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电子技术的发展简史

时间:2016-03-30 11:01来源:电脑教程学习网 www.etwiki.cn 编辑:admin

电子技术和电子学,是与电子有关的理论与技术。现在,人们已经掌握了大量的电子技术方面的知识,而且电子技术还在不断地发展着。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,由于生产的需要,在电磁现象方面的研究工作发展得很快。库仑在1785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,奥斯特从在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于1826年通过实验得出的。法拉第对电磁现象的研究有特殊的贡献,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。他在1844年还与英国物理学家焦耳分别独立地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。电机工程得以飞速的发展是与多里沃-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上,麦克斯韦在1864年至1873年提出了电磁场理论。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。大约在赫兹实验成功七年后,他们彼此独立地分别在意大利和俄国进行通信实验,为无线电技术的发展开辟了道路。

 


人类在与自然界斗争的过程中,不断总结和丰富着自己的知识。电子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,它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。又经过五年研究改进,从1911年开始了使用电子技术的时代。所以,电子技术作为一门新兴科学,其发展至今不过七八十年。

 


半个多世纪以来,电子管在电子技术中立下了很大功劳;但是电子技术的成本高,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,在大多数领域中已逐渐用晶体管来取代电子管。但是,由于电子管的独特优点,在有些装置中,不论从稳定性,经济性或功率上考虑,还需采用电子管。

 


1948年用半导体材料做成的第一只晶体管,叫“半导体器件”或“固体器件”,1951年有了商品,这是出现分立元件的又一个里程碑。20世纪50年代末提出“集成”的观点。1950年Kilby在IRE的一次会议上宣布“固体电路”的出现,以后叫“集成电路”。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。1960年集成电路处于“小规模集成”阶段,每个半导体芯片上有不到100个元器件。1966年进入“中规模集成”阶段,每个芯片上有100到1000个元器件。1969年进入“大规模集成”阶段,每个芯片上的元器件达到10000左右。1975年更进一步跨入“超大规模集成”阶段,每个芯片上的元器件多达10000个以上。从1960年至1980年的二十年间,芯片上元器件的“集成度”增加了1000000倍,每年递增率约为2倍。目前的超大规模集成,在几十平方毫米的芯片上有上百万个元器件,已经进入“微电子”时代,大大促进了先进科学技术的发展。

 


随着半导体技术的发展和科学研究,生产和管理等的需要,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,它们已经经历了电子管,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,而凭借人工智能工作。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发展和日益广泛地应用。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也获得了广泛应用,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,现在电子技术的应用已经渗透到了人类生活和生产的各个方面。西方学者将之归纳为四个方面,或者叫做四个“C”。有两种说法:一种是元器件制造工业,通讯,控制和计算机;另一种说法是通讯,控制,计算机和文化生活,如广播、电视、录音、电化教学、电子文体用具、电子表等。

 

由于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,也起了变革性的推动作用。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。

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