电子科技论文
随着科技的发展和人类的进步,电子技术已经成为各种工程技术的核心,特别是进入信息时代以来,电子技术已经成为一项基础技术,其具体应用领域涵盖了通信领域、控制系统、测试系统、计算机等行业。
随着电子技术的出现和应用,人类进入了高科技时代。电子技术诞生的历史虽然短暂,但其深入的领域却是最广最深的,成为人类探索宏观光世界和微观世界的物质技术和基础。电子科技是人类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,弗莱明利用这一效应制成了电子二极管,并证实电子管具有“阀门”的功能,首次用于无线电探测。1906年,美国人Devres将第三个电极——栅极放入弗莱明二极管,发明了电子三极管,成就了早期电子技术最重要的里程碑。半个多世纪以来,电子管为电子技术中立做出了巨大贡献;然而,电子管价格昂贵,制造复杂,体积大,耗电多。自从1948年贝尔实验室的几位研究人员发明了晶体管后,在大多数领域逐渐取代了电子管。然而,我们不能否认电子管的独特优势。在某些设备中,无论稳定性、经济性还是功率,都需要使用电子管。
1958年世界上看到了第一个集成电路的样品。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、元件和电路的统一;它与传统的电子元器件的设计和生产方法以及电路的结构形式有着本质的区别。随着集成电路制造技术的进步,集成度越来越高,出现了大规模和超大规模的集成电路(比如在6平方毫米的硅片上就可以做出一台完整的计算机),进一步显示了集成电路的优势。按照元件的集成度(集成在一个芯片上的元件数量)分为小型集成电路(100个元件以上)SSI、中型集成电路(100-1000个元件)MSI和大型集成电路(1000-10000个元件)。
随着半导体技术的发展以及科研、生产、管理和生活的需要,电子计算机应运而生,并日趋完善。自1946年第一台电子计算机诞生以来,经历了电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路,每秒运算速度达到了百亿亿次。现在我们正在研究开发第五代计算机(人工智能计算机)。它们不是靠程序工作,而是靠人工智能。特别是自20世纪70年代微型计算机问世以来,电子计算机因其廉价、方便、可靠、小巧而大大加速了普及。以个人电脑为例,从诞生到现在只经历了十几年,但发展却跨越了很多阶段,进入了千家万户。集电脑、电视、电话、传真机、音响于一体的多媒体电脑也问世了。以多媒体计算机、光缆和互联网为基础的信息高速公路,是计算机诞生以来的又一次信息革命。未来,人工智能将给人们的生活和工作方式带来前所未有的变化,随身携带一台微型计算机已经成为一种时尚。
数字控制和数字测量也在发展并被广泛应用。数控机床1952研发出来后,发展更快。“加工中心”多工序数控机床与“自适应”
数控机床相继出现。目前还实现了电子计算机对几十台甚至上百台数控机床的集中控制。随着大功率半导体器件的制造工艺日趋完善,电力电子技术已经成为一门迅速发展的新兴科学技术。它被应用于中频电源、变频调速、DC传输、不间断电源等诸多方面,使半导体进入高压领域。
电子水平是现代化的重要标志,因为工业是实现现代化的重要物质基础。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的广泛应用,直接影响到工业、农业、科技和国防的建设,关系到社会主义建设的发展速度和国家的安全;它还直接影响到亿万人民的物质文化生活,关系到广大人民群众的切身利益。
为了进一步减小器件体积,提高器件性能,人们不断寻找先进的电子材料。目前已经发现了先进的电子材料,如仿生智能材料、纳米材料、先进复合材料、低维材料(量子点、量子线布基球和布基球)、高温超导材料和生物电子材料等。先进的电子材料正被用于制造新的电子设备。新电子材料的出现将使电子技术发展到更高的水平。这些材料将使未来的电子器件功能化、智能化,并在结构和功能上实现一体化,进一步缩小电子器件的尺寸,使其功能更多,运行更快,为分子器件、单电子器件、分子计算机和生物计算机奠定基础。
在几乎所有的电子电路中,都要用到半导体二极管,它在许多电路中起着重要的作用。它是最早的半导体器件之一,应用也非常广泛。
二极管有很多种,按使用的半导体材料可分为锗二极管(Ge管)和硅二极管(Si管)。根据其用途的不同,可分为检波二极管、整流二极管、齐纳二极管、开关二极管、隔离二极管、肖特基二极管、发光二极管等。按管芯结构可分为点接触二极管、面接触二极管和面接触二极管。点接触二极管是用一根细金属丝压在半导体晶片的光滑表面上,施加脉冲电流,使接触线的一端与晶片牢固烧结,形成“PN结”。由于是点接触,只允许小电流(不超过几十毫安)通过,适用于高频小电流电路,如无线电检测。表面接触二极管的“PN结”面积较大,允许大电流(几安培到几十安培)通过,主要用于将交流电转换成直流电的“整流”电路中。平面二极管是一种特殊的硅二极管,不仅能通过大电流,而且性能稳定可靠,常用于开关、脉冲和高频电路中。