关于二极管未来的研究论文

LED是很有潜力的好东东噢！是在白炽灯，日光灯、节能灯后面兴起的第四代照明器件。优点是光电转换效率高，节能、绿色环保。韩国住建部已经把它列入2012年强制执行计划。虽然看起来目前大陆市场已经饱和，竞争激烈，但是优胜劣汰是必然的趋势。出现这个现象的主因是技术含量低下，一般都处在模仿阶段。其实在LED的本身的制造工艺以及LED的驱动电路和工作散热以及应用等方面是很有研发价值的。

摘要：本文介绍计算机辅助教学(CAI)的特点、开发步骤。提出掌握一定计算机知识的专业教师应加快开发相应学科的CAI课件，以计算机促进教学。关键词：CAI课件 制作步骤�分析人类学习活动的历史，先从实践、探索、总结中学习各种生存的技能。以后发展为传授与本人直接体验相结合的学习过程，从师傅带徒弟方式变成学校教授传授为主，这是教育效率提高的一大进步。但从理想的教学形式看，师傅带徒弟方式确优于学校，因为教师传授失去了个别性，使学生处于被灌输的被动地位，失去灵活指导，对创造性思维缺少引导和激励。然而师徒式教学要求师傅的数量太多，CAI可以从认知理论出发，分析学习活动的各种形式，针对不同类型知识内容激发学习者的热情和兴趣，减轻教师繁重的重复劳动，是从教与学两方面提高教学质量的好途径。� 1. CAI简介 CAI全称计算机辅助教学(Computing Assisted Instruction)，CAI的第一个系统是美国伊里诺大学在60年代开发的PLATO(Programming Learning and Teaching Operation)系统。1981年在瑞士首次召开国际CAI学术会议，此后每年召开一次。由此可见，计算机辅助教学正在全球展开和普及。一般地，CAI的特点可以归纳为以下几个方面：� (1) CAI使教学不只是灌输式，而是可以根据教学目的，将其分为讲课型、练习型、自学型、实验型等。讲课型以基本原理为主，对复杂的动态图形，如物理学中的波动的“驻波”概念，在学习中是难点。在CAI中可以利用计算机动画技术演示波的传播过程，使学生既加强理解，又生动有趣。这正符合了认知理论中“刺激椃从Α薄ⅰ按碳�反应椙炕�钡墓嬖颍�杂谥匾�母拍詈凸�剑�捎猛夹巍⑸�簟⒍��⑸�省⑸了傅纫�鹧��淖⒁猓涣废靶偷?/FONT>CAI课件辅导学生做习题或自我测试，对回答做判断并加以提示辅导。强大的人机交互当然比普通纸上测试要生动，同时教师可逐步摆脱重复劳动，利用课件批改试卷和作业，大大减少人工消耗，又能及时综合学生的错误情况，改善课件内容；实验型课件可辅导学生预习实验和检查实验结果；模拟型课件是对现实世界的模拟，如学习驾驶汽车模拟系统，再如许多贵重的实验设施，可以让学生模拟实际的使用情况，既不用担心损坏实验器具，又可以使学生更快地掌握使用步骤。� (2) CAI课件使因材施教、个别化教学真正成为可能。不同程度的学生可以区别对待，学生掌握了学习的主动权，可以复习、重学、跳跃式学习。对于学习的时间、进度、内容、分量都可以自己选择，不会因有压力而放弃学习。� (3) 集中优秀教师去开发课件，使优秀教师的水平得到普及，从而更快地提高全体教师的水平及教学水平。� 综上所述，CAI的确具有“老师讲，学生听”的传统教学模式不具备的诸多优势，也是让计算机服务于教育事业和教学工作的有力工具。因此，在高教系统中加快开发CAI课件，普及CAI教学手段，完善CAI教学设施已经成为提高教学质量的重要方法之一。谈到开发CAI课件，一般都以为那是计算机专业人员的事情，其实不然。让我们分析一下目前市场上的学习软件吧，它们主要分成以下三类：一是计算机专业人员为各种计算机软件开发的学习软件，例如：《精通VISUAL FoxPro》、《电脑教授PhotoShop》、《AUTHORWARE精通篇》等等，二是计算机专业人员为许多自身能够了解的学科开发的学习软件，例如：英语学科的背单词、语法精通，为小学、初中、高中学生开发的学习软件等等。三是杂志汇编成的电子出版物，帮助用户需要时进行查阅，例如：《电脑报》、《时尚》等。从这里可以看出，高教领域大量的学科，尤其是农、林、医、师等，依然缺少配套的CAI学习软件，使得优秀教师的经验与学识不能共享。随着许多多媒体设计软件的出现，非计算机专业人员和教师短时间开发出一个漂亮的多媒体CAI课件且发行是完全可能的。� 2. 制作CAI课件� 制作一个多媒体CAI课件一般需经过四大步骤：即脚本、素材、集成、调试。� 编写脚本� 制作一个好的多媒体课件应该目标明确、思路清晰、内容精练、易于表达，它能大大提高软件制作的质量和效率。� ① 文字脚本� 对于一个CAI课件，首先要进行需求分析，即确定课件名称、课件功能、使用对象等，明确是讲课型、练习型、模拟型还是实验型或兼有几种。其次要进行目标分析，即对使用本软件的用户群要有较详细的分析了解，比如年龄特征、心理特征、知识结构、用户需求等。再次要进行内容分析，即根据需求确定软件内容并且划分出明显的层次结构。然后进行策略制定，即指定软件的表现形式，如目录索引、游戏探索等，保证课件有美观的界面和方便的交互操作，最后进行脚本编写，即指明哪些是必须显示的重要文字，哪些是作为话外音的文字，哪些是动画、图像、声音所需的说明型文字，形成文字脚本。� ② 创作脚本� 创作脚本编写的好坏决定了能否忠实地体现文字脚本的内容，又易于计算机的表达，是软件制作的关键。首先应根据具体内容选择用什么媒体，并非多用动画、录像就是好软件。声音的选择要将背景音乐和解说区分开来，并分别设置按纽控制开关，以增加交互性。其次软件开发者要有条有理的组织各类媒体信息，例如组织一个光盘的内容，根目录放什么，放置几个子目录，文件名和目录名怎么确定，最忌讳的是文件存放混乱，自己都不知道什么文件放在哪。� 收集加工素材� 多媒体素材的收集要靠平时的积累，如好的图片、好的MIDI音乐等。目前有许多工具可以对已采集到的素材进行加工，主要有四大类：� ① 图片加工工具 一般较好用的是Adobe公司的PhotoShop软件，可进行各种效果处理、美术字处理、色彩空间变换及格式文件转换等等。� ② 动画制作工具 AutoDesk公司3D Studio是目前在微机上制作三维动画的最佳软件，可以生成.AVI的Windows视频软件。� ③ 声音编辑工具 Windows自带录音机程序和一般附带的录音程序都有简单的波形音频文件的能力，实现截取、复制、粘贴、合并、改变音量和播放速度等。� ④ 视频编辑工具 Adobe公司的Premiere是较好的一个，可以将多幅静画连续并配音，生成.AVI、.MOV、.FLC等多种视频格式文件等功能。� 多媒体集成� 选择多媒体集成工具应尽量采用Windows版本，采用国际级大型多功能软件，因为它们使用方便、支持较多媒体。目前常用的多媒体集成工具

分类: 理工学科 >> 工程技术科学 问题描述: 电子二极管、三极管，晶体二极管、三极管是什么东西？有什么重大用途？怎样被发明的？真空二极管又是什么？这些年二极管、三极管又有什么样的发展？ 最好讲述一下与此相关的人物、实验以及趣事。 真的很急，多谢帮忙！ 解析: 电子技术发展的里程碑——晶体管 现在晶体管和微型电路几乎无所不能，无处不在．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．可以毫不夸张地说，晶体管奠定了现代电子技术的基础． 可是，晶体管究竟是什么样的?它又是怎样发明出来的?必不可少的一步——电子管的问世1883年，闻名世界的大发明家爱迪生发明了第一只白炽照明灯．电灯的发明，给一直生活在黑暗之中的人们送去了光明和温暖．就在这个过程中，爱迪生还发现了一个奇特的现象：一块烧红的铁会散发出电子云．后人称之为爱迪生效应．1884年的一天，一位叫弗莱明的英国发明家，远涉重洋，风尘仆仆地来到美国，拜会了他慕名已久的爱迪生．就在这两位大发明家的会见中，爱迪生再次展示了爱迪生效应．遗憾的是，由于当时技术条件的限制，不论是爱迪生，还是弗莱明，都对这一效应百思不得其解，不知道利用这一效应能做些什么． 1904年弗莱明在真空中加热的电丝(灯丝)前加了一块板极，从而发明了第一只电子管．他把这种装有两个极的电子管称为二极管．利用新发明的电子管，可以给电流整流，使电话受话器或其它记录装置工作起来．如今，打开一架普通的电子管收音机，我们很容易看到灯丝烧得红红的电子管．它是电子设备工作的心脏，是电子工业发展的起点． 弗莱明的二极管是一项崭新的发明．它在实验室中工作得非常好．可是，不知为什么，它在实际用于检波器上却很不成功，还不如同时发明的矿石检波器可靠．因此，对当时无线电的发展没有产生什么冲击． 此后不久，贫困潦倒的美国发明家德福雷斯特，在二极管的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板，从而发明了第一只真空三极管．这一小小的改动，竟带来了意想不到的结果．它不仅反应更为灵敏、能够发出音乐或声音的振动，而且，集检波、放大和振荡三种功能于一体．因此，许多人都将三极管的发明看作电子工业真正的诞生起点．德福雷斯特自己也非常惊喜，认为“我发现了一个看不见的空中帝国”．电子管的问世，推动了无线电电子学的蓬勃发展．到1960年前后，西方国家的无线电工业年产10亿只无线电电子管．电子管除应用于电话放大器、海上和空中通讯外，也广泛渗透到家庭娱乐领域，将新闻、教育节目、文艺和音乐播送到千家万户．就连飞机、雷达、火箭的发明和进一步发展，也有电子管的一臂之力． 三条腿的魔术师电子管在电子学研究中曾是得心应手的工具．电子管器件历时40余年一直在电子技术领域里占据统治地位．但是，不可否认，电子管十分笨重，能耗大、寿命短、噪声大，制造工艺也十分复杂．因此，电子管问世不久，人们就在努力寻找新的电子器件．第二次世界大战中，电子管的缺点更加暴露无遗．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，电子管本身固有的弱点和迫切的战时需要，都促使许多科研单位和广大科学家，集中精力，迅速研制成功能取代电子管的固体元器件． 早在30年代，人们已经尝试着制造固体电子元件．但是，当时人们多数是直接用模仿制造真空三极管的方法来制造固体三极管．因此这些尝试毫无例外都失败了． 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，许多参观者在它面前驻足不前．为什么大家都对这台收音机情有独钟呢？原来这是第一架不用电子管，而代之以一种新的固体元件——晶体管的收音机．虽然人们对这架收音机显露出浓厚的兴趣．然而，他们对晶体管本身却不以为然．美国《纽约先驱论坛报》的记者在报道中写道：“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革命． 什么是晶体管呢？通俗地说，晶体管是半导体做的固体电子元件．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世纪末才发现的一种材料．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． 肖克利小组与晶体管美国人威廉·肖克利，1910年2月13日生于伦敦，曾在美国麻省理工学院学习量子物理，1936年得到该校博士学位后，进入久负盛名的贝尔实验室工作．贝尔实验室是电话发明人贝尔创立的．在电子、特别在通讯领域是最有名气的研究所，号称“研究王国”．早在1936年，当时的研究部主任，后来的贝尔实验室总裁默文·凯利就对肖克利说过，为了适应通讯不断增长的需要，将来一定会用电子交换取代电话系统的机械转换．这段话给肖克利留下了不可磨灭的印象，激起他满腔热情，把毕生精力投入到推进电子技术进步的事业中．沃尔特·布拉顿也是美国人，1902年2月10日出生在中国南方美丽的城市厦门，当时他父亲受聘在中国任教．布拉顿是实验专家，1929年获得明尼苏达大学的博士学位后，进入贝尔研究所从事真空管研究工作．温文儒雅的美国人巴丁是一个大学教授的儿子，1908年在美国威斯康星州的麦迪逊出生，相继于1928年和1929年在威斯康星大学获得两个学位．后来又转入普林斯顿大学攻读固体物理，1936年获得博士学位．1945年来到贝尔实验室工作．默文·凯利是一位颇有远见的科技管理人员．他从30年代起，就注意寻找和采用新材料及依据新原理工作的电子放大器件．在第二次世界大战前后，敏锐的科研洞察力促使他果断地决定加强半导体的基础研究，以开拓电子技术的新领域．于是，1945年夏天，贝尔实验室正式决定以固体物理为主要研究方向，并为此制定了一个庞大的研究计划．发明晶体管就是这个计划的一个重要组成部分．1946年1月，贝尔实验室的固体物理研究小组正式成立了．这个小组以肖克利为首，下辖若干小组，其中之一包括布拉顿、巴丁在内的半导体小组．在这个小组中，活跃着理论物理学家、实验专家、物理化学家、线路专家、冶金专家、工程师等多学科多方面的人才．他们通力合作，既善于汲取前人的有益经验，又注意借鉴同时代人的研究成果，博采众家之长．小组内部广泛开展有益的学术探讨．“有新想法，新问题，就召集全组讨论，这是习惯”．在这样良好的学术环境中，大家都充满热情，完全沉醉在理论物理领域的研究与探索中． 开始，布拉顿和巴丁在研究晶体管时，采用的是肖克利提出的场效应概念．场效应设想是人们提出的第一个固体放大器的具体方案．根据这一方案，他们仿照真空三极管的原理，试图用外电场控制半导体内的电子运动．但是事与愿违，实验屡屡失败． 人们得到的效应比预期的要小得多．人们困惑了，为什么理论与实际总是矛盾的呢？ 问题究竟出在那里呢？经过多少个不眠之夜的苦苦思索，巴丁又提出了一种新的理论——表面态理论．这一理论认为表面现象可以引起信号放大效应．表面态概念的引入，使人们对半导体的结构和性质的认识前进了一大步．布拉顿等人乘胜追击，认真细致地进行了一系列实验．结果，他们意外地发现，当把样品和参考电极放在电解液里时，半导体表面内部的电荷层和电势力发生了改变，这不正是肖克利曾经预言过的场效应吗?这个发现使大家十分振奋．在极度兴奋中，他们加快了研究步伐，利用场效应又反复进行了实验．谁知，继续实验中突然发生了与以前截然不同的效应．这接踵而至的新情况大大出乎实验者的预料． 人们的思路被打断了，制作实用器件的原计划不能不改变了，渐趋明朗的形势又变得扑朔迷离了．然而肖克利小组并没有知难而退．他们紧紧循着茫茫迷雾中的一丝光亮，改变思路，继续探索．经过多次地分析、计算、实验，1947年12月23日，人们终于得到了盼望已久的“宝贝”．这一天，巴丁和布拉顿把两根触丝放在锗半导体晶片的表面上，当两根触丝十分靠近时，放大作用发生了．世界第一只固体放大器——晶体管也随之诞生了．在这值得庆祝的时刻，布拉顿按捺住内心的激动，仍然一丝不苟地在实验笔记中写道：“电压增益100，功率增益40，电流损失1/……亲眼目睹并亲耳听闻音频的人有吉布尼、摩尔、巴丁、皮尔逊、肖克利、弗莱彻和包文．”在布拉顿的笔记上，皮尔逊、摩尔和肖克利等人分别签上了日期和他们的名字表示认同． 巴丁和布拉顿实验成功的这种晶体管，是金属触丝和半导体的某一点接触，故称点接触晶体管．这种晶体管对电流、电压都有放大作用． 晶体管发明之后基于严谨的科学态度，贝尔实验室并没有立即发表肖克利小组的研究成果．他们认为，还需要时间弄清晶体管的效应，以便编写论文和申请专利．此后一段时间里，肖克利等人在极度紧张的状态中忙碌地工作着．他们心中隐藏着一丝忧虑．如果别人也发明了晶体管并率先公布了，他们的心血就付之东流了．他们的担心绝非多虑，当时许多科学家都在潜心于这一课题的研究．1948年初，在美国物理学会的一次会议上，柏杜大学的布雷和本泽报告了他们在锗的点接触方面所进行的实验及其发现．当时贝尔实验室发明晶体管的秘密尚未公开，它的发明人之一——布拉顿此刻就端坐在听众席上．布拉顿清楚地意识到布雷等人的实验距离晶体管的发明就差一小步了．因此，会后布雷与布拉顿聊天时谈到他们的实验时，布拉顿立刻紧张起来．他不敢多开口，只让对方讲话，生怕泄密给对方，支吾几句就匆匆忙忙地走开了．后来，布雷曾惋惜地说过：“如果把我的电极靠近本泽的电极，我们就会得到晶体管的作用，这是十分明白的．”由此可见，当时科学界的竞争是多么的激烈！实力雄厚的贝尔实验室在这场智慧与技能的角逐中，也不过略胜一筹． 晶体管发明半年以后，在1948年6月30日，贝尔实验室首次在纽约向公众展示了晶体管．这个伟大的发明使许多专家不胜惊讶．然而，对于它的实用价值，人们大都表示怀疑．当年7月1日的《 *** 》只以8个句子、201个文字的短讯形式报道了本该震惊世界的这条新闻．在公众的心目中，晶体管不过是实验室的珍品而已．估计只能做助听器之类的小东西，不可能派上什么大用场． 的确，当时的点接触晶体管同矿石检波器一样，利用触须接点，很不稳定，噪声大，频率低，放大功率小，性能还赶不上电子管，制作又很困难．难怪人们对它无动于衷．然而，物理学家肖克利等人却坚信晶体管大有前途，它的巨大潜力还没有被人们所认识．于是，在点接触式晶体管发明以后，他们仍然不遗余力，继续研究．又经过一个多月的反复思索，肖克利瘦了，眼中也布满了血丝．一个念头却在心中越来越明晰了，那就是以往的研究之所以失败，根本原因在于人们不顾一切地盲目模仿真空三极管．这实际上走入了研究的误区．晶体管同电子管产生于完全不同的物理现象，这就暗示晶体管效应有其独特之处．明白了这一点，肖克利当即决定暂时放弃原来追求的场效应晶体管，集中精力实现另一个设想——晶体管的放大作用．正确的思想终于开出了最美的花朵．1948年11月，肖克利构思出一种新型晶体管，其结构像“三明治”夹心面包那样，把N型半导体夹在两层P型半导体之间．这是一个多么富有想象力的设计啊！可惜的是，由于当时技术条件的限制，研究和实验都十分困难．直到1950年，人们才成功地制造出第一个PN结型晶体管． 电子技术发展史上一座里程碑晶体管的出现，是电子技术之树上绽开的一朵绚丽多彩的奇葩．同电子管相比，晶体管具有诸多优越性：①晶体管的构件是没有消耗的．无论多么优良的电子管，都将因阴极原子的变化和慢性漏气而逐渐劣化．由于技术上的原因，晶体管制作之初也存在同样的问题．随着材料制作上的进步以及多方面的改善，晶体管的寿命一般比电子管长100到1000倍，称得起永久性器件的美名．②晶体管消耗电子极少，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．一台晶体管收音机只要几节干电池就可以半年一年地听下去，这对电子管收音机来说，是难以做到的．③晶体管不需预热，一开机就工作．例如，晶体管收音机一开就响，晶体管电视机一开就很快出现画面．电子管设备就做不到这一点．开机后，非得等一会儿才听得到声音，看得到画面．显然，在军事、测量、记录等方面，晶体管是非常有优势的．④晶体管结实可靠，比电子管可靠100倍，耐冲击、耐振动，这都是电子管所无法比拟的．另外，晶体管的体积只有电子管的十分之一到百分之一，放热很少，可用于设计小型、复杂、可靠的电路．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，晶体管诞生之后，便被广泛地应用于工农业生产、国防建设以及人们日常生活中．1953年，首批电池式的晶体管收音机一投放市场，就受到人们的热烈欢迎，人们争相购买这种收音机．接着，各厂家之间又展开了制造短波晶体管的竞赛．此后不久，不需要交流电源的袖珍“晶体管收音机”开始在世界各地出售，又引起了一个新的消费热潮． 由于硅晶体管适合高温工作，可以抵抗大气影响，在电子工业领域是最受欢迎的产品之一．从1967年以来，电子测量装置或者电视摄像机如果不是“晶体管化”的，那么就别想卖出去一件．轻便收发机，甚至车载的大型发射机也都晶体管化了． 另外，晶体管还特别适合用作开关．它也是第二代计算机的基本元件．人们还常常用硅晶体管制造红外探测器．就连可将太阳能转变为电能的电池——太阳能电池也都能用晶体管制造．这种电池是遨游于太空的人造卫星的必不可少的电源．晶体管这种小型简便的半导体元件还为缝纫机、电钻和荧光灯开拓了电子控制的途径．从1950年至1960年的十年间，世界主要工业国家投入了巨额资金，用于研究、开发与生产晶体管和半导体器件．例如，纯净的锗或硅半导体，导电性能很差，但加入少量其它元素(称为杂质)后，导电性能会提高许多．但是要想把定量杂质正确地熔入锗或硅中，必须在一定的温度下，通过加热等方法才能实现．而一旦温度高于摄氏75度，晶体管就开始失效．为了攻克这一技术难关，美国 *** 在工业界投资数百万美元，以开展这项新技术的研制工作．在这样雄厚的财政资助下，没过多久，人们便掌握了这种高熔点材料的提纯、熔炼和扩散的技术．特别是晶体管在军事计划和宇宙航行中的威力日益显露出来以后，为争夺电子领域的优势地位，世界各国展开了激烈的竞争．为实现电子设备的小型化，人们不惜成本，纷纷给电子工业以巨大的财政资助． 自从1904年弗莱明发明真空二极管，1906年德福雷斯特发明真空三极管以来，电子学作为一门新兴学科迅速发展起来．但是电子学真正突飞猛进的进步，还应该是从晶体管发明以后开始的．尤其是PN结型晶体管的出现，开辟了电子器件的新纪元，引起了一场电子技术的革命．在短短十余年的时间里，新兴的晶体管工业以不可战胜的雄心和年轻人那样无所顾忌的气势，迅速取代了电子管工业通过多年奋斗才取得的地位，一跃成为电子技术领域的排头兵．现代电子技术的基础诚然，电子管的发明使电子设备发生了革命性变化．但是电子管体大易碎，费电又不可靠．因此，晶体管的问世被誉为本世纪最伟大的发明之一，它解决了电子管存在的大部分问题．可是单个晶体管的出现，仍然不能满足电子技术飞速发展的需要．随着电子技术应用的不断推广和电子产品发展的日趋复杂，电子设备中应用的电子器件越来越多．比如二次世界大战末出现的B29轰炸机上装有1千个电子管和1万多个无线电元件．电子计算机就更不用说了．1960年上市的通用型号计算机有10万个二极管和万个晶体管．一个晶体管只能取代一个电子管，极为复杂的电子设备中就可能要用上百万个晶体管．一个晶体管有3条腿，复杂一些的设备就可能有数百万个焊接点，稍一不慎，就极有可能出现故障．为确保设备的可靠性，缩小其重量和体积，人们迫切需要在电子技术领域来一次新的突破．1957年苏联成功地发射了第一颗人造卫星．这一震惊世界的消息引起了美国朝野的极大震动，它严重挫伤了美国人的自尊心和优越感，发达的空间技术是建立在先进的电子技术基础上的．为夺得空间科技的领先地位，美国 *** 于1958年成立了国家航空和宇航局，负责军事和宇航研究，为实现电子设备的小型化和轻量化，投入了天文数字的经费．就是在这种激烈的军备竞赛的 *** 下，在已有的晶体管技术的基础上，一种新兴技术诞生了，那就是今天大放异彩的集成电路．有了集成电路，计算机、电视机等与人类社会生活密切相关的设备不仅体积小了，功能也越来越齐全了，给现代人的工作、学习和娱乐带来了极大便利．那么，什么是集成电路呢？集成电路是在一块几平方毫米的极其微小的半导体晶片上，将成千上万的晶体管、电阻、电容、包括连接线做在一起．真正是立锥之地布千军．它是材料、元件、晶体管三位一体的有机结合． 集成电路的问世是离不开晶体管技术的，没有晶体管就不会有集成电路．本质上，集成电路是最先进的晶体管——外延平面晶体制造工艺的延续．集成电路设想的提出，同晶体管密切相关．1952年，英国皇家雷达研究所的一位著名科学家达默，在一次会议上曾指出：“随着晶体管的出现和对半导体的全面研究，现在似乎可以想象，未来电子设备是一种没有连接线的固体组件．”虽然达默的设想并未付诸实施，但是他为人们的深入研究指明了方向． 后来，一个叫基尔比的美国人步达默的后尘，走上了研究固体组件这条崎岖的小路．基尔比毕业于伊利诺斯大学电机工程系．1952年一个偶然机会，基尔比参加了贝尔实验室的晶体管讲座．富于创造性的基尔比一下子就被晶体管这个小东西迷住了． 当时，他在一家公司负责一项助听器研究计划．心系晶体管的基尔比不由自主地想把晶体管用在助听器上，他果然获得了成功．他研究出一种简便的方法，将晶体管直接安装在塑料片上，并用陶瓷密封．初步的成功使他对晶体管的兴趣与日俱增．为寻求更大的发展，基尔比于1958年5月进入得克萨斯仪器公司．当时，公司正参与美国通信部队的一项微型组件计划．基尔比非常希望能在这一计划中一显身手．强烈的自尊促使他决心凭自己的智慧和努力进入这一计划．于是，他常常一个人埋头在工厂，思考采用半导体制造整个电路的途径．记不清多少次苦苦思索，多少回实验，多少次挫折，经过长时间的孤军奋战，到1959年，一块集成电路板终于在基尔比的手中诞生了． 同年3月，这一产品被拿到无线电工程师协会上展出．得克萨斯公司当时的副总裁谢泼德自豪地宣布，这是“硅晶体管后得克萨斯仪器公司最重要的开发成果”．在晶体管技术基础上迅速发展起来的集成电路，带来了微电子技术的突飞猛进． 微电子技术的不断进步，极大降低了晶体管的成本，在1960年，生产1只晶体管要花10美元，而今天，1只嵌入集成电路里的晶体管的成本还不到1美分．这使晶体管的应用更为广泛了． 不仅如此，微电子技术通过微型化、自动化、计算机化和机器人化，将从根本上改变人类的生活．它正在冲击着人类生活的许多方面：劳动生产、家庭、政治、科学、战争与和平． 晶闸管T在工作过程中，它的阳极A和阴极K与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。 晶闸管的工作条件： 1. 晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受和种电压，晶闸管都处于关短状态。 2. 晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。 3. 晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。 4. 晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。 从晶闸管的内部分析工作过程： 晶闸管是四层三端器件，它有J1、J2、J3三个PN结图1，可以把它中间的NP分成两部分，构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管图2 当晶闸管承受正向阳极电压时，为使晶闸管导铜，必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。图2中每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。因此，两个互相复合的晶体管电路，当有足够的门机电流Ig流入时，就会形成强烈的正反馈，造成两晶体管饱和导通，晶体管饱和导通。 设PNP管和NPN管的集电极电流相应为Ic1和Ic2；发射极电流相应为Ia和Ik；电流放大系数相应为a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik，设流过J2结的反相漏电电流为Ic0, 晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和： Ia=Ic1+Ic2+Ic0 或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0 若门极电流为Ig,则晶闸管阴极电流为Ik=Ia+Ig 从而可以得出晶闸管阳极电流为：I=(Ic0+Iga2)/（1-（a1+a2））（1—1）式 硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数a1和a2随其发射极电流的改变而急剧变化如图3所示。 当晶闸管承受正向阳极电压，而门极未受电压的情况下，式（1—1）中，Ig=0,(a1+a2)很小，故晶闸管的阳极电流Ia≈Ic0 晶闸关处于正向阻断状态。当晶闸管在正向阳极电压下，从门极G流入电流Ig,由于足够大的Ig流经NPN管的发射结，从而提高起点流放大系数a2,产生足够大的极电极电流Ic2流过PNP管的发射结，并提高了PNP管的电流放大系数a1,产生更大的极电极电流Ic1流经NPN管的发射结。这样强烈的正反馈过程迅速进行。从图3，当a1和a2随发射极电流增加而（a1+a2）≈1时，式（1—1）中的分母1-（a1+a2）≈0,因此提高了晶闸管的阳极电流Ia.这时，流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定。晶闸管已处于正向导通状态。 式（1—1）中，在晶闸管导通后，1-（a1+a2）≈0,即使此时门极电流Ig=0,晶闸管仍能保持原来的阳极电流Ia而继续导通。晶闸管在导通后，门极已失去作用。 什么是电子管及其分类有哪些? 一、什么是电子管 电子管是一种在气密性封闭容器（一般为玻璃管）中产生电流传导，以获得信号放大或振荡的电子器件。早期应用于电视机、收音机扩音机等电子产品中，近年来逐渐被晶体管和集成电啃所取代，但目前在一些高保真音响器材中，仍然使用电子管作为音频功率放大器件。 电子管在电器中用字母“V”或“VE”表示，旧标准用字母“G”表示。 二、电子管的种类 （一）按用途分类 电子管按其用途的不同可分为电压放大管、功率大管、充气管、闸流管、引燃管、混频或变频管、整流管、振荡管、检波管、调谐指过管、稳压管等。 （二）按电极数分类 电子管按其电极数的不同可分为电压放大管、三极管、四极管、五极管、六极管、攻极管、八极管、九极管和复合管等。三极以上的电管又称为多极管或多栅管。 （三）按外形分类 电子管按其外形及外壳材料可分为瓶形玻璃管（ST管）、“橡实”管、筒形玻璃管（GT管）、大型玻璃管（G式管）、金属瓷管、小型管（也称花生管或指形管、MT管）、塔形管、超小型管（铅笔形管）等多种。 （四）按内部结构分类 电子管按其内部结构可分为单二极管、二极管、双二极三极管、双二极管极管、单三极管、功率五极管、束射四极管、束射五极管、双一极管、二极——五极复合管、又束射四极管、三极-五极复合管、三极-六极复合管、三极-七极复合管、束射功率各处室等多种类型。 （五）按阴极的加热方式分类 电子管按阴极的加热方式可分为直热式阴极电子管和旁热式阴极电子管。 （六）按屏蔽方式分类 电子管按屏蔽方式可分为锐截止屏蔽电子管和遥截止屏蔽电子管。 （七）按冷却方式分类 电子管按冷却方式可分为水冷式电子管、风冷式电子管和自然冷却式电子管 够用吗？还有一些百度不让发了呀！

已经饱和，竞争激烈！

导读

背景

钙钛矿是引起全世界科学家兴趣的一大类半导体材料。它们独特的晶体结构，使它们具有卓越的光学以及电子特性，并且制造起来既简单又便宜。

虽然大部分进展都是在研究太阳能电池中使用钙钛矿所取得的，但是它们也非常适合制造LED。

近年来，钙钛矿LED的效率显著提升，而且不久将达到竞争技术的效率。然而，它们并不是特别稳定，这意味着目前无法投入实际应用。

创新

近日，瑞典林雪平大学的研究人员与英国、中国以及捷克共和国的同事们合作开发出一款既高效又长期稳定运行的钙钛矿发光二极管。研究成果发表在《自然通信（Nature Communications）》期刊上。

林雪平大学生物分子与有机电子部门的负责人 Feng Gao 教授表示：“钙钛矿基发光二极管对于实际应用来说还不足够稳定，但是我们已经让它们向着这个目标迈进了一步。”

技术

林雪平大学生物分子与有机电子部门的研究员、与 Feng Gao 同为这篇论文主要作者的 Xiao-Ke LiU 表示：“还有许多工作要做。目前，大部分的钙钛矿LED要么效率低，要么器件稳定性差。”

许多科研小组都试图摆脱这一困境，然而却没有取得显著的成功。近日，瑞典林雪平大学的研究人员与英国、中国和捷克共和国的同事们找到了一条前进的道路。他们采用了一种由铅、碘和有机物甲脒组成的钙钛矿，然后将这种钙钛矿嵌入到一种有机分子基体中，形成一种复合薄膜。

生物分子与有机电子部门的博士生 Heyong Wang 表示：“这种分子的末端含有两个氨基，帮助其他物质形成一种优质的晶体结构，这就是钙钛矿的特征，使晶体稳定。”

这种新型复合薄膜使得研究小组能够开发出效率达的LED，半衰期很长，大约100小时。

这种含有铅和卤素（在这个案例中是碘）的钙钛矿，具有最佳的发光特性。

Feng Gao 表示：“我们很想去掉铅。目前，我们还有找到一个很好的办法，但是我们正在努力。”

下一步就是测试不同的钙钛矿与有机分子的组合，并详细了解成核和结晶过程是如何发生的。不同的钙钛矿赋予光线不同的波长，这是实现白光LED这一长期目标的必要条件。

关键字

参考资料 ​

【1】Heyong Wang, Felix Utama Kosasih, Hongling Yu, Guanhaojie Zheng, Jiangbin Zhang, Galia Pozina, Yang Liu, Chunxiong Bao, Zhangjun Hu, Xianjie Liu, Libor Kobera, Sabina Abbrent, Jiri Brus, Yizheng Jin, Mats Fahlman, Richard H. Friend, Caterina Ducati, Xiao-Ke Liu, Feng Gao. Perovskite-molecule composite thin films for efficient and stable light-emitting diodes . Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI:

【2】

50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。 发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。 二、LED光源的特点 1. 电压：LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。 2. 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80% 3. 适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境 4. 稳定性：10万小时，光衰为初始的50% 5. 响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级 6. 对环境污染：无有害金属汞 7. 颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色 8. 价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300～500只二极管构成。 三、单色光LED的种类及其发展历史 最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP，发红光（λp=650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约流明/瓦。 70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光（λp=555nm），黄光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1流明/瓦。 到了80年代初，出现了GaAlAs的LED光源，使得红色LED的光效达到10流明/瓦。 90年代初，发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发成功，使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的LED在红、橙区（λp=615nm）的光效达到100流明/瓦，而后者制成的LED在绿色区域（λp=530nm）的光效可以达到50流明/瓦。 四、单色光LED的应用 最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。 汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。1987年，我国开始在汽车上安装高位刹车灯，由于LED响应速度快（纳秒级），可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况，减少汽车追尾事故的发生。 另外，LED灯在室外红、绿、蓝全彩显示屏，匙扣式微型电筒等领域都得到了应用。 五、白光LED的开发 对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光发射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。