電子元器件基礎(chǔ)知識培訓(xùn)教材-電子技術(shù)發(fā)展史

電子元器件基礎(chǔ)知識培訓(xùn)電子技術(shù)發(fā)展史

電子技術(shù)是十九世紀末、二十世紀初開始發(fā)展起來的新興技術(shù)，二十世紀發(fā)展最迅速，應(yīng)用最廣泛，成為近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個重要標志。進入21世紀，人們）電子計算機和因特網(wǎng)為標志的信息社會。高科技面臨的是以微電子技術(shù)（半導(dǎo)體和集成電路為代表的廣泛應(yīng)用使社會生產(chǎn)力和經(jīng)濟獲得了空前的發(fā)展。現(xiàn)代電子技術(shù)在國防、科學(xué)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、通訊（信息處理、傳輸和交流）及文化生活等各個領(lǐng)域中都起著巨大的作用?，F(xiàn)在的世界，電子技術(shù)無處不在：收音機、彩電、音響、VCD、DVD、電子手表、數(shù)碼相機、微電腦、大規(guī)模生產(chǎn)的工業(yè)流水線、因特網(wǎng)、機器人、航天飛機、宇宙探測儀，可以說，人們現(xiàn)在生活在電子世界中，一天也離不開它。

電子技術(shù)的應(yīng)用基本器件的兩個發(fā)展階段分立元件階段（1905～1959）真空電子管、半導(dǎo)體晶體管集成電路階段（1959～）SSI、MSI、LSI、VLSI、ULSI

主要階段概述

第一代電子

產(chǎn)品以電子管為核心。四十年代末世界上誕生了第一只半導(dǎo)體三極管，它以小巧、輕便、省電、壽

命長等特點，很快地被各國應(yīng)用起來，在很大范圍內(nèi)取代了電子管。五十年代末期，世界上出現(xiàn)了第一塊集成電路，它把許多晶體管等電子元件集成在一塊硅芯片上，使電子產(chǎn)品向更小型化發(fā)展。集成電路從小規(guī)模集成電路迅速發(fā)展到大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路，從而使電子產(chǎn)品向著高效能低消耗、高精度、高穩(wěn)定、智能化的方向發(fā)展。分立元件階段電子管時代（1905～1948）為現(xiàn)代技術(shù)采取了決定性步驟主要大事記1905年愛因斯坦闡述相對論——E＝mc21906年亞歷山德森研制成高頻交流發(fā)電機德福雷斯特在弗菜明二極管上加?xùn)艠O，制威第一只三極管1912年阿諾德和蘭米爾研制出高真空電子管1917年坎貝爾研制成濾波器1922年弗里斯研制成第一臺超外差無線電收音機1934年勞倫斯研制成回旋加速器1940年帕全森和洛弗爾研制成電子模擬計算機1947年肖克萊、巴丁和布拉頓發(fā)明晶體管；香農(nóng)奠定信息論的基礎(chǔ)

真空電子管分立元件階段晶體管時代（1948～1959）宇宙空間的探索即將開始主要大事記1947年貝爾實驗室的巴丁、布拉頓和肖克萊研制成第一個點接觸型晶體管1948年貝爾實驗室的香農(nóng)發(fā)表信息論的論文英國采用EDSAG計算機，這是最早的一種存儲程序數(shù)字計算機1949年諾伊曼提出自動傳輸機的概念1950年麻省理工學(xué)院的福雷斯特研制成磁心存儲器1952年美國爆炸第一顆氫彈1954年貝爾實驗室研制太陽能電池和單晶硅1957年蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星1958年美國得克薩斯儀器公司和仙童公司宣布研制成第一個集成電路集成電路階段時期規(guī)模集成度（元件數(shù)）50年代末小規(guī)模集成電路（SSI）10060年代中規(guī)模集成電路（MSI）100070年代大規(guī)模集成電路（LSI）>100070年代末超大規(guī)模集成電路（VLSI）1000080年代特大規(guī)模集成電路（ULSI）>100000自1958年第一塊集成元件問世以來，集成電路已經(jīng)跨越了小、中、大、超大、特大、巨大規(guī)模幾個臺階，集成度平均每2年提高近3倍。隨著集成度的提高，器件尺寸不斷減小。1985年，1兆位ULSI的集成度達到200萬個元件，器件條寬僅為1微米；1992年，16兆位的芯片集成度達到了3200萬個元件，條寬減到0.5微米，而后的64兆位芯片，其條寬僅為0.3微米。集成電路階段集成電路制造技術(shù)的發(fā)展日新月異，其中最具有代表性的集成電路芯片主要包括以下幾類，它們構(gòu)成了現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)的基石?？删幊踢壿嬈骷≒LD）微控制芯片（MCU）數(shù)字信號處理器（DSP）大規(guī)模存儲芯片（RAM/ROM）IBM7090電子計算機的發(fā)展伴隨著電子技術(shù)的發(fā)展而飛速發(fā)展起來的電子計算機所經(jīng)歷的四個階段充分說明了電子技術(shù)發(fā)展的四個階段的特性。第一代（1946～1957）電子管計算機第二代（1958～1963）晶體管計算機第三代（1964～1970）集成電路計算機第四代（1971～）大規(guī)模集成電路計算機世界上第一臺電子計算機于1946年在美國研制成功，取名ENIAC。這臺計算機使用了18800個電子管，占地170平方米，重達30噸，耗電140千瓦，價格40多萬美元，是一個昂貴耗電的"龐然大物"。由于它采用了電子線路來執(zhí)行算術(shù)運算、邏輯運算和存儲信息，從而就大大提高了運算速度。ENIAC每秒可進行5000次加法和減法運算，把計算一條彈道的時間短為30秒。它最初被專門用于彈道運算，后來經(jīng)過多次改進而成為能進行各種科學(xué)計算的通用電子計算機。從1946年2月交付使用，到1955年10月最后切斷電源，ENIAC服役長達9年。IBM360晶體管計算機ENIAC品牌電腦ENIAC第一代（1946～1957）電子管計算機時代：它的基本電子元件是電子管，內(nèi)存儲器采用水銀延遲線，外存儲器主要采用磁鼓、紙帶、卡片、磁帶等。由于當(dāng)時電子技術(shù)的限制，運算速度只是每秒幾千次~幾萬次基本運算，內(nèi)存容量僅幾千個字。程序語言處于最低階段，主要使用二進制表示的機器語言編程，后階段采用匯編語言進行程序設(shè)計。體積大，耗電多，速度低，造價高，使用不便，主要局限于一些軍事和科研部門進行科學(xué)計算。（ENIAC）電子計算機的發(fā)展電子計算機的發(fā)展IBM7090第二代（1958～1963）晶體管計算機時代：它的基本電子元件是晶體管，內(nèi)存儲器大量使用磁性材料制成的磁芯存儲器。與第一代電子管計算機相比，晶體管計算機體積小，耗電少，成本低，邏輯功能強，使用方便，可靠性高

。（IBM7090）電子計算機的發(fā)展第三代（1964～1970）集成電路計算機時代：它的基本元件是小規(guī)模集成電路和中規(guī)模集成電路，磁芯存儲器進一步發(fā)展，并開始采用性能更好的半導(dǎo)體存儲器，運算速度提高到每秒幾十萬次基本運算。由于采用了集成電路，第三代計算機各方面性能都有了極大提高：體積縮小，價格降低，功能增強，可靠性大大提高。（IBM360系列為代表）IBM360晶體管計算機電子計算機的發(fā)展第四代（1971～）大規(guī)模集成電路計算機時代：它的基本元件是大規(guī)模集成電路，甚至超大規(guī)模集成電路，集成度很高的半導(dǎo)體存儲器替代了磁芯存儲器，運算速度可達每秒幾百萬次，甚至上億次基本運算。具有體積小、功能強、可靠性高等特點。品牌電腦EDA技術(shù)電子設(shè)計技術(shù)的核心就是EDA技術(shù)。EDA是指以計算機為工作平臺，融合應(yīng)用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、智能化技術(shù)最新成果而研制成的電子CAD通用軟件包，主要能輔助進行三方面的設(shè)計工作，即IC設(shè)計、電子電路設(shè)計和PCB設(shè)計。電子系統(tǒng)設(shè)計自動化(ESDA)階段（90年代以后）：設(shè)計人員按照“自頂向下”的設(shè)計方法，對整個系統(tǒng)進行方案設(shè)計和功能劃分，系統(tǒng)的關(guān)鍵電路用一片或幾片專用集成電路（ASIC）實現(xiàn)，然后采用硬件描述語言（HDL）完成系統(tǒng)行為級設(shè)計，最后通過綜合器和適配器生成最終的目標器件。EDA技術(shù)發(fā)展的三個階段：計算機輔助設(shè)計(CAD)階段（70年代）：用計算機輔助進行IC版圖編輯、PCB布局布線，取代了手工操作。計算機輔助工程(CAE)階段（80年代）：與CAD相比，CAE除了有純粹的圖形繪制功能外，又增加了電路功能設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且通過電氣連接網(wǎng)絡(luò)表將兩者結(jié)合在一起，實現(xiàn)了工程設(shè)計。CAE的主要功能是：原理圖輸入，邏輯仿真，電路分析，自動布局布線，PCB后分析。ARM開發(fā)板納米電子技術(shù)納米電子學(xué)主要在納米尺度空間內(nèi)研究電子、原子和分子運動規(guī)律和特性，研究納米尺度空間內(nèi)的納米膜、納米線。納米點和納米點陣構(gòu)成的基于量子特性的納米電子器件的電子學(xué)功能、特性以及加工組裝技術(shù)。其性能涉及放大、振蕩、脈沖技