《模拟集成电路基础》研究性学习报告电子技术的发展与应用综述学院：组员：指导教师：电子技术的发展与应用综述摘要：现代电子技术作为工程研究的核心，基础，在仿真工业日趋成熟，科学技术日新月异的今天，极大地推动了自动化领域的控制技术的发展。
这种发展对各行各业产生的影响巨大。
本文简要介绍了电子技术的发展历程，并总结了电子技术在自动化领域中的典型应用、特点、调试手段、方法、工艺和功能电路实现手段，并对其今后的发展做一定的展望，有助于我们把握该领域的发展方向及新的技术信息。
关键词：电子技术；自动化；控制理论；制作工艺；应用与发展1.电子技术的含义与分支电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。
通常所说的模拟电子技术和数字电子技术属于信息电子技术。
电力电子技术是应用于电力领域的电子技术。
模拟电子技术是整个电子技术的基础，在信号放大、功率放大、整流稳压、模拟量反馈、混频、调制解调电路领域具有无法替代的作用。
与模拟电路相比，数字电路具有精度高、稳定性好、抗干扰能力强、程序软件控制等一系列优点。
从目前的的发展趋势来看，除一些特殊领域外，以前一些模拟电路的应用场合，大有逐步被数字电路所取代的趋势，如数字滤波器等。
而电力电子技术的发展是以电力电子器件为核心，伴随变换技术和控制技术的发展而发展的。
2.电子技术的发展历史电子技术是在19世纪末叶无线电发明之后才发展起来的一门重要学科。
它的发展是与电子器件的发展紧密结合的。
随着电子器件的不断更新，电子技术的发展经过了以下几个阶段。
1.1分立元件阶段该阶段主要由1905年——1959年。
在这几十年中，真空三极管问世，且用它构成的电子电路能够产生从低频到微波范围的振荡，可以放大各种微弱的信号。
从而使电子技术进入了实际应用阶段。
时间推移至20世纪40年代末，出现了晶体三极管，由于晶体管具有体积小，轻重量，功耗低，工作可靠性高等一系列优点，使它在许多领域中取代了电子管。
其实，三极管的出现在一定程度上是由在导体物理的发展来奠基的。
因为构成晶体管的材料，大部分是硅——这种性能良好的半导体。
所以，现在也有人将晶体管的发明称作电子技术发展的里程碑，是有历史依据的。
自从晶体管出现，电子电路进入了晶体管电路阶段。
1.2集成电路阶段该阶段从1959开始，即集成电路的问世开始，强烈地推动了整个电子技术的历程。
所谓的集成电路，就是在一块小的基片上光刻出多个晶体管、电阻和电容器件，并将它们连接成完成一定功能的电子电路。
有这样的技术基础，集成电路由起初的小规模集成电路（SSI）发展到中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）。
形成了集成度逐渐提高，器件尺寸逐渐减小的格局。
目前，单片集成度已经能够达到数千万个元、器件，从而可将器件、电路与系统融合于一体，构成一个集成电子系统。
大规模和超大规模集成电路的出现，、使电子技术装置发生了根本变化。
电子设备的功能、速率、体积、功耗、可靠性诸方面都取得了惊人的成就。
一场电子技术的革命已经在当今科技的大环境中掀起，电子技术发展至今，已经进入了“微电子学”时代。
这是一个新纪元，也是新一代电子技术的起点！2.电子技术在自动化专业中的应用自动化专业主要研究的是自动控制的原理和方法，自动化单元技术和集成技术及其在各类控制系统中的应用。
它以自动控制理论为基础，以电子技术、电力电子技术、传感器技术、计算机技术、网络与通信技术为主要工具，面向工业生产过程自动控制及各行业、各部门的自动化。
在自动化领域，电子技术作为一项基本技能，是进行该专业研究的基础。
只有掌握电子技术，才能更好地进行控制系统的设计等。
现在，电子技术在自动化领域中的典型应用主要体现在控制理论中。
2.1 电子技术在自动化领域的基本发展20世纪40年代发明的电子数字计算机开创了数字程序控制的新纪元﹐虽然当时还局限于自动计算方面，但ENIAC和EDVAC的制造成功﹐开创了电子数字程序控制的新纪元，并为60～70年代在控制系统中广泛应用程序控制和逻辑控制以及广泛应用电子数字计算机直接控制生产过程奠定了基础。
20世纪50年代末微电子技术有了新的突破。
1958年出现晶体管计算机﹐1965年出现集成电路计算机﹐1971年出现单片微处理机。
微处理机的出现对控制技术产生了重大影响﹐控制工程师可以很方便地利用微处理机来实现各种复杂的控制﹐最终使综合自动化成为现实。
直到现在，即使自动化领域已有着突飞猛进的发展，但是却依然离不开电子技术的支持。
2.2 电子技术在自动化领域的制作工艺、特点、调试方法在自动化领域中，自动化的实现过程中最基本最重要的就是的自动控制电路。
自动控制电器是按照信号或某个物理量的变化自动动作的，常用的自动控制电路有无触点开关、电流继电器、速度继电器、压力式温度继电器和晶体管时间继电器等。
通过这些自动控制电路，可以在生活生产中真正的实现过程自动化，管理自动化等。
然而，这些看似深奥的自动控制电路，却是由最基本的电子元件——晶体管组成的。
以无触点式开关电路为例。
开关电路是最常用的自动控制电路之一，它所研究的问题，主要是用什么样的方法和电路来产生、变换、传递、放大和测量各种信号。
自动控制中大多数开关电路时用二极管或三极管制成的。
二极管具有单向导电性，即当二极管加正向电压时，二极管导通；加反向电压时，二极管截止，因此可以利用二极管做成无触点开关。
无解点开关相比于通常的刀开关、按钮开关、继电器开关等，动作速度快、消耗功率少、灵敏度高、体积小重量轻而且没有机械磨损。
而三极管有三种工作状态：饱和、截止和放大。
三极管应用于脉冲电路时，若三极管在饱和状态下工作，管压降很小，相当于开关接通；若三极管处于截止状态时，电源电压基本上降到集射极之间，阻抗很高，相当于开关断开；在由通到断的转换过程中管子工作于放大状态。
三管开关由通到断（或由断到通）的转换异常迅速，因此利用三极管作开关可以获得边沿很陡直的脉冲信号。
因此开关电路又叫脉冲电路，被广泛应用于生产过程的自动控制和遥测遥控等。
从某些方面讲，无触点式开关实际上是由晶体管等组成的继电器，这种继电器适用于微弱的控制电流或无触点控制。
但晶体管继电器也有它的缺点，即断通电阻比小(104-106)，抗干扰能力差，易受温度变化的影响，参数稳定性较差等，而这些正是电磁继电器的优点。
因此，在实际使用中为了发挥各自的特长，弥补自身的不足，通常将它们结合使用，即用晶体管继电器作为感应元件，用有触点继电器作为执行元件，由此得到的继电器称为混合式继电器。
随着科技的发展，生产生活都逐步的趋向于自动化，而自动控制则趋向于小型化、集成化。
因此，作为实现自动控制元件小型化、集成化的最重要的基础，电子技术的发展水平，特别是基础元件三极管的发展水平，直接影响着自动控制的发展。
2.3 前沿技术：电子技术在汽车工业自动化中的应用典例汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命，汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志，是用来开发新车型。
改进汽车性能最重要的技术措施，就应该按照时代的趋势，将电子技术融入到汽车的各设备中，使汽车智能化。
目前，电子技术已经深入到汽车的所有系统，电子门窗，动力转向，更有当今技术先进的电子全球定位。
在此，着重介绍ABS防抱死系统。
ABS防抱死系统是一个全电子化自动控制系统，是针对车辆产生侧滑造成事故所研制的。
针对这种产生侧滑现象的根本原因，汽车专家就研制出车用ABS这样一套防滑制动装置。
该系统的问世!正是为了改变汽车因车轮抱死而引起的危害。
ABS是英文Anti-lock Brakes System的缩写，中文意思为防抱死制动装置。
顾名思义，就是制动时防止车轮抱死的装置。
它的工作原理是：当车轮制动时，安装在车轮上的传感器或者是测速雷达立即能感知车轮是否抱死，并将信号传给电脑。
对抱死的车轮，电脑马上相应降低该车轮的制动力!车轮又继续转动。
转动到一定程度，电脑又控制其施加制动，保证车轮既受到制动又不致抱死。
这样不断重复，直至汽车完全停下来。
在制动过程中，电子控制装置根据车轮转速传感器输入的车轮转速信号判定有车轮趋于抱死时，ABS才进入防抱死制动压力调节过程，电脑在一秒钟之间对车轮进行几百次的检测，并同时对制动系统进行数十次乃至数百次的制动操纵。
也就是不停的瞬间刹车，保证轮胎不抱死的情况下不停的操作。
在这里，电子设备充当着完全控制的角色。
例如在设计该系统时，电子技术的综合应用得到了体现，比如电源转换电路，应用了模拟电子技术：同时，也运用了数字电子技术，采用了芯片：从这个例子中，可以看到了电子技术的综合运用，其实我们生活中遇到的大多数电路是电子电路知识的综合应用。
分立运用在实际中不常见，就像在现实中很少见到电子电路中的分立元件一样，我们都是使用集成产品的。
同时，也可看出集成电路的高集成复杂性。
所以，电路的调试也是一项庞大的工程。
电子电路的设计需要扎实的基础，耐心的开发，以及对科研执着的求知精神。
3. 对电子技术的展望进入21世纪，电子技术进入了飞速发展的时代。
随着工艺技术的不断改进，使得器件的尺寸不断缩小，从而集成度不断提高，功耗降低，器件性能得到提高。
在电子技术在进入微电子时代的当下，其发展大致有一下几方面。
3.1 继续缩小器件的尺寸特征所谓的尺寸特征，就是指器件中最小线条宽度。
对MOS器件而言，通常指器件栅极所决定的沟道几何长度。
基于市场竞争，不断提高产品的性价比是微电子技术发展的动力。
缩小特征尺寸从而提高集成度是提高产品性价比的有效手段。
基于上述原因，在高新技术的推动下，集成电路自产生以来，以每3年提高4倍，加工尺寸1/2倍的速度生产。
这就是由Intel公司创始人之一的Gorden E.Moor博士总结的规律，被称作摩尔定律。
但是，随着器件尺寸缩小。
我们也面临着许多问题。
3.2 关键技术开发层次目前，集成器件的生产已经具备了大规模生产的条件，但是，仍然有许多开发与演剧要进一步完善。
关键的加工工艺——曝光技术还是一个大问题。
众所周知，器件特征尺寸之所以可以缩小，主要得益于曝光技术的进步。
但目前，曝光技术的方法仍然在研究之中。
在另一个关键技术——互连技术上，铜互连已在之前使用，但是在器件更小以后，同互连于低价常数绝缘材料共同使用的可靠性问题还有待研究。
3.3 基础研究层次未来的几十年间，面对电子电路高集成的特点，空间尺寸为纳米量级，时间尺度为飞秒量级的新器件将遇到其间结构，关键工艺，集成技术，散热问题，材料体系及理论基础方面的一系列问题。
具体的需要创新和重点的领域包括基于介观和量子物理基础的亚50纳米半导体器件的输运理论、器件模型、热障模型、模拟和仿真软件、新器件结构、高K栅介质材料和新栅结构、电子束步进光刻、超细线条刻蚀等工艺技术。