发布时间 : 星期四 文章模拟电子技术发展与应用概述-北交大模电研学更新完毕开始阅读
电子技术的发展与应用综述
北京交通大学 电子信息工程学院
班级：通信1201 组员：邢昊12211016
谢理12211015 秦世强12211011
电子技术的发展与应用综述
摘要：模拟电子技术是一门研究对仿真信号进行处理的模拟电路的学科。它以半导体二极管、半导体三极管和场效应管为关键电子器件，包括功率放大电路、运算放大电路、反馈放大电路、信号运算与处理电路、信号产生电路、电源稳压电路等研究方向。本文将回顾电子技术的发展历史，主要介绍模拟电子技术的现状及发展方向，并提出模拟电子技术在某些领域的应用。
关键词：模拟电子技术，发展史，现状及未来，应用
Review on the development and application of electronic
technology
Abstract: Analog electronic technology is a research on the simulation of signal processing of analog circuit course. It takes three semiconductor diodes, semiconductor transistor and field effect tube is the key of electronic devices, including power amplification circuit, an operational amplification circuit, feedback amplification circuit, signal processing and processing circuit, signal generating circuit, power supply circuit, research direction. This paper will review the history of the development of electronic technology, introduces the present situation and development direction of analog electronic technology, and presents the application of analog electronic technology in some areas.
Key words: Analog electronic technology , present situation, future development prospect, applications
前言
模拟电子技术是电子技术的一个方面，它是一个极其美妙的领域，在这一领域里，数学、物理学、信息工程、电气工程与自动化控制工程等学科找到了一个和谐的结合点，其深厚的理论基础和广泛的实际应用使其具有旺盛持久的生命力。因而，对于许多有关的学科来说，模拟电子技术是一门非常重要的基础理论课。
一般来说，模拟电子技术的是一门应用性、实践性很强的学科。本课程主要研究各种半导体器件的性能、电路及其应用。这门课程概念很多，并且深奥难懂。但是，在理工科学习专业知识的过程中，它起到了很重要的作用。它不仅为今后的课程打下基础，而且对于培养我们分析问题和解决问题的能力也非常重要。因为当今的模拟电子技术已从一门较单纯的学科成了许多学科所共有的基础理论，这一演变过程充满了人类智慧的结晶，充满了科学思想甚至哲学概念上的进化。因此，模拟电子技术已被列为有关专业如电子信息工程、通信工程等电类专业的专业必修课。
1模拟电子技术发展概况
1．1发展初期（电子管、晶体管时代）
1895年，荷兰物理学家Hendrik Antoon Lorentz假定了电子的存在。1897年，著名英国物理学家Thomson，Joseph John用实验找出了电子。1883年，美国发明家爱迪生发现了热电子效应。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。弗莱明将制成的第一支电子管用来检测电波，标志着电子时代的到来。过了不久，美国的德福雷斯特(Lee de Forest)在灯丝和极板之间加人了栅极，从而发明了三极管，并于1906年申请了专利。比起二极管，三极管有更高的敏感度，而且集检波、放大和振荡三种功能于一体。1925年，苏格兰的贝尔德公开展示了他制造的电视，成功地传送了人的面部活动，分辨率为30线，重复频率为每秒5帧。
然而，电子管体积大、笨重、能耗大、寿命短的缺点，使得人们迫切需要一种新的电子元件来替代电子管。飞速发展的半导体物理为新时代的到来铺平了道路。二十世纪二十年代，理论物理学家们建立了量子物理，1928年普朗克应用量子力学，提出了能带理论(能带理论（Energy band theory ）是讨论晶体（包括金属、绝缘体和半导体的晶体）中电子的状态及其运动的一种重要的近似理论。它把晶体中每个电子的运动看成是独立的在一个等效势场中的运动，即是单电子近似的理论；对于晶体中的价电子而言，等效势场包括原子实的势场、其他价电子的平均势场和考虑电子波函数反对称而带来的交换作用，是一种晶体周期性的势场)的基本思想，1931年英国物理学家威尔逊在能带理论的基础上，提出半导体的物理模型，1939年肖特基、莫特和达维多夫，建立了扩散理论。这些理论上的突破，为半导体的问世提供了理论基础。 说到电子技术，就不得不提全世界非常著名的一个实验室——贝尔实验室。1947年l2月23日，贝尔实验室的巴丁和布拉顿制成了世界上第一个晶体管——点接触三极管，这是世界上第一只晶体三极管，它标志着电子技术从电子管时代进入到晶体管时代迈开第一步。此后不久，贝尔实验室的肖克利又于1948年11月提出一种更好的结型晶体管的设想。到了1954年，实用的晶体管开发成功，并由贝尔实验室率先应用在电子开关系统中。与以前的电子管相比，晶体管体积小、能耗低、寿命长、更可靠，因此，随着半导体技术的进步，晶体管在众多领域逐步取代了电子管。更重要的是，体积微小的晶体管使集成电路的出现有了可能。 1956年，巴丁、肖克利、布拉顿三人因对晶体管的研究共享了这一年的诺贝尔物理学奖。8年后，IBM360问世，计算机从而完成了电子管到晶体管的转变，计算机技术从而获得了突飞猛进的发展。
1.2集成电路时代
1952年，英国雷达研究所的一个著名科学家达默提出能否将晶体管等元件不通过连接线而直接集成在一起从而构成一个有特定功能的电路。之后，美国得克萨斯仪器公司的基比尔按其思路，于1958年制成了第一个集成电路的模型，1959年德州仪器公司宣布发明集成电路，从此，电子技术进入集成电路时代。同年，美国著名的仙童电子公司也宣布研究成功集成电路，该公司赫尔尼等人发明的一整套制造微型晶体管的“平面工艺”被移用到集成电路的制作中，集成电路很快就由实验室试验阶段转入了工业生产阶段。1959年，德州仪器公司建成世界上第一条集成电路生产线。1962年，世界上第一块集成电路正式商品问世。与分立元件的电路相比，集成电路体积重量都大大减小，同时，功耗小，更可靠，更适合大批量生产。集成电路发明后，其发展非常迅速，其制作工艺不断进步，规模不断扩大。
1.3超大规模集成电路时代
1958年，贝尔实验室制造出金属—氧化物—半导体场效应晶体管（MOSFET），尽管它比双极型晶体管晚了近十年，但由于其制造工艺简单，为集成化提供了有利条件。随着硅平面工艺技术的发展，MOS集成电路遵循Moore定律，即一个芯片上所集成的器件，以每隔18个月提高一倍的速度向前飞速发展。至今集成电路的集成度已提高了500万倍，特征尺寸缩小200倍，单个器件成本下降100万倍。
2模拟电子技术现状
目前，模拟电子技术的现状可简单地归纳为：与系统理论紧密结合、全面引入网络图论、深受计算机的冲击、非线性电路与系统的研究方兴未艾、集成电路的出现并向超大规模迅速发展的状况将在相当长时间内左右电路与系统学科的发展；在器件上多端化、集成化；在分析方法上系统化、通用化、计算机辅助化；在综合上有源化、最佳化、可集成化；在体系上从线性扩展到非线性、从无源扩展到有源、从单元件分立扩大到电路系统的集成；新的研究方向迭起，新的研究成果不断。从现状展望未来，你会发现，模拟电子技术已成为现代科学技术基础理论中一门活跃、举足轻重而又有着广阔发展前景的引人注目的学科。
当今社会，电子技术又发展出很多分支。例如现下发展已经相当成熟的微电子技术，此外还有应用前景相当广阔的纳米电子技术和光电子技术。
1微电子技术
微电子技术是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术，特点是体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快，微电子技术对信息时代具有巨大的影响。微电子技术在近半个世纪以来得到迅猛发展，是现代电子工业的心脏和高科技的原动力。微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的微机电系统（MEMS）技术、与生物工程技术结合的DNA生物芯片成为新的研究热点。目前，微电子技术已经成为衡量一个国家科学技术和综合国力的重要标志。微电子技术的发展方向是高集成、高速度、低功耗和智能化。
在微电子技术方面，来自中国的华裔科学家施敏博士为微电子学做出了卓越的贡献。
2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。
说道纳米电子学，就不得不提它的一个重要组成部分——磁电子学。磁电子学是基于电子传导和磁性间的关联效应，通过磁场实现对输运特性调制的新兴学科。它涉及自旋极化。自旋相关散射和隧穿、自旋积累及弛豫、电荷自旋一轨道一晶格间相互作用等强关联和量子干涉效应，是当今凝聚态物理的重大课题。磁电子学在磁记录、磁头读出、非易失信息随机存储、自旋晶体管及量子计算机等领域将获得广泛应用，成为未来信息科学技术的主导技术。 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。在纳米电子技术中，将大量用到量子物理的相关内容。
3光电子技术
光电子技术是由光子技术和电子技术结合而成的新技术，涉及光显示、光存储、激光等领域，