电子技术发展简史

安徽工贸职业技术学院Anhuiindustry&tradevocationaltechnologycollege电子信息技术教研室电工电子子技术主讲：张友能电气与信息工程系一、电子技术发展简史电子技术是当今世界科学技术领域中一颗耀眼的明星，她使整个科学技术插上了翅膀，有力地加快了世界前进的步伐。由于它是研究电子器件、电子电路和电子系统及其应用的科学技术，几乎随处伴随人们，对人类的发展带来了深远影响，也使人们对未来充满了幻想和希冀。1.电子技术对人类的影响麦克斯韦赫兹汤姆生詹姆斯·克拉克·麦克斯韦，英国物理学家、数学家。科学史上，称牛顿把天上和地上的运动规律统一起来，是实现第一次大综合，麦克斯韦把电、光统一起来，是实现第二次大综合，因此应与牛顿齐名。1873年出版的《论电和磁》，也被尊为继牛顿《原理》之后的一部最重要的物理学经典。没有电磁学就没有现代电工学，也就不可能有现代文明。麦克斯韦严谨的科学态度和科学研究方法是人类极其宝贵的精神财富。海因里希·鲁道夫·赫兹(1857年2月22日-1894年1月1日)德国物理学家，于1888年首先证实了无线电波的存在。并对电磁学有很大的贡献，故频率的国际单位制单位赫兹以他的名字命名。早在少年时代就被光学和力学实验所吸引。十九岁入德累斯顿工学院学工程，由于对自然科学的爱好，次年转入柏林大学，在物理学教授亥姆霍兹指导下学习。1885年任卡尔鲁厄大学物理学教授。1889年，接替克劳修斯担任波恩大学物理学教授，直到逝世。赫兹对人类最伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在。约瑟夫·约翰·汤姆生(JosephJohnThomson)1856年12月18日生于英国曼彻斯特郊区，父亲是苏格兰人，以卖书为业。汤姆生14岁进曼彻斯特欧文学院学习工程；1876年入剑桥大学三一学院，毕业后，进入卡文迪许实验室，在瑞利指导下进行电磁场理论的实验研究工作；1884年，年仅28岁便当选为皇家学会会员；同年末，又继瑞利之后担任卡文迪许实验室教授；1906年获得诺贝尔物理学奖。1897年，汤姆生把电子的发现推向高潮。电子技术直接而现实地影响着每个人的生活。我们的生活质量的高低，某种程度上取决与电子技术的发展！1.电子技术对人类的影响1958年专门为国庆10周年献礼特制的“熊猫1501型特级三用落地式联合机”,它是一台高1米、宽1.5米的“庞然大物”。现收藏于广东省中山市的中国收音机博物馆里，被视为“镇馆之宝”，这是当时体形最大、功能最全的收音机，象征着当时国内民用电子音响的最高水平。随着收音机的小型化，到了20世纪的70年代，平常百姓如有一台收音机，就成了身份的象征。1.电子技术对人类的影响1958年3月试制成功的，国产第一台北京牌14英寸黑白电视机。到了20世纪80年代初期，城市中黑白电视机成了时尚。1970年12月26日，我国第一台彩色电视机在天津无线电厂诞生，从此拉开了中国彩电生产的序幕。至今我国彩电产业的发展经历了三个历史时期：70年代中期至80年代初期的导入期；80年代中期至90年代初期的成长期；开始于90年代中后期至今的成熟期。进入90年代后，彩电逐渐变为大多数家庭必备的家用电器。1.电子技术对人类的影响现在计算机已进入了普通百姓家庭。与我们日常生活密切相关的这些家用电器的发展，是基于现代电子技术的快速发展，对人类的生活产生着巨大的影响。1.电子技术对人类的影响电子技术的出现使人类许多的幻想和神话成为现实。例如，美国1969年7月20日晚10点56分(美国东部时间)，阿波罗11号的太空人阿姆斯壮的左脚踏上月球，实现了人类登月的梦想，写下了人类探索太空的新篇章；2007年4日18时许，中国第一颗月球探测卫星“嫦娥一号”在西昌卫星发射中心由“长征三号甲”运载火箭发射升空，“嫦娥一号”月球卫星顺利发射并进入了月球轨道，在轨飞行一年时间，这是电子技术出现以前人类对月球可望而不可及的憧憬。2.电子技术的发展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（半导体和集成电路为代表）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。2.电子技术的发展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。☆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＝mc21906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真空电子管•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☆分立元件阶段☆集成电路阶段时期规模集成度（元件数）50年代末小规模集成电路（SSI）10060年代中规模集成电路（MSI）100070年代大规模集成电路（LSI）100070年代末超大规模集成电路（VLSI）1000080年代特大规模集成电路（ULSI）100000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。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。可编程逻辑器件（PLD）微控制芯片（MCU）数字信号处理器（DSP）大规模存储芯片（RAM/ROM）Intel公司第一代CPU—4004电路规模：2300个晶体管生产工艺：10um最快速度：108KHzIntel公司CPU—386TM电路规模：275,000个晶体管生产工艺：1.5um最快速度：33MHzIntel公司最新一代CPU—Pentium®4电路规模：4千2百万个晶体管生产工艺：0.13um最快速度：2.4GHz电子计算机的发展第一代（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）ENIAC电子计算机的发展第二代（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。（IBM7090）IBM7090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。（IBM360系列为代表）IBM360晶体管计算机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。品牌电脑EDA技术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：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。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。ARM开发板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。3.实训条件校内模拟电路实验室3.实训条件校内电子信息实验（实训）室电子信息实验（实训）一室电子信息实验（实训）二室3.实训条件校内电子实训室3.实训条件校内维修电工实训室3.实训条件校内电子产品维修实训室3.实训条件校内实训基地3.实训条件校外实习基地东莞东聚电子合肥京东方直流稳压电源的感性认识(一)新课师生一起观看以下图片各式各样充电器卡通充电器智能集成化快速充电器座充充电器最常见的充电器外形图充电器拆开后虽然手机充电器品牌不同，元件摆放不同，但功能相同了解手机充电器手机充电器工作流程图滤波稳压输出桥式整流输入电路R2R1C1C2VZVD1VD2VD3VD4v1V2AB师生一起观看以下图片各式各样充电器卡通充电器智能集成化快速充电器座充充电器