פאול ויטגנשטיין למד אצל מלווין ברי ולאחר מכן אצל הפסנתרן הפולני הווירטואוזי תאודור לשטיצקי. הופעתו הפומבית הראשונה הייתה ב-1913 וזכתה לביקורות אוהדות.
שנה אחר כך פרצה מלחמת העולם הראשונה והוא נקרא לשירות צבאי בצבא האוסטרו-הונגרי. הוא לחם בהתקפה האוסטרית על הצבא הרוסי בקרבת זמושץ' שבפולין, נפצע ונפל בשבי. עקב פציעתו היה הכרח לקטוע את זרועו הימנית.
הודות לתוכנית חילופי שבויים שיזם הצלב האדום שוחרר ויטגנשטיין ממחנה שבויים באומסק וחזר לווינה ב-1915.
בזמן שהתאושש מהפציעה, גמר אומר להמשיך לנגן בפסנתר תוך שימוש בידו השמאלית בלבד.
בשנת 1917 הוענק לו עיטור הכסף הגדול (Silberne Tapferkeitsmedaille I. Klasse) על גבורתו בקרב. למרות נכותו, הוא שירת עד 1918 במטה הפיקוד בחזית האיטלקית.
עם תום המלחמה החל ויטגנשטיין ליישם את תוכניתו כשהוא לומד בשקדנות, מעבד קטעי מוזיקה לנגינה ביד שמאל בלבד ולומד קטעים חדשים שחוברו עבורו על ידי אחד ממוריו, יוזף לבור, (שבעצמו סבל מעיוורון). הוא שב להגיש קונצרטים, וזכה שנית באהבת הקהל ובפרסום. לאחר מכן פנה למלחינים מפורסמים יותר בבקשה לכתוב יצירות במיוחד עבורו. בנג'מין בריטן, אריך וולפגנג קורנגולד, פאול הינדמית וריכרד שטראוס כתבו יצירות עבורו, ומוריס ראוול כתב את היצירה עמה ויטגנשטיין מזוהה יותר מכל, הקונצ'רטו לפסנתר ליד שמאל. גם סרגיי פרוקופייב כתב עבורו את הקונצ'רטו הרביעי, אך ויטגנשטיין הרגיש צורך לחכות עד שיבין אותה טוב יותר, ולבסוף לא ניגן אותה מעולם. עם זאת ויטגנשטיין ופרוקופייב נשארו ביחסי ידידות טובים.
רוב היצירות שחוברו במיוחד לוויטגנשטיין מבוצעות כיום על ידי פסנתרנים ששתי ידיהם תקינות, כמו גם על ידי פסנתרנים שאיבדו את יכולת השימוש ביד ימין מסיבה זו או אחרת, כגון לאון פליישר.
בשל עליית המפלגה הנאצית לשלטון וסיפוח אוסטריה, על פי חוקי נירנברג סווגו בני המשפחה כיהודים. פאול ניסה לשכנע את שתי אחיותיו הרמינה והלנה לעזוב את אוסטריה (לודוויג כבר התגורר כמה שנים באנגליה), ללא הצלחה, כיוון שסירבו להאמין כי "משפחה מכובדת" כשלהם מצויה בסכנה של ממש. המשפחה שילמה הון רב (כ-1.8 מיליון פרנקים שווייצרים) כדי להגדיר את האחיות כ"בנות תערובת" ובכך לאפשר להן להמשיך להתגורר באוסטריה.
פאול סירב ל"עסקה" דומה עם הנאצים וכיוון שכבר לא הורשה להופיע בקונצרטים פומביים תחת המשטר הנאצי, היגר דרך שווייץ לארצות הברית ב-1938. משם, בצוותא עם לודוויג, עלה בידו תוך שימוש בהון המשפחתי (שרובו הוחזק מחוץ לאוסטריה) ובקשרים משפטיים להשיג לאחיותיו מעמד של אזרחים שאינם יהודים.
פאול ויטגנשטיין התאזרח בארצות הברית ב-1946. הוא בילה שם את שארית חייו, בעיקר בהוראה. הוא מת בניו יורק ב-1961.
מוליך למחצה
מוליך למחצה (בקיצור לעיתים: מל"מ ובאנגלית: Semiconductor) הוא חומר אשר תכונות ההולכה החשמלית שלו נמצאות בתחום הרחב שבין תכונותיהם של חומרים מוליכים לבין אלה של חומרים מבודדים. תכונות ההולכה של מוליך למחצה משתנות מאוד כתלות בגורמים חיצוניים כגון טמפרטורה וחשיפה לאור. לחומרים מוליכים למחצה שימושים רבים בתחום האלקטרוניקה.
הניסוי הראשון בחומר מוליך למחצה נערך על ידי מייקל פאראדיי ב-1833. פאראדיי גילה כי ההתנגדות החשמלית של כסף גופרי יורדת בצורה דרסטית עם חימומו של החומר על גזיה רגילה.
החומרים.
המוליכות החשמלית של חומר מסוים תלויה בצפיפות האלקטרונים החופשיים שיש לו, כלומר בכמות האלקטרונים שלא משתתפים בקשרים כימיים. כמות האלקטרונים החופשיים נקבעת על פי מבנה הפסים של החומר. לחומרים מוליכים יש צפיפות אלקטרונים חופשיים מסדר גודל של formula_1 אלקטרונים למטר מעוקב ולמבודדים יש כמות זעומה. בשני המקרים כמות זו כמעט ולא משתנה כתוצאה מעירורים חיצוניים.
באופן טיפוסי, מוליכים למחצה הם חומרים מהטור הרביעי של הטבלה המחזורית, כגון צורן (סיליקון) Si וגרמניום Ge המאופיינים ב-4 אלקטרוני ערכיות. כאשר החומר מסודר כגביש טהור, כל אטום בשריג הגבישי הוא בעל 4 שכנים איתם הוא נמצא בקשר קוולנטי, כך שלמעשה בכל המערכת אין אלקטרונים חופשיים להולכה. גביש כזה נקרא מוליך למחצה אינטרינזי, והאלקטרונים החופשיים בו הם תוצאה של פגמים בגביש או עירור תרמי מפס הערכיות לפס ההולכה. כדי להגדיל את המוליכות החשמלית של מוליך למחצה ניתן לאלח (לסמם) את הגביש על ידי השתלת חומר אחר בתוכו בעל מספר שונה של אלקטרוני ערכיות. גביש כזה נקרא מוליך למחצה אקסטרינזי וצפיפות האלקטרונים החופשיים בו תלויה בצפיפות החומר המאלח. אלקטרון שעבר מפס הערכיות לפס ההולכה או שנקשר בקשר קוולנטי לאטום מאלח משאיר אחריו חור - המתואר כחלקיק הנושא מטען חיובי.
בנוסף, ניתן להשתמש בתרכובות המשלבות שני חומרים, שאחד מהם הוא מהטור השלישי והשני מהטור החמישי. כך מרכיב אחד תורם להולכה חמישה אלקטרונים והמרכיב השני תורם רק שלושה, ומתקבל מצב דומה לשימוש בחומרים מהטור הרביעי. תרכובות שימושיות בתעשיית המיקרואלקטרוניקה הן גליום-ארסניד (שילוב של גליום וארסן) ואינדיום-פוספיד (שילוב של אינדיום וזרחן). לצורכי הדמיה תרמית התפתחה תרכובת משולשת של מרקורי-קדמיום-תלוריד וקיימות תרכובות רבות אחרות.
אילוח וסוגי הולכה.
פעולת זיהום מכוון של גביש נקי על ידי חומר אחר נקראת אילוח (doping). על ידי הוספה של חומרים מהעמודה החמישית, נוספים אלקטרונים עודפים. קשרם של אלקטרונים אלה לאטומים חלש יותר ולכן לאחר עירור תרמי הם מסוגלים להשתחרר, לנוע ולהעביר זרם חשמלי, חומרים אלו נקראים תורמים (donors). מצד שני, על ידי הוספה של חומרים מהעמודה השלישית, נוצרים קשרים קוולנטיים בהם חסר אלקטרון, חומרים אלו נקראים אקספטורים (acceptors). מחסור בקשר הקוולנטי באלקטרון נקרא חור והוא מתנהג כמו נושא מטען חיובי, כפי שיוסבר מיד בעזרת האנלוגיה הבאה. תארו לעצמכם חדר עם הרבה אנשים חסרי נחת והרבה כיסאות, כך שישנו רק כיסא אחד פנוי. מדי פעם, אדם שיושב סמוך לכיסא הריק, יקום מכיסאו ויתיישב עליו. כעבור כמה זמן, אדם אחר יתיישב על כיסאו וכך הלאה. מתבונן מבחוץ, שלא שם לב לאנשים, יראה כיסא ריק שזז ממקום למקום. האנשים הם האלקטרונים (נושאי המטען השליליים) והכיסא הריק - כלומר אי הימצאותו של אדם עליו - הם החורים (המתנהגים כמו נושאי מטען חיוביים). מאחר שאין נושאי מטען חיוביים ידועים, תופעה זו סקרנה חוקרים רבים עד שנמצא לה הסבר. בהמשך לאותה אנלוגיה, צופה חיצוני הרואה אדם הקם מכיסאו ומתחיל לנוע רואה בעצם שני דברים: ראשית, את היווצרותו של אדם מהלך נוסף (נושא מטען שלילי) ושנית את היווצרותו של כיסא ריק נוסף (נושא מטען חיובי). אירוע זה, בו נוצרים זוגות אלקטרון-חור, נקרא גנרציה. האירוע ההפוך, בו אדם מתיישב על כיסא פנוי (או אלקטרון תופס את מקומו של החור), נקרא רקומבינציה.
הכמות וסוג נושאי המטען החופשיים בחומר תלויה בסוג הזיהום של המוליך למחצה ובשיעור הזיהום בו. מוליך למחצה יכול להכיל נושאי מטען חופשיים מסוג אחד או משני הסוגים גם יחד, בשיעורים דומים או שונים, וכל זאת בהתאם לסוג ולמידת הזיהום שבו. מוליך למחצה, שרוב נושאי המטען החופשיים בו הם אלקטרונים, נקרא חומר N type. מוליך למחצה, שרוב נושאי המטען החופשיים בו הם חורים, נקרא חומר P type.
זרמי סחיפה ודיפוזיה.
במוליכים, הזרימה המשמעותית היחידה היא זרם הסחיפה: כאשר שדה חשמלי (הנוצר על ידי מתח חשמלי) גורם לאלקטרונים להיסחף בכיוון מסוים. זרם סחיפה ניתן לתיאור כמסדרון ארוך ובו הרבה אנשים. האנשים שומעים קול הקורא להם להתקדם לכיוון מסוים והם מתקדמים בכיוון זה. האנשים הם נושאי המטען, הקול הקורא להם להתקדם הוא השדה החשמלי.
במוליכים למחצה קיים סוג נוסף של זרימה הנקרא זרימת דיפוזיה. זרימה זו נוצרת כאשר ריכוז נושאי המטען אינו אחיד. יותר נושאי מטען נעים ממקומות בהם ריכוז נושאי המטען גבוה למקומות בהם ריכוזם נמוך, מאשר להפך. באופן זה, זרימת הדיפוזיה מביאה לאחר זמן מה להשוואת ריכוזים. הבדלים בריכוזים נוצרים בדרך כלל באופן מלאכותי - על ידי אילוחים שונים. זרם הדיפוזיה זניח לחלוטין במתכות, שם ההבדלים בריכוזים זעירים ביחס לכמות נושאי המטען.
אם מופעל מתח, מתקיים זרם הדיפוזיה במקביל לתנועה הכללית בכיוון השדה החשמלי (זרם הסחיפה). לאינטראקציה בין שני סוגי הזרמים חשיבות עליונה בצומת ה-PN.
צומת PN.
צומת PN הוא חיבור של חומר מסוג N עם חומר מסוג P (למעשה מדובר באותו גביש המזוהם בצורות שונות ולא בשני חומרים שונים המחוברים ביניהם).
בצד P של הצומת נושאי המטען החופשיים הם חורים, וריכוזם גבוה הרבה יותר מאשר בצד השני של הצומת. בצד N נושאי המטען החופשיים הם אלקטרונים, וריכוזם גבוה הרבה יותר מאשר בצד השני של הצומת. ניתן לראות את שני החומרים באיור. כאשר נצמיד את החומרים, תתבצע דיפוזיה של אלקטרונים מצד N לצד P ודיפוזיה של חורים מצד P לצד N, כפי שניתן לראות בשלב השני באיור. בקרבת הצומת, משני צדדיו, מתרחשת רקומבינציה ונשארים רק סיגים מיוננים, כלומר אטומים לא נייטרליים מבחינה חשמלית. בצד P נותרים סיגים נוטלים הטעונים במטען שלילי ואילו בצד N נותרים סיגים תורמים הטעונים במטען חיובי. אזור זה נקרא אזור המחסור (depletion zone), שכן בגלל תהליכי הגנרציה והרקומבינציה החוזרים ונשנים, נראה שאין בו נושאי מטען. סיגים טעונים אלו יוצרים שדה חשמלי המנוגד לכיוון תהליך הדיפוזיה וכעבור זמן מה, שני התהליכים מאזנים אחד את השני ונמצאים בשיווי משקל תרמודינמי, כפי שניתן לראות בשלב השלישי באיור.