极管，并在1910年申请了专利。
电子二极管和电子三极管由抽到一定程度真空的玻璃泡为外壳构成，后来衍生出许多新品种。它们统称电子管或真空管，统治了无线电大半个世纪。现在，除在一些场合被晶体管（即半导体管）、集成电路（IC）全面取代以外，仍在大功率等领域发挥作用。
但是，电子管有体积、重量和耗电量大，成本高，寿命短，易破碎，噪声大等许多缺点。于是寻找新放大电子组件的任务又摆在科学家们的面前。
美国贝尔实验室研究部下属真空管分部主任、电子管专家默文·凯利（1894～？）在办公室来回踱步——他从20世纪30年代中期以来，就一直在为克服电子管的缺点，发明新组件而殚精竭虑。
1945年初夏的一天，已经升任贝尔实验室副总裁的凯利，约见了同在贝尔实验室工作的固体物理学家肖克莱（1910～1989），同他一起讨论发明新组件的问题。
凯利约见肖克莱不是偶然的。“我认为，用半导体取代真空管做放大器，在原理上是可行的。”肖克莱在1939年12月29日写在实验笔记本上的这段话，是最早的晶体管设想的文字记录。这里的背景是，晶体二极管已在此前诞生。
在谈话中，肖克莱明确表示，应该探索半导体物理学。
1945年秋，以肖克莱为首，有另一位贝尔实验室的科学家、具有半导体实验经验的布拉顿（1902～1987）参加的固体物理研究组里，又增加了一位新成员——擅长理论探索和电气工程的同体物理专家巴丁（1908～1991）。此外，还配有几个各学科的专业人员。
经过几次失败之后改进的装置是，在锗晶体二极管的两个极之间放置一根加上负压的细金属探针（这相当于真空三极管的栅极）。1947年12月16日，布拉顿和巴丁发现，当探针和锗晶体二极管中的一个极靠近到大约50微米的时候，电流被放大了……开创“半导体时代”的点接触型锗晶体三极管诞生。
“如果在爱因斯坦的时空隧道中旅游，您愿到何处观光？”50年过去，弹指一挥间。1997年，有一家杂志的记者这样问“微软大帝”比尔·盖茨。
“我的第一站将是1947年12月的贝尔实验室，”比尔·盖茨不假思考地回答说，“我要去目睹晶体管是怎样发明的。”
由此可见，晶体管三极管的发明，的确在现代社会变革中占有十分重要的地位，是电子放大器件发展的第二个里程碑，曾被称为“改变世界面貌的九项专利”之一，而其余八项是轧棉机、缝纫机、带刺铁丝、电话、电灯、汽车、飞机和静电印刷术。
1947年12月23日，肖克莱请贝尔实验室的最高领导来观看演示：在原来真空三极管的地方，换上了锗晶体三极管，通信线路工作如故。
1948年6月30日（一说23日），贝尔实验室公开展示了这项发明。接着，布拉顿和巴丁获得了发明专利——肖克莱因为没有参加1947年12月16日的实验，与专利失之交臂。
但是，他们三人却共享了1956年诺贝尔物理学奖——肖克莱不但在发明锗晶体三极管的整个过程中功不可没，而且他在1949年提出的PN结理论，使真正实用的结型锗晶体管在1950年诞生。
1954年，硅晶体三极管也在美国得克萨斯仪器公司诞生。后来，形形色色的、用途广泛的晶体管如雨后春笋。
豌豆大小的晶体三极管与电子三极管相比，体积和重量大约都是1/200～1/100，耗电量是1/100～1/10，寿命却是100～1000倍。于是用真空管制作的庞大电子计算机、各种家用电器等相继退出历史舞台。
但是，科学家们并没有在缩小体积、减小重量和耗电量等方面裹足不前。
到了20世纪50年代后期，人们已经感到大量独立组件构成的电路的小型化已经“此路不通”——复杂电路中联结这么多组件的大量导线限制了体积进一步缩小。此外，组件数目在急剧增加，要快速组装为成品的工艺又跟不上的矛盾也日渐尖锐。
在这节骨眼上，担任美国得克萨斯仪器公司（TI）副经理的电子工程师杰克·基尔比（1923～）站了出来。1958年9月12日，世界上第一批平面型IC——在不超过4平方毫米的面积上大约集成了20余个元件，由基尔比实验成功。1959年2月6日，基尔比向美国专利局申报了专利，并在次年的美国无线电工程师协会举办的展览会上出尽了风头。
1959年7月30日，在位于硅谷的仙童（Fairchild）半导体公司担任副经理兼研究与发展部主任的罗伯特·诺伊斯（1927～）等人，也独立发明了IC，并在后来获得了专利。不过，早在1959年1月23日，诺伊斯就在日记里详细地记录了这一闪光的设想：“用这种方法完全可以在硅芯片上集成几百个，乃至成千上万个晶体管。”
1966年，基尔比和诺伊斯同时被富兰克林学会授予美国科技人员最渴望获得的巴兰丁奖章，并被分别誉为“第一块集成电路的发明家”和“提出了适合于工业生产的集成电路理论”的人。
对两家公司关于IC发明权的官司，美国联邦法院在1969年从法律上判定，IC是一项“同时的发明”：基尔比是第一块IC的发明者，而诺伊斯则使IC更加专业实用。1978年2月，美国的电器电子工程师协会网体电路学术年会，也有类似评判。所以，当1990年2月20日美国国家工程学院首次颁发德雷帕奖的时候，就把金质奖章和35万美元奖金给了他俩——IC的确不愧是电子放大器件发展的第三个里程碑。
不过，首先设想IC的却是英国人杜默，他在1952年就发表了IC的思想。
IC内是许多二极晶体管、三极晶体管、电阻器、电容器等电子组件的“集成”（“集成电路”也因此得名），所以省去了连接这些组件的导线空间。例如，著名的“奔腾微处理器（Pentium）”P5——它是美国英特尔（Inetl）公司在1990年初开发的，就集成了300万个晶体管。当今，IC已经发展到第五代，一个“集成块”内就有成千上万个组件。
IC的发明和改进，使电器的体积急剧缩小，以致才有我们的“掌中宝”、“全球通”、“万里达”、超薄电视、数码相机，还有了进入人体内做手术的微小机器人……
“的确，杰克·基尔比的工作给世界带来的改变之深远，是历史上罕见的，”TI的总裁兼首席执行官安吉伯称赞说，“很难想象，如果没有基尔比，我们公司，这个行业，这个世界会是什么样子……”
IC被称为“20世纪影响人类生活的十大发明”之一——其余九项是尼龙、飞机、飞艇、水中呼吸器、石膏绷带、火箭、拉链与电冰箱，以及本书将要提到的电视。这是1986年由美国《科学世界》杂志组织千百万读者投票评选的。
晶体管的改进也没有停步。2005年5月，加拿大科学家发明了一种电流只在分子内流动的新型晶体管，它的体积和能耗分别只有传统晶体管的大约10-3和10-6.此外，在2005年，日本惠普公司发明了一种取代晶体管的新元件——“交换点阵插锁”。用它代替晶体管以后，能把电子计算机的功能提高数千倍；并最终将取代晶体管——就像晶体管当年取代电子管那样。
