电子管与晶体管

电子管与晶体管 This manuscript was revised on November 28, 2020

《电工电子学（II）》课外综合阅读报告

电子管与晶体管

作者：周凌寒

学号

学院：机械工程学院

时间：2015年6月20日

摘要:电子管与晶体管在我们的生活中有着不可或缺的作用。晶体管是一种半导体器件，放大器或电控开关常用。晶体管是规范操作电脑，手机，和所有其他现代电子电路的基本构建块。电子管是一种在气密性封闭容器（一般为玻璃管）中产生电流传导，利用电场对真空中的电子流的作用以获得信号放大或振荡的电子器件。晶体二极管、晶体三极管、电子二极管、电子三极管又是这两种电子器件中的代表。

关键字：电子二极管、电子三极管、晶体二极管、晶体三极管

一、电子管与晶体管的发明及发展历程

（1）电子管电子管，是一种最早期的电信号放大器件。早期应用于电视机、收音机扩音机等电子产品中，近年来逐渐被半导体材料制作的放大器和集成电路取代。

1883年，发明大王托马斯·爱迪生正在为寻找电灯泡最佳灯丝材料，曾做过一个小小的实验。他在真空电灯泡内部碳丝附近安装了一小截铜丝，希望铜丝能阻止碳丝蒸发。但是他失败了，他无意中发现，没有连接在电路里的铜丝，却因接收到碳丝发射的热电子产生了微弱的电流。当时爱迪生正潜心研究城市电力系统，没重视这个现象。但他为这一发现申请了专利，并命名为“爱迪生效应”。

1904年，世界上第一只电子二极管在英国物理学家弗莱明的手下诞生了，这使爱迪生效应具有了实用价值。弗莱明也为此获得了这项发明的专利权。

1906年，美国发明家德福雷斯特（DeForestLee），在二极管的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板，从而发明了第一只真空三极管．

1947年，美国物理学家肖克利、巴丁和布拉顿三人合作发明了晶体管——一种三个支点的半导体固体元件。

1904年，世界上第一只电子管在英国物理学家弗莱明的手下诞生了。弗莱明为此获得了这项发明的专利权。人类第一只电子管的诞生，标志着世界从此进入了电子时代。世界上第一台计算机用1.8万只电子管，占地170m*2，重30t，耗电

150kW。

（2）晶体管晶体管（transistor）是一种固体半导体器件，具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能。

1947年12月，美国贝尔实验室的肖克利、巴丁和布拉顿组成的研究小组，研制出一种点接触型的锗晶体管。

1939年2月,Bell实验室有一个伟大的发现,硅PN结的诞生。

1942年,普渡大学Lark_Horovitz领导的课题组中一个名叫SeymourBenzer的学生,发现锗单晶具有其它半导体所不具有的优异的整流性能。这两个发现满足了美国政府的要求,也为随后晶体管的发明打下了伏笔。

1945年二战结束，Shockley等发明的点接触晶体管成为人类微电子革命的先声。为此，Shockley为Bell递交了第一个晶体管的专利申请。最终还是获得了第一个晶体管专利的授权。

Shockley在双极型晶体管的基础上,于1952年进一步提出了单极结型晶体管的概念,即今天所说的结型晶体管。

在1954年硅晶体管发明之后,晶体管的巨大应用前景已经越来越明显。科学家的下一个目标便是如何进一步把晶体管、导线及其它器件高效地连接起来。

1961年,MOS管的诞生。1962年,在RCA器件集成研究组工作的Stanley,Heiman 和Hofstein等发现，可以通过扩散与热氧化在Si基板上形成的导电带、高阻沟道区以及氧化层绝缘层来构筑晶体管,即MOS管。

1971，年英特尔公司在创立之初,目光仍然集中在内存条上。Hoff把中央处理器的全部功能集成在一块芯片上,再加上存储器;这就是世界上的第一片微处理器—4004。

二、电子二极管与晶体二极管的区别

（1）电子二极管只具有一个阴极与一个阳极（板极）的电子管。它是靠被灯丝加热的阴极发射电子导电的。具有单向导电性能，即阳极电位高于阴极时，阴极发射的电子在电场的作用下，向阳极运动形成电子流。而阴极电压比阳极高时，电子所受到的电场力是将电子拉回阴极的，不能产生电流，一般用于整流与检波，有真空与充气（充有惰性气体）两种电子二极管。充气二极管也可以做稳压、指示、控制之用。

（2）晶体二极管固态电子器件中的半导体两端器件。这些器件主要的特征是具有非线性的电流-电压特性。此后随着半导体材料和工艺技术的发展，利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构，研制出结构种类繁多、功能用途各异的多种晶体二极管。制造材料有锗、硅及化合物半导体。晶体二极管可用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换等。

三、电子三极管与晶体三极管的区别

（1）电子三极管电子管的一种，是一种在气密性封闭容器（一般为玻璃管）中产生电流传导，利用电场对真空中的电子流的作用以获得信号放大或振荡的电子器件。（2）晶体三极管一种电流控制电流的半导体器件·其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。

四、电子管的优点以及电子管目前的应用场合

（1）电子管的优点1、电子管负载能力强2、线性性能优于晶体管3、工作频率高4、高频大功率领域的工作特性要比晶体管更好。

（2）目前的应用场合一些高保真的音响器材中，仍然使用低噪声、稳定系数高的电子管作为音频功率放大器件；还有某些大功率发射设备，高频介质加热设备仍然使用电子管。

参考文献：c:\iknow\docshare\data\cur_work\13电子管

c:\iknow\docshare\data\cur_work\2晶体管