电子管、晶体管的发明与应用

Semi Connect 2023-07-12 1729

描述

最初，电子设备的核心部件是电子管，电子管控制电子在真空中的运动

1879 年，美国发明家托马斯•阿尔瓦•爱迪生 (Thomas A. Edison)）点亮了第一支有实用价值的电灯。1880年1月27日，爱迪生申报了发明电灯的专利。

1904年．英国发明家弗莱明（J.A. Flemimg）在研究 “爱迪生效应”的基础上，在只有灯丝的“灯泡”里加了一块金属板（阳极），发明了真空二极管并取得专利。此后，真空二极管在无线电技术中被用于检波和整流。

1907 年，美国发明家德•福雷斯特•李（De F. Lee）在二极管中加人了一个格栅，制造出第一支真空电子三极管。三极管集“放大”“检波”和“振荡”功能于一身。这使得它成为无线电发射机和接收机的核心部件。

在1918 年，美国一年内就制造了 100多万个电子管。这已经是第一次世界大战（1914—1918 年）前的 50 多倍。至20世纪 50 年代中期，家用收音机均由电子管构成。

1946 年，美国宾夕法尼亚大学研发了世界上第一台电子数字积分计算机(Electronie Numerical Integrator and Computer, ENIAC)。冯•诺依曼（Jobn vonNeumann）是该研发团队成员之一。ENIAC 占地面积约 170m，质量达30t，功耗 150kW，包含了17468个电子管；每秒可执行 5000 次加法运算或 400 次乘法运算，计算速度是继电器计算机的 1000 倍、手工计算的 20万倍。

电子管的主要缺点是加热灯丝需耗费时间，延长了工作的启动过程；同时灯丝发出的热量必须时时排出，且灯丝寿命较短。以 ENIAC 为例，几乎每15min 就可能烧掉一个电子管，导致整台计算机停止运转；而至少还要花费smin 以上的时间，才能在 17468 个电子管中寻找出枫興的那二不，因此ENTAC 的平均无啟障工作时间仅为7min。为此，人们道场希生一种不缩王玩热行丝的、耗能低的、能控制电子在固体中运动的器件非替代电子管。

1946 年，美国贝尔实验室成立了由肖克菜 (William B. Shockley)、巴丁（John Bardeen）和布拉顿（Walter H：Brattain）组成的固体物期学研究小组如图1。1947 年12月16 日，布拉顺和巴丁实验成功点按触型错三极管，这是世界上第一个晶体管，如图2所示。初生测试的结果显示，该鼎件的电压增益为100，上限频率可达 10000Hz。

就概热到它的电sl还换特性，即亡是能一种以人“低电阻输人”到 “商电H输出，的转移电沆来工作的，于是将其取名为 Tians-resister （转换电），后来缩写为 Transistor。‍‍‍‍‍

1048年年，肖克莱提出了 pn 结型晶体管的理论，并于 1950 年与斯帕克斯(NouRan Sparko) 和戈登 •K.若尔（Cordon K. Teal）一起成功研制出销 upn 三級管。晶体管的发明开创厂微电子学科的先河。晶体管与电子管相比，其优点是寿命长耗电少、体积小，无须预热，耐冲击和耐振动，因此很快得到市场的青睞

1953年，助听器作为第一个采用晶体管的商业化设备投人市场。

1954年10月18日．第一台晶体管收音机 Regenoy TR1投人市场，仅包含4个错品体管。到 1959年，在售出的 1000 万台收音机中，已有一半使用了晶体管。

1954 年1月，贝尔实验室使用 684 个晶体管组装了世界上第一台晶体管数宇计算机 (Transistor Digital Computer, TRADIC)，如图所示。

1957年，IBM 开始销售使用了 3000 个错晶体管的 608 计算机，这是世界上第一种投人商用的计算机。与使用电子管的计算机相比，IBM 608 计算杌的功耗要低 90%，它的时钟频率是 100kHz，支特，条指令，两个g位 BCD 数的平均乘法运算时间仅为 11ms，质量约 1t。

审核编辑：汤梓红

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