电子元器件历史.ppt

电子元器件历史目的：    BOMBOMBOMBOM表学表学表学表学习习并并并并应应用以下基用以下基用以下基用以下基础础知知知知识识：：：：从外观能看出该元件的种类﹑ 名称以及是否有极性、方向性从元件表面的标记能读出该元件的性能参数﹑ 容许误差范围等参数能识别各类元件路板上的丝印图知道在作业过程中不同元件须注意的事项电子技子技术发展史展史第一部分第一部分l 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进入21世纪，人们）电子计算机和因特网为标志的信息社会高科技面临的是以微电子技术（半导体和集成电路为代表的广泛应用使社会生产力和经济获得了空前的发展现代电子技术在国防、科学、工业、医学、通讯（信息处理、传输和交流）及文化生活等各个领域中都起着巨大的作用现在的世界，电子技术无处不在：收音机、彩电、音响、VCD、DVD、电子手表、数码相机、微电脑、大规模生产的工业流水线、因特网、机器人、航天飞机、宇宙探测仪，可以说，人们现在生活在电子世界中，一天也离不开它电子技子技术的的应用用基本器件的两个发展阶段l分立元件分立元件阶段（段（19051905～～19591959））–真空真空电子管、半子管、半导体晶体管体晶体管l集成集成电路路阶段（段（19591959～）～）–SSISSI、、MSIMSI、、LSILSI、、VLSIVLSI、、ULSIULSI                                                                    主要主要阶段概述段概述              第一代第一代电子子 产品以品以电子管子管为核心。

四十年代末核心四十年代末世界上世界上诞生了第一只半生了第一只半导体三极管，它以小巧、体三极管，它以小巧、轻便、便、省省电、寿、寿 命命长等特点，很快地被各国等特点，很快地被各国应用起来，在用起来，在很大范很大范围内取代了内取代了电子管五十年代末期，世界上出子管五十年代末期，世界上出现了第一了第一块集成集成电路，它把路，它把许多晶体管等多晶体管等电子元件集子元件集成在一成在一块硅芯片上，使硅芯片上，使电子子产品向更小型化品向更小型化发展集成成电路从小路从小规模集成模集成电路迅速路迅速发展到大展到大规模集成模集成电路路和超大和超大规模集成模集成电路，从而使路，从而使电子子产品向着高效能低品向着高效能低消耗、高精度、高消耗、高精度、高稳定、智能化的方向定、智能化的方向发展分立元件阶段l电子管子管时代（代（19051905～～19481948））–为现代技代技术采取了决定性步采取了决定性步骤主要大事主要大事记19051905年年 爱因斯坦因斯坦阐述相述相对论——E E＝＝mcmc2 219061906年年 亚历山德森研制成高山德森研制成高频交流交流发电机机 德福雷斯特在弗菜明二极管上加德福雷斯特在弗菜明二极管上加栅极，制威第一只三极管极，制威第一只三极管19121912年年 阿阿诺德和德和兰米米尔研制出高真空研制出高真空电子管子管19171917年年 坎坎贝尔研制成研制成滤波器波器19221922年年 弗里斯研制成第一台超外差无弗里斯研制成第一台超外差无线电收音机收音机19341934年年 劳伦斯研制成回旋加速器斯研制成回旋加速器19401940年年 帕全森和洛弗帕全森和洛弗尔研制成研制成电子模子模拟计算机算机19471947年年 肖克莱、巴丁和布拉肖克莱、巴丁和布拉顿发明晶体管；香明晶体管；香农奠定信息奠定信息论的基的基础                                                                    真空真空电子管子管分立元件阶段l晶体管晶体管时代（代（19481948～～19591959））–宇宙空宇宙空间的探索即将开始的探索即将开始主要大事主要大事记19471947年年 贝尔实验室的巴丁、布拉室的巴丁、布拉顿和肖克莱研制成第一个点接触型晶体管和肖克莱研制成第一个点接触型晶体管19481948年年 贝尔实验室的香室的香农发表信息表信息论的的论文文 英国采用英国采用EDSAGEDSAG计算机，算机，这是最早的一种存是最早的一种存储程序数字程序数字计算机算机19491949年年 诺伊曼提出自伊曼提出自动传输机的概念机的概念19501950年年 麻省理工学院的福雷斯特研制成磁心存麻省理工学院的福雷斯特研制成磁心存储器器19521952年年 美国爆炸第一美国爆炸第一颗氢弹19541954年年 贝尔实验室研制太阳能室研制太阳能电池和池和单晶硅晶硅19571957年年 苏联发射第一射第一颗人造地球人造地球卫星星19581958年年 美国得克美国得克萨斯斯仪器公司和仙童公司宣布研制成第一个集成器公司和仙童公司宣布研制成第一个集成电路路集成电路阶段时时 期期规规 模模集成度集成度（元件数）（元件数）5050年代末年代末小规模集成电路（小规模集成电路（SSISSI））1001006060年代年代中规模集成电路（中规模集成电路（MSIMSI））100010007070年代年代大规模集成电路（大规模集成电路（LSILSI））>1000>10007070年代末年代末超大规模集成电路超大规模集成电路（（VLSIVLSI））10000100008080年代年代特大规模集成电路特大规模集成电路（（ULSIULSI））>100000>100000        自1958年第一块集成元件问世以来，集成电路已经跨越了小、中、大、超大、特大、巨大规模几个台阶，集成度平均每2年提高近3倍。

随着集成度的提高，器件尺寸不断减小        1985年，1兆位ULSI的集成度达到200万个元件，器件条宽仅为1微米；1992年，16兆位的芯片集成度达到了3200万个元件，条宽减到0.5微米，而后的64兆位芯片，其条宽仅为0.3微米集成电路阶段             集成集成电路制造技路制造技术的的发展日新月异，其中最具有代表性的集展日新月异，其中最具有代表性的集成成电路芯片主要包括以下几路芯片主要包括以下几类，它，它们构成了构成了现代数字系代数字系统的基石可可编程程逻辑器件（器件（PLD））微控制芯片（微控制芯片（MCU））数字信号数字信号处理器（理器（DSP））大大规模存模存储芯片（芯片（RAM/ROM））IBM 7090电子计算机的发展 伴随着伴随着电子技子技术的的发展而展而飞速速发展起来的展起来的电子子计算机所算机所经历的四个的四个阶段充分段充分说明了明了电子技子技术发展的四个展的四个阶段的特性段的特性–第一代（第一代（19461946～～19571957））电子管子管计算机算机–第二代（第二代（19581958～～19631963）晶体管）晶体管计算机算机–第三代（第三代（19641964～～19701970）集成）集成电路路计算机算机–第四代（第四代（19711971～）大～）大规模集成模集成电路路计算机算机 世界上第一台世界上第一台电子子计算机于算机于19461946年在美年在美国研制成功，取名国研制成功，取名ENIACENIAC。

这台台计算机使用了算机使用了1880018800个个电子管，占地子管，占地170170平方米，重达平方米，重达3030吨，吨，耗耗电140140千瓦，价格千瓦，价格4040多万美元，是一个昂多万美元，是一个昂贵耗耗电的的" "庞然大物然大物" "由于它采用了由于它采用了电子子线路路来来执行算行算术运算、运算、逻辑运算和存运算和存储信息，从信息，从而就大大提高了运算速度而就大大提高了运算速度ENIACENIAC每秒可每秒可进行行50005000次加法和减法运算，把次加法和减法运算，把计算一条算一条弹道的道的时间短短为3030秒它最初被秒它最初被专门用于用于弹道运算，道运算，后来后来经过多次改多次改进而成而成为能能进行各种科学行各种科学计算的通用算的通用电子子计算机从19461946年年2 2月交付使用，月交付使用，到到19551955年年1010月最后切断月最后切断电源，源，ENIACENIAC服役服役长达达9 9年IBM 360 晶体管晶体管计算机算机ENIACENIAC品牌品牌电脑ENIACENIAC第一代（第一代（1946～～1957））电子管子管计算机算机时代：它的代：它的基本基本电子元件是子元件是电子管，内存子管，内存储器采用水器采用水银延延迟线，外存，外存储器主要采用磁鼓、器主要采用磁鼓、纸带、卡片、磁、卡片、磁带等。

由于当等由于当时电子技子技术的限制，运算速度只是每的限制，运算速度只是每秒几千次秒几千次~几万次基本运算，内存容量几万次基本运算，内存容量仅几千个字几千个字程序程序语言言处于最低于最低阶段，主要使用二段，主要使用二进制表示的制表示的机器机器语言言编程，后程，后阶段采用段采用汇编语言言进行程序行程序设计体积大，耗大，耗电多，速度低，造价高，使用不多，速度低，造价高，使用不便，主要局限于一些便，主要局限于一些军事和科研部事和科研部门进行科学行科学计算ENIAC）） 电子计算机的发展电子计算机的发展IBM 7090第二代（第二代（1958～～1963）晶体管）晶体管计算机算机时代：它的基本代：它的基本电子元件是晶体管，子元件是晶体管，内存内存储器大量使用磁性材料制成的磁器大量使用磁性材料制成的磁芯存芯存储器与第一代器与第一代电子管子管计算机相算机相比，晶体管比，晶体管计算机体算机体积小，耗小，耗电少，少，成本低，成本低，逻辑功能功能强，使用方便，可，使用方便，可靠性高靠性高 IBM 7090））电子计算机的发展l第三代（1964～1970）集成电路计算机时代：它的基本元件是小规模集成电路和中规模集成电路，磁芯存储器进一步发展，并开始采用性能更好的半导体存储器，运算速度提高到每秒几十万次基本运算。

由于采用了集成电路，第三代计算机各方面性能都有了极大提高：体积缩小，价格降低，功能增强，可靠性大大提高IBM 360系列为代表） IBM 360 晶体管晶体管计算机算机电子计算机的发展l第四代（1971～）大规模集成电路计算机时代：它的基本元件是大规模集成电路，甚至超大规模集成电路，集成度很高的半导体存储器替代了磁芯存储器，运算速度可达每秒几百万次，甚至上亿次基本运算具有体积小、功能强、可靠性高等特点品牌品牌电脑EDA技术 电子子设计技技术的的核核心心就就是是E ED DA A技技术E ED DA A是是指指以以计算算机机为工工作作平平台台，，融融合合应用用电子子技技术、、计算算机机技技术、、智智能能化化技技术最最新新成成果果而而研研制制成成的的电子子C CA AD D通通用用软件件包包，，主主要要能能辅助助进行行三三方方面面的的设计工工作作，，即即I IC C设计、、电子子电路路设计和和P PC CB B设 计电子系子系统设计自自动化化(ESDA)(ESDA)阶段（段（ 9090年代以后）：年代以后）：设计人人员按照按照“自自顶向向下下”的的设计方法，方法，对整个系整个系统进行方案行方案设计和功能划分，系和功能划分，系统的关的关键电路路用一片或几片用一片或几片专用集成用集成电路（路（ASICASIC））实现，然后采用硬件描述，然后采用硬件描述语言言（（HDLHDL）完成系）完成系统行行为级设计，最后通，最后通过综合器和适配器生成最合器和适配器生成最终的目的目标器件。

器件EDAEDA技技术发展的三个展的三个阶段：段：计算机算机辅助助设计(CAD)(CAD)阶段（段（ 7070年代）：用年代）：用计算机算机辅助助进行行ICIC版版图编辑、、PCBPCB布局布布局布线，取代了手工操作取代了手工操作计算机算机辅助工程助工程(CAE)(CAE)阶段（段（ 8080年代）：与年代）：与CADCAD相比，相比，CAECAE除了有除了有纯粹的粹的图形形绘制功能外，又增加了制功能外，又增加了电路功能路功能设计和和结构构设计，并且通，并且通过电气气连接网接网络表将两者表将两者结合在一起，合在一起，实现了工程了工程设计CAECAE的主要功能是：原理的主要功能是：原理图输入，入，逻辑仿真，仿真，电路分析，自路分析，自动布局布布局布线，，PCBPCB后分析ARM开开发板板纳米电子技术        纳米米电子学主要在子学主要在纳米尺度空米尺度空间内研究内研究电子、原子和分子子、原子和分子运运动规律和特性，研究律和特性，研究纳米尺度空米尺度空间内的内的纳米膜、米膜、纳米米线纳米点和米点和纳米点米点阵构成的基于量子特性的构成的基于量子特性的纳米米电子器件的子器件的电子学子学功能、特性以及加工功能、特性以及加工组装技装技术。

其性能涉及放大、振其性能涉及放大、振荡、脉冲、脉冲技技术、运算、运算处理和理和读写等基本写等基本问题其新原理主要基于其新原理主要基于电子的子的波波动性、性、电子的量子隧道效子的量子隧道效应、、电子能子能级的不的不连续性、量子尺性、量子尺寸效寸效应和和统计涨落特性等落特性等        从微从微电子技子技术到到纳米米电子器件将是子器件将是电子器件子器件发展的第二次展的第二次变革，与从真空管到晶体管的第一次革，与从真空管到晶体管的第一次变革相比，它含有更深刻革相比，它含有更深刻的理的理论意意义和丰富的科技内容在和丰富的科技内容在这次次变革中，革中，传统理理论将不将不再适用，需要再适用，需要发展新的理展新的理论，并探索出相，并探索出相应的材料和技的材料和技术集成IC: 把一个把一个把一个把一个电电子子子子单单元元元元电电路或某些功能、甚至某一整机路或某些功能、甚至某一整机路或某些功能、甚至某一整机路或某些功能、甚至某一整机的功能的功能的功能的功能电电路制作在一个晶片或瓷片之上，再封装在路制作在一个晶片或瓷片之上，再封装在路制作在一个晶片或瓷片之上，再封装在路制作在一个晶片或瓷片之上，再封装在一个便于安装一个便于安装一个便于安装一个便于安装焊焊接的外壳之中。

半接的外壳之中半接的外壳之中半接的外壳之中半导导体集成体集成体集成体集成电电路路路路习习惯惯称称称称“ “集成集成集成集成块块” ”或或或或“ “集成片子集成片子集成片子集成片子” ”，英文，英文，英文，英文缩缩写写写写“ “ICICICIC” ”, , , ,在在在线路板上一般用路板上一般用路板上一般用路板上一般用“ “U U U U” ”表示集成IC:集成IC路板上的丝印IC的封装形式IC的封装形式IC的封装形式IC的封装形式内存条IC的封装。