電子技術(shù)的發(fā)展簡史

 電子技術(shù)和電子學(xué)，是與電子有關(guān)的理論與技術(shù)。現(xiàn)在，人們已經(jīng)掌握了大量的電子技術(shù)方面的知識，而且電子技術(shù)還在不斷地發(fā)展著。這些知識是人們長期勞動的結(jié)晶。

我國很早就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)電和磁的現(xiàn)象，在古籍中曾有“磁石召鐵”和“琥珀拾芥”的記載。磁石首先應(yīng)用于指示方向和校正時間，在《韓非子》和東漢王充著《論衡》兩書中提到的“司南”就是指此。以后由于航海事業(yè)發(fā)展的需要，我國在十一世紀就發(fā)明了指南針。在宋代沈括所著的《夢溪筆談》中有“方家以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也”的記載。這不僅說明了指南針的制造，而且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了磁偏角。直到十二世紀，指南針才由阿拉伯人傳入歐洲。

在十八世紀末和十九世紀初的這個時期，由于生產(chǎn)的需要，在電磁現(xiàn)象方面的研究工作發(fā)展得很快。庫侖在1785年首先從實驗室確定了電荷間的相互作用力，電荷的概念開始有了定量的意義。1820年，奧斯特從在實驗時發(fā)現(xiàn)了電流對磁針有力的作用，揭開了電學(xué)理論的新的一頁。同年，安培確定了通有電流的線圈的作用與磁鐵相似，這就指出了此現(xiàn)象的本質(zhì)問題。有名的歐姆定律是歐姆于1826年通過實驗得出的。法拉第對電磁現(xiàn)象的研究有特殊的貢獻，他在1831年發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象是以后電子技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)。在電磁現(xiàn)象的理論與使用問題的研究上，楞次發(fā)揮了巨大的作用。他在1833年建立確定感應(yīng)電流方向的定則(楞次定則)。其后，他致力于電機理論的研究，并闡明了電機可逆性的原理。他在1844年還與英國物理學(xué)家焦耳分別獨立地確定了電流熱效應(yīng)定律(焦耳—楞次定律)。與楞次一道從事電磁現(xiàn)象研究工作的雅可比在1834年制造出世界上第一臺電動機，從而證明了實際應(yīng)用電能的可能性。電機工程得以飛速的發(fā)展是與多里沃-多勃羅沃爾斯基的工作分不開的。這位杰出的俄羅斯工程師是三相系統(tǒng)的創(chuàng)始者，他發(fā)明和制造出三相異步電機和三相變壓器，并首先采用了三相輸電線。在法拉第的研究工作上，麥克斯韋在1864年至1873年提出了電磁場理論。他從理論上推測到電磁波的存在，為無線電技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1888年，赫茲通過實驗獲得電磁波，證實了麥克斯韋的理論。但實際利用電磁波為人類服務(wù)的還應(yīng)歸功于馬克尼和波波夫。大約在赫茲實驗成功七年后，他們彼此獨立地分別在意大利和俄國進行通信實驗，為無線電技術(shù)的發(fā)展開辟了道路。

人類在與自然界斗爭的過程中，不斷總結(jié)和豐富著自己的知識。電子技術(shù)就是在生產(chǎn)斗爭和科學(xué)實驗中發(fā)展起來的。1883年美國發(fā)明家愛迪生發(fā)現(xiàn)了熱電子效應(yīng)，隨后在1904年弗萊明利用這個效應(yīng)制成了電子二極管，并證實了電子管具有“閥門”作用，它首先被用于無線電檢波。1906年美國的德弗雷斯在弗萊明的二極管中放進了第三個電極—柵極，而發(fā)明了電子三極管，從而建樹了早期電子技術(shù)上最重要的里程碑。又經(jīng)過五年研究改進，從1911年開始了使用電子技術(shù)的時代。所以，電子技術(shù)作為一門新興科學(xué)，其發(fā)展至今不過七八十年。

半個多世紀以來，電子管在電子技術(shù)中立下了很大功勞;但是電子技術(shù)的成本高，制造繁，體積大，耗電多，從1948年美國貝爾實驗室的幾位研究人員發(fā)明晶體管以來，在大多數(shù)領(lǐng)域中已逐漸用晶體管來取代電子管。但是，由于電子管的獨特優(yōu)點，在有些裝置中，不論從穩(wěn)定性，經(jīng)濟性或功率上考慮，還需采用電子管。

1948年用半導(dǎo)體材料做成的第一只晶體管，叫“半導(dǎo)體器件”或“固體器件”，1951年有了商品，這是出現(xiàn)分立元件的又一個里程碑。20世紀50年代末提出“集成”的觀點。1950年Kilby在IRE的一次會議上宣布“固體電路”的出現(xiàn)，以后叫“集成電路”。集成電路的出現(xiàn)和應(yīng)用，標志著電子技術(shù)發(fā)展到了一個新的階段。它實現(xiàn)了材料，元件，電路三者之間的統(tǒng)一;同傳統(tǒng)的電子元件的設(shè)計與生產(chǎn)方式，電路的結(jié)構(gòu)形式有著本質(zhì)的不同。1960年集成電路處于“小規(guī)模集成”階段，每個半導(dǎo)體芯片上有不到100個元器件。1966年進入“中規(guī)模集成”階段，每個芯片上有100到1000個元器件。1969年進入“大規(guī)模集成”階段，每個芯片上的元器件達到10000左右。1975年更進一步跨入“超大規(guī)模集成”階段，每個芯片上的元器件多達10000個以上。從1960年至1980年的二十年間，芯片上元器件的“集成度”增加了1000000倍，每年遞增率約為2倍。目前的超大規(guī)模集成，在幾十平方毫米的芯片上有上百萬個元器件，已經(jīng)進入“微電子”時代，大大促進了先進科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展和科學(xué)研究，生產(chǎn)和管理等的需要，電子計算機應(yīng)時而興起，并且日臻完善。從1946年誕生第一臺電子計算機以來，它們已經(jīng)經(jīng)歷了電子管，晶體管，集成電路及超大規(guī)模集成電路四代，每秒運算速度已達10億次。現(xiàn)在正在研究開發(fā)第五代計算機(人工智能計算機)和第六代計算機(生物計算機)，它們不依靠程序工作，而憑借人工智能工作。特別是七十年代衛(wèi)星計算機問世以來，由于它價廉、方便、可靠、小巧，大大加快了電子計算機的普及速度。

數(shù)字控制和數(shù)字測量也在不斷發(fā)展和日益廣泛地應(yīng)用。數(shù)字控制機床和“自適應(yīng)”數(shù)字控制機床相繼出現(xiàn)。目前利用電子計算機對幾十臺乃至百臺數(shù)字控制機床進行集中控制(所謂“群控”)也已經(jīng)實現(xiàn)。

在工業(yè)上晶體閘流管也獲得了廣泛應(yīng)用，使半導(dǎo)體技術(shù)進入了強電領(lǐng)域。

隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，現(xiàn)在電子技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到了人類生活和生產(chǎn)的各個方面。西方學(xué)者將之歸納為四個方面，或者叫做四個“C”。有兩種說法：一種是元器件制造工業(yè)，通訊，控制和計算機;另一種說法是通訊，控制，計算機和文化生活，如廣播、電視、錄音、電化教學(xué)、電子文體用具、電子表等。

由于電子技術(shù)得到高度發(fā)展和廣泛應(yīng)用(如空間電子技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)電子技術(shù)、信息處理和遙感技術(shù)、微波應(yīng)用等)，它對于社會生產(chǎn)力的發(fā)展，也起了變革性的推動作用。電子水準是現(xiàn)代化的一個重要標志，電子工業(yè)是實現(xiàn)現(xiàn)代化的重要物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。電子工業(yè)的發(fā)展速度和技術(shù)水平，特別是電子計算機的高度發(fā)展及其在生產(chǎn)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，直接影響到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)技術(shù)和國防建設(shè)，關(guān)系著社會主義建設(shè)的發(fā)展速度和國家的安危;也直接影響到億萬人民的物質(zhì)、文化生活，關(guān)系著廣大群眾的切身利益。