《电子元器件的历史》PPT课件.ppt

电子元器件 目的 使公司的各层工作人员能够正确地识别日常操作中常用的各类元件 结合产品的BOM表学习并应用以下基础知识 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 能识别各类元件在线路板上的丝印图 知道在作业过程中不同元件须注意的事项 电子技术发展史 第一部分 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 电子技术的应用 基本器件的两个发展阶段 分立元件阶段 1905 1959 真空电子管 半导体晶体管集成电路阶段 1959 SSI MSI LSI VLSI ULSI 主要阶段概述 第一代电子产品以电子管为核心 四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管 它以小巧 轻便 省电 寿命长等特点 很快地被各国应用起来 在很大范围内取代了电子管 五十年代末期 世界上出现了第一块集成电路 它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上 使电子产品向更小型化发展 集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路 从而使电子产品向着高效能低消耗 高精度 高稳定 智能化的方向发展 分立元件阶段 电子管时代 1905 1948 为现代技术采取了决定性步骤 主要大事记 1905年爱因斯坦阐述相对论 E mc21906年亚历山德森研制成高频交流发电机德福雷斯特在弗菜明二极管上加栅极 制威第一只三极管1912年阿诺德和兰米尔研制出高真空电子管1917年坎贝尔研制成滤波器1922年弗里斯研制成第一台超外差无线电收音机1934年劳伦斯研制成回旋加速器1940年帕全森和洛弗尔研制成电子模拟计算机1947年肖克莱 巴丁和布拉顿发明晶体管 香农奠定信息论的基础 真空电子管 分立元件阶段 晶体管时代 1948 1959 宇宙空间的探索即将开始 主要大事记 1947年贝尔实验室的巴丁 布拉顿和肖克莱研制成第一个点接触型晶体管1948年贝尔实验室的香农发表信息论的论文英国采用EDSAG计算机 这是最早的一种存储程序数字计算机1949年诺伊曼提出自动传输机的概念1950年麻省理工学院的福雷斯特研制成磁心存储器1952年美国爆炸第一颗氢弹1954年贝尔实验室研制太阳能电池和单晶硅1957年苏联发射第一颗人造地球卫星1958年美国得克萨斯仪器公司和仙童公司宣布研制成第一个集成电路 集成电路阶段 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 集成电路制造技术的发展日新月异 其中最具有代表性的集成电路芯片主要包括以下几类 它们构成了现代数字系统的基石 可编程逻辑器件 PLD 微控制芯片 MCU 数字信号处理器 DSP 大规模存储芯片 RAM ROM IBM7090 电子计算机的发展 伴随着电子技术的发展而飞速发展起来的电子计算机所经历的四个阶段充分说明了电子技术发展的四个阶段的特性 第一代 1946 1957 电子管计算机第二代 1958 1963 晶体管计算机第三代 1964 1970 集成电路计算机第四代 1971 大规模集成电路计算机 世界上第一台电子计算机于1946年在美国研制成功 取名ENIAC 这台计算机使用了18800个电子管 占地170平方米 重达30吨 耗电140千瓦 价格40多万美元 是一个昂贵耗电的 庞然大物 由于它采用了电子线路来执行算术运算 逻辑运算和存储信息 从而就大大提高了运算速度 ENIAC每秒可进行5000次加法和减法运算 把计算一条弹道的时间短为30秒 它最初被专门用于弹道运算 后来经过多次改进而成为能进行各种科学计算的通用电子计算机 从1946年2月交付使用 到1955年10月最后切断电源 ENIAC服役长达9年 IBM360晶体管计算机 ENIAC 品牌电脑 ENIAC 电子计算机的发展 电子计算机的发展 IBM7090 第二代 1958 1963 晶体管计算机时代 它的基本电子元件是晶体管 内存储器大量使用磁性材料制成的磁芯存储器 与第一代电子管计算机相比 晶体管计算机体积小 耗电少 成本低 逻辑功能强 使用方便 可靠性高 IBM7090 电子计算机的发展 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 IBM360系列为代表 IBM360晶体管计算机 电子计算机的发展 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 品牌电脑 EDA技术 电子设计技术的核心就是EDA技术 EDA是指以计算机为工作平台 融合应用电子技术 计算机技术 智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包 主要能辅助进行三方面的设计工作 即IC设计 电子电路设计和PCB设计 电子系统设计自动化 ESDA 阶段 90年代以后 设计人员按照 自顶向下 的设计方法 对整个系统进行方案设计和功能划分 系统的关键电路用一片或几片专用集成电路 ASIC 实现 然后采用硬件描述语言 HDL 完成系统行为级设计 最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件 EDA技术发展的三个阶段 计算机辅助设计 CAD 阶段 70年代 用计算机辅助进行IC版图编辑 PCB布局布线 取代了手工操作 计算机辅助工程 CAE 阶段 80年代 与CAD相比 CAE除了有纯粹的图形绘制功能外 又增加了电路功能设计和结构设计 并且通过电气连接网络表将两者结合在一起 实现了工程设计 CAE的主要功能是 原理图输入 逻辑仿真 电路分析 自动布局布线 PCB后分析 ARM开发板 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 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 集成IC