模電每章要點(diǎn)

模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

主講教師：王涌y@）實(shí)驗(yàn)教師：方迎聯(lián)（fyl@）助教研究生：吳君周

概述

電子電路——由若干相互聯(lián)接、相互作用的基本電子電路組成的、具有特定功能的電路整體分：數(shù)字電子電路模擬電子電路模－數(shù)混合電路集成電路分立原件電路數(shù)字電路——處理數(shù)字信號(hào)的電路稱之,DigitalCircuit模擬電路——處理模擬信號(hào)的電路稱之,AnalogCircuit在時(shí)間和幅值上都是連續(xù)的信號(hào)，例如：在時(shí)間和幅值上都是離散的信號(hào)，例如0、1數(shù)字量

模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)——研究各種半導(dǎo)體器件的性能、電路及其應(yīng)用的學(xué)科。

生產(chǎn)實(shí)踐中大量使用的收音機(jī)、錄音機(jī)、示波器、信號(hào)發(fā)生器、溫控裝置等，都屬于模擬電路或模－數(shù)混合電路的范圍。

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，分立元件電路正逐步被集成電路所取代，模擬電路也逐步走向模－數(shù)混合化，但是，集成電路的發(fā)展與分立元件電路、各種半導(dǎo)體器件的發(fā)展有著密不可分的關(guān)系，所以，本課程以分立元件、小規(guī)模集成電路的介紹為主。電子技術(shù)的發(fā)展歷程簡述1883年美國發(fā)明家愛迪生發(fā)明了第一只白熾照明燈

。

愛迪生是舉世聞名的美國電學(xué)家和發(fā)明家，他除了在留聲機(jī)、電燈、電話、電報(bào)、電影等方面的發(fā)明和貢獻(xiàn)以外，在礦業(yè)、建筑業(yè)、化工等領(lǐng)域也有不少著名的創(chuàng)造和真知灼見。愛迪生一生共有約兩千項(xiàng)創(chuàng)造發(fā)明，為人類的文明和進(jìn)步作出了巨大的貢獻(xiàn)。

就在這個(gè)過程中，愛迪生還發(fā)現(xiàn)了一

個(gè)奇特的現(xiàn)象：一塊燒紅的鐵會(huì)散發(fā)出電子云。后人稱之為愛迪生效應(yīng)，但當(dāng)時(shí)不知道利用這一效應(yīng)能做些什么。

晶體管的產(chǎn)生1904年，英國發(fā)明家弗萊明在真空中加熱的電絲(燈絲)前加了一塊板極，從而發(fā)明了第一只電子管，稱為二極管。1906年，美國發(fā)明家德福雷斯特，在二極管的燈絲和板極之間巧妙地加了一個(gè)柵板，從而發(fā)明了第一只真空三極管，建樹了早期電子技術(shù)上最重要的里程碑——電子工業(yè)真正的誕生起點(diǎn)。第一臺(tái)通用電子計(jì)算機(jī)“愛尼亞克”：ENIAC

ElectronicNumericalIntegratorandCalculator1946年2月14日MooreSchool，Univ.ofPennsylvania18,000個(gè)電子管組成大?。洪L24m，寬6m，高2.5m速度：5000次/sec；重量：30噸；功率：140KW；平均無故障運(yùn)行時(shí)間：7minENIAC1945年秋天，貝爾實(shí)驗(yàn)室成立了以肖克利為首的半導(dǎo)體研究小組，成員有布拉頓、巴丁等人。1947年12月23日，巴丁和布拉頓把兩根觸絲放在鍺半導(dǎo)體晶片的表面上，當(dāng)兩根觸絲十分靠近時(shí)，放大作用發(fā)生了。世界第一只固體放大器——點(diǎn)接觸晶體管也隨之誕生。晶體管之父肖克利

1947年12月23日第一個(gè)晶體管NPNGe晶體管

W.SchokleyJ.BardeenW.Brattain獲得1956年Nobel物理獎(jiǎng)從結(jié)型晶體管誕生到第一個(gè)晶體管商用產(chǎn)品的推出只有3年的時(shí)間——助聽器。1954年10月18日，有了第一臺(tái)投入市場(chǎng)晶體管收音機(jī)RegencyTR1，這個(gè)產(chǎn)品采用了4只晶體管。

IBM360晶體管計(jì)算機(jī)第二代計(jì)算機(jī)（1958～1963）

>>集成電路草圖

基爾比（J.kilby）1957年，美國南部德克薩斯儀器公司（TI）的青年研究人員基爾比在筆記本上畫出了世界上第一張集成電路設(shè)計(jì)草圖。1958年7月，基爾比成功地在一塊鍺片上形成了若干個(gè)晶體管、電阻和電容，并用熱焊的方法用極細(xì)的導(dǎo)線互連起來。世界上第一塊“集成”的固體電路就誕生在這塊微小的平板上，在不超過4平方毫米的面積上，基爾比大約集成了12個(gè)元件，是一種用于無線電設(shè)備的“移相振蕩器”。1959年2月6日，基爾比向美國專利局申報(bào)專利，這種由元件組合的微型固體被叫做“半導(dǎo)體集成電路”（IntegratedCircuit），縮寫IC。

1958年第一塊集成電路：TI公司的Kilby，12個(gè)器件，Ge晶片獲得2000年Nobel物理獎(jiǎng)1959年仙童制造的IC

1959年7月30日，硅谷的仙童半導(dǎo)體公司的諾依斯采用先進(jìn)的平面處理技術(shù)研制出集成電路，也申請(qǐng)到一項(xiàng)發(fā)明專利，題為“半導(dǎo)體器件——導(dǎo)線結(jié)構(gòu)”；時(shí)間比基爾比晚了半年。諾依斯在基爾比發(fā)明集成電路不久后的1961年，德州儀器公司研制出第一臺(tái)用集成電路組裝的計(jì)算機(jī)，標(biāo)志著電腦從此進(jìn)入它的第三代歷史。該機(jī)共有587塊集成電路，重不過300克，體積不到100立方厘米，功率只有16瓦?！鶢柋仁前l(fā)明人之一。

2000年10月10日，基爾比與另外兩位科學(xué)家共同分享諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

1971年：全球第一個(gè)微處理器4004由Intel公司推出，在它3毫米×4毫米的掩模上，有2250個(gè)晶體管，每個(gè)晶體管的距離是10微米，每秒運(yùn)算6萬次。也就是說，一粒米大小的芯片內(nèi)核，其功能居然與世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)——占地170平方米的、擁有1.8萬個(gè)電子管的“愛尼亞克”相等，這在當(dāng)時(shí)是聞所未聞！

摩爾（G.Moore）此后，集成電路的發(fā)展符合1965年摩爾（后來的Intel公司總裁）的預(yù)言——集成電路上能被集成的晶體管數(shù)目，以每年翻一番的速度穩(wěn)定增長，在今后數(shù)十年內(nèi)保持著這種勢(shì)頭。。盡管這一周期已經(jīng)從最初預(yù)測(cè)的１２個(gè)月延長到如今的近１８?jìng)€(gè)月，但“摩爾定律”依然有效。目前最先進(jìn)的集成電路已含有１７億個(gè)晶體管。集成電路發(fā)展階段時(shí)期規(guī)模集成度（元件數(shù)）50年代末小規(guī)模集成電路（SSI）10060年代中規(guī)模集成電路（MSI）100070年代大規(guī)模集成電路（LSI）>100070年代末超大規(guī)模集成電路（VLSI）1000080年代特大規(guī)模集成電路（ULSI）>100000封裝好的集成電路課程的教學(xué)方法模電——“魔”電特點(diǎn)：電路形式多、公式多、工程性強(qiáng)教學(xué)方法：課堂講課——自我檢測(cè)題作業(yè)——作業(yè)反饋實(shí)驗(yàn)——