关于电子二极管和晶体二极管的问题。急！高分！
问题描述:
什么是电子二极管、三极管、晶体二极管、三极管？主要用途是什么？是怎么发明的？什么是真空二极管？二极管和三极管这几年有什么样的发展？
最好能说说与此相关的人、实验、趣事。
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分析:
电子技术发展的里程碑——晶体管
目前晶体管和微电路几乎无所不能，无处不在。从人们日常生活中的助听器、收音机、录音机、电视机，到实验室仪器、工业生产和国防装备、计算机、机器人、飞盘，都离不开它们。毫不夸张地说，晶体管奠定了现代电子技术的基础。
然而，晶体管到底是什么？是怎么发明的？必不可少的一步——电子管的问世1883年，世界著名的发明家爱迪生发明了第一盏白炽灯。电灯的发明给一直生活在黑暗中的人们带来了光明和温暖。在这个过程中，爱迪生还发现了一个奇怪的现象:一块烧红的铁会发出电子云，这就是后来的爱迪生效应。100000010106英国发明家弗莱明漂洋过海来到美国，见到了他仰慕已久的爱迪生。在两位伟大发明家的会面中，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，爱迪生和弗莱明都对这种效应感到不解，不知道该如何处理。
1904年，弗莱明在真空中加热的电线(灯丝)前加了一个平板电极，从而发明了第一个电子管。他把这种有两个电极的电子管称为二极管。有了新发明的电子管，电流可以整流，电话听筒或其他录音设备就可以工作了。现在，当我们打开一个普通的电子管收音机时，我们可以很容易地看到带有红色灯丝的电子管。它是电子设备的心脏。
弗莱明二极管是一个全新的发明。它在实验室里工作得非常好。但由于某些原因，在检波器的实际应用中并不成功，不如同时期发明的矿物检波器可靠。所以对当时无线电的发展没有影响。
此后不久，贫穷的美国发明家deforest巧妙地在灯丝和二极管的极板之间加了一个栅板，从而发明了第一个真空三极管。这个小小的改变带来了意想不到的结果。它不仅反应更灵敏，还能使音乐或声音振动，集探测、放大、振荡三种功能于一体。因此，很多人把三极管的发明视为电子工业的真正起点。deforest本人也非常惊讶，认为“我在空中发现了一个无形的帝国”。电子管的出现促进了无线电电子学的蓬勃发展。到1960年左右，西方国家的无线电工业年产量已达到100亿只电子管。电子管不仅用于电话放大器、海上和空中通信，还广泛渗透到家庭娱乐、广播新闻、教育节目、文学和音乐领域，走进千家万户。甚至飞机、雷达和火箭的发明和进一步发展都是由电子管帮助的。
魔术师的三条腿电子管曾经是电子学研究中的一个方便工具。电子管器件在电子技术领域占据主导地位已经超过40年。但不可否认的是，电子管体积很大，耗能多，寿命短，噪音大，制造工艺非常复杂。因此，电子管问世后不久，人们就在努力寻找新的电子器件。在二战中，电子管的缺点更加暴露无遗。雷达工作频带中使用的普通电子管极不稳定。移动军事仪器设备用的电子管比较笨拙，容易出故障。因此，电子管固有的弱点及其迫切的战时需求，促使许多科研单位和科学家集中力量，迅速研制出可以替代电子管的固体部件。
早在20世纪30年代，人们就已经试图制造固体电子元件。但当时大部分人都是模仿真空三极管直接制作固体三极管，所以这些尝试无一例外都失败了。
2008年6月的一天，在贝尔实验室的一个房间里，一台很普通的收音机正在播放轻柔的音乐，许多参观者在它面前驻足。为什么大家都对这台收音机情有独钟？原来这是第一台用新的固体元件——晶体管代替电子管的收音机。虽然人们对这台收音机很感兴趣，但他们对晶体管本身评价不高。《纽约先驱报》的一名记者论坛报在报道中写道:“这款设备仍处于实验室阶段，工程师们都认为它在电子行业的创新有限。”其实晶体管发明之后，也不会很久了。
什么是晶体管？一般来说，晶体管是由半导体制成的固体电子元件。金、银、铜、铁等金属。具有良好的导电性，被称为导体。木材、玻璃、陶瓷、云母等。不容易导电，被称为绝缘体。在导体和绝缘体之间具有导电性的物质叫做半导体。晶体管是由半导体材料制成的。最常见的材料是锗和硅。
半导体是19年底发现的一种材料。当时人们没有发现半导体的价值，所以没有重视半导体的研究。直到第二次世界大战，由于雷达技术的发展，半导体器件——微波矿石探测仪的应用日趋成熟，并在军事上发挥了重要作用，引起了人们对半导体的兴趣。许多科学家致力于半导体的深入研究。经过紧张的研究工作，美国物理学家肖克利、巴丁和布拉顿捷足先登，共同发明了晶体管，一种有三个支点的半导体固体元件。晶体管被称为“三条腿的魔术师”。它的发明是电子技术史上具有划时代意义的一件大事，开启了一个全新的时代——固态电子技术时代。他们三个也因为研究半导体，发现晶体管效应，获得了10。
肖克利集团和晶体管美国人威廉·肖克利，1910年2月3日出生于伦敦，在麻省理工学院学习量子物理。1936在这所学校获得博士学位后，他进入了久负盛名的贝尔实验室，该实验室由电话发明者贝尔创立。贝尔实验室是电子领域，尤其是通信领域最著名的研究所。号称“研究王国”，早在1936年，时任研究部主任、后来担任贝尔实验室总裁的默文·凯利(Mervyn Kelly)就告诉肖克利，为了满足日益增长的通信需求，未来电话系统的机械转换将被电子交换机取代。这段话给肖克利留下了不可磨灭的印象，激起了他的热情。把他的一生都献给了推动电子技术进步的事业。沃尔特·布拉顿也是美国人。他于2月1902日出生在厦门，一个美丽的中国南方城市。那时，他的父亲受雇在中国教书。布拉顿是实验专家。巴丁1929在明尼苏达大学获得博士学位后，1908年出生于美国威斯康星州麦迪逊。先后在威斯康星大学获得1928和1929两个学位。后来，他转到普林斯顿大学学习固体物理学。1936获得博士学位。1945来到贝尔实验室工作。默文·凯利是一位富有远见的科技经理。自20世纪30年代以来，他一直注意寻找和采用新材料和根据新原理工作的电子放大装置。第二次世界大战前后，他敏锐的科学洞察力促使他毅然决定加强半导体的基础研究，以开拓电子技术的新领域。1945年夏天，贝尔实验室正式决定以固态物理为主要研究方向，并为此制定了庞大的研究计划。发明晶体管是这个计划的重要部分。1946年夏天，贝尔实验室固态物理研究组正式成立。这个小组是由肖克利为首，并在其管辖下的几个小组。其中一个是半导体集团，包括布拉顿和巴丁。这个群体中不乏理论物理学家、实验专家、物理化学家、电路专家、冶金专家、工程师等多个领域的人才。他们一起工作，他们善于借鉴前人的有益经验，同时也注意借鉴同时代人的研究成果，吸取许多人的长处。有益的学术讨论在群内广泛开展。"如果有新的想法和新的问题，他们将被召集."
起初，布拉顿和巴丁在研究晶体管时，采用了肖克利提出的场效应概念。场效应的想法是人们提出的第一个固态放大器的具体方案。根据这个方案，他们试图模仿真空三极管的原理，用外加电场控制半导体中电子的运动。然而事与愿违，实验屡屡失败。
人们得到的效果远小于预期。让人百思不解。为什么理论总是和实践相矛盾？
有什么问题？经过许多不眠之夜的苦苦思索，巴丁提出了一个新的理论——表面态理论。该理论认为表面现象会引起信号放大效应。表面态概念的引入，使人们对半导体结构和性质的认识向前迈进了一大步。布拉顿等人乘胜追击，小心翼翼地进行了一系列实验。结果，他们意外地发现，当样品和参比电极被置于电解液中时，半导体表面内部出现了电荷层和电力。这个发现让大家都很兴奋。在极大的兴奋中，他们利用场效应加速了他们的研究和重复实验。没想到，在继续进行的实验中突然出现了完全不同的效果。随之而来的新情况大大超出了实验者的预期。
人们的思维被打断，原本制作实用装置的计划不得不改变，越来越清晰的局面再次变得扑朔迷离。然而，肖克利的团队并没有放弃。他们紧紧跟随茫茫迷雾中的一丝光亮，改变思路，继续探索。经过多次分析、计算和实验，人们终于得到了期待已久的”。巴丁和布拉顿将两根接触线放在锗半导体晶片的表面。当两根接触线非常接近时，放大就发生了。世界上第一个固态放大器晶体管也诞生了。在这个值得庆祝的时刻，布拉顿忍住内心的激动，依然一丝不苟地在实验笔记中写道:“电压增益100，功率增益40。目前的损失是1/2.5...亲眼目睹和听到音频的人有吉布尼、摩尔、巴丁、皮尔逊、肖克利、弗莱彻和鲍文。“在布拉顿的笔记中，皮尔森、摩尔和肖克利分别签上了日期和名字，以示认可。
巴丁和布拉顿实验成功的这种晶体管是金属接触线和半导体之间的点接触，所以被称为点接触晶体管。这个晶体管可以放大电流和电压。
基于晶体管发明后严谨的科学态度，贝尔实验室没有立即公布肖克利小组的研究成果。他们认为，为了写论文和申请专利，需要花时间来理解晶体管的作用。之后，肖克利等人在极度紧张的状态下忙于工作。他们心中有一丝担忧。如果别人也发明了晶体管，先公布了，那他们的努力就白费了。他们的担心一点也不过分。那时，许多科学家都在集中精力研究这个课题。0948年初，在美国物理学会的一次会议上，百度大学的Bray和Benzer报告了他们关于锗的点接触的实验和发现。当时，贝尔实验室发明晶体管的秘密还没有公开。它的发明者之一布拉顿此刻正坐在观众席上。布拉顿清楚地意识到，布雷等人的实验离晶体管的发明只差一小步。因此，当布雷和布拉顿在会后谈到他们的实验时，布拉顿立刻变得紧张起来。他不敢多说话，只让对方说，怕把秘密泄露给对方，然后就匆匆走开了。后来，布雷曾遗憾地说:“如果我把电极放在本泽的电极附近，我会后悔的。”实力强大的贝尔实验室，在这场智慧和技能的比拼中，只是略胜一筹。
晶体管发明半年后，1948年6月30日，贝尔实验室在纽约首次向公众展示了晶体管。这项伟大的发明让许多专家感到惊讶。然而，大多数人对它的实用价值表示怀疑。当年7月1的* * *只是以8句201字的短信形式报道。
的确，当时的点接触晶体管和矿石探测仪一样，不稳定，噪音大，频率低，放大倍数低，性能赶不上电子管，制作难度大。难怪人们对此漠不关心。然而，物理学家肖克利和其他人坚信晶体管有光明的未来，它的巨大潜力还没有被认识到。所以在点接触晶体管发明之后，他们还是不遗余力。继续学习。经过一个多月的反复思考，肖克利瘦了，眼睛布满血丝。但是，一个想法在他的脑海里越来越清晰，那就是以前的研究失败的根本原因是人们不顾一切地盲目模仿真空三极管。这其实走进了研究的误区。晶体管和电子管产生于完全不同的物理现象，这意味着晶体管效应有其独特性。了解到这一点，肖克利立即决定放弃原来的场效应晶体管，专心于另一个想法——晶体管的放大。正确的想法最终开出了最美的花。10月，肖克利构想了一种新型晶体管，其结构就像一个三明治面包，两层P型半导体中间夹着一层N型半导体。好一个！遗憾的是，由于当时技术条件的限制，研究和实验都非常困难。直到1950，人们才成功制造出第一个PN结晶体管。
电子技术发展史上具有里程碑意义的晶体管的出现，是电子技术之树上的一朵奇葩。与电子管相比，晶体管有很多优点:①晶体管的元器件不消耗。再好的电子管，也会因为阴极原子的变化和慢性漏气而逐渐变质。由于技术原因，晶体管生产之初也存在同样的问题。随着材料生产的进步和各种改进，一般来说，晶体管的寿命比电子管长65，438+000到65，438+0000倍，可以称之为永久器件。②晶体管消耗的电子很少，只有电子管的十分之一或十分之一。它不需要像电子管一样加热灯丝产生自由电子。一台晶体管收音机只用几节干电池就能听半年。对于电子管收音机来说，很难做到这一点。③晶体管一打开就工作。例如，晶体管收音机一打开就响，晶体管电视机一打开就显示图像。电子管设备做不到这一点。开机后，要等一段时间才能听到声音，看到画面。很明显，晶体管在军事、测量、记录方面非常有优势。④晶体管坚固可靠，比电子管可靠65，438+。这是电子管无法比拟的。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，可以用来设计小型、复杂、可靠的电路。晶体管的制造工艺虽然精密，但工艺简单，有利于提高元器件的安装密度。由于晶体管的优越性能，晶体管诞生后，广泛应用于工农业生产、国防建设和人们的日常生活中。1953年，第一批电池供电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。然后，制造商之间举行了一场制造短波晶体管的竞赛。不久之后，不需要交流电源的袖珍晶体管收音机开始在世界各地销售，引发了新的消费热潮。
硅晶体管是电子工业领域最受欢迎的产品之一，因为它适合在高温下工作，并能抵抗大气的影响。从1967开始，如果电子测量仪器或者电视摄像机没有晶体管化，那么你一个也卖不出去。便携式收发器，甚至车辆中的大型发射器都采用晶体管。
另外，晶体管特别适合做开关。它们也是第二代计算机的基本组件。人们经常用硅晶体管制作红外探测器。甚至可以将太阳能转化为电能的太阳能电池也可以由晶体管制成。这种电池是在太空旅行的卫星不可缺少的电源。晶体管是一种小而简单的半导体元件，也用于缝纫机。电钻和荧光灯开辟了电子控制的道路。从1950到1960这十年间，世界主要工业国家都投入了巨额资金用于晶体管和半导体器件的研发和生产。比如纯锗或硅半导体，导电性很差，但加入少量其他元素(称为杂质)后，导电性会提高很多。然而，如果要正确熔化定量杂质。必须在一定温度下通过加热等方法达到。一旦温度高于75摄氏度，晶体管就会开始失效。为了攻克这一技术难关，美国在工业上投入了数百万美元开发这一新技术。有了这样强大的资金支持，没过多久，人们就掌握了这种高熔点物质的提纯、熔化和扩散技术。尤其是晶体管的威力在军事规划和太空航行中日益显露出来后，世界各国为争夺电子领域的主导地位展开了激烈的竞争。为了实现电子设备的小型化，人们不惜一切代价对电子工业给予了巨大的资金支持。
自从1904年Fleming发明真空二极管，1906年deforest发明真空三极管以来，电子学作为一门新兴学科发展迅速。但电子学真正的快速进步还应该从晶体管发明之后开始，尤其是PN结晶体管的出现，开启了电子器件的新时代，引起了电子技术的一场革命。在短短十几年的时间里，新兴的晶体管产业以不可战胜的野心和年轻人不计后果的冲劲，迅速取代了电子管产业通过多年奋斗取得的地位，成为电子技术领域的排头兵。现代电子技术的基础是真实的，电子管的发明使电子设备发生了革命性的变化。但是，电子管管体易碎，不可靠。因此，晶体管的问世被认为是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。但是，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普及和电子产品的日益复杂发展，电子设备中使用的电子器件越来越多。比如二战末期出现的B29轰炸机，装备了1，000个电子管，1，000多个无线电元件，更不用说电子计算机了。65，438+0，960中列出的通用计算机有65，438+0，000个二极管和25，000个晶体管。一个晶体管只能代替一个电子管。数以百万计的晶体管可以用在极其复杂的电子设备中。一个晶体管有三条腿，一些复杂的设备可能有上百万个焊点。如果不小心，极有可能出现故障。为了保证设备的可靠性，减少其重量和体积，人们迫切需要在电子技术领域有新的突破。1957年，苏联成功发射第一颗人造卫星。这一震惊世界的消息在美国政府和公众中引起了极大的震动，严重挫伤了美国人的自尊心和优越感。发达的空间技术是以先进的电子技术为基础的。为了赢得航天技术的领先地位，美国国家航空航天局(美国国家航空航天局)于1958成立，负责军事和航天研究。为了实现电子设备的小型化和轻量化，投入了天文数字的资金。正是在这种激烈的军备竞赛下，在现有晶体管技术的基础上诞生了一种新技术，也就是今天辉煌的集成电路。有了集成电路，与人类社会生活密切相关的电脑、电视等设备不仅体积更小，功能也越来越齐全，给现代人的工作、学习、娱乐带来了极大的便利。那么，什么是集成电路呢？集成电路是几平方毫米的微小半导体芯片，集成了成千上万的晶体管、电阻、电容，包括连接线。真的是千军万马部署的地方。它是材料、元件和晶体管的有机结合。
集成电路的出现离不开晶体管技术。没有晶体管，就没有集成电路。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。集成电路的概念与晶体管密切相关。1952，英国皇家雷达研究所著名科学家达默在一次会议上指出:“随着晶体管的出现和半导体的全面研究，现在似乎可以想象，未来的电子设备是没有连接线的固体元件。”Dahmer的想法虽然没有付诸实践，但却为人们的深入研究指明了方向。
后来，美国人kilby追随Dammer的脚步，走上了研究固体元件的崎岖之路。kilby毕业于伊利诺伊大学电气工程系。一次偶然的机会，基尔比参加了贝尔实验室一个关于晶体管的讲座。极富创造力的基尔比一下子就被晶体管迷住了。
当时他在一家公司负责一个助听器研究项目。关注晶体管的基尔比忍不住想把晶体管用在助听器上，而且真的成功了。他开发了一种简单的方法，将晶体管直接安装在塑料片上，并用陶瓷密封。最初的成功使他对晶体管的兴趣与日俱增。为了寻求更大的发展，kilby于5月1958进入德州仪器。当时，该公司正在参与美国通信部队的一个微型组件项目。kilby渴望在这个项目中展示他的技能。他强烈的自尊心促使他以自己的智慧和努力投入这个项目。所以他经常把自己埋在工厂里，思考用半导体制作整个电路的方法。我记不清自己努力思考了多少次，尝试了多少次，遭受了多少次挫折。单枪匹马很久之后，在1959整合。
同年3月，该产品在无线电工程师协会展出。时任德州公司副总裁的谢泼德自豪地宣布，这是“德州仪器继硅晶体管之后最重要的发展成果”。以晶体管技术为基础的集成电路的迅速发展带来了微电子技术的飞速进步。
微电子技术的不断进步大大降低了晶体管的成本。在1960年，生产1晶体管需要花费10美元，而今天，集成电路中嵌入1晶体管的成本不到1美分，这使得晶体管的应用更加广泛。
而且微电子技术将通过小型化、自动化、计算机化、机器人化从根本上改变人类生活。它影响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工作过程中，其阳极A和阴极K与电源和负载相连，构成晶闸管主电路，晶闸管的栅极G和阴极K与控制晶闸管的装置相连，构成晶闸管控制电路。
晶闸管的工作条件:
1.当晶闸管承受反向阳极电压时，无论门极电压和电压如何，晶闸管都处于短路状态。
2.当晶闸管承受正向阳极电压时，晶闸管只有在栅极承受直流电压时才导通。
3.晶闸管导通时，只要有一定的正阳极电压，无论门极电压如何，晶闸管都保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。
4.当晶闸管导通时，当主回路的电压(或电流)降低到接近于零时，晶闸管关断。
从晶闸管内部分析工作过程；
晶闸管为四层三端器件，有J1、J2、JBOY3乐队三种PN结图。中间的NP可以分成两部分，组成PNP三极管和NPN三极管的复合管。图二。
当晶闸管承受正向阳极电压时，为了使晶闸管导通铜，承受反向电压的PN结J2必须失去阻断作用。图2中每个晶体管的集电极电流也是另一个晶体管的基极电流。因此，当有足够的门机电流Ig流入两个相互复合的晶体管电路时，就会形成很强的正反馈，导致两个晶体管饱和导通，晶体管饱和导通。
设PNP管和NPN管的集电极电流为Ic1和Ic2分别是；发射极电流分别为Ia和ik；电流放大系数为a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik，流经J2结的反向漏电流为Ic0。
晶闸管的阳极电流等于两个管的集电极电流和漏电流之和:
Ia=Ic1+Ic2+Ic0或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0。
如果栅极电流为Ig，则晶闸管的阴极电流为Ik=Ia+Ig。
可以得出晶闸管的阳极电流为:I =(IC0+IgA 2)/(1-(a 1+A2))(1-1)。
硅PNP晶体管和硅NPN晶体管对应的电流放大系数a1和a2随发射极电流的变化而急剧变化，如图3所示。
当晶闸管承受正向阳极电压，而门极不承受时，在公式(1—1)中，ig = 0，(A1+A2)很小，因此晶闸管的阳极电流Ia≈Ic0处于正向阻断状态。当晶闸管处于正阳极电压时，电流Ig从栅极g流入，由于足够大的Ig流经NPN管的发射极结，启动电流放大系数a2增大，足够大的电极电流Ic2流经PNP管的发射极结，PNP管的电流放大系数a1增大，导致较大的电极电流Ic1流经NPN管的发射极结。这种强有力的正反馈过程进展迅速。由图3可知，当a1和a2随发射极电流增大时(a1+a2)≈1，公式中的分母(1-1) ≈ 0。晶闸管处于正向导通状态。
公式(1-1)中，晶闸管开通后，1-(a1+a2)≈0，此时即使栅极电流Ig=0，晶闸管仍能保持原来的阳极电流Ia继续开通。晶闸管开通后，门极就失去了作用。
什么是电子管，有哪些分类？
1.什么是电子管电子管是一种在密封容器(通常是玻璃管)中产生电流传导以获得信号放大或振荡的电子器件。近年来在电视、广播功放等电子产品中逐渐被晶体管和集成电子器件所取代，但目前在一些高保真音响设备中仍使用电子管作为音频功率放大器。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
(1)按目的分类
电子管按用途不同可分为电压放大管、大功率管、气体管、闸流管、点火管、混频器或变频器管、整流管、振荡管、检波管、调谐指管、调压管等。
(二)按电极数量分类
电子管按电极数量可分为电压放大管、三极管、四极管、五极管、六极管、攻击极管、八极管、九极管和复合管。三极以上的电子管也叫多极管或多栅极管。
(3)按外观分类
电子管按其形状和外壳材质可分为瓶状玻璃管(ST管)、“橡子”管、圆柱形玻璃管(GT管)、大玻璃管(G管)、金属瓷管、小管(又称花生管或手指管、MT管)、塔状管、超小管(铅笔管)等。
(4)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、双二极管三极管、双二极管二极管、单三极管、功率五极管、束流四极管、束流五极管、双一四极管、二极管-五极管复合管、束流四极管、三极管-五极管复合管、三极管-六极管和束流功率部门。
(五)按阴极加热方式分类。
根据阴极的加热方式，电子管可分为直接加热型阴极管和间接加热型阴极管。
(6)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远截止屏蔽电子管。
(7)按冷却方式分类
电子管按冷却方式可分为水冷电子管、风冷电子管和自然冷却电子管。
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