模電每章要點

模擬電子技術基礎

主講教師：王涌y@）實驗教師：方迎聯(lián)（fyl@）助教研究生：吳君周

概述

電子電路——由若干相互聯(lián)接、相互作用的基本電子電路組成的、具有特定功能的電路整體分：數(shù)字電子電路模擬電子電路模－數(shù)混合電路集成電路分立原件電路數(shù)字電路——處理數(shù)字信號的電路稱之,DigitalCircuit模擬電路——處理模擬信號的電路稱之,AnalogCircuit在時間和幅值上都是連續(xù)的信號，例如：在時間和幅值上都是離散的信號，例如0、1數(shù)字量

模擬電子技術基礎——研究各種半導體器件的性能、電路及其應用的學科。

生產(chǎn)實踐中大量使用的收音機、錄音機、示波器、信號發(fā)生器、溫控裝置等，都屬于模擬電路或模－數(shù)混合電路的范圍。

隨著電子技術的飛速發(fā)展，分立元件電路正逐步被集成電路所取代，模擬電路也逐步走向模－數(shù)混合化，但是，集成電路的發(fā)展與分立元件電路、各種半導體器件的發(fā)展有著密不可分的關系，所以，本課程以分立元件、小規(guī)模集成電路的介紹為主。電子技術的發(fā)展歷程簡述1883年美國發(fā)明家愛迪生發(fā)明了第一只白熾照明燈

。

愛迪生是舉世聞名的美國電學家和發(fā)明家，他除了在留聲機、電燈、電話、電報、電影等方面的發(fā)明和貢獻以外，在礦業(yè)、建筑業(yè)、化工等領域也有不少著名的創(chuàng)造和真知灼見。愛迪生一生共有約兩千項創(chuàng)造發(fā)明，為人類的文明和進步作出了巨大的貢獻。

就在這個過程中，愛迪生還發(fā)現(xiàn)了一

個奇特的現(xiàn)象：一塊燒紅的鐵會散發(fā)出電子云。后人稱之為愛迪生效應，但當時不知道利用這一效應能做些什么。

晶體管的產(chǎn)生1904年，英國發(fā)明家弗萊明在真空中加熱的電絲(燈絲)前加了一塊板極，從而發(fā)明了第一只電子管，稱為二極管。1906年，美國發(fā)明家德福雷斯特，在二極管的燈絲和板極之間巧妙地加了一個柵板，從而發(fā)明了第一只真空三極管，建樹了早期電子技術上最重要的里程碑——電子工業(yè)真正的誕生起點。第一臺通用電子計算機“愛尼亞克”：ENIAC

ElectronicNumericalIntegratorandCalculator1946年2月14日MooreSchool，Univ.ofPennsylvania18,000個電子管組成大?。洪L24m，寬6m，高2.5m速度：5000次/sec；重量：30噸；功率：140KW；平均無故障運行時間：7minENIAC1945年秋天，貝爾實驗室成立了以肖克利為首的半導體研究小組，成員有布拉頓、巴丁等人。1947年12月23日，巴丁和布拉頓把兩根觸絲放在鍺半導體晶片的表面上，當兩根觸絲十分靠近時，放大作用發(fā)生了。世界第一只固體放大器——點接觸晶體管也隨之誕生。晶體管之父肖克利

1947年12月23日第一個晶體管NPNGe晶體管

W.SchokleyJ.BardeenW.Brattain獲得1956年Nobel物理獎從結型晶體管誕生到第一個晶體管商用產(chǎn)品的推出只有3年的時間——助聽器。1954年10月18日，有了第一臺投入市場晶體管收音機RegencyTR1，這個產(chǎn)品采用了4只晶體管。

IBM360晶體管計算機第二代計算機（1958～1963）

>>集成電路草圖

基爾比（J.kilby）1957年，美國南部德克薩斯儀器公司（TI）的青年研究人員基爾比在筆記本上畫出了世界上第一張集成電路設計草圖。1958年7月，基爾比成功地在一塊鍺片上形成了若干個晶體管、電阻和電容，并用熱焊的方法用極細的導線互連起來。世界上第一塊“集成”的固體電路就誕生在這塊微小的平板上，在不超過4平方毫米的面積上，基爾比大約集成了12個元件，是一種用于無線電設備的“移相振蕩器”。1959年2月6日，基爾比向美國專利局申報專利，這種由元件組合的微型固體被叫做“半導體集成電路”（IntegratedCircuit），縮寫IC。

1958年第一塊集成電路：TI公司的Kilby，12個器件，Ge晶片獲得2000年Nobel物理獎1959年仙童制造的IC

1959年7月30日，硅谷的仙童半導體公司的諾依斯采用先進的平面處理技術研制出集成電路，也申請到一項發(fā)明專利，題為“半導體器件——導線結構”；時間比基爾比晚了半年。諾依斯在基爾比發(fā)明集成電路不久后的1961年，德州儀器公司研制出第一臺用集成電路組裝的計算機，標志著電腦從此進入它的第三代歷史。該機共有587塊集成電路，重不過300克，體積不到100立方厘米，功率只有16瓦?！鶢柋仁前l(fā)明人之一。

2000年10月10日，基爾比與另外兩位科學家共同分享諾貝爾物理學獎。

1971年：全球第一個微處理器4004由Intel公司推出，在它3毫米×4毫米的掩模上，有2250個晶體管，每個晶體管的距離是10微米，每秒運算6萬次。也就是說，一粒米大小的芯片內(nèi)核，其功能居然與世界上第一臺計算機——占地170平方米的、擁有1.8萬個電子管的“愛尼亞克”相等，這在當時是聞所未聞！

摩爾（G.Moore）此后，集成電路的發(fā)展符合1965年摩爾（后來的Intel公司總裁）的預言——集成電路上能被集成的晶體管數(shù)目，以每年翻一番的速度穩(wěn)定增長，在今后數(shù)十年內(nèi)保持著這種勢頭。。盡管這一周期已經(jīng)從最初預測的１２個月延長到如今的近１８個月，但“摩爾定律”依然有效。目前最先進的集成電路已含有１７億個晶體管。集成電路發(fā)展階段時期規(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封裝好的集成電路課程的教學方法模電——“魔”電特點：電路形式多、公式多、工程性強教學方法：課堂講課——自我檢測題作業(yè)——作業(yè)反饋實驗——