电子元器件基本知识(1)

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1、第三章电子元器件基本知识2011/10电子元件发展经历了四个阶段（代）：电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路。简单介绍发展进程及应用。一、电子管（真空管）1883年，爱迪生为延长白炽灯的寿命，在灯泡内封入一段铜丝，欲阻止碳丝的蒸发，未成功。但无意中发现了热电子发射现象和二极管的单向导电现象，注册一个专利，人称为爱迪生效应。爱迪生唯一一项科学发现。但他未认识到重要性。时无线电尚未发明。1903年，英国理查逊证实了电子的存在，1928年获诺贝尔奖。1904年，英国弗来明，发明真空二极管。1906年美国德福雷斯特在阴、阳极之间加入一个栅极，当栅极电压有微小变化时，引起阳极电流较大的变化。“

2、以小控大”，就是放大。结构为圆筒状。作用如“闸门”。是一种电压控制器件，栅极电压控制阳极电流。初期，他交不起15美元的专利费，到企业来赞助，被人当成骗子告上法庭，说他推销积压产品。他说，历史必将证明，我发明了空中王国的王冠，法院判决：电子管是一个毫无价值的玻璃管。后无罪释放。美国誉为“无线电之父”。电子管专利卖了39万美元，一生300项发明，包括有声电影。电子管发明初期，因真空度不够高，寿命短。后来（1910）德国的哥德发明了抽高真空的分子泵，提高了真空度。从三极管发展到四、五、六、七、八极管。从单一管到复合管，双二极、双三极、三-七极，二-五极管。在一个玻壳内装两个电子管。电子管的弱点

3、：体积大、重量大、耗电大，发热多，寿命短，几千小时～1-2万小时。B29轰炸机上仪器装1千只电子管、1万多个无线电元件。1946年，第一台电子计算机用18000个电子管、70000个电阻、18000个电容、耗电150KW、30T重，功能每秒5000次加法、50次乘法。国产南京管（大），北京管（小，花生管）。50～60年代，厦门是前线，功率管受管制。家中已有的电子管要到公安局登记，贴条子，才准予使用，中学做实验先到公安局登记，买新管凭公安局证明。1950’S——1960’S逐渐被晶体管替代。但在高频、大功率场合仍有应用。近年又“复活”，在高级音响中，被认为音质优于晶体管。爱迪生效应阳极A栅

4、极G阴极K灯丝F爱迪生效应三极电子管结构、符号6二、三极电子管工作原理阳极阳极UgIa二、半导体晶体管半导体材料单向导电现象的发现。1835年，麦克思发现“不对称导电现象”。1874年，布拉温发现硫化物有单向导电现象。1880年，发明硒整流器。硒（Se）也是半导体。后来发现更多天然或人制矿物有单向导电性。1906年前后，辉铅矿或金刚砂；晶体加金属丝成二极管，用作检波，接触点常调整，找“灵敏点”。性能不如真空二极管，业余爱好者用于矿石收音机—无电源收音机，做检波器。1940年，人工纯锗、硅晶体出现，晶体二极管应用。依靠提纯技术的发展。真空二极管加第三极（栅极），有放大作用，半导体怎么加第三

5、极？1945年开始，贝尔实验室，攻关小组。肖克莱（固体物理学家、组长）、巴丁（固体物理学家）、布拉顿（实验物理学家）。各有所长。1947.12.23发现三极管放大作用（图），I1小变化引起I2大变化。1948年获专利。先秘而不宣。1948年初，在一次学术会议上，柏杜大学的布雷和本泽报告其晶体管放大实验，两根探针距离不够近，未成功。赶紧发表成果，申请专利。肖克莱未直接参与第一只晶体管的研制，专利属巴丁、布拉顿，肖克莱极为不满。后三人关系恶化，散伙。1948年，肖克莱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。1949年，肖克莱提出了p-n结理论

6、（关于晶体中由于掺入杂质的不同所形成的p型区和n型区的理论），并在第二年使之变为现实，研制出了结型晶体三极管。结型晶体管在许多方面优于点接触晶体管，很快就得到了广。后又发明场效应晶体管。三人获1956年诺贝尔奖。1953年，晶体管助听器。1954年出现4个锗晶体管的收音机。1952年，区域提纯法，进一步提纯半导体、单晶体。点接触型。面接触型。第1只晶体管示意图增益KV=100Ge活动探针50μm固定探针BEC1959发明平面工艺。美仙董公司，赫尔尼。晶体片表面进行加工——集成电路工艺的前身。微小型化的过程。早期电极几个mm，后缩至0.3~0.5mm，结面积0.07~0.2mm2。实际上P

7、N结直径只要几十个μm。照相，制板，光刻，印刷工艺。1950年芯片2.5mm2/个，到1963年，同面积上可制作125个管。线宽20-30μm。1950’S电子管与晶体管竞争。电子管小型化，最小如铅笔粗。60年代晶体管全面取代电子管。（除微波、大功率场合）。苏前期忽视半导体，当锗发展为硅，又忽视硅。造成其电子、半导体、计算机技术长期落后，产品“傻、大、粗、笨。”6中国起步晚十年左右。50年电子管。60年半导体。50年电子管计算机。7