晶体管技术在现代生活中的发展与应用.doc

1、晶体管的发展和在现代生活中与应用姓名：邵勤学号：J11214035专业：历史学摘要随着现代高端技术的发展，晶体管在现代电子技术领域中占有举足轻重的地位。晶体管被认为是现代历史中最伟大的发明之一，在重要性方面可以与印刷术，汽车、电话和电脑等的发明相提并论。它在当代社会的重要性是因为晶体管可以使用高度自动化的过程进行大规模生产的能力，因而可以不可思议地达到极低的单位成本晶体管的低成本，灵活性和可靠性使得其成为非机械任务的通用器件。这些优点都是晶体管所独有的。本文主要是从晶体管的发展历程和现代社会中的应用两大方面对晶体管进行进一步的试探性的探讨与研究。通过追溯晶体管的发展历程，简单综述晶体管的未来应

2、用和最新研究状况。关键词： 晶体管 电子技术 发展前景 当代社会 应用晶体管的发展和在现代生活中与应用现代社会的发展可以毫不夸张的说就是一个高科技的发展年代，技术更新速度的加快，推动各行各业的技术竞争和科研进步。电子技术领域也毫不例外的在高科技的洪流中向前发展着。在时代进步的召唤下，晶体管技术应用而生。这是当代科技发展必不可少的一步。它的影响甚至是发明者当时所未预料到的。小到人们日常生活中的助听器、收音机、录音机和电视机，大到实验室仪器、工业生产及国防设备、计算机、机器人、宇宙飞盘等，都离不开晶体管技术。晶体管奠定了现代电子技术的基础。如此举足轻重的发明，那么晶体管到底经历了什么样的发展历程呢

3、？晶体管是一种固体半导体器件，何谓半导体呢？就像金银铜铁等金属，它们导电性能好，叫做导体。木材、玻璃、陶瓷、云母等不易导电，叫做绝缘体。导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，就叫半导体。晶体管就是用半导体材料制成的，这类材料最常见的便是锗和硅两种。半导体是19世纪发现的一种材料，当时人们并没有发现半导体的价值，也就没有注重半导体的研究直到第二次大战中，由于雷达技术的发展，半导体器件微波矿石检波器的应用日趋成熟，在军事上发挥了重要作用，这才引起了人们对半导体的兴趣。许多科学家都投入到半导体的深入研究中。经过紧张的研究工作，美国物理学家肖克利、巴丁和布拉顿三人捷足先登，合作发明了晶体管一种三个支点的

4、半导体固体元件。晶体管被人们称为“三条腿的魔术师”。它的发明是电子技术史中具有划时代意义的伟大事件，它开创了一个崭新的时代固体电子技术时代。他们三人也因研究半导体及发现晶体管效应而共同获得1956年最高科学奖诺贝尔物理奖。奠定了晶体管在电子技术领域的里程碑的作用。当然，晶体管技术的发展并未就此止步，之后开发的双极晶体管也就是现在通行了的标准晶体管仍在各个领域有很大的作用。技术的发展不能仅仅停靠在实验的彼岸，更要造福于人类生活，1953年，第一个采用晶体管的商业化设备投入市场，即助听器。它采用微米制程技术生产，包含7700万个晶体管。是人类受益于高科技带来的便利的强有力证明。现代技术的更新速度，

5、日新月异，在英特尔主流双核处理器和酷睿双核处理器相继出现之后，英特尔公布采用突破性的晶体管材料即高-k栅介质和金属栅极。英特尔公司采用这些材料，目的是在公司下一代处理器系列中采用以亿计的45纳米晶体管或微小开关中用来构建绝缘“墙”和开关“门”。这样的进步，无疑又将晶体管的开发“更上一层楼”，从发明晶体管到现在短短的几十年里，晶体管以它无与伦比的发展速度和广泛的使用领域让世界为之惊叹。对于晶体管器件的组成，严格意义上讲，包括包括各种半导体材料制成的二极管、三极管、场效应管、可控硅等。晶体管主要分为双极性晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）两大类。双极性晶体管指在音频电路中使用得非常普遍的一种

6、晶体管。具有能够放大信号，并且具有较好的功率控制、高速工作以及耐久能力的优点。而场效应晶体管，顾名思义，就是利用场效应的工作原理，通过改变外加垂直于半导体表面上电场的方向或大小，以控制半导体导电层中多数载流子的密度或类型。与双极型晶体管相比，场效应晶体管具有输入阻抗高、噪声小、极限频率高、功耗小，制造工艺简单、温度特性好等特点。晶体管有三种的使用方式，分别是发射极接地、基极接地和集电极接地。在双极性晶体管中，射极到基极的很小的电流，会使得发射极到集电极之间，产生大电流；在场效应晶体管中，在栅极施加小电压，来控制源极和泄极之间的电流。晶体管的发明与在各个高科技技术领域的广泛使用，与它自身的优点是

7、分不开的。追溯到晶体管以前，电子管在电子技术领域的研究中曾是得心应手的工具。历时40余年，电子管器件一直在电子技术领域里占据统治地位。但是，不可否认，电子管的缺点也随着它的使用日益暴露，电子管十分笨重，能耗大、寿命短、噪声大，制造工艺也十分复杂。第二次世界大战中，在雷达工作频段上使用的普通的电子管，效果极不稳定移动式的军用器械和设备上使用的电子管更加笨拙，易出故障。因此，电子管问世不久，许多科研单位和广大科学家就集中精力，速研制成功能取代电子管的固体元器件。 直到1948年6月的一天，在美国贝尔实验室的一个房间里，一架样式很普通的收音机正在播放着轻柔的音乐，这是第一架不用电子管，而代之以一种新

8、的固体元件晶体管的收音机。这件事拉开了晶体管的神秘面纱。与电子管相比，晶体管具有三个方面的优势正如当时美国纽约先驱论坛报的报道：“这一器件还在实验室阶段，工程师们都认为它在电子工业中的革新是有限的。”事实上，晶体管发明以后，在不长的时间内，它的深远影响便很快地显示出来。它在电子学领域完成了一场真正的微电子技术革命。与电子管相比的显著优点，使晶体管技术很快出现在许多领域。半导体电子技术日益小型化微型化，与计算机技术密切结合，从中小规模集成电路、大规模集成电路，到超大规模集成的微处理器就是这种结合的产物。和电子管相比，晶体管具有四个方面的优势。第一，晶体管的构件没有消耗。电子管都因阴极原子的变化和

9、慢性漏气而逐渐劣化，但晶体管的寿命一般比电子管长100到1000倍；第二，消耗电能极少。晶体管的消耗仅为电子管的十分之一或几十分之一。它不像电子管那样需要加热灯丝以产生自由电子；第三，晶体管不需预热，一开机就工作；第四，晶体管结实可靠。晶体管的制造工艺虽然精密，但工序简便，有利于提高元器件的安装密度；正因为晶体管的性能如此优越，在晶体管诞生之后，便被广泛地应用于各个行业和领域。日常生活中的变频空调、洗衣机；工业领域的变频器、电焊机、伺服驱动器、逆变电源、感应加热；高端领域的机车牵引，包括现在的动车、高铁；风力发电等；但总的概括来说晶体管的用途主要是作为放大器，应用在电源串联调压电路，音频和超声

10、波放大，应用于交流传动，逆变器和开关的电源和在电视机行输出电路，电机控制，和汽车电子等领域，作为大功率半导体开关等三方面。晶体管的未来的使用正在取代许多复杂的器件和程序。在电子技术领域，绝大多数的晶体管是和电阻、电容一起被装配在微芯片（芯片）上以制造完整的电路。模拟的或数字的或者这两者被集成在同一块芯片上。设计和开发一个复杂芯片的成本是相当高的，但是当分摊到通常百万个生产单位上，每个芯片的价格就是最小的。因此晶体管的低成本、灵活性和可靠性使得其成为非机械任务的通用器件，例如数字计算。在控制电器和机械方面，晶体管电路也正在取代电机设备。 在2013-2017年中国功率晶体管行业发展趋势及投资预测

11、报告报告中，主要分析了功率晶体管的市场规模、功率晶体管市场供需求状况、功率晶体管市场竞争状况和功率晶体管主要企经营情况、功率晶体管市场主要企的市场占有率，同时对功率晶体管的未来发展做出科学的预测。从此中，我们可以了解到晶体管虽然经历了60年的发展，但是的未来发展前景是很有潜力。随着市场的需求和应用越来越广，在技术进步的推动下，工业产品价格不断的下降，应有多样化的推动，半导体依然很年轻。未来晶体管的应用趋势，在显示技术领域，是以液晶显示为代表的平板显示已经取代传统的、体积笨重的显示并占据主流地位，涵盖了从手机到大尺寸电视在内的各种显示应用领域。晶体管已经成为电子平板显示行业的核心部件。广泛地应用

12、于航空航天工程、医疗器械和机器人等应用产品中是晶体管的最终归宿。有机场效应晶体管的研究尽管已经取得了很大的进展, 但仍然有几个关键问题亟待解决。例如低工作电压和较高的迁移率器件的制备、需要更简单高效的器件制备方法的开发、和一些比较反常的实验现象。随着研究的深入和技术的进步, 这些问题会越来越清晰地被揭示。但我们有理由相信晶体管终将会在新一代电子器件和传感器等领域发挥越来越重要的作用。参考文献：马锋、王世荣、郭俊杰著有机薄膜晶体管半导体材料的研究进展刘承斌、范曲立、黄维、王迅著有机场效应晶体管材料及器件研究进展杨欣著电子技术从零开始 王振红综合电子设计与实践卢森楷晶体管发明60年胡世蓉美国微电子技术与创新菊卫东晶体管建模技术的研究王登攀有机场效应晶体管研究与应用展望张邦维著纳米晶体管研究进展载微纳电子技术2013-12-25袁明文晶体管的新概念载微纳电子技术2005-01-15