現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用

1、焦作大學(xué)畢業(yè)論文 摘要摘 要電子技術(shù)是十九世紀末、二十世紀初開始發(fā)展起來的新興技術(shù)，二十世紀發(fā)展最迅速，應(yīng)用最廣泛，成為近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個重要標志。進入21世紀，人們面臨的是以微電子技術(shù)（半導(dǎo)體和集成電路為代表）電子計算機和因特網(wǎng)為標志的信息社會。高科技的廣泛應(yīng)用使社會生產(chǎn)力和經(jīng)濟獲得了空前的發(fā)展?，F(xiàn)代電子技術(shù)在國防、科學(xué)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、通訊（信息處理、傳輸和交流）及文化生活等各個領(lǐng)域中都起著巨大的作用?，F(xiàn)在的世界，電子技術(shù)無處不在：收音機、彩電、音響、VCD、DVD、電子手表、數(shù)碼相機、微電腦、大規(guī)模生產(chǎn)的工業(yè)流水線、因特網(wǎng)、機器人、航天飛機、宇宙探測儀，可以說，人們現(xiàn)在生活在電子世界中，

2、一天也離不開它。電子技術(shù)是研究采用電子器件實現(xiàn)對電能的控制和變換的科學(xué)，是介于電氣工程三大主要領(lǐng)域電力、電子和控制之間的交叉學(xué)科，在電力、工業(yè)、交通、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。電子技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的各個方面，成為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)，可以有效地節(jié)約能源。 關(guān)鍵字：電子 技術(shù) 控制AbstractElectronic technology is the end of the nineteenth Century, the beginning of the twentieth Century development of emerging techno

3、logy, in twentieth Century, the most rapid development, the most widely used in modern science and technology, has become an important symbol of the development of. Enter twenty-first Century, people are faced with microelectronics technology ( semiconductor and integrated circuit as the representat

4、ive ) electronic computer and Internet as a symbol of the information society. The wide application of high-tech makes social productivity and economy obtained unprecedented development. Modern electronic technology in national defense, scientific, industrial, medical, communications ( information p

5、rocessing, transmission and exchange) and cultural life in various fields all play an enormous role. Now the world electronic technology, ubiquitous: Radio, TV, audio, VCD, DVD, electronic watches, digital camera, a microcomputer, mass production of industrial pipeline, Internet, robot, the space sh

6、uttle, space detector, can say, people now living in the electronic world, is also a day without it.Power electronic technology is studied using power electronic devices for power control and transformation of science, is situated between three major fields of electrical engineering, power electroni

7、cs and control - the intersection between disciplines, in electric power, industrial, transportation, aerospace and other fields have a wide range of applications. The application of power electronics technology has penetrated into the industrial production and all aspects of social life, become a t

8、raditional industries and high-tech fields indispensable key technology, can effectively save the energy.Keywords: Electronic Technology Control 焦作大學(xué)畢業(yè)論文 目錄目 錄摘 要1Abstract2一、引言1二、電子技術(shù)的發(fā)展32.1整流器時代32.2逆變器時代32.3變頻器時代3三、電子技術(shù)的應(yīng)用53.1一般工業(yè)53.2交通運輸53.3電力系統(tǒng)53.4電子裝置用電源63.5家用電器63.6其他6四、結(jié)論8參考文獻9致 謝10焦作大學(xué)畢業(yè)論文 引言一

9、、引言電子技術(shù)和電子學(xué)(electronics)，是與電子(electron)有關(guān)的理論和技術(shù)。 1895 年， H.A.Lorentz 假定了電子存在。 1897 年， J.J.Thompson 用試驗找出了電子。 1904 年， J.A.Fleming 發(fā)明了最簡單的二極管(diode 或 valve)，用于檢測微弱的無線電信號。 1906 年， L.D.Forest 在二極管中安上了第三個電極（柵極， grid)發(fā)明了具有放大作用的三極管，這是電子學(xué)早期歷史中最重要的里程碑。又經(jīng)過五年研究改進，從 1911 年開始了使用電子技術(shù)的時代。所以，電子技術(shù)作為一門新興學(xué)科，其發(fā)展至今不過一百年

10、。 現(xiàn)在，人們已經(jīng)掌握了大量的電子技術(shù)方面的知識，而且電子技術(shù)還在不斷的發(fā)展著。這些知識是人們長期勞動的結(jié)晶。 我國很早就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)電和磁的現(xiàn)象，在古籍中曾有“磁石召鐵”和“琥珀拾芥”的記載。磁石首先應(yīng)用于指示方向和校正時間，在韓非子和東漢王充著論衡兩書中提到的“司南”就是指此。以后由于航海事業(yè)發(fā)展的需要，我國在十一世紀就發(fā)明了指南針。在宋代沈括所著的夢溪筆談中有“方家以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也”的記載。這不僅說明了指南針的制造，而且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了磁偏角。直到十二世紀，指南針才由阿拉伯人傳入歐洲。    在十八世紀末和十九世紀初的這個時期，由于生產(chǎn)發(fā)展的需要，在

11、電磁現(xiàn)象方面的研究工作發(fā)展的很快。庫侖在 1785 年首先從實驗室確定了電荷間的相互作用力，電荷的概念開始有了定量的意義。 1820 年，奧斯特從實驗時發(fā)現(xiàn)了電流對磁針有力的作用，揭開了電學(xué)理論的新的一頁。同年，安培確定了通有電流的線圈的作用與磁鐵相似，這就指出了此現(xiàn)象的本質(zhì)問題。有名的歐姆定律是歐姆在 1826 年通過實驗而得出的。法拉第對電磁現(xiàn)象的研究有特殊貢獻，他在 1831 年發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象是以后電子技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)。在電磁現(xiàn)象的理論與使用問題的研究上，楞次發(fā)揮了巨大的作用，他在 1833 年建立確定感應(yīng)電流方向的定則（楞次定則）。其后，他致力于電機理論的研究，并闡明了電機可逆性

12、的原理。楞次在 1844 年還與英國物理學(xué)家焦耳分別獨立的確定了電流熱效應(yīng)定律（焦耳 - 楞次定律）。與楞次一道從事電磁現(xiàn)象研究工作的雅可比在 1834 年制造出世界上第一臺電動機，從而證明了實際應(yīng)用電能的可能性。電機工程得以飛躍的發(fā)展是與多里沃 - 多勃羅沃爾斯基的工作分不開的。這位杰出的俄羅斯工程師是三相系統(tǒng)的創(chuàng)始者，他發(fā)明和制造出三相異步電機和三相變壓器，并首先采用了三相輸電線。在法拉第的研究工作基礎(chǔ)上，麥克斯韋在 1864 年至 1873 年提出了電磁波理論。他從理論上推測到電磁波的存在，為無線電技術(shù)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。 1888 年，赫茲通過實驗獲得電磁波，證實了麥克斯韋的理論。但

13、實際利用電磁波為人類服務(wù)的還應(yīng)歸功于馬克尼和波波夫。大約在赫茲實驗成功七年之后，他們彼此獨立的分別在意大利和俄國進行通信試驗，為無線電技術(shù)的發(fā)展開辟了道路。 焦作大學(xué)畢業(yè)論文 電子技術(shù)的發(fā)展二、電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電子技術(shù)已經(jīng)進

14、入現(xiàn)代電子時代。 2.1整流器時代 大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內(nèi)燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時的產(chǎn)物。 2.2逆變器時代 七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)

15、展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當時電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補償?shù)取＿@時的電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。 2.3變頻器時代 進入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導(dǎo)致了中小 3功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕

16、緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電子向現(xiàn)代電子轉(zhuǎn)化的標志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實現(xiàn)小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。 4焦作大學(xué)畢業(yè)論文 電子技術(shù)的應(yīng)用三、電子技術(shù)的應(yīng)用 3.1一般工業(yè) 工業(yè)中大量應(yīng)用各種交直流電動機。直流電動機有良好的調(diào)速性能

17、，給其供電的可控整流電源或直流斬波電源都是電子裝置。近年來，由于電子變頻技術(shù)的迅速發(fā)展，使得交流電機的調(diào)速性能可與直流電機相媲美，交流調(diào)速技術(shù)大量應(yīng)用并占據(jù)主導(dǎo)地位。大至數(shù)千kW的各種軋鋼機，小到幾百W的數(shù)控機床的伺服電機，以及礦山牽引等場合都廣泛采用電子交直流調(diào)速技術(shù)。一些對調(diào)速性能要求不高的大型鼓風(fēng)機等近年來也采用了變頻裝置，以達到節(jié)能的目的。還有些不調(diào)速的電機為了避免起動時的電流沖擊而采用了軟起動裝置，這種軟起動裝置也是電子裝置。電化學(xué)工業(yè)大量使用直流電源，電解鋁、電解食鹽水等都需要大容量整流電源。電鍍裝置也需要整流電源。電子技術(shù)還大量用于冶金工業(yè)中的高頻、中頻感應(yīng)加熱電源、淬火電源及直

18、流電弧爐電源等場合。 3.2交通運輸電氣化鐵道中廣泛采用電子技術(shù)。電氣機車中的直流機車中采用整流裝置，交流機車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來的磁懸浮列車中，電子技術(shù)更是一項關(guān)鍵技術(shù)。除牽引電機傳動外，車輛中的各種輔助電源也都離不開電子技術(shù)。電動汽車的電機靠電子裝置進行電力變換和驅(qū)動控制，其蓄電池的充電也離不開電子裝置。一臺高級汽車中需要許多控制電機，它們也要靠變頻器和斬波器驅(qū)動并控制。飛機、船舶需要很多不同要求的電源，因此航空和航海都離不開電子技術(shù)。如果把電梯也算做交通運輸，那么它也需要電子技術(shù)。以前的電梯大都采用直流調(diào)速系統(tǒng)，而近年來交流變頻調(diào)速已成為主流。3.3電力系統(tǒng)

19、 電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中有著非常廣泛的應(yīng)用。據(jù)估計，發(fā)達國家在用戶最終使用的電能中，有60%以上的電能至少經(jīng)過一次以上電子變流裝置的處理。電力系統(tǒng)在通向現(xiàn)代化的進程中，電子技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一。可以毫不夸張地說，如果離開電子技術(shù)，電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化就是不可想象的。直流輸電在長距離、大容 5量輸電時有很大的優(yōu)勢，其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都采用晶閘管變流裝置。近年發(fā)展起來的柔性交流輸電（FACTS）也是依靠電子裝置才得以實現(xiàn)的。無功補償和諧波抑制對電力系統(tǒng)有重要的意義。晶閘管控制電抗器（TCR）、晶閘管投切電容器（TSC）都是重要的無功補償裝置。近年來出現(xiàn)的靜止無功發(fā)生器（SVG）、有源電力濾波

20、器（APF）等新型電子裝置具有更為優(yōu)越的無功功率和諧波補償?shù)男阅?。在配電網(wǎng)系統(tǒng)，電子裝置還可用于防止電網(wǎng)瞬時停電、瞬時電壓跌落、閃變等，以進行電能質(zhì)量控制，改善供電質(zhì)量。 在變電所中，給操作系統(tǒng)提供可靠的交直流操作電源，給蓄電池充電等都需要電子裝置。 3.4電子裝置用電源 各種電子裝置一般都需要不同電壓等級的直流電源供電。通信設(shè)備中的程控交換機所用的直流電源以前用晶閘管整流電源，現(xiàn)在已改為采用全控型器件的高頻開關(guān)電源。大型計算機所需的工作電源、微型計算機內(nèi)部的電源現(xiàn)在也都采用高頻開關(guān)電源。在各種電子裝置中，以前大量采用線性穩(wěn)壓電源供電，由于高頻開關(guān)電源體積小、重量輕、效率高，現(xiàn)在已逐漸取代了線

21、性電源。因為各種信息技術(shù)裝置都需要電子裝置提供電源，所以可以說信息電子技術(shù)離不開電子技術(shù)。 3.5家用電器 照明在家用電器中占有十分突出的地位。由于電子照明電源體積小、發(fā)光效率高、可節(jié)省大量能源，通常被稱為“節(jié)能燈”，它正在逐步取代傳統(tǒng)的白熾燈和日光燈。變頻空調(diào)器是家用電器中應(yīng)用電子技術(shù)的典型例子。電視機、音響設(shè)備、家用計算機等電子設(shè)備的電源部分也都需要電子技術(shù)。此外，有些洗衣機、電冰箱、微波爐等電器也應(yīng)用了電子技術(shù)。電子技術(shù)廣泛用于家用電器使得它和我們的生活變得十分貼近。 3.6其他 不間斷電源（UPS）在現(xiàn)代社會中的作用越來越重要，用量也越來越大，在電子產(chǎn)品中已占有相當大的份額。航天飛行器

22、中的各種電子儀器需要電源，載人 6航天器中為了人的生存和工作，也離不開各種電源，這些都必需采用電子技術(shù)。傳統(tǒng)的發(fā)電方式是火力發(fā)電、水力發(fā)電以及后來興起的核能發(fā)電。能源危機后，各種新能源、可再生能源及新型發(fā)電方式越來越受到重視。其中太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展較快，燃料電池更是備受關(guān)注。太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電受環(huán)境的制約，發(fā)出的電力質(zhì)量較差，常需要儲能裝置緩沖，需要改善電能質(zhì)量，這就需要電子技術(shù)。當需要和電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)時，也離不開電子技術(shù)。為了合理地利用水力發(fā)電資源，近年來抽水儲能發(fā)電站受到重視。其中的大型電動機的起動和調(diào)速都需要電子技術(shù)。超導(dǎo)儲能是未來的一種儲能方式，它需要強大的直流電源供電，這也離不開電子技術(shù)。核聚變反應(yīng)堆在產(chǎn)生強大磁場和注入能量時，需要大容量的脈沖電源，這種電源就是電子裝置。科學(xué)實驗或某些特殊場合，常常需要一些特種電源，這