电子技术历史回顾与未来展望

电子技术历史回顾与未来展望

摘要：当今的世界已经迈入信息化社会，电子通信产品的更新速度也越来越快，科学技术日新月异，我们的生活也在发生前所未有的巨大改变。而这一切都离不开人类对电的开发和利用，大到工厂里面的生产流水线，小到只有不到一毫米的芯片，无一不渗透着人类对电子产品的研发智慧。回顾过去，我们看到了前辈们一路走来所付出的艰辛和努力，展望未来，现在科学家们的不懈努力又为我们勾画出了一幅美好的蓝图。本课题主要是通过对人类电子技术发展的历程的总览以及对一些里程碑式的巨大跨越的详述，结合当今时代最新的电子技术成果，来分析很展望人类未来电子技术的前景。

关键词：电子技术；历史发展；未来前景

1引言

电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。进入21世纪，人们面临的是以微电子技术（半导体与集成电路为代表）、电子计算机和因特网为标志的信息社会。高科技的广泛应用使社会生产和经济获得了空前的发展。现在电子技术在国防、科学、工业、医学、通讯（信息处理、传输和交流）及文化生活等各个领域中起着巨大的作用。现在的世界，电子技术无处不在：收音机、彩电、VCD、DVD、电子手表、数码相机、电脑、大规模生产的工业流水线、因特网、机器人、航天飞机、宇宙探测仪……可以说，人们现在生活在电子世界中，一天也离不开它。

从十九世纪末电报、电话和留声机的发明到现在电脑、液晶电视和超大规模计算机的应用，电子技术实现了飞跃式的发展。如今的电子产品已经不再是奢侈品，反而随着科技的发展，它的价格降得越来越低，就像摩尔定律（注：摩尔定律是由英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）提出来的。其内容为：当价格不变时，积体电路（IC）上可容纳的电晶体数目，约每隔24个月（1975年摩尔将24个月更改为18个月）便会增加一倍，性能也将提升一倍；或者说，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度）说的那样。

2电子技术发展历史

1）发展初期（电子管、晶体管时代）

1895年，荷兰物理学家Hendrik Antoon Lorentz假定了电子的存在。1897年，著名英国物理学家Thomson，Joseph John用实验找出了电子。1883年，美国发明家爱迪生发现了热电子效应。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。弗莱明将制成的第一支电子管用来检测电波，标志着电子时代的到来。过了不久，美国的德福雷斯特(Lee de Forest)在灯丝和极板之间加人了栅极，从而发明了三极管，并于1906年申请了专利。比起二极管，三极管有更高的敏感度，而且集检波、放大和振荡三种功能于一体。1925年，苏格兰的贝尔德公开展示了他制造的电视，成功地传送了人的面部活动，分辨率为30线，重复频率为每秒5帧。

然而，电子管体积大、笨重、能耗大、寿命短的缺点，使得人们迫切需要一种新的电子元件来替代电子管。飞速发展的半导体物理为新时代的到来铺平了道路。二十世纪二十年代，理论物理学家们建立了量子物理，1928年普朗克应用量子力学，提出了能带理论(能带理论（Energy band theory ）是讨论晶体（包括金属、绝缘体和半导体的晶体）中电子的状态及其运动的一种重要的近似理论。它把晶体中每个电子的运动看成是独立的在一个等效势场中的运动，即是单电子近似的理论；对于晶体中的价电子而言，等效势场包括原子实的势场、其他价电子的平均势场和考虑电子波函数反对称而带来的交换作用，是一种晶体周期性的势场)的基本思想，1931年英国物理学家威尔逊在能带理论的基础上，提出半导体的物理模型，1939年肖特基、莫特和达维多夫，建立了扩散理论。这些理论上的突破，为半导体的问世提供了理论基础。

说到电子技术，就不得不提全世界非常著名的一个实验室——贝尔实验室。1947年l2月23日，贝尔实验室的巴丁和布拉顿制成了世界上第一个晶体管——点接触三极管，这是世界上第一只晶体三极管，它标志着电子技术从电子管时代进入到晶体管时代迈开第一步。此后不久，贝尔实验室的肖克利又于1948年11月提出一种更好的结型晶体管的设想。到了1954年，实用的晶体管开发成功，并由贝尔实验室率先应用在电子开关系统中。与以前的电子管相比，晶体管体积小、能耗低、寿命长、更可靠，因此，随着半导体技术的进步，晶体管在众多领域逐步取代了电子管。更重要的是，体积微小的晶体管使集成电路的出现有了可能。

1956年，巴丁、肖克利、布拉顿三人因对晶体管的研究共享了这一年的诺贝尔物理学奖。8年后，IBM360问世，计算机从而完成了电子管到晶体管的转变，计算机技术从而获得了突飞猛进的发展。

2）集成电路时代

1952年，英国雷达研究所的一个著名科学家达默提出能否将晶体管等元件不通过连接线而直接集成在一起从而构成一个有特定功能的电路。之后，美国得克萨斯仪器公司的基比尔按其思路，于1958年制成了第一个集成电路的模型，1959年德州仪器公司宣布发明集成电路，从此，电子技术进入集成电路时代。同年，美国著名的仙童电子公司也宣布研究成功集成电路，该公司赫尔尼等人发明的一整套制造微型晶体管的“平面工艺”被移用到集成电路的制作中，集成电路很快就由实验室试验阶段转入了工业生产阶段。1959年，德州仪器公司建成世界上第一条集成电路生产线。1962年，世界上第一块集成电路正式商品问世。与分立元件的电路相比，集成电路体积重量都大大减小，同时，功耗小，更可靠，更适合大批量生产。集成电路发明后，其发展非常迅速，其制作工艺不断进步，规模不断扩大。

3）超大规模集成电路时代

1958年，贝尔实验室制造出金属—氧化物—半导体场效应晶体管（MOSFET），尽管它比双极型晶体管晚了近十年，但由于其制造工艺简单，为集成化提供了有利条件。随着硅平面工艺技术的发展，MOS集成电路遵循Moore定律，即一个芯片上所集成的器件，以每隔18个月提高一倍的速度向前飞速发展（见图1.4.1）。至今集成电路的集成度已提高了500万倍，特征尺寸缩小200倍，单个器件成本下降100万倍。

3当今电子技术