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1 电子技术的发展 随着科学技术的发展和人类的进步，电子技术已经成了各种工程技术的核心，特别是进入信息时代以来，电子技术更是成了基本技术，其具体应用领域涵盖了通信领域、控制系统、测试系统、计算机等等各行各业。 电子技术的出现和应用，使人类进入了高新技术时代，电子技术诞生的历史虽短，但深入的领域却是最广最深，而且成为人类探索宇宙宏光世界和微观世界的物质技术和基础。电子科学技术是人类在生产斗争和科学实验中发展起来的。1883年美国发明家爱迪生发现了热电子效应，随后在1904年弗莱明利用这个效应制成了电子二极管，并证实了电子管具有“阀门”作用，它首先被用于无线电检波。1906年美国的德福雷斯在弗莱明的二极管中放进了第三电极—栅极而发明了电子三极管，从而建树了早期电子技术上最重要的里程碑。半个多世纪以来，电子管在电子技术中立下了很大功劳;但是电子管毕竟成本高，制造繁，体积大，耗电多，从1948年美国贝尔实验室的几位研究人员发明晶体管以来，在大多数领域中已逐渐用晶体管来取代电子管。但是，我们不能否定电子管的独特优点，在有些装置中，不论从稳定性、经济性或功率上考虑，还需要采用电子管。 集成电路的第一个样品是在1958年见诸于世的。集成电路的出现和应用，标志着电子技术发展到了一个新的阶段。它实现了材料、元件、电路三者之间的统一;同传统的电子元件的设计与生产方式、电路的结构形式有着本质的不同。随着集成电路制造工艺的进步，集成度越来越高，出现了在规模和超大规模集成电路(例如可在一块6平方毫米的硅片上制成一个完整的计算机)，进一步显示出集成电路的优越性。按元器件集成度(芯片上所集成的元件数量)分为小规模集成电路(100个元件以上)SSI、中规模集成电路(100—1000个元件)MSI，大规模集成电路(1000—100000个元件)LSI，超大规模集成电路(100000个以上元件)VLSI等四种，现在集成度已达到数千亿。 随着半导体技术的发展和科学研究、生产、管理和生活等方面的要求，电子计算机应时而兴起，并且日益完善。从1946年诞生第一台电子计算机以来，已经经历了电子管、晶体管、集成电路及大规模集成电路、超大规模集成电路，每秒运算速度已达百亿次。现在正在研究开发第五代计算机(人工智能计算机)，他们不依靠程序工作，而是依靠人工智能工作。特别是从70年代微型计算机以来，由于价廉、方便、可靠、小巧，大大加快了电子计算机的普及速度。例如个人计算机，它从诞生至今不过经历十多年时间，但是它的发展却跨越了多个阶段，走进了千家万户。集计算机、电视、电话、传真机、音响等于一体的多媒体计算机也纷纷问世。以多媒体计算机、光纤电缆和互联网络为基础的信息高速公路已成为计算机诞生以来的又一次信息变革。未来的人工智能更将给人们的生活与工作方式带来前所未有的变化，随身携带微型计算机已成为一种时尚。 数字控制和数字测量也在不断发展和得到日益广泛的应用。数字控制机床1952年研制出来以后，发展更快。“加工中心”多工序数字控制机床和“自适应”数字控制机床相继出现。目前利用电子计算机对几十台乃至上百台数字控制机床进行集中控制也已经实现。由于大功率半导体器件的制造工艺日益完善，电力电子技术已是当今一门发展迅速、方兴未艾的科学技术，应用于中频电源、变频调速、直流输电、不间断电源等诸多方面，使半导体进入了强电领域。 电子水准是现代化的一个重要标志，由于工业是实现现代化的重要物质基础。电子工业的发展速度和技术水平，特别是电子计算机的高度发展及其在生产领域的广泛应用，直接影响到工业、农业、科学技术和国防建设，关系着社会主义建设的发展速度和国家的安危;也直接影响到亿万人民的物质、文化生活，关系着广大群众的切身利益。为了进一步减小器件体积、提高器件性能，人们不断寻找先进电子材料。现在已经发现的先进的电子材料有:仿生智能材料、纳米材料、先进复合材料、低维材料(量子点、量子线巴基球和巴基管)、高温超导材料和生物电子材料等，先进电子材料正应用于新型电子器件的制造之中。新型电子材料的问世，将使电子技术向更高层次发展，这些材料将使今后的电子器件具有功能化、智能化、结构功能一体化，使电子器件尺寸进一步缩小，功能更全，运算速度更快，为分子器件、单电子器件、分子计算机和生物计算机打下了基础。 几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管，它在许多的电路中起着重要的作用，它是诞生最早的半导体器件之一，其应用也非常广泛。二极管种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管(Ge管)和硅二极管(Si管)。根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、隔离二极管、肖特基二极管、发光二极管等。按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面，通以脉冲电流，使触丝一端与晶片牢固地烧结在一起，形成一个“PN结”。由于是点接触，只允许通过较小的电流(不超过几十毫安)，适用于高频小电流电路，如收音机的检波等。面接触型二极管的“PN结”面积较大，允许通过较大的电流(几安到几十安)，主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。平面型二极管是一种特制的硅二极管，它不仅能通过较大的电流，而且性能稳定可靠，多用于开关、脉冲及高频电路中。 
许多科学家认为以半导体材料为基础的集成技术日益走向它的物理极限，要解决这个矛盾，必须开发新的材料，采用新的技术。于是人们努力探索新的计算材料和计算技术，致力于研制新一代的计算机，如生物计算机、光计算机和量子计算机等。 自从1946年世界上第一台电子计算机诞生以来，电子计算机已经走过了半个多世纪的历程。从第一代电子管计算机到现在正在开发的第六代神经网络计算机，计算机的体积不断变小，但性能、速度却在不断提高。然而，人类的追求是无止境的，科学家们一刻也没有停止研究更好、更快、功能更强的计算机。从目前的研究方 向看，未来电脑将向着以下几个方面发展。趋势1：高速电脑浮出水面 美国最近发明了一种利用空气的绝缘性能来成倍地提高计算机运行速度的新技术。美国纽约伦斯雷尔·保利技术公司的科学家已经生产出一套新型电脑微电路，该电 路的芯片或晶体管之间由胶滞体包裹的导线连接，这种胶滞体90%的物质是空气，而空气是不导电的，是一种非常优良的绝缘体。 研究表明，计算机运行速度的快慢与芯片之间信号传输的速度直接相关，然而，目前普遍使用的硅二氧化物在传输信号的过程中会吸收掉一部分信号，从而延长了信息传输的时间。保利技术公司研制的“空气胶滞体”导线几乎不吸收任何信号， 因而能够更迅速地传输各种信息。此外，它还可以降低电耗，而且不需要对计算机的芯片进行任何改造，只需换上“空气胶滞体”导线，就可以成倍地提高计算机的运行速度。不过，这种“空气胶滞体”导线也有不足之处，主要是其散热效果较差， 不能及时将计算机中电路产生的热量散发出去。 为 了解决这个问题，保利技术公司的科研小组研究出电脑芯片冷却技术，它在电脑电路里内置了许多装着液体的微型小管，用来吸收电路散发出的热量。当电路发热时，热量将微型管内的液体汽化，当这些汽化物扩散到管子的另一端之后，又重新凝结，流到管子底部。据悉，美国宇航局(NASA)将对该项技术进行太空失重 状态下的实验，如果实验成功，这种新技术将被广泛应用于未来计算机，使计算机的运算速度得以大大提高。 不久前，美国IBM公司为美国国家超级计算应用中心制造了两台IBM Linux集群计算机，每秒钟可执行2万亿次浮点运算，是迄今为止运算速度最快的Linux超级计算机。这种超级计算机将用于某些基础研究，例如研究爱因 斯坦在其著名的《相对论》中谈到的重力波动现象。自1997年IBM “深蓝”计算机因战胜国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫而名声大噪以来，IBM性能强大的超级计算机便开始为世人所瞩目，而运算性能更出色的“更深的蓝”和 ASCIWhite也相继问世。 关于计算机的运行速度，前几年人们曾经有过争论。有人认为，Internet用户数量的爆炸式增长将使原先以本地应用为主的PC退化为Internet接入设备，沦落为Internet的附属品，因而对计算机处理器速度的要求将不再强烈。然而，事实恰恰相反，由于Internet向着高速、宽带的方向发 展，使多媒体逐渐成为最激动人心的应用，这就要求PC的功能和速度有更快的提升。趋势2：生物计算机兴起 生物计算机在20世纪80年代中期开始研制，其最大的特点是采用了生物芯片，它由生物工程技术产生的蛋白质分子构成。在这种芯片中，信息以波的形式传播， 运算速度比当今最新一代计算机快10万倍，能量消耗仅相当于普通计算机的十分之一，并且拥有巨大的存储能力。由于蛋白质分子能够自我组合，再生新的微型电路，使得生物计算机具有生物体的一些特点，如能发挥生物本身的调节机能自动修复芯片发生的故障，还能模仿人脑的思考机制。 美国首次公诸于世的生物计算机被用来模拟电子计算机的逻辑运算，解决虚构的7城市间最佳路径问题。不久前，200多名各国计算机学者齐聚美国普林斯顿大学，联名呼吁向生物计算机领域进军。 科学家们在生物计算机研究领域已经有了新的进展，预计在不久的将来，就能制造出分子元件，即通过在分子水平上的物理化学作用对信息进行检测、处理、传输和存储。目前，科学家们已经在超微技术领域取得了某些突破，制造出了微型机器人。科学家们的长远目标是让这种微型机器人成为一部微小的生物计算机，它们不仅 小巧玲珑，而且可以像微生物那样自我复制和繁殖，可以钻进人体里杀死病毒，修复血管、心脏、肾脏等内部器官的损伤，或者使引起癌变的DNA突变发生逆转，从而使人们延年益寿。趋势3：光学计算机前景光明 所谓光学计算机，就是利用光作为信息的传输媒体。与电子相比，光子具有许多独特的优点：它的速度永远等于光速、具有电子所不具备的频率及偏振特征，从而大 大提高了传载信息的能力。此外，光信号传输根本不需要导线，即使在光线交会时也不会互相干扰、互相影响。一块直径仅2厘米的光棱镜可通过的信息比特率可以超过全世界现有全部电缆总和的300多倍。光学计算机的智能水平也将远远超过电子计算机的智能水平，是人们梦寐以求的理想计算机。 20世纪90年代中期，光脑的研究成果像雨后春笋般地不断涌现，各国科研机构、大学都投入了大量的人力物力从事此项技术的研究，其中最显著的研究成果是由法国、德国、 英国、意大利等国60多名科学家联合研发成功的世界上第一台光脑。该台光脑的运算速度比目前速度最快的超级计算机快1000多倍，并且准确性极高。 此外，光脑的并行处理能力非常强，具有超高速的运算速度，在这方面电脑真是望尘莫及。在工作环境要求方面，超高速的电脑只能在低温条件下工作，而光脑在室温下就能正常工作。另外，光脑的信息存储量大，抗干扰能力非常强，在任何恶劣环境条件下都可以开展工作。光脑还具有与人脑相似的容错性，如果系统中某一元 件遭到损坏或运算出现局部错误时，并不影响最终的计算结果。目前光脑的许多关键技术，如光存储技术、光存储器、光电子集成电路 (OIC)等都已取得重大突破。趋势4：量子计算机呼之欲出 在人类刚进入21世纪之际，量子力学花开二度，科学家们根据量子力学理论，在研制量子计算机的道路上取得了新的突破。美国科学家宣布，他们已经成功地实现 了4量子位逻辑门，取得了4个锂离子的量子缠结状态。这一成果意味着量子计算机如同含苞欲放的蓓蕾，必将开出绚丽的花朵。
现在的电子技术发展方向于数字化，它就是把现实中的模拟物理量转化为二进制数字信号来处理及传输，其抗干扰能力非常强大。配以软件，数字电路的功能就非常的强大。现实的电子产品中到处都可以看到数字电路，如数字移动通信电话机，数字电视机，电脑…等等
节能声光控灯就是一个非常经典的数字电路应用案例，其中只用了一片CD4011四与非门芯片，就实现了话筒信号放大、光敏电阻信号电平检测、单稳定时、触发可控硅所有功能模块。尤其值得一提的是用一个与非门做话筒信号的放大器，是个数字电路的模拟应用的典型。整个产品造价极低。
