电子管到晶体管.docx

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1、电子管到晶体管19461957电子管又称真空管。1904年,英国弗莱明发明的二级管,获得了这项发明的专利 权。标志着世界从此进入了电子时代。电子管是一种在气密性封闭容器（一般为玻璃管）中产生电 流传导,利用电场对真空中的电子流的作用以获得信号放大或振 荡的电子器件。世界从此进入了电子时代。电子管的发明简介说起电子管的发明，我们首先得从“爱迪生效应”谈起。爱 迪生这位举世闻名的大发明家，在研究白炽灯的寿命时，在灯泡 的碳丝附近焊上一小块金属片。结果,他发现了一个奇怪的现象: 金属片虽然没有与灯丝接触，一但如果在它们之间加上电压，灯 丝就会产生股电流，趋向附近的金属片。这股神秘的电流是从哪 里来的

2、？爱迪生也无法解释,但他不失时机地将这一发明注册了 专利，并称之为“爱迪生效应”。后来，有人证明电流的产生是 因为炽热的金属能向周围发射电子造成的。但最先预见到这一效 应具有实用价值的，则是英国物理学家和电气工程师弗莱明。此后不久，贫困潦倒的美国发明家德福雷斯特，在二极 管的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板，从而发明了第 一只真空三极管.这一小小的改动，带来了意想不到的结果,它 不仅反应更为灵敏、能够发出音乐或声音的振动，而且，集检波、 放大和振荡三种功能于一体.因此，许多人都将三极管的发明看 作电子工业真正的诞生起点.电子管的问世，推动了无线电电子学的蓬勃发展.到 1960年前后，西方国家的

3、无线电工业年产10亿只无线电电 子管.电子管除应用于电话放大器、海上和空中通讯外， 也广泛渗透到家庭娱乐领域，将新闻、教育节目、文艺和 音乐播送到千家万户.就连飞机、雷达、火箭的发明和进 一一步发展，也有电子管的一臂之力.A屏级（阳极）K阴极GflB极灯丝 接地典型的双三极管电子管的优缺点由于电子管体积大、功耗大、发热量大、寿命短、电源利用 效率低、结构脆弱而且需要高压电源的缺点，现在它的绝大部分 用途已经基本被固体器件晶体管所取代,但是电子管负载能力强 线性性能优于晶体管。在高频大功率领域的工作特性要比晶体管更好,所以仍然在 一些地方（如大功率无线电发射设备）继续发挥着不可替代的作 用。电子

4、管的种类（-）按用途分类：可分为电压放大管、功率大管、充气管、闸 流管、引燃管、混频或变频管、整流管、振荡管、检波管、调谐 指示管（电眼）、稳压管等。（二）按电极数分类：可分为电压放大管、三极管、四极管、五 极管、六极管、七极管、八极管、九极管和复合管等。三极以上 的电管又称为多极管或多栅管。（三）按外形分类：分为瓶形玻璃管（ST管）、“橡实”管、筒 形玻璃管（GT管）、大型玻璃管（G式管）、金属瓷管、小型管（也称花生管或指形管、MT管）、塔形管（灯塔管）、超小型管 （铅笔形管）等多种。（四）按内部结构分类：可分为单二极管、二极管、双二极三极 管、双二极管极管、单三极管、功率五极管、束射四极管

5、、束射 五极管、双一极管、二极五极复合管、又束射四极管、三极 五极复合管、三极六极复合管、三极七极复合管、束射功率各 处室等多种类型。电子管的兴替早在30年代，人们已经尝试着制造固体电子元件.但是， 当时人们多数是直接用模仿制造真空三极管的方法来制造固体 三极管.因此这些尝试毫无例外都失败了.随着科技的发展，人们对体积越来越小的方向发展，由于电 子管的体积大，而且在移动过程中容易损坏，越来越多的表现出 其的弊端，于是人们开始寻找和开发电子管的可替代产品，随着 后来的晶体管的出现，已越来越多的机器不再使用电子管，晶体 管的出现是人类在电子方面一个大的飞跃。1948年6月的一天, 在美国贝尔实验室

6、的一个房间里,一架样式很普通的收音机正在 播放着轻柔的音乐，许多参观者在它面前驻足不前，为什么大家 都对这台收音机情有独钟呢？原来这是第一架不用电子管,而代 之以一种新的固体晶体管。晶体管(transistor)晶体管是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、 开关、稳压、信号调制和许多其它功能。晶体管作为一种可变开 关，基于输入的电压，控制流出的电流，因此晶体管可做为电流 的开关，和一般机械开关(如Relay switch)不同处在于晶体 管是利用电讯号来控制，而且开关速度可以非常之快，在实验室 中的切换速度可达IOOGHz以上。1948年6月30日，美国贝尔 电话研究所正式宣布：世界

7、上第一只晶体管研制成功。美国物理学家肖克利、巴丁和布拉顿在3040年代先后进 入贝尔电话研究工作，都从事着固体物理理论的研究。肖克利早 在1939年提出“利用半导体。”而不用真空管的放大器在原则上 可行的。布拉顿和巴丁在开始研究晶体三极管时，采用了肖克利 的场效应概念，但实验屡次失败。两人在总结经验教训的同时, 巴丁又提出了表面态理论。根据这一新的原理，在1947年12 月23日的实验中，他们终于取得了意义重大的成功。巴丁和布 拉顿把两根细金属丝置放在楮半导体晶体片的表面,其中一根接 通电流，使另一根尽量靠近它，并加上微电流，这时，通过楮片 电流突然增大起来。这就是一种信号放大现象。罗伯特 描

8、依斯(RObertNOyCe)、戈登摩尔(GOrdOnMOOre)、 朱利亚斯布兰克(JuIiusBIank)尤金克莱尔(EUgeneKleiner)、 金赫尔尼(JeanHoerni)、杰拉斯特QayLaSt)、谢尔顿罗 伯茨(SheIcionRoberts)和维克多格里尼克(VictorGrinich)0 后来他们被肖克利称为“八叛逆”。八人接受位于纽约的仙童摄影器材公司的资助,于1957年, 创办了仙童半导体公司。“史上的八叛逆”晶体管的发展历史及 其重要里程碑1950年：威廉邵克雷开发出双极晶体管 (BipolarjunctionTransistor),这是现在通行的标准的晶体管。19

9、53年：第一个采用晶体管的商业化设备投入市场，即助听器。 1954年10月18日：第一台晶体管收音机RegencyTRl投入市场, 仅包含4只错晶体管。1961年4月25日：第一个集成电路专利被授予罗伯特诺伊斯 (RobertNoyce)。最初的晶体管对收音机和电话而言已经足够， 但是新的电子设备要求规格更小的晶体管，即集成电路。1965年：摩尔定律诞生。当时，戈登摩尔(GOrdOnMOore) 预测，未来一个芯片上的晶体管数量大约每年翻一倍(10年后修 正为每两年)，摩尔定律在EIectronicsMagazine杂志一篇文章中 公布。1972年，英特尔发布了第个8位处理器8008。1978

10、年：英特尔标志性地把英特尔8088微处理器销售给IBM新 的个人电脑事业部，武装了 IBM新产品IBMPC的中枢大脑。16 位8088处理器为8086的改进版，含有2.9万个晶体管，运行频 率为5MHz 8MHz和10MHzo 8088的成功推动英特尔进入了财 富(FOrtUre)500强企业排名，财富(FOrtUre)杂志将英特尔公司 评为“七十大商业奇迹之一(BusinessTriumphsoftheSeventies ) ffo 1982年：286微处理器(全称80286,意为“第二代8086”)推出， 提出了指令集概念，即现在的x86指令集，可运行为英特尔前一 代产品所编写的所有软件。

11、286处理器使用了 13400个晶体管， 运行频率为 6MHz、8MHz IOMHz 和 12.5MHzo2003年3月12日：针对笔记本的英特尔迅驰移动技术平台 诞生,包括了英特尔最新的移动处理器“英特尔奔腾M处理器二 该处理器基于全新的移动优化微体系架构，采用英特尔0.13微 米制程技术生产，包含7700万个晶体管。2005年5月26日：英特尔第一个主流双核处理器“英特尔奔腾 D处理器”诞生，含有2.3亿个晶体管，采用英特尔领先的90 纳米制程技术生产。按半导体材料和极性分类按晶体管使用的半导体材料:可分为硅材料晶体管和楮材料 晶体管。按晶体管的极性可分为楮NPN型晶体管、楮PNP晶体 管

12、、硅NPN型晶体管和硅PNP型晶体管。按结构及制造工艺分类：晶体管按其结构及制造工艺可分为 扩散型晶体管、合金型晶体管和平面型晶体管。按电流容量分类：晶体管按电流容量可分为小功率晶体管、 中功率晶体管和大功率晶体管。按工作频率分类：晶体管按工作频率可分为低频晶体管、高 频晶体管和超高频晶体管等。按封装结构分类：晶体管按封装结构可分为金属封装（简称 金封）晶体管、塑料封装（简称塑封）晶体管、玻璃壳封装（简 称玻封）晶体管、表面封装（片状）晶体管和陶瓷封装晶体管等。 其封装外形多种多样。按功能和用途分类：晶体管按功能和用途可分为低噪声放大 晶体管、中高频放大晶体管、低频放大晶体管、开关晶体管、达

13、林顿晶体管、高反压晶体管、带阻晶体管、带阻尼晶体管、微波 晶体管、光敏晶体管和磁敏晶体管等多种类型。同电子管相比，晶体管具有诸多优越性：晶体管的构件是没有消耗的。无论多么优良的电子管，都将因 阴极原子的变化和慢性漏气而逐渐劣化。由于技术上的原因，晶 体管制作之初也存在同样的问题。随着材料制作上的进步以及多 方面的改善，晶体管的寿命一般比电子管长IOO到IOOO倍，称 得起永久性器件的美名。晶体管消耗电能极少，仅为电子管的十分之一或几十分之一。 它不像电子管那样需要加热灯丝以产生自由电子。一台晶体管收 音机只要几节干电池就可以半年一年地听下去,这对电子管收音 机来说，是难以做到的。晶体管不需预热

14、，一开机就工作。例如，晶体管收音机一开就 响，晶体管电视机一开就很快出现画面。电子管设备就做不到这 一点。开机后，非得等一会儿才听得到声音，看得到画面。显然, 在军事、测量、记录等方面，晶体管是非常有优势的。晶体管结实可靠，比电子管可靠IOO倍，耐冲击、耐振动，这 都是电子管所无法比拟的。另外，晶体管的体积只有电子管的十 分之一到百分之一，放热很少，可用于设计小型、复杂、可靠的 电路。晶体管的制造工艺虽然精密，但工序简便，有利于提高元 器件的安装密度。延伸:世界最小的晶体管问世只有原子大小英国科学家日前用世 界上最薄的材料一一石墨烯制造出了一种超小型晶体管,这种晶 体管只有1个原子厚、10个原子宽。