电路与电子技术-课件 第1章 电子技术概述

清华大学自动化系2025.08电子电路与微处理器基础叶朝辉FundamentalsofElectronicCircuitsandMicroprocessor1.1电子技术基本概念1.2电的发展史1.3电子技术发展史1.4电子技术的现代应用第1章电子技术概述231.1.1电子产品举例1.1.2电子技术1.1电子技术基本概念41.1.1电子产品举例图1-1-1手机

（左）外观

（右）内部电子产品或者电子设备：内部都有电子电路，都能完成一定的功能和性能。51.1.2电子技术

电子技术是研究如何用电子元件（电子器件）组成电子电路和电子系统，以解决实际问题的一门科学技术。

研究内容：电子元件（主要为半导体器件）的原理和特性，电子电路的组成、原理、分析和设计方法，电子系统的组成、原理、分析和设计方法。科技是第一生产力，目的是造福人类社会661.2.1古代电现象1.2.2电荷及其定理的发现1.2.3电池、电阻及电路的发明1.2.4电磁现象的发现1.2.5电路元件的发明1.2.6电的应用1.2电的发展史学习发展史的重点在于学习科学家的发明创新的思想，了解科技发展的趋势71.2.1古代电现象公元前三千年左右，在古埃及的壁画里有会放电的电鲶鱼。公元前两千七百五十年的时候，有记载一种叫“尼罗河的雷霆”的电鳐，可以给人治病。古代阿拉伯人将雷电称为“raad”。古希腊哲学家泰勒斯最早研究了静电现象。81.2.2电荷及其定理的发现1752年美国的本杰明·富兰克林做的风筝实验，证明了闪电是自然界的放电现象；发现正、负电荷，电荷守恒定律。

1875年，查利·奥古斯丁·库伦通过一个扭秤实验，证明了电荷之间的作用力（吸引力或者排斥力）正比于两个电荷量的乘积，而反比于它们之间的距离；并研究出了作用力的精确表达式。

电荷之间的相互作用力电研究上升到精确科学研究！查尔斯·库伦(1736-1806)本杰明·富兰克林(1706-1790)91.2.3电池、电阻及电路的发明图1-2-2伏打电池

（左）实物

（右）结构1800年，亚历山大·伏打发明了伏打电池，可以在电池两极分别产生正、负电荷。图1-2-4常用的电阻

图1-2-5手电筒及其电路亚历山大·伏打(1745-1827)101.2.4电磁现象的发现图1-2-6电流的磁效应1820年，丹麦的汉斯·奥斯特发现了电流的磁效应在1831年,英国物理学家麦克·法拉第发现了电磁感应现象及其规律图1-2-7电磁感应现象丹麦，汉斯·奥斯特(1777-1851)英国，麦克·法拉第(1791-1867)111.2.5电路元件的发明一、电容1746年，荷兰物理学家彼得·凡·穆森布罗克发明了第一个公认的电容器（简称为电容）即莱顿瓶（eydenjar），可以储存电荷。图1-2-8莱顿瓶

（左）

（右）结构图1-2-9电容结构图1-2-10普通电容实物荷兰，彼得·凡·穆森布罗克（EwaldGeorgvonKleist，1692－1761）12二、电感1832年，约瑟夫·亨利证明了当在螺旋线两端加电压u，产生电流

i后，在线圈中形成感应磁场Φ，而感应磁场又会产生反向的感应电流-iΦ，来抵制（或阻止）线圈中电流i的变化。

螺旋线简称为线圈，也称为电感。图1-2-11电感（左）结构

（右）实物约瑟夫·亨利（JosephHenry，1797－1878）13三、电磁继电器图1-2-12电磁继电器

（左）电路图

（右）实物

电磁继电器是一种用较小的电流、较低的电压控制较大电流、较高的电压的一种“自动开关”141.2.6电的应用一、电报

为了简化字符的编码，美国的塞缪尔·莫尔斯于1837年发明了莫尔斯码，用“点”和“划线”对字符进行编码，不同的字符对应不同的编码。图1-2-13莫尔斯码（点、划线）美国，塞缪尔·莫尔斯(1791-1872)151.2.6电的应用一、电报

若将“点”和“划线”的编码对应为数字“0”和“1”，则电磁继电器的开关（按键）输入信号和触点输出信号对应编码为数字信号“0”和“1”。

数字信号是离散的信号，只在电报员或触点动作的时候出现，其他时间不出现，因此在时间上是分散（离散）的；并且只取离散的数值“0”和“1”。电报机16二、电话亚历山大·贝尔于1876年发明了电话。图1-2-14语音信号：连续的模拟信号

模拟信号是一种连续变化的信号，用于模拟自然界的各种物理、化学、生物等的信号，例如声音、温度、压力、颜色、亮度、脉搏等亚历山大·贝尔(1847-1922)电话机17三、无线电报1895年意大利的马可尼发明了无线电报。图1-2-15无线电报发报装置原理图意大利，古列尔莫·马可尼(1874-1937)18四、计算机1941年德国的朱赛（Zuse）最先研制成了全自动的继电器计算机Z-3，即第一代电计算机，它已具备程序控制、数字存储等现代计算机的特征，标志着电的应用发展到了一个新的阶段。全自动继电器计算机Z-3191.3.1电子管的发明1.3.2晶体管的发明1.3.3集成电路的发明1.3.4电子技术的早期应用1.3电子技术发展史201.3.1电子管的发明一、电子二极管1904年，在无线电公司工作的英国电气工程师约翰·弗莱明，受到“爱迪生效应”的启发，发明了世界上第一个电子管—真空二极管，可以在无线电检波中作开关用。图1-3-1真空二极管（电子二极管）（左）原理图

（右）实物图电子二级管：电压→金属丝（阴极）→发射电子→金属网（阳极）→产生电流；反过来就没有电流；相当于开关21二、电子三极管1907年，美国李·德佛瑞斯特给电子二极管增加了第三个电极—控制栅，研究出了真空三极管（也称为电子三极管，简称为电子管）。图1-3-2真空三极管原理图三、电子管的应用电子管广泛应用于收音机、电视机、计算机，等。图1-3-3第一台电子管通用计算机-伊尼亚克(ENIAC)221.3.2晶体管的发明1947年，贝尔实验室的三位科学家肖克利（WilliamSchockley）、巴丁（JohnBardeen）和布莱顿（WalterBrattain）发明了用半导体材料制作的晶体管（Transistor），并于1956年获得了诺贝尔物理学奖。图1-3-4发明晶体管的三位科学家图1-3-5现代晶体管实物231.3.3集成电路的发明1958年，美国德州仪器公司的工程师JackKilby发明了锗半导体材料制成的集成电路(IntegratedCircuit，简称为IC)，将具有某一功能的电路全部制作在一块半导体上，加上封装和引脚。

1959年，美国仙童公司（Fairchild）的RobortNoyce发明了硅半导体材料制成的集成电路。图1-3-6JackKilby制作的锗半导体集成电路

241.3.3集成电路的发明1965年，美国科学家摩尔（Moore）预测出了集成电路的发展趋势：集成电路的集成度每隔十八个月要翻一番（即它上面的元件的数目要增加一倍），但是它的成本却要降低一倍，这就是著名的摩尔定律。图1-3-7现代集成电路芯片251.3.4电子技术的早期应用

半导体元件和集成电路早期应用于电话、电报、收音机、电视机、计算机等，开启了信息化时代即第三次工业革命。1960年，我国自行研制了第一套1000门自动电话交换机。1961年，美国德克萨斯仪器公司与美国军方合作，研制出第一台集成电路电子计算机。1964年，美国IBM生产出了由混合集成电路制成的IBM360计算机，成为第三代计算机的主要里程碑。261.4.1电子电路的功能1.4.2电子技术的应用领域1.4电子技术的现代应用271.4.1电子电路的功能1.