应用电子技术的发展历史
中国是最早发现电、磁的国家,磁石首先应用于指示方向和校正时间,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。
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在 1826 年通过实验而得出的。法拉第对电磁现象的研究有特殊贡献,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。楞次在 1844 年还与英国物理学家焦耳分别独立的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。电机工程得以飞跃的发展是与多里沃 - 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基础上,麦克斯韦在 1864 年至 1873 年提出了电磁波理论。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理论基础。 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之后,他们彼此独立的分别在意大利和俄国进行通信试验,为无线电技术的发展开辟了道路。
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,他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。集成电路的第一个样品是在 1958 年见诸于世的。
着半导体技术的发展和科学研究、生产与管理等的需要,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,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。
电子技术的发展推动了人类社会快速变革,社会主义建设离不开电子技术的不断发展,反之,社会的进步,人类的发展同样推动了电子技术的革新。
自从1883年,闻名世界的大发明家爱迪生发明了第一只白炽照明灯, 1904年弗莱明在真空中加热的电丝(灯丝)前加了一块板极,从而发明了第一只电子管。 此后不久,贫困潦倒的美国发明家德福雷斯特,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。它集检波、放大和振荡三种功能于一体。电子管的问世,推动了无线电电子学的蓬勃发展。电子管除应用于电话放大器、海上和空中通讯外,也广泛渗透到家庭娱乐领域,将新闻、教育节目、文艺和音乐播送到千家万户。就连飞机、雷达、火箭的发明和进一步发展,也有电子管的一臂之力。但是,不可否认,电子管十分笨重,能耗大、寿命短、噪声大,制造工艺也十分复杂。1947年,美国物理学家肖克利、巴丁和布拉顿三人捷足先登,合作发明了晶体管。1948年11月,肖克利构思出一种新型晶体管,其结构像“三明治”夹心面包那样,把N型半导体夹在两层P型半导体之间。这是一个多么富有想象力的设计啊!可惜的是,由于当时技术条件的限制,研究和实验都十分困难。直到1950年,人们才成功地制造出第一个PN结型晶体管。晶体管的发明是电子技术史中具有划时代意义的伟大事件,它开创了一个崭新的时代——固体电子技术时代。他们三人也因研究半导体及发现晶体管效应而共同获得1956年最高科学奖——诺贝尔物理奖。自从1947年发明晶体管、1958年第一块半导体集成电路诞生,微电子技术经过近半个世纪的高速发展,向人们显示出微电子无所不在,无所不能。微电子已成为国民经济和人类不可短缺的“粮食”。集成电路的主流技术为8英寸0.25µm,而12英寸0.18µm技术也已成熟,0.15µm、0.13µm产品已开始投产,正在向0.10µm前进,并且发展速度总是比预计的还要快。
2013年,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的发展着。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,由于生产发展的需要,在电磁现象方面的研究工作发展的很快。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在 1826 年通过实验而得出的。法拉第对电磁现象的研究有特殊贡献,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。楞次在 1844 年还与英国物理学家焦耳分别独立的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。电机工程得以飞跃的发展是与多里沃 - 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基础上,麦克斯韦在 1864 年至 1873 年提出了电磁波理论。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理论基础。 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之后,他们彼此独立的分别在意大利和俄国进行通信试验,为无线电技术的发展开辟了道路。
人类在自然界斗争的过程中,不断总结和丰富着自己的知识。电子科学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,他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。半个多世纪以来,电子管在电子技术中立下了很大功劳;但是电子管毕竟成本高,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,我们不能否定电子管的独特优点,在有些装置中,不论从稳定性,经济性或功率上考虑,还需要采用电子管。
集成电路的第一个样品是在 1958 年见诸于世的。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。随着集成电路制造工艺的进步,集成度越来越高,出现了大规模和超大规模集成电路(例如可在一块 6mm 平方的硅片上制成一个完整的计算机),进一步显示出集成电路的优越性。
随着半导体技术的发展和科学研究、生产与管理等的需要,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,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。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,而依靠人工智能工作。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大展和日益广泛的应用。数字控制机床和“自适应”数字控制机床相继出现。利用电子计算机对几十台乃至上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(即可控硅)也获得广泛应用,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,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,也起这变革性的推动作用。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。
中国产业发展
〓 1956年(相差10年),夏培肃完成了第一台电子计算 机运算器和控制器的设计工作,同时编写了中国第 一
本电子计算机原理讲义。
〓 1957年(相差11年),哈尔滨工业大学研制成功中国 第一台模拟式电子计算机。
〓 1958年(相差12年),中国第一台计算机——103型通 用数字电子计算机研制成功,运行速度每秒1500次。
〓 1959年,中国研制成功104型电子计算机,运算速 度每秒1万次。
〓 1960年,中国第一台大型通用电子计算机——107 型通用电子数字计算机研制成功。
〓 1963年,中国第一台大型晶体管电子计算机—— 109机研制成功。
〓 1964年,441B全晶体管计算机研制成功。 〓 1965年,中国第一台百万次集成电路计算机"DJS -Ⅱ"型操
作系统编制完成。
〓 1967年,新型晶体管大型通用数字计算机诞生。
〓 1969年,北京大学承接研制百万次集成电路数字 电子计算机——150机。
〓 1970年,中国第一台具有多道程序分时操作系统 和标准汇编语言的计算机——441B-Ⅲ型全晶体 管计算
机研制成功。
〓 1972年,每秒运算11万次的大型集成电路通用数 字电子计算机研制成功。
〓 1973年,中国第一台百万次集成电路电子计算机 研制成功。
〓 1974年,DJS-130、131、132、135、140、 152、153等13个机型先后研制成功。
答:第1代:电子管数字机(1946—1958年)硬件方面,逻辑元件采用的是真空电子管,主存储器采用汞延迟线、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯;外存储器采用的是磁带。软件方面采用的是机器语言、汇编语言。应用领域以军事和科学计算为主。特点:体积大、功耗高、可靠性差。速度慢(一般为每秒数千次至数...
答: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...
答:高职高专中,应用电子技术专业有以下主要课程:1、模拟电子技术。主要内容包括:半导体器件,基本放大电路,模拟集成电路,反馈放大电路,频率响应与稳定性,模拟集成信号处理电路,集成功放和集成稳压电路,模拟电子电路的读图。2、数字电子技术。包括数制与码制,门电路、触发器、存储器、A/D转换器,D/A...
答:1.3日常设备信息化。随着人们对生活信息化的渴求,越来越多的日常设备都或多或少的应用了信息技术。如冰箱的恒温控制系统、彩电的数字网络功能等等。而日渐走入寻常百姓家的汽车更是将信息技术在日常设备中应用发挥到了极点。汽车工程界专家指出:电子技术的发展已使汽车产品的概念发生了深刻的变化。新的...
答:一般情况下,它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。例如,将交流电能变换成直流电能或将直流电能变换成交流电能;将工频电源变换为设备所需频率的电源;在正常交流电源中断时,用逆变器(见电力变流器)将蓄电池的直流电能变换成工频交流电能。应用电力电子技术还能实现非电能与电能之间的...
答:电子对抗是随着电子技术在军事上的应用而逐步发展起来的。第二次世界大战期间,雷达的广泛应用促进了电子对抗的发展。1943年6月,英军在空袭汉堡的战斗中首次使用箔条干扰物。1944年6月,英、美军队在法国诺曼底登陆战役中,综合运用了各种电子对抗手段,对顺利登陆起了重要作用。60年代以来,电子对抗技术,...
答:清华大学电机工程与应用电子技术系(简称电机系)原名电机工程系,成立于1932年秋。建系之初,系主任由工学院院长顾毓琇兼任。第一年由外系转来二年级学生七人,招收一年级新生31人。1934年秋确定为电力和电讯两个组,并动工兴建电机工程馆,1935年落成。这时期全系学生最多时共103人,1935年度第一届毕业生3人,1935~...
答:电子科学与技术专业中微电子技术和光电子技术的前身是半导体专业和激光专业。 1947年美国贝尔实验室发明了晶体管,开创了固体电子技术时代。根据国外发展电子器件的进程,中国在1956年提出了“向科学进军”,将半导体技术列为重点发展的领域之一。同年,中科院应用物理所首先举办了半导体器件短期培训班,请...
答:专业定位 电子信息产业是我国国民经济四大支柱产业之一,也是我国“十一五”规划重点扶持的产业。无锡市“十一五”规划指出:通过五年努力,使得电子信息产业由我们四大支柱产业中第四位发展成为第一大支柱产业。随着电子信息产业的快速发展,对应用电子技术专业人才的需求不断增加,这些年来,依托院校、科研院...
答:第二代(1958~1970年)是晶体管计算机。1948年,美国贝尔实验室发明了晶体管,10年后晶体管取代了计算机中的电子管,诞生了晶体管计算机。第三代(1963~1970年)是集成电路计算机。随着半导体技术的发展,1958年夏,美国德克萨斯公司制成了第一个半导体集成电路。 第四代(1971年~日前)是大规模集成电路...