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1、-电子技术发展史概述-首次-第 9 页电子技术发展史概述电子技术是十九世纪末、二十世纪初发展起来的新兴技术。由于物理学的重大突破，电子技术在二十世纪发展最为迅速，应用最为广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。从20世纪60年代开始，电子器件出现了飞速的发展，而且随着微电子和半导体制造工艺的进步，集成度不断提高。CPLDFPGA、ARM、DSP、AD、DA、RAM和ROM等器件之间的物理和功能界限正日趋模糊，嵌入式系统和片上系统(SOC)得已实现。以大规模可编程集成电路为物质基础的EDA技术打破了软硬件之间的设计界限，使硬件系统软件化。这已成为现代电子设计的发展趋势。现在，人们已经掌握了大量
2、的电子技术方面的知识，而且电子技术还在不断的发展着。这些知识是人们长期劳动的结晶。我国很早就已经发现电和磁的现象，在古籍中曾有“磁石召铁”和“琥珀拾芥”的记载。磁石首先应用于指示方向和校正时间，在韩非子和东汉王充著论衡两书中提到的“司南”就是指此。以后由于航海事业发展的需要，我国在十一世纪就发明了指南针。在宋代沈括所著的梦溪笔谈中有“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”的记载。这不仅说明了指南针的制造，而且已经发现了磁偏角。直到十二世纪，指南针才由阿拉伯人传入欧洲。在十八世纪末和十九世纪初的这个时期，由于生产发展的需要，在电磁现象方面的研究工作发展的很快。库仑在 1785 年首先
3、从实验室确定了电荷间的相互作用力，电荷的概念开始有了定量的意义。 1820 年，奥斯特从实验时发现了电流对磁针有力的作用，揭开了电学理论的新的一页。同年，安培确定了通有电流的线圈的作用与磁铁相似，这就指出了此现象的本质问题。有名的欧姆定律是欧姆在 1826 年通过实验而得出的。法拉第对电磁现象的研究有特殊贡献，他在 1831 年发现的电磁感应现象是以后电子技术的重要理论基础。在电磁现象的理论与使用问题的研究上，楞次发挥了巨大的作用，他在 1833 年建立确定感应电流方向的定则（楞次定则）。其后，他致力于电机理论的研究，并阐明了电机可逆性的原理。楞次在 1844 年还与英国物理学家焦耳分别独立的
4、确定了电流热效应定律（焦耳 - 楞次定律）。与楞次一道从事电磁现象研究工作的雅可比在 1834 年制造出世界上第一台电动机，从而证明了实际应用电能的可能性。电机工程得以飞跃的发展是与多里沃 - 多勃罗沃尔斯基的工作分不开的。这位杰出的俄罗斯工程师是三相系统的创始者，他发明和制造出三相异步电机和三相变压器，并首先采用了三相输电线。在法拉第的研究工作基础上，麦克斯韦在 1864 年至 1873 年提出了电磁波理论。他从理论上推测到电磁波的存在，为无线电技术的发展奠定了理论基础。 1888 年，赫兹通过实验获得电磁波，证实了麦克斯韦的理论。但实际利用电磁波为人类服务的还应归功于马克尼和波波夫。大约在
5、赫兹实验成功七年之后，他们彼此独立的分别在意大利和俄国进行通信试验，为无线电技术的发展开辟了道路。 人类在自然界斗争的过程中，不断总结和丰富着自己的知识。电子科学技术就是在生产斗争和科学实验中发展起来的。 1883 年美国发明家爱迪生发现了热电子效应，随后在1904年弗莱明利用这个效应制成了电子二极管，并证实了电子管具有“阀门”作用，他首先被用于无线电检波。 1906 年美国的德弗雷斯在弗莱明的二极管中放进了第三个电极栅极而发明了电子三极管，从而建树了早期电子技术上最重要的里程碑。半个多世纪以来，电子管在电子技术中立下了很大功劳；但是电子管毕竟成本高，制造繁，体积大，耗电多，从 1948 年美
6、国贝尔实验室的几位研究人员发明晶体管以来，在大多数领域中已逐渐用晶体管来取代电子管。但是，我们不能否定电子管的独特优点，在有些装置中，不论从稳定性，经济性或功率上考虑，还需要采用电子管。集成电路的第一个样品是在 1958 年见诸于世的。集成电路的出现和应用，标志着电子技术发展到了一个新的阶段。它实现了材料、元件、电路三者之间的统一；同传统的电子元件的设计与生产方式、电路的结构形式有着本质的不同。随着集成电路制造工艺的进步，集成度越来越高，出现了大规模和超大规模集成电路（例如可在一块 6mm 平方的硅片上制成一个完整的计算机），进一步显示出集成电路的优越性。随着半导体技术的发展和科学研究、生产与
7、管理等的需要，电子计算机应时而兴起，并且日臻完善。从 1946 年诞生第一台电子计算机以来，已经经历了电子管、晶体管、集成电路及超大规模集成电路四代，每秒运算速度已达 10 亿次。现在正在研究开发第五代计算机（人工智能计算机）和第六代计算机（生物计算机），它们不依靠程序工作，而依靠人工智能工作。特别是七十年代卫星计算机问世以来，由于它价廉、方便、可靠、小巧，大大加快了电子计算机的普及速度。数字控制和数字测量也在不断大展和日益广泛的应用。数字控制机床和“自适应”数字控制机床相继出现。目前利用电子计算机对几十台乃至上百台数字控制机床进行集中控制（所谓“群控”）也已经实现。在工业上晶体闸流管（即可控
8、硅）也获得广泛应用，使半导体技术进入了强电领域。随着生产和科学技术发展的需要，电子技术得到高度发展和广泛应用（如空间电子技术、生物医学电子技术、信息处理和遥感技术、微波应用等），它对于社会生产力的发展，也起这变革性的推动作用。电子水准是现代化的一个重要标志，电子工业是实现现代化的重要物质技术基础。电子工业的发展速度和技术水平，特别是电子计算机的高度发展及其在生产领域中的广泛应用，直接影响到工业、农业、科学技术和国防建设，关系着社会主义建设的发展速度和国家的安危；也直接影响到亿万人民的物质、文化生活，关系着广大群众的切身利益。电子技术的发展，不仅仅体现在电子器件和电子产品的进步上，在电子产品的开
9、发和加工工艺上有，也取得了革命性的变化。1947年12月，美国Bell实验室的Shockley、Bardeen和Brattain等人发明了晶体三极管。晶体管相较于真空管具有显著的优越性能，因此晶体管促进并带来了“固态革命”，进而推动了全球范围内的半导体电子工业。现代电子技术的发展，由此拉开了序幕。对于由晶体管构成的分立元件电路，过去的设计者更多的将注意力集中在晶体管内的电流及管脚间的电压的计算上。随着集成电路的发明和大规模集成电路生产的关键技术问题的解决，设计者开始腾出更多的精力进行上层的逻辑设计，从而使较复杂的电路的发明成为了可能。大规模集成电路和超大大规模集成电路的出现，为微型计算机的诞生
10、创造了条件。微型计算机的应用使得电子技术开发方式发生了根本的变化。近50年来，微电子技术和其他高科技技术的飞速发展，致使工业、农业、科技和国防等领域发生了令人瞩目的变革。与此同时，电子技术也改变着人们的日常生活。收音机、电视机、高保真度音响、DVD播放机、通信设备（程控电话机、移动通信机）、个人计算机等大量的电子产品，几乎成为人们生活中不可缺少的部分。我国微电子产业起步于1965年经过40多年的发展，现已初步形成了包括材料、设计、制造、封装共同发展的产业链。改革开放以来，由于境外大量集成电路设计公司和芯片制造公司的涌入以及国家对集成电路高技术产业的政策支持，使我国微电子产业(集成电路产业)进入
11、了高速成长期。中国集成电路需求占世界需求份额从2000年的69上升到2007年的301。我国很早就已经发现电和磁的现象，在古籍中曾有“磁石召铁”和“琥珀拾芥”的记载。磁石首先应用于指示方向和校正时间，在韩非子和东汉王充著论衡两书中提到的“司南”就是指此。以后由于航海事业发展的需要，我国在十一世纪就发明了指南针。在宋代沈括所著的梦溪笔谈中有“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”的记载。这不仅说明了指南针的制造，而且已经发现了磁偏角。直到十二世纪，指南针才由阿拉伯人传入欧洲。 在十八世纪末和十九世纪初的这个时期，由于生产发展的需要，在电磁现象方面的研究工作发展的很快。库仑在 1785
12、 年首先从实验室确定了电荷间的相互作用力，电荷的概念开始有了定量的意义。 1820 年，奥斯特从实验时发现了电流对磁针有力的作用，揭开了电学理论的新的一页。同年，安培确定了通有电流的线圈的作用与磁铁相似，这就指出了此现象的本质问题。有名的欧姆定律是欧姆在 1826 年通过实验而得出的。法拉第对电磁现象的研究有特殊贡献，他在 1831 年发现的电磁感应现象是以后电子技术的重要理论基础。在电磁现象的理论与使用问题的研究上，楞次发挥了巨大的作用，他在 1833 年建立确定感应电流方向的定则（楞次定则）。其后，他致力于电机理论的研究，并阐明了电机可逆性的原理。楞次在 1844 年还与英国物理学家焦耳分
13、别独立的确定了电流热效应定律（焦耳 - 楞次定律）。与楞次一道从事电磁现象研究工作的雅可比在 1834 年制造出世界上第一台电动机，从而证明了实际应用电能的可能性。电机工程得以飞跃的发展是与多里沃 - 多勃罗沃尔斯基的工作分不开的。这位杰出的俄罗斯工程师是三相系统的创始者，他发明和制造出三相异步电机和三相变压器，并首先采用了三相输电线。在法拉第的研究工作基础上，麦克斯韦在 1864 年至 1873 年提出了电磁波理论。1888 年，赫兹通过实验获得电磁波，证实了麦克斯韦的理论。但实际利用电磁波为人类服务的还应归功于马克尼和波波夫。大约在赫兹实验成功七年之后，他们彼此独立的分别在意大利和俄国进行
14、通信试验，为无线电技术的发展开辟了道路。 人类在自然界斗争的过程中，不断总结和丰富着自己的知识。电子科学技术就是在生产斗争和科学实验中发展起来的。 1883 年美国发明家爱迪生发现了热电子效应，随后在1904年弗莱明利用这个效应制成了电子二极管，并证实了电子管具有“阀门”作用，他首先被用于无线电检波。 1906 年美国的德弗雷斯在弗莱明的二极管中放进了第三个电极栅极而发明了电子三极管，从而建树了早期电子技术上最重要的里程碑。半个多世纪以来，电子管在电子技术中立下了很大功劳；但是电子管毕竟成本高，制造繁，体积大，耗电多，从 1948 年美国贝尔实验室的几位研究人员发明晶体管以来，在大多数领域中已
15、逐渐用晶体管来取代电子管。但是，我们不能否定电子管的独特优点，在有些装置中，不论从稳定性，经济性或功率上考虑，还需要采用电子管。 集成电路的第一个样品是在 1958 年见诸于世的。集成电路的出现和应用，标志着电子技术发展到了一个新的阶段。它实现了材料、元件、电路三者之间的统一；同传统的电子元件的设计与生产方式、电路的结构形式有着本质的不同。随着集成电路制造工艺的进步，集成度越来越高，出现了大规模和超大规模集成电路（例如可在一块 6mm 平方的硅片上制成一个完整的计算机），进一步显示出集成电路的优越性。 随着半导体技术的发展和科学研究、生产与管理等的需要，电子计算机应时而兴起，并且日臻完善。从
16、1946 年诞生第一台电子计算机以来，已经经历了电子管、晶体管、集成电路及超大规模集成电路四代，每秒运算速度已达 10 亿次。现在正在研究开发第五代计算机（人工智能计算机）和第六代计算机（生物计算机），它们不依靠程序工作，而依靠人工智能工作。特别是七十年代卫星计算机问世以来，由于它价廉、方便、可靠、小巧，大大加快了电子计算机的普及速度。 数字控制和数字测量也在不断大展和日益广泛的应用。数字控制机床和“自适应”数字控制机床相继出现。目前利用电子计算机对几十台乃至上百台数字控制机床进行集中控制（所谓“群控”）也已经实现。 在工业上晶体闸流管（即可控硅）也获得广泛应用，使半导体技术进入了强电领域。 随着生产和科学技术发展的需要，电子技术得到高度发展和广泛应用（如空间电子技术、生物医学电子技术、信息处理和遥感技术、微波应用等），它对于社会生产力的发展，也起这变革性的推动作用。电子水准是现代化的一个重要标志，电子工业是实现现代化的重要物质技术基础。电子工业的发展速度和技术水平，特别是电子计算机的高度发展及其在生产领域中的广泛应用，直接影响到工业、农业、科学技术和国防建设，关系着社会主义建设的发展速度和国家的安危；也直接影响到亿万人民的物质、文化生活，关系着广大群众的切身利益。