电子元器件 的历史
电子元件的发展历史
电子元件的发展历史第一阶段:早期电子元件(18世纪-19世纪)在18世纪末和19世纪初,随着电学的诞生,早期电子元件开始出现。
最早的电子元件是电子管,它是由一个或多个电子真空管构成的。
电子管的发明推动了无线电通信和电子技术的发展。
此后,电阻器、电和电感器等简单的元件也被开发出来,用于控制和调节电流和电压。
第二阶段:晶体管时代(20世纪40年代-50年代)20世纪40年代,晶体管的发明改变了电子元件的面貌。
与电子管相比,晶体管更小、更节能,且寿命更长。
它还比电子管更容易制造和操作。
这些特性使晶体管成为计算机和通信系统等领域的关键元件。
这一时期的电子元件技术成为信息时代的基石。
第三阶段:集成电路的出现(20世纪60年代-70年代)20世纪60年代,集成电路的出现引领了电子元件的又一次飞跃。
集成电路是一种将许多晶体管、电和电阻器等元件集成在一小块半导体芯片上的技术。
它使得电子元件的集成度提高,功耗降低,速度提高,体积更小。
集成电路的问世加速了电子产品的革命,推动了计算机、通信、娱乐等领域的发展。
第四阶段:微纳电子元件(21世纪至今)21世纪以来,随着纳米技术的发展,微纳电子元件开始崭露头角。
微纳电子元件以纳米技术为基础,能够在纳米尺度上实现更高的性能和更小的尺寸。
纳米级材料、纳米电路和纳米加工技术的应用使得电子元件的功能更加多样化和高效化。
微纳电子元件的出现为可穿戴设备、人工智能、物联网等领域带来了新的机遇和挑战。
结论电子元件的发展历史见证了科技的进步和人类智慧的结晶。
从早期的电子管到现代的微纳电子元件,每一次技术的突破都推动了电子产品的发展和人类社会的进步。
随着科技的不断创新,我们可以期待未来电子元件技术的更大突破和应用。
电子元器件发展史资料
电子元器件发展史资料电子元器件的发展史可以追溯到20世纪初,那时电子学刚刚起步。
在电子学发展的初期,人们主要使用的是真空电子管,这种器件的缺点是体积大、功耗高、寿命短。
随着科学技术的不断发展,人们开始研究新的电子器件,以取代真空电子管。
20世纪50年代,晶体管的出现是电子元器件发展史上的一次重大革命。
晶体管是一种半导体器件,具有体积小、功耗低、寿命长等优点,很快就取代了真空电子管,成为电子设备中的主要器件。
在晶体管的基础上,人们又研制出了集成电路,将多个晶体管和其他元件集成在一个芯片上,使得电子设备更加小型化、高效化。
随着集成电路的不断发展,人们又研制出了各种新型的电子元器件,如微处理器、存储器、传感器等。
这些新型的电子元器件不断推动着电子设备的发展,使得电子设备更加智能化、多功能化。
除了传统的电子元器件外,近年来还出现了一些新型的电子元器件,如石墨烯电子器件、纳米电子器件等。
这些新型的电子元器件具有更高的性能和更小的体积,将成为未来电子设备中的重要组成部分。
总的来说,电子元器件的发展史是一部不断创新和进步的历史。
从真空电子管到晶体管、集成电路,再到新型的电子元器件,每一次技术的突破都给电子设备带来了革命性的变化。
未来,随着科学技术的不断发展,电子元器件将会更加小型化、高效化、智能化,为人们的生活和工作带来更多的便利和效益。
集成电路发展历史
集成电路发展历史
集成电路是指将众多微小的电子元器件集成在同一个晶片上的电路,它是电子技术发展的重要里程碑之一。
以下是集成电路发展的几个阶段:1.1958年,第一块集成电路芯片由美国德州仪器公司发明。
这一阶段的芯片主要采用第一代技术,也称为“小规模集成电路”,通常集成10-20个晶体管。
2.1961年,集成度进一步提高,第二代集成电路出现,一般包含几百个晶体管。
3.1964年,第三代集成电路出现,集成度达到了几千个晶体管。
美国英特尔公司生产的4004微处理器就是这一时期的代表。
4.1971年,第四代集成电路出现,集成度已经上升到了数万个甚至几十万个晶体管。
这一阶段采用的工艺是互补型金属氧化物半导体(CMOS)工艺,极大地提高了集成电路的可靠性和稳定性。
5.1980年代以后,出现了大规模集成电路(LSI)和超大规模集成电路(VLSI)等技术,集成度更高,数量更多,体积更小,功耗更低,性能更强。
今天,集成电路的应用已经渗透到了各个领域,如计算机、手机、通讯、医疗、汽车等等,推动了人类社会信息化的进程,并成为现代科技发展的重要支撑。
电子器件发展简史
半导体器件大部分都是采用半导体单晶材料。
(a)无定型 (b)多晶
(c)单晶
绝缘体的禁带宽度很大,激发电子需要很大能量,在 通常温度下,能激发到导带去的电子很少,所以导电性很 差。半导体禁带宽度比较小,在通常温度下已有不少电子 被激发到导带中去,所以具有一定的导电能力。
• (a)导体 (b)绝缘体 (c)半导体
1.3平衡状态下载流子浓度
热平衡状态下,非简并半导体的导带电子浓度为
考虑到半导体中原子势场和其他电子势场对电子的作
用力非常复杂,这部分势场的作用就由有效质量加以概括。
外力F与晶体中电子的加速度就通过有效质量联系起 来而不必再涉及内部势场。这样,半导体中电子运动满足 牛顿第二定律:
F mm* a
对于被电子部分占满的能带,在外电场作用下,电子 可从外电场中吸收能量跃迁到未被电子占据的能级去,形 成了电流导电,常称这种能带为导带。
n中,导带的有效状态密度Nc为
Nc
2
(2 mn*k0T )3/2
h3
而非简并半导体的价带空穴浓度为
p0
Nv
exp
Ev EF k0T
价带的有效状态密度Nv为
Nv
2
(2 m*pk0T )3/2
h3
故可得到
n0
p0
Nc Nv
exp
Eg k0T
即电子和空穴的浓度乘积和费米能级无关。
对一定的半导体材料,乘积n0p0只决定于温度T和
电子产品的发展历史是什么样的
电子产品的发展历史是什么样的?
电子产品的发展历史可以追溯到19世纪末期以及20世纪初期的电子技术的早期发展。
以下是电子产品发展的主要里程碑和关键事件:
1. 电子管时代(20世纪初至20世纪中期):
- 1904年,约翰·安布鲁斯·弗莱明发明了热电子三极管,
奠定了电子技术发展的基础。
- 1947年,贝尔实验室的威廉·肖克利发现了晶体管效应,
这一发现标志着半导体器件时代的开始。
- 1948年,贝尔实验室的团队制造出第一台晶体管放大器,
取代了笨重、易损的电子管,标志着电子技术的重大进步。
- 20世纪50年代至60年代,电子产品开始迅速发展,包括
电视机、收音机、电话机、计算机等。
2. 半导体时代(20世纪中期至今):
- 20世纪60年代至70年代,集成电路(IC)技术的发展使得电子产品更加小型化、高效化和可靠化,如微处理器的发明和微型计算机的出现。
- 20世纪80年代至90年代,个人电脑、移动电话等消费电
子产品开始普及,信息技术产业蓬勃发展。
- 21世纪初至今,数字化技术的快速发展推动了电子产品的
创新和多样化,包括智能手机、平板电脑、智能穿戴设备、无人机、
人工智能等新型电子产品的涌现。
近年来,人工智能、物联网、大数据等新兴技术的崛起,为电子产品带来了更广阔的应用前景,推动了智能化、互联化、智慧化的发展趋势。
在整个发展历程中,电子产品从最初的大型、单一功能的设备,逐渐演变为小型、多功能、互联网和智能化的产品,极大地改变了人们的生活方式、工作方式和社会互动方式。
(精品)概述-电子技术发展史
分立元件阶段(1905~1959)
*晶体管时代(1948~1959)
1947年,美国贝尔实验室的肖克莱、布拉顿、巴丁发明晶体管,迅速取代电子管。
武汉工程大学电子学教研室刘海英
现代二极管图片
整流二极管
发光二极管
武汉工程大学电子学教研室刘海英
现代三极管图片
武汉工程大学电子学教研室刘海英
武汉工程大学电子学教研室刘海英
第一代(1946~1957)电子管计算机
ENIAC
世界上第一台电子计算机于 1946年在美国研制成功,取名ENIAC。 这台计算机使用了18800个电子管, 占地170平方米,重达30吨,耗电 140千瓦,价格40多万美元,是一个 昂贵耗电的"庞然大物"。由于它采 用了电子线路来执行算术运算、逻 辑运算和存储信息,从而就大大提 高了运算速度。ENIAC每秒可进行 5000次加法和减法运算,把计算一 条弹道的时间短为30秒。它最初被 专门用于弹道运算,后来经过多次 改进而成为能进行各种科学计算的 通用电子计算机。从1946年2月交付 使用,到1955年10月最后切断电源, ENIAC服役长达9年。
武汉工程大学电子学教研室刘海英
集成电路阶段(1959~)
微控制芯片(MCU) 可编程逻辑器件(PLD)
数字信号处理器(DSP)
大规模存储芯片(RAM/ROM)
武汉工程大学电子学教研室刘海英
2.电子计算机的发展
第一代(1946~1957)电子管计算机 第二代(1958~1963)晶体管计算机 第三代(1964~1970)集成电路计算机 第四代(1971~)大规模集成电路计算机
4.中国电子技术的发展
(1)艰苦创业(1956~1965) (2)初见端倪(1965~1980) (3)继续发展(1981~1995) (4)快速前进(1996~)
电子技术的历史
电子技术的历史电子技术是19世纪末、20世纪初开始发展起来的新兴技术,20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。
更多关于电子技术的发展历史尽在下文,欢迎大家阅读参考。
第一代电子产品以电子管为核心(1904年),其特点是:体积大、耗电、寿命短(灯丝寿命)第一台电子计算机重30吨,用18000个电子管,功耗25千瓦。
上世纪40年代末诞生了第一支半导体三极管。
特点:小巧、轻便、省电、寿命长。
上世纪50年代末期第一块集成电路问世。
特点:在一小块硅片上集成了许多晶体管,更省电,便于电子产品的小型化。
随后集成电路从小规模集成电路发展到大规模和超大规模集成电路,从而使电子产品向着高效能地低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。
由于,电子计算机发展经历的四个阶段恰好能够充分说明电子技术发展的四个阶段的特性,所以下面就从电子计算机发展的四个时代来说明电子技术发展的四个阶段的特点:世界上第一台电子计算机于1946年在美国研制成功,取名ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Calculator)。
这台计算机使用了18800个电子管,占地170平方米,重达30吨,耗电140千瓦,价格40多万美元,是一个昂贵耗电的"庞然大物"。
由于它采用了电子线路来执行算术运算、逻辑运算和存储信息,从而就大大提高了运算速度。
ENIAC每秒可进行5000次加法和减法运算,把计算一条弹道的时间短为30秒。
它最初被专门用于弹道运算,后来经过多次改进而成为能进行各种科学计算的通用电子计算机。
从1946年2月交付使用,到1955年10月最后切断电源,ENIAC服役长达9年。
尽管ENIAC还有许多弱点,但是在人类计算工具发展史上,它仍然是一座不朽的'里程碑。
它的成功,开辟了提高运算速度的极其广阔的可能性。
它的问世,表明电子计算机时代的到来。
从此,电子计算机在解放人类智力的道路上,突飞猛进的发展。
元器件的发展历程
元器件的发展历程一、引言元器件,作为构成电子系统的基础单元,其发展历程与电子技术的进步密不可分。
从早期的简单元件到现代的高性能集成电路,元器件的演变见证了科技的飞速发展。
本文将概述元器件的发展历程,从其早期发展、集成电路的出现到新型元器件的涌现,以期为读者提供一个关于元器件技术演进的全面视角。
二、元器件的早期发展在电子技术的黎明期,元器件的发展主要集中在单个电子元件上。
诸如电阻、电容、电感等基本元件的出现,为早期电子设备如无线电和收音机的制造奠定了基础。
然而,这些早期元件通常体积庞大,性能相对较低。
三、集成电路的出现随着半导体技术的突破,集成电路(IC)应运而生。
集成电路实现了多个元件的集成制造,具有小型化、高性能的优点。
这一创新不仅极大地推动了电子产品的发展,还为现代电子产业奠定了基础。
四、新型元器件的涌现随着科技的进步,新型元器件不断涌现。
例如,化合物半导体器件、微型化MEMS器件以及新一代光电器件等。
这些新型元器件在性能、尺寸和集成度方面实现了质的飞跃,为新兴领域如物联网、5G通信和人工智能提供了关键技术支持。
1.化合物半导体器件:化合物半导体材料如硅基氮化镓(GaN)和磷化铟(InP)等在高速、高频和大功率电子器件方面具有显著优势,广泛应用于5G 通信、电力电子和激光器等领域。
2.微型化MEMS器件:MEMS(微电子机械系统)器件将微电子技术与机械结构相结合,实现了传感器、执行器和微系统的微型化。
它们在汽车、医疗、消费电子等领域具有广泛应用前景。
3.新一代光电器件:随着光通信和光电子技术的飞速发展,新一代光电器件如硅基光子器件和量子点器件等在信息传输和处理方面发挥着重要作用。
它们在高速光通信网络、激光雷达和量子计算等领域具有巨大潜力。
五、总结与展望元器件的发展历程是科技不断进步的缩影。
从简单的早期元件到集成电路的发明,再到新型元器件的涌现,这一系列突破共同推动了电子产业和科技的快速发展。
电子元器件发展经历的四个阶段
电子元器件发展经历的四个阶段电子元器件是电子元件和电小型的机器、仪器的组成部分,其本身常由若干零件构成,可以在同类产品中通用;常指电器、无线电、仪表等工业的某些零件,如电容、晶体管、游丝、发条等子器件的总称。
常见的有二极管等。
电子元器件包括:电阻、电容器、电位器、电子管、散热器、机电元件、连接器、半导体分立器件、电声器件、激光器件、电子显示器件、光电器件、传感器、电源、开关、微特电机、电子变压器、继电器、印制电路板、集成电路、各类电路、压电、晶体、石英、陶瓷磁性材料、印刷电路用基材基板、电子功能工艺专用材料、电子胶(带)制品、电子化学材料及部品等。
电子元器件发展史其实就是一部浓缩的电子发展史。
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。
第一代电子产品以电子管为核心。
四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管,它以小巧、轻便、省电、寿命长等特点,很快地被各国应用起来,在很大范围内取代了电子管。
五十年代末期,世界上出现了第一块集成电路,它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上,使电子产品向更小型化发展。
集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路,从而使电子产品向着高效能低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。
由于,电子计算机发展经历的四个阶段恰好能够充分说明电子技术发展的四个阶段的特性,所以下面就从电子计算机发展的四个时代来说明电子技术发展的四个阶段的特点。
在20世纪出现并得到飞速发展的电子元器件工业使整个世界和人们的工作、生活习惯发生了翻天覆地的变化。
电子元器件的发展历史实际上就是电子工业的发展历史。
1906年,李·德福雷斯特发明了真空三极管,用来放大电话的声音电流。
此后,人们强烈地期待着能够诞生一种固体器件,用来作为质量轻、价廉和寿命长的放大器和电子开关。
1947年,点接触型锗晶体管的诞生,在电子器件的发展史上翻开了新的一页。
电子发展史
发展史:1,1904年,J.A.Fleming发明了最简单的二极管(diode或valve),用于检测微弱的无线电信号。
2,1905年,爱因斯坦提出光子假设,成功解释了光电效应,因此获得1921年诺贝尔物理奖。
,3,1906年,L.D.Forest在二极管中安上了第三个电极(栅极,grid)发明了具有放大作用的三极管,这是电子学早期历史中最重要的里程碑。
,4,1940年帕金森和洛夫尔研制成电子模拟计算机5,1948年用半导体材料做成了第一只晶体管,叫“半导体器件”或“固体器件”(solid-state device)。
1951年有了商品,这是出现分立元件的有一个里程碑,5,1959年Kilby在IRE(美国无线电工程师学会)的一次会议上宣布“固体电路”(solid circuit)的出现,以后叫“集成电路”(integrated circuit)。
6,、1964年:汤斯(美国)在量子电子学领域的基础研究成果,为微波激射器、激光器的发明奠定理论基础;巴索夫、普罗霍罗夫(苏联)发明微波激射器6,1966年进入“中规模集成”(medium-scale integration)阶段,每个芯片上有100~1000个元器件。
1969年进入“大规模集成”(large-scale integration)阶段,每个芯片上的元器件达到10000个以下。
1975年更进一步跨入“超大规模集成”世界上第一台电子计算机于1946年在美国研制成功,取名ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator)。
第一代(1946~1957年)是电子计算机,它的基本电子元件是电子管,内存储器采用水银延迟线,外存储器主要采用磁鼓、纸带、卡片、磁带7,第二代(1958~1970年)是晶体管计算机晶体管计算机的基本电子元件是晶体管,内存储器大量使用磁性材料制成的磁芯存储器。
第三代(1963~1970年)是集成电路计算机第三代集成电路计算机的基本电子元件是小规模集成电路和中规模集成电路,磁芯存储器进一步发展,并开始采用性能更好的半导体存储器,运算速度提高到每秒几十万次基本运算。
电子元器件发展史
电子元器件发展史电子元器件发展史其实就是一部浓缩的电子发展史。
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。
第一代电子产品以电子管为核心。
四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管,它以小巧、轻便、省电、寿命长等特点,很快地被各国应用起来,在很大范围内取代了电子管。
五十年代末期,世界上出现了第一块集成电路,它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上,使电子产品向更小型化发展。
集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路,从而使电子产品向着高效能低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。
由于,电子计算机发展经历的四个阶段恰好能够充分说明电子技术发展的四个阶段的特性,所以下面就从电子计算机发展的四个时代来说明电子技术发展的四个阶段的特点。
在20世纪出现并得到飞速发展的电子元器件工业使整个世界和人们的工作、生活习惯发生了翻天覆地的变化。
电子元器件的发展历史实际上就是电子工业的发展历史。
1906年,李·德福雷斯特发明了真空三极管,用来放大电话的声音电流。
此后,人们强烈地期待着能够诞生一种固体器件,用来作为质量轻、价廉和寿命长的放大器和电子开关。
1947年,点接触型锗晶体管的诞生,在电子器件的发展史上翻开了新的一页。
但是,这种点接触型晶体管在构造上存在着接触点不稳定的致命弱点。
在点接触型晶体管开发成功的同时,结型晶体管论就已经提出,但是直至人们能够制备超高纯度的单晶以及能够任意控制晶体的导电类型以后,结型晶体管材真正得以出现。
1950年,具有使用价值的最早的锗合金型晶体管诞生。
1954年,结型硅晶体管诞生。
此后,人们提出了场效应晶体管的构想。
随着无缺陷结晶和缺陷控制等材料技术、晶体外诞生长技术和扩散掺杂技术、耐压氧化膜的制备技术、腐蚀和光刻技术的出现和发展,各种性能优良的电子器件相继出现,电子元器件逐步从真空管时代进入晶体管时代和大规模、超大规模集成电路时代。
电子元器件的演变从传统到现代技术的发展历程
电子元器件的演变从传统到现代技术的发展历程随着现代科技的快速进步,电子元器件在我们生活中扮演着越来越重要的角色。
从传统的电子元器件到现代技术的发展历程,我们可以看到这些元器件的演变对于电子领域的革新和进步起到了关键作用。
本文将从电子元器件的起源开始,追溯其发展过程,探讨传统到现代技术的转变。
一、电子元器件的起源在探索电子元器件演变的过程中,我们不得不提到第一个发明的电子元器件——电子管。
电子管是利用真空的特性来控制电子流的设备,它的发明标志着电子元器件的诞生。
由于电子管的体积庞大、耗能严重以及使用不便等问题,人们开始寻求更小型化、高效能的替代品,于是传统的电子元器件开始逐渐走向改革与更新。
二、晶体管与集成电路在传统电子元器件中,晶体管的出现是一个标志性的里程碑。
晶体管在体积和能量消耗方面相比电子管有着巨大的优势,这使得它能够更广泛地应用于电子设备中。
然而,晶体管的局限性在于每个晶体管芯片只能完成单一的功能,这导致了电子设备的体积和功耗问题。
为了解决晶体管的局限性,集成电路(IC)的出现成为了电子元器件发展的新里程碑。
集成电路将多个晶体管和其他电子器件集成在一个芯片上,实现了更高的集成度和更小的体积。
随着集成电路的不断发展,我们迈入了现代技术的时代。
三、微电子技术的兴起随着集成电路的迅速发展,微电子技术应运而生。
微电子技术是指在微米尺度上制造以及应用集成电路的技术。
它通过微米级的加工技术,将电子元器件集成度提高到了一个更高的水平。
微电子技术的出现极大地推动了电子元器件的发展。
在微电子技术的支持下,人们可以制造出更小、功能更强大的电子元器件,并将其应用于各种领域。
四、新材料的应用除了微电子技术,电子元器件的演变还受益于新材料的应用。
新材料如石墨烯、有机聚合物等的发展与应用,为电子元器件提供了更多的选择。
这些新材料具有出色的导电性能和机械性能,使得电子元器件能够实现更快的传输速度和更高的效能。
总结:电子元器件从传统到现代技术的发展历程可以看作是一个持续创新和突破的过程。
电子元器件的发展历程与趋势
电子元器件的发展历程与趋势近几十年来,电子元器件的发展取得了巨大的突破,推动了信息技术和通信行业的快速发展。
本文将探讨电子元器件的发展历程,并展望未来的趋势。
一、电子元器件的起源与初期发展电子元器件的起源可以追溯到19世纪末20世纪初的电器时代。
当时,第一个真正的电子元器件——电子管应运而生。
电子管利用了真空管内的电子流动原理,成为放大和开关电路的关键部件。
这一重大发明使得电子技术得以快速发展,成为20世纪上半叶电子工业的核心。
随着电子技术的不断发展,电子管逐渐出现了一系列的缺陷,如体积庞大、功耗高、寿命短等。
因此,人们开始寻求新的电子元器件替代电子管。
二、晶体管的应用与发展20世纪50年代,晶体管的发明引起了巨大的轰动。
晶体管采用半导体材料,相比于电子管,具有体积小、功耗低、寿命长等优势,成为电子元器件领域的革命性突破。
晶体管的应用范围迅速扩大,从计算机、电视到通信设备等各个领域都得到了广泛的应用。
随着集成电路技术的发展进步,晶体管逐渐被集成电路所取代。
集成电路将数百万个晶体管集成在一块芯片上,大大提高了电子器件的集成度和性能。
三、集成电路与微电子技术的兴起20世纪60年代,集成电路技术得到了突破性的进展,激发了电子元器件的新的发展趋势。
集成电路不仅减小了电子器件的体积,还提高了可靠性和稳定性,大大拓宽了电子器件的应用范围。
微电子技术的兴起进一步推动了电子元器件的发展。
微电子技术利用微米和纳米尺度的技术制造电子器件,使得电路更加精密、小型化。
微电子技术的发展不仅在计算机芯片领域取得了重大突破,也在通信、医疗、汽车等领域起到了巨大的推动作用。
四、未来的发展趋势随着科技的不断进步,电子元器件将继续迎来新的发展趋势。
以下是几个可能的方向:1.纳米技术的应用:纳米技术的发展使得电子器件的体积更小、性能更强大。
纳米材料的应用将改变电子器件的结构和特性,为电子元器件研究带来新的突破。
2.柔性电子技术:柔性电子技术利用可弯曲材料制造电子器件,使得电子设备更加轻薄灵活。
电子元器件的发展历程及未来趋势
电子元器件的发展历程及未来趋势每种事物都有其自身的发展历史和发展规律,电子元器件也不例外,它历经了经典电子元器件、小型化电子元器件、一般微电子元器件、智能微电子元器件时代,未来正在迈向量子电子元器件时代。
电子元器件的发展离不开电子信息技术和整机的发展,二者是相互促进,相互牵制的关系。
微电子元器件包括集成电路、混合集成电路、片式和扁平式元件和机电组件、片式半导体分立器件等。
微电子指采用微细工艺的集成电路,随集成电路集成度和复杂度的大幅度提高、线宽越来越细和采用铜导线,其基频和处理速度也大幅度提高,在电子线路中其周边的其他元器件必然要有相应速率的处理速度,才能完成所承担的功能。
因此,需要通过整个设备及系统来分析元器件的发展。
上述电子元器件的发展阶段的划分是2001年提出来的,但近年来电子技术和电子产业的发展很快,新技术,新产品不断涌现,尤其是智能化产品和系统越来越普及,智能化已经到来,同时,量子技术有了突破,信息技术有可能进入“量子化时代”。
智能化已经到来观察一下我们周围,可以发现,智能化家用电子及电器,如智能电视机、电灶具、电热水器等;智能化终端如手机、手表式终端等,智能化汽车电子及智能化公交系统等,其发展的总趋势是以智能化为核心的信息化,系统化和网络化。
这些变化也可以从智能化设备和系统框图构成来分析对电子元器件的新要求:1)指挥控制系统--嵌入式处理器芯片,高速,大容量的集成电路,计算芯片已经渗入到各种系统和产品中。
整机采用双核、四核,八核以至更多的芯片并行,以加速运算速率的智能化处理。
2)信息采集系统--以传感器为代表将各种信息转化为电信号,并进行处理。
传感器技术是一项当今世界令人瞩目的迅猛发展起来的高新技术之一,也是当代科学技术发展的一个重要标志,它与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱。
如果说计算机是人类大脑的扩展,那么传感器就是人类五官的延伸,当集成电路、计算机技术飞速发展时,人们才逐步认识信息摄取装置--传感器没有跟上信息技术的发展而惊呼“大脑发达、五官不灵”.但是目前传感器的发展已成为一个瓶颈,对其品质、稳定性、一致性与可靠性等程度要求越来越高。
电子技术的发展历史
电子技术的发展历史电子技术是19世纪末、20世纪初开始发展起来的新兴技术,20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。
第一代电子产品以电子管为核心(1904年),其特点是:体积大、耗电、寿命短(灯丝寿命)第一台电子计算机重30吨,用18000个电子管,功耗25千瓦。
上世纪40年代末诞生了第一支半导体三极管。
特点:小巧、轻便、省电、寿命长。
上世纪50年代末期第一块集成电路问世。
特点:在一小块硅片上集成了许多晶体管,更省电,便于电子产品的小型化。
随后集成电路从小规模集成电路发展到大规模和超大规模集成电路,从而使电子产品向着高效能地低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。
由于,电子计算机发展经历的四个阶段恰好能够充分说明电子技术发展的四个阶段的特性,所以下面就从电子计算机发展的四个时代来说明电子技术发展的四个阶段的特点:世界上第一台电子计算机于1946年在美国研制成功,取名ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Calculator)。
这台计算机使用了18800个电子管,占地170平方米,重达30吨,耗电140千瓦,价格40多万美元,是一个昂贵耗电的"庞然大物"。
由于它采用了电子线路来执行算术运算、逻辑运算和存储信息,从而就大大提高了运算速度。
ENIAC每秒可进行5000次加法和减法运算,把计算一条弹道的时间短为30秒。
它最初被专门用于弹道运算,后来经过多次改进而成为能进行各种科学计算的通用电子计算机。
从1946年2月交付使用,到1955年10月最后切断电源,ENIAC服役长达9年。
尽管ENIAC还有许多弱点,但是在人类计算工具发展史上,它仍然是一座不朽的`里程碑。
它的成功,开辟了提高运算速度的极其广阔的可能性。
它的问世,表明电子计算机时代的到来。
从此,电子计算机在解放人类智力的道路上,突飞猛进的发展。
电子计算机在人类社会所起的作用,与第一次工业革命中蒸汽机相比,是有过之而无不及的。
基本器件的两个发展阶段
基本器件的两个发展阶段●分立元件阶段(1905~1959)–真空电子管、半导体晶体管●集成电路阶段(1959~)–SSI、MSI、LSI、VLSI、ULSI主要阶段概述:第一代电子产品以电子管为核心。
四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管,它以小巧、轻便、省电、寿命长等特点,很快地被各国应用起来,在很大范围内取代了电子管。
五十年代末期,世界上出现了第一块集成电路,它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上,使电子产品向更小型化发展。
集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路,从而使电子产品向着高效能低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。
分立元件阶段●电子管时代(1905~1948)–为现代技术采取了决定性步骤主要大事记●1905年爱因斯坦阐述相对论——E=mc2●1906年亚历山德森研制成高频交流发电机●德福雷斯特在弗菜明二极管上加栅极,制威第一只三极管●1912年阿诺德和兰米尔研制出高真空电子管●1917年坎贝尔研制成滤波器●1922年弗里斯研制成第一台超外差无线电收音机●1934年劳伦斯研制成回旋加速器●1940年帕全森和洛弗尔研制成电子模拟计算机●1947年肖克莱、巴丁和布拉顿发明晶体管;香农奠定信息论的基础●晶体管时代(1948~1959)–宇宙空间的探索即将开始主要大事记●1947年贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克莱研制成第一个点接触型晶体管1948年贝尔实验室的香农发表信息论的论文●英国采用EDSAG计算机,这是最早的一种存储程序数字计算机●1949年诺伊曼提出自动传输机的概念●1950年麻省理工学院的福雷斯特研制成磁心存储器●1952年美国爆炸第一颗氢弹●1954年贝尔实验室研制太阳能电池和单晶硅●1957年苏联发射第一颗人造地球卫星●1958年美国得克萨斯仪器公司和仙童公司宣布研制成第一个集成电路集成电路阶段自1958年第一块集成元件问世以来,集成电路已经跨越了小、中、大、超大、特大、巨大规模几个台阶,集成度平均每2年提高近3倍。
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70年代末 超大规模集成电路(VLSI)
80年代 特大规模集成电路(ULSI)
10000
>100000
1985年,1兆位ULSI的集成度达到200万个元件,器件条宽 仅为1微米;1992年,16兆位的芯片集成度达到了3200万个元件, 条宽减到0.5微米,而后的64兆位芯片,其条宽仅为0.3微米。
集成电路阶段
集成电路制造技术的发展日新月异,其中最具有代表性的 集成电路芯片主要包括以下几类,它们构成了现代数字系统的基 石。
微控制芯片(MCU)
可编程逻辑器件(PLD)
数字信号处理器(DSP)
大规模存储芯片(RAM/ROM)
电子计算机的发展
伴随着电子技术的发展而飞速 发展起来的电子计算机所经历的四个 阶段充分说明了电子技术发展的四个 阶段的特性。
集成IC:
把一个电子单元电路或某些功能、甚至某一整机 的功能电路制作在一个晶片或瓷片之上,再封装在 一个便于安装焊接的外壳之中。半导体集成电路习 惯称“集成块”或“集成片子”,英文缩写“IC”, 在线路板上一般用“U”表示。
集成IC:
集成IC在线路板上的丝印
IC的封装形式
IC的封装形式
IC的封装形式
第一代(1946~1957)电子管计算机 第二代(1958~1963)晶体管计算机 第三代(1964~1970)集成电路计算机 第四代(1971~)大规模集成电路计算机
ENIAC
IBM 7090
品牌电脑
IBM 360 晶体管计算机
世界上第一台电子计算机于1946年在美 国研制成功,取名ENIAC。这台计算机使用了 18800个电子管,占地170平方米,重达30吨, 耗电140千瓦,价格40多万美元,是一个昂贵 耗电的"庞然大物"。由于它采用了电子线路 来执行算术运算、逻辑运算和存储信息,从 而就大大提高了运算速度。ENIAC每秒可进行 5000次加法和减法运算,把计算一条弹道的 时间短为30秒。它最初被专门用于弹道运算, 后来经过多次改进而成为能进行各种科学计 算的通用电子计算机。从1946年2月交付使用, 到1955年10月最后切断电源,ENIAC服役长达 9年。
ARM开发板
电子设计技术的核心就是EDA技术。EDA是指以计算机为工作平台,融合应 用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包, 主要能辅助进行三方面的设计工作,即IC设计、电子电路设计和PCB设计。
EDA技术发展的三个阶段:
计算机辅助设计(CAD)阶段( 70年代):用计算机辅助进行IC版图编辑、 PCB布局布线,取代了手工操作。 计算机辅助工程(CAE)阶段( 80年代):与CAD相比,CAE除了有纯粹的 图形绘制功能外,又增加了电路功能设计和结构设计,并且通过电气连 接网络表将两者结合在一起,实现了工程设计。CAE的主要功能是:原 理图输入,逻辑仿真,电路分析,自动布局布线,PCB后分析。 电子系统设计自动化(ESDA)阶段( 90年代以后):设计人员按照“自顶 向下”的设计方法,对整个系统进行方案设计和功能划分,系统的关键电 路用一片或几片专用集成电路(ASIC)实现,然后采用硬件描述语言 (HDL)完成系统行为级设计,最后通过综合器和适配器生成最终的目标 器件。
电子计算机的发展
ENIAC
第一代(1946~1957)电子管计算机时代:它的 基本电子元件是电子管,内存储器采用水银延迟 线,外存储器主要采用磁鼓、纸带、卡片、磁带 等。由于当时电子技术的限制,运算速度只是每 秒几千次~几万次基本运算,内存容量仅几千个字。 程序语言处于最低阶段,主要使用二进制表示的 机器语言编程,后阶段采用汇编语言进行程序设 计。体积大,耗电多,速度低,造价高,使用不 便,主要局限于一些军事和科研部门进行科学计 算。(ENIAC)
分立元件阶段
晶体管时代(1948~1959)
宇宙空间的探索即将开始
主要大事记
1947年 贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克莱研制成第一个点接触型晶体管 1948年 贝尔实验室的香农发表信息论的论文 英国采用EDSAG计算机,这是最早的一种存储程序数字计算机 1949年 诺伊曼提出自动传输机的概念 1950年 麻省理工学院的福雷斯特研制成磁心存储器 1952年 美国爆炸第一颗氢弹 1954年 贝尔实验室研制太阳能电池和单晶硅 1957年 苏联发射第一颗人造地球卫星 1958年 美国得克萨斯仪器公司和仙童公司宣布研制成第一个集成电路
电子技术的应用
基本器件的两个发展阶段
分立元件阶段(1905~1959)
真空电子管、半导体晶体 管 集成电路阶段(1959~) SSI、MSI、LSI、VLSI、 ULSI
主要阶段概述
第一代电子 产品以电子管为核心。四十年代末 世界上诞生了第一只半导体三极管,它以小巧、轻 便、省电、寿 命长等特点,很快地被各国应用起来, 在很大范围内取代了电子管。五十年代末期,世界 上出现了第一块集成电路,它把许多晶体管等电子 元件集成在一块硅芯片上,使电子产品向更小型化 发展。集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规 模集成电路和超大规模集成电路,从而使电子产品 向着高效能低消耗、高精度、高稳定、智能化的方 向发展。
第一部分
电子技术发展史
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)电子计算机和因特网为标志的信 息社会。高科技面临的是以微电子技术(半导体和 集成电路为代表的广泛应用使社会生产力和经济获 得了空前的发展。现代电子技术在国防、科学、工 业、医学、通讯(信息处理、传输和交流)及文化 生活等各个领域中都起着巨大的作用。现在的世界, 电子技术无处不在:收音机、彩电、音响、VCD、 DVD、电子手表、数码相机、微电脑、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。
电子计算机的发展
IBM 7090
第二代(1958~1963)晶体管计算机 时代:它的基本电子元件是晶体管, 内存储器大量使用磁性材料制成的磁 芯存储器。与第一代电子管计算机相 比,晶体管计算机体积小,耗电少, 成本低,逻辑功能强,使用方便,可 靠性高 。(IBM 7090)
电子计算机的发展
第三代(1964~1970)集成电路计算机时 代:它的基本元件是小规模集成电路和中规 模集成电路,磁芯存储器进一步发展,并开 始采用性能更好的半导体存储器,运算速度 提高到每秒几十万次基本运算。由于采用了 集成电路,第三代计算机各方面性能都有了 极大提高:体积缩小,价格降低,功能增强, 可靠性大大提高。 (IBM 360系列为代表)
IC的封装形式
IC的封装
内存条
IC的封装
集成电路阶段
自1958年第一块集成 元件问世以来,集成电路 已经跨越了小、中、大、 超大、特大、巨大规模几 个台阶,集成度平均每2年 提高近3倍。随着集成度的 提高,器件尺寸不断减小。
时 期 规 模 集成度 (元件数) 100 1000 >1000 50年代末 小规模集成电路(SSI) 60年代 70年代 中规模集成电路(MSI) 大规模集成电路(LSI)
电子元器件
目的:
使公司的各层工作人员能够正确地识别日常操作中常用 的各类元件,结合产品的BOM表学习并应用以下基础知识:
从外观能看出该元件的种类﹑ 名称以及是 否有极性、方向性。 从元件表面的标记能读出该元件的性能参 数﹑ 容许误差范围等参数。 能识别各类元件在线路板上的丝印图。 知道在作业过程中不同元件须注意的事项。
纳米电子技术
纳米电子学主要在纳米尺度空间内研究电子、原子和分子 运动规律和特性,研究纳米尺度空间内的纳米膜、纳米线。纳 米点和纳米点阵构成的基于量子特性的纳米电子器件的电子学 功能、特性以及加工组装技术。其性能涉及放大、振荡、脉冲 技术、运算处理和读写等基本问题。其新原理主要基于电子的 波动性、电子的量子隧道效应、电子能级的不连续性、量子尺 寸效应和统计涨落特性等。 从微电子技术到纳米电子器件将是电子器件发展的第二次 变革,与从真空管到晶体管的第一次变革相比,它含有更深刻 的理论意义和丰富的科技内容。在这次变革中,传统理论将不 再适用,需要发展新的理论,并探索出相应的材料和技术。
IBM 360 晶体管计算机
品牌电脑
电子计算机的发展
第四代(1971~)大规模集成电路
计算机时代:它的基本元件是大规 模集成电路,甚至超大规模集成电 路,集成度很高的半导体存储器替 代了磁芯存储器,运算速度可达每 秒几百万次,甚至上亿次基本运算。 具有体积小、功能强、可靠性高等 特点。
பைடு நூலகம்
EDA技术
分立元件阶段
电子管时代(1905~1948)
为现代技术采取了决定性步骤
主要大事记
真空电子管
1905年 爱因斯坦阐述相对论——E=mc2 1906年 亚历山德森研制成高频交流发电机 德福雷斯特在弗菜明二极管上加栅极,制威第一只三极管 1912年 阿诺德和兰米尔研制出高真空电子管 1917年 坎贝尔研制成滤波器 1922年 弗里斯研制成第一台超外差无线电收音机 1934年 劳伦斯研制成回旋加速器 1940年 帕全森和洛弗尔研制成电子模拟计算机 1947年 肖克莱、巴丁和布拉顿发明晶体管;香农奠定信息论的基础