电子线路元件发展成果

科学家们在研究气体放电时，意外发现了可以脱离原子的电子，从而发现了它的奥秘；而对白炽灯发出的稳定且能在真空环境中传播的电子流的研究，开启了人们利用电子的新篇章。人们经过多年的研究，掌握了运用电子和磁的方法，奠定了电子技术产生和发展的基础。

1897年，英国科学家约瑟夫·约翰·汤姆逊对阴极射线进行了更精确的实验研究，发现阴极射线是一种与气体成分或阴极材料无关，但存在于所有物质中的具有负电荷的粒子，约瑟夫·约翰·汤姆逊以“电子”一词命名了这种带电粒子。

电子是一种基本粒子，目前不能分解成更小的物质。直径是质子的0.001倍，重量是质子的1/1836。电子绕原子核高速运动，排列在能量层中。当原子结合形成分子时，最外层的电子从一个原子移动到另一个原子或成为共享电子。

（二）电子管

1904年，英国工程师约翰·安布罗斯·弗莱明发明了电子管，标志了人类电子文明的起点。约翰·安布罗斯·弗莱明的真空二极管是由爱迪生效应启发而来的。通过在真空中用电流加热灯丝获得逸出物体的自由电子，从而制造出真空二极管这种非常有效的无线电信号探测器，它能够将高频无线电信号整流并检测到所需的信息。

1906年，美国发明家德福雷斯特对用于放大电信号的真空管二级进行了研究。他在真空二极管之间的阴极附近放置了一排叫做控制栅极的栅网状电极，使得从阴极向阳极发射的电子数由施加到栅极的电信号控制，至此，第一代能够放大电信号的能量转换装置：真空三极管产生了，为电子技术的发展起到了极大的推动作用。

真空三极管的发明使无线电广播成为一种流行的媒介，无线电电子技术开始超越通信系统，得到了更广泛的运用，同时，三极管作为电子器件的核心，推动了电子技术的发展，直到1947年晶体管的发明，才逐渐从人们的日常中消失。

（三）晶体管

为了克服电子管的局限性，贝尔实验室加强了对固体电子的研究，物理学家肖克莱和其他人专注于半导体材料，并开始利用半导体材料制造放大器。(www.xing528.com)

1945年，贝尔实验室成立了以肖克莱、布拉顿和巴丁等人组成的半导体研究小组。布拉顿从1929年在实验室工作，积累了丰富的半导体研究经验。经过一系列的实验和观察，布拉顿发现通过在锗片底部安上电极，插入一个细针在另一边运行电流，然后让另一个通上弱电流的细针靠近它，最初的电流将发生显著变化。微弱电流的微小变化会对另一种电流产生很大的影响，这种影响被称为“放大”。布拉顿等人也提出了一种有效的方法来实现这种放大效果，他们在发射极和基极之间输入一个微弱的信号，再在集电极和基极之间输出，将其放大为一个强信号。

巴丁和布拉顿制造的初始放大器的放大倍数约为50倍。不久之后，他们用两个间距0.05毫米的触须接点取代了金箔接点，创造了一个“点接触晶体管”。1947年12月，世界上第一个实用半导体器件终于被发明了出来，它可以将音频信号放大100倍。当布拉顿给这个装置命名时，他结合它的电阻变化特性，即通过一个从“低电阻输入”到“高电阻输出”的转移电流进行工作，把它命名为“转换电阻”，也就是我们所说的晶体管。

晶体管是20世纪最伟大的发明，奠定了现代电子技术的基础，拉开了集成电路和微电子技术的序幕，开创了硅文明时代。

（四）集成电路

1956年前后，英国的德马受到晶体管的启发，开始研究集成电路。1958年，美国提出了一种集成电路方案，即所有的电路元件都使用半导体。同年，为了实现电路的小型化，美国的杰克·基尔比提出了用相同材料制作电子器件，并将锗晶体管芯片等元件焊接在玻璃板上的想法，微型振荡器就这样被发明了出来，这是世界上第一个集成电路。

集成电路不是由电路元件组成的电路，而是将具有一定功能的电路“嵌入”到半导体晶体管中的装置。它易于小型化和减少引线端部，可靠性较高。

集成电路进一步缩小了电子设备的尺寸，使它们变得越来越便携，堪称电子技术的一次伟大革命。不同的电子元件都可以在同一硅片上制造，彼此紧密相连，降低了元件失效和引线断裂的风险，提高电子器件可靠性的同时降低了制造成本。为了追求更高的效益，人们纷纷在此基础上继续改进工艺，在相同尺寸的硅片上制造更多的电子元件。一个硅片在1960年前后只能制作几十个元件的小规模集成电路；在1970——1980年，人们已经可以集成13万个晶体管在一块30mm2的硅片上了；1990年以来，大规模集成电路技术发展迅速，人们已经可以把500万个晶体管的集成电路制作在一块指甲盖大小的硅片上。集成电路的发明推动了电子技术的迅猛发展，使电子技术进入了微电子技术的新阶段。