一文了解電子技術(shù)的發(fā)展史

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

我國(guó)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(shí)間，在《韓非子》和東漢王充著《論衡》兩書(shū)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(guó)在十一世紀(jì)就發(fā)明了指南針。在宋代沈括所著的《夢(mèng)溪筆談》中有“方家以磁石磨針?shù)h，則能指南，然常微偏東，不全南也”的記載。這不僅說(shuō)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(jì)，指南針才由阿拉伯人傳入歐洲。

在十八世紀(jì)末和十九世紀(jì)初的這個(gè)時(shí)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(kù)侖在1785年首先從實(shí)驗(yàn)室確定了電荷間的相互作用力，電荷的概念開(kāi)始有了定量的意義。1820年，奧斯特從在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)了電流對(duì)磁針有力的作用，揭開(kāi)了電學(xué)理論的新的一頁(yè)。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(wèn)題。有名的歐姆定律是歐姆于1826年通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的。法拉第對(duì)電磁現(xiàn)象的研究有特殊的貢獻(xiàn)，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(wèn)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(jī)理論的研究，并闡明了電機(jī)可逆性的原理。他在1844年還與英國(guó)物理學(xué)家焦耳分別獨(dú)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(tái)電動(dòng)機(jī)，從而證明了實(shí)際應(yīng)用電能的可能性。電機(jī)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(kāi)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(jī)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(chǎng)理論。他從理論上推測(cè)到電磁波的存在，為無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1888年，赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得電磁波，證實(shí)了麥克斯韋的理論。但實(shí)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(shí)驗(yàn)成功七年后，他們彼此獨(dú)立地分別在意大利和俄國(guó)進(jìn)行通信實(shí)驗(yàn)，為無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展開(kāi)辟了道路。

人類在與自然界斗爭(zhēng)的過(guò)程中，不斷總結(jié)和豐富著自己的知識(shí)。電子技術(shù)就是在生產(chǎn)斗爭(zhēng)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中發(fā)展起來(lái)的。1883年美國(guó)發(fā)明家愛(ài)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(gè)效應(yīng)制成了電子二極管，并證實(shí)了電子管具有“閥門(mén)”作用，它首先被用于無(wú)線電檢波。1906年美國(guó)的德弗雷斯在弗萊明的二極管中放進(jìn)了第三個(gè)電極—柵極，而發(fā)明了電子三極管，從而建樹(shù)了早期電子技術(shù)上最重要的里程碑。又經(jīng)過(guò)五年研究改進(jìn)，從1911年開(kāi)始了使用電子技術(shù)的時(shí)代。所以，電子技術(shù)作為一門(mén)新興科學(xué)，其發(fā)展至今不過(guò)七八十年。

半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，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(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的幾位研究人員發(fā)明晶體管以來(lái)，在大多數(shù)領(lǐng)域中已逐漸用晶體管來(lái)取代電子管。但是，由于電子管的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在有些裝置中，不論從穩(wěn)定性，經(jīng)濟(jì)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(gè)里程碑。20世紀(jì)50年代末提出“集成”的觀點(diǎn)。1950年Kilby在IRE的一次會(huì)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(biāo)志著電子技術(shù)發(fā)展到了一個(gè)新的階段。它實(shí)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(jì)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(gè)半導(dǎo)體芯片上有不到100個(gè)元器件。1966年進(jìn)入“中規(guī)模集成”階段，每個(gè)芯片上有100到1000個(gè)元器件。1969年進(jìn)入“大規(guī)模集成”階段，每個(gè)芯片上的元器件達(dá)到10000左右。1975年更進(jìn)一步跨入“超大規(guī)模集成”階段，每個(gè)芯片上的元器件多達(dá)10000個(gè)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(wàn)個(gè)元器件，已經(jīng)進(jìn)入“微電子”時(shí)代，大大促進(jìn)了先進(jìn)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(jì)算機(jī)應(yīng)時(shí)而興起，并且日臻完善。從1946年誕生第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)以來(lái)，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(yùn)算速度已達(dá)10億次?，F(xiàn)在正在研究開(kāi)發(fā)第五代計(jì)算機(jī)（人工智能計(jì)算機(jī)）和第六代計(jì)算機(jī)（生物計(jì)算機(jī)），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(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，由于它價(jià)廉、方便、可靠、小巧，大大加快了電子計(jì)算機(jī)的普及速度。

數(shù)字控制和數(shù)字測(cè)量也在不斷發(fā)展和日益廣泛地應(yīng)用。數(shù)字控制機(jī)床和“自適應(yīng)”數(shù)字控制機(jī)床相繼出現(xiàn)。目前利用電子計(jì)算機(jī)對(duì)幾十臺(tái)乃至百臺(tái)數(shù)字控制機(jī)床進(jìn)行集中控制（所謂“群控”）也已經(jīng)實(shí)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(jìn)入了強(qiáng)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(gè)方面。西方學(xué)者將之歸納為四個(gè)方面，或者叫做四個(gè)“C”。有兩種說(shuō)法：一種是元器件制造工業(yè)，通訊，控制和計(jì)算機(jī);另一種說(shuō)法是通訊，控制，計(jì)算機(jī)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(duì)于社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，也起了變革性的推動(dòng)作用。電子水準(zhǔn)是現(xiàn)代化的一個(gè)重要標(biāo)志，電子工業(yè)是實(shí)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(jì)算機(jī)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(guó)防建設(shè)，關(guān)系著社會(huì)主義建設(shè)的發(fā)展速度和國(guó)家的安危;也直接影響到億萬(wàn)人民的物質(zhì)、文化生活，關(guān)系著廣大群眾的切身利益。