求一篇数字电子技术论文

2025-02-09 03:42:20

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1.1 电子技术的发展

随着科学技术的发展和人类的进步,电子技术已经成了各种工程技术的核心,特别是进入信息时代以来,电子技术更是成了基本技术,其具体应用领域涵盖了通信领域、控制系统、测试系统、计算机等等各行各业。

电子技术的出现和应用,使人类进入了高新技术时代,电子技术诞生的历史虽短,但深入的领域却是最广最深,而且成为人类探索宇宙宏光世界和微观世界的物质技术和基础。电子科学技术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年弗莱明利用这个效应制成了电子二极管,并证实了电子管具有“阀门”作用,它首先被用于无线电检波。1906年美国的德福雷斯在弗莱明的二极管中放进了第三电极—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,出现了在规模和超大规模集成电路(例如可在一块6平方毫米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。按元器件集成度(芯片上所集成的元件数量)分为小规模集成电路(100个元件以上)SSI、中规模集成电路(100—1000个元件)MSI,大规模集成电路(1000—100000个元件)LSI,超大规模集成电路(100000个以上元件)VLSI等四种,现在集成度已达到数千亿。

随着半导体技术的发展和科学研究、生产、管理和生活等方面的要求,电子计算机应时而兴起,并且日益完善。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、集成电路及大规模集成电路、超大规模集成电路,每秒运算速度已达百亿次。现在正在研究开发第五代计算机(人工智能计算机),他们不依靠程序工作,而是依靠人工智能工作。特别是从70年代微型计算机以来,由于价廉、方便、可靠、小巧,大大加快了电子计算机的普及速度。例如个人计算机,它从诞生至今不过经历十多年时间,但是它的发展却跨越了多个阶段,走进了千家万户。集计算机、电视、电话、传真机、音响等于一体的多媒体计算机也纷纷问世。以多媒体计算机、光纤电缆和互联网络为基础的信息高速公路已成为计算机诞生以来的又一次信息变革。未来的人工智能更将给人们的生活与工作方式带来前所未有的变化,随身携带微型计算机已成为一种时尚。

数字控制和数字测量也在不断发展和得到日益广泛的应用。数字控制机床1952年研制出来以后,发展更快。“加工中心”多工序数字控制机床和“自适应”
数字控制机床相继出现。目前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也已经实现。由于大功率半导体器件的制造工艺日益完善,电力电子技术已是当今一门发展迅速、方兴未艾的科学技术,应用于中频电源、变频调速、直流输电、不间断电源等诸多方面,使半导体进入了强电领域。

电子水准是现代化的一个重要标志,由于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。

为了进一步减小器件体积、提高器件性能,人们不断寻找先进电子材料。现在已经发现的先进的电子材料有:仿生智能材料、纳米材料、先进复合材料、低维材料(量子点、量子线巴基球和巴基管)、高温超导材料和生物电子材料等,先进电子材料正应用于新型电子器件的制造之中。新型电子材料的问世,将使电子技术向更高层次发展,这些材料将使今后的电子器件具有功能化、智能化、结构功能一体化,使电子器件尺寸进一步缩小,功能更全,运算速度更快,为分子器件、单电子器件、分子计算机和生物计算机打下了基础。　几乎在所有的电子电路中,都要用到半导体二极管,它在许多的电路中起着重要的作用,它是诞生最早的半导体器件之一,其应用也非常广泛。
二极管种类有很多,按照所用的半导体材料,可分为锗二极管(Ge管)和硅二极管(Si管)。根据其不同用途,可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、隔离二极管、肖特基二极管、发光二极管等。按照管芯结构,又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面,通以脉冲电流,使触丝一端与晶片牢固地烧结在一起,形成一个“PN结”。由于是点接触,只允许通过较小的电流(不超过几十毫安),适用于高频小电流电路,如收音机的检波等。面接触型二极管的“PN结”面积较大,允许通过较大的电流(几安到几十安),主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。平面型二极管是一种特制的硅二极管,它不仅能通过较大的电流,而且性能稳定可靠,多用于开关、脉冲及高频电路中。

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