电子技术发展与应用综述

电子技术的发展与应用综述

童博

通信1004

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摘要：人类进入二十一世纪，科学技术得到了空前的发展。当今，由于电子计算机技术、现代通讯技术的进步，使人们在时间上和空间上的距离都大大缩短了。科学技术的高度发展使得人类的生产、生活方式和社会结构都发生变化，而支撑现代科学技术大厦的重要基石是电子技术。

关键词：电子技术；发展；应用

正文：

电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。进入21世纪，人们面临的是以微电子技术（半导体和集成电路为代表）电子计算机和因特网为标志的信息社会。高科技的广泛应用使社会生产力和经济获得了空前的发展。现代电子技术在国防、科学、工业、医学、通讯（信息处理、传输和交流）及文化生活等各个领域中都起着巨大的作用。现在的世界，电子技术无处不在：收音机、彩电、音响、VCD、DVD、电子手表、数码相机、微电脑、大规模生产的工业流水线、因特网、机器人、航天飞机、宇宙探测仪，可以说，人们现在生活在电子世界中一天也离不开它。

一.电子技术的发展历史：

1.分立元件阶段

第一代电子产品以电子管为核心。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。

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！

二.电子技术的应用

电子技术的应用很广泛，大致分为一下几个方面：

1.一般工业工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的调速性能，给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来，由于电力电子变频技术的迅速发展，使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。大至数千kW的各种轧钢机，小到几百W的数控机床的伺服电机，以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置，这种软起动装置也是电力电子装置。电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频、中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。

2.交通运输电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中，电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外，车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制，其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输，那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统，而近年来交流变频调速已成为主流。

3.电力系统电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。近年发展起来的柔性交流输电（FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。无功补偿和谐波抑制对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）都是重要的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器（SVG）、有源电力滤波器（APF）等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。在配电网系统，电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，改善供电质量。在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电源，给蓄电池充电等都需要电力电子装置。

4.电子装置用电源各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电

源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。

5.家用电器照明在家用电器中占有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源，通常被称为“节能灯”，它正在逐步取代传统的白炽灯和日光灯。变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外，有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。

6. 不间断电源（UPS）在现代社会中的作用越来越重要，用量也越来越大，在电力电子产品中已占有相当大的份额。航天飞行器中的各种电子仪器需要电源，载人航天器中为了人的生存和工作，也离不开各种电源，这些都必需采用电力电子技术。传统的发电方式是火力发电、水力发电以及后来兴起的核能发电。能源危机后，各种新能源、可再生能源及新型发电方式越来越受到重视。其中太阳能发电、风力发电的发展较快，燃料电池更是备受关注。太阳能发电和风力发电受环境的制约，发出的电力质量较差，常需要储能装置缓冲，需要改善电能质量，这就需要电力电子技术。当需要和电力系统联网时，也离不开电力电子技术。为了合理地利用水力发电资源，近年来抽水储能发电站受到重视。其中的大型电动机的起动和调速都需要电力电子技术。超导储能是未来的一种储能方式，它需要强大的直流电源供电，这也离不开电力电子技术。核聚变反应堆在产生强大磁场和注入能量时，需要大容量的脉冲电源，这种电源就是电力电子装置。科学实验或某些特殊场合，常常需要一些特种电源，这也是电力电子技术的用武之地。以前电力电子技术的应用偏重于中、大功率。现在，在1kW 以下，甚至几十W以下的功率范围内，电力电子技术的应用也越来越广，其地位也越来越重要。这已成为一个重要的发展趋势，值得引起人们的注意。

7. 在生物工程上的应用微电子技术与生物医学之间有着非常紧密的联系。一方面微电子技术的发展，将大大地推动生物医学的发展，另一方面生物医学的研究成果同样也将对微电子技术的发展起着巨大的促进作用。

植入式电子系统是一种埋置在生物体或人体内的电子设备，主要用来测量生命体内的生理、生化参数的长期变化，或用来诊断与治疗某些疾病，即实现在生命体无拘束自然状态下体内直接测量和控制功能，也可用来代替功能业已缺损的器官。其重要作用已经使“植入式电子学”成为生物医学电子学中一个极为重要的组成部分。随着低功率、高可靠性集成电路的发展，植入式电子系统的能源供给方式的多样化，无毒性、生物相容性等性能优良的生物材料研究的深入，以及显微外科手术水平的不断提高，使得植入式电子系统得到飞速的发展。该系统主要包括：各类植入式测量系统、植入式刺激器、植入式药疗（控制）装置、植入式人工器官及辅助装置等。

三.总结

总之，电力电子技术的应用范围十分广泛。从人类对宇宙和大自然的探索，到国民经济的各个领域，再到我们的衣食住行，到处都能感受到电力电子技术的存在和巨大魅力。

目前的市场需求方面，中国随着市场开放和外资的不断涌入，电子科学与技术产业也开始焕发活力。中国“十一五”规划的建议书将信息产业列入重点扶植产业之一，中国军事和航

天事业的蓬勃发展也必然带动电子科学与技术行业的发展和内需。中国电子科学与技术产业将有一个明显的发展空间，高科技含量的自主研发的产品将进入市场，形成自主研发和来料加工共存的局面；中国大、中、小企业的分布和产品结构趋于合理，出口产品将稳步增加；高技术含量产品将向民用化发展，必然促进产品的内需和产量。随着社会需求会逐步扩大，电子技术总体前景看好。

四.参考文献

[1]吴鸿适.电子科学技术的发展[J].未来与发展.1984,(3):48-50．

[2]刘颖,任希,曾涛.模拟电子技术[M].北京:清华大学出版社、北方交通大学出版社,2008 [2]段九州.通信产品集成电路[M].中国计量出版社,2005