电子管、晶体管的发明与应用

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