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(jì)末、二十世紀(jì)初開始發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù)，二十世紀(jì)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(gè)重要標(biāo)志。進(jìn)入21世紀(jì)，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(jì)算機(jī)和因特網(wǎng)為標(biāo)志的信息社會(huì)。高科技的廣泛應(yīng)用使社會(huì)生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)獲得了空前的發(fā)展?，F(xiàn)代電子技術(shù)在國(guó)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(gè)領(lǐng)域中都起著巨大的作用?，F(xiàn)在的世界，電子技術(shù)無(wú)處不在：收音機(jī)、彩電、音響、VCD、DVD、電子手表、數(shù)碼相機(jī)、微電腦、大規(guī)模生產(chǎn)的工業(yè)流水線、因特網(wǎng)、機(jī)器人、航天飛機(jī)、宇宙探測(cè)儀，可以說(shuō)，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(shí)現(xiàn)對(duì)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(huì)生活的各個(gè)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(shí)代32.2逆變器時(shí)代32.3變頻器時(shí)代3三、電子技術(shù)的應(yīng)用53.1一般工業(yè)53.2交通運(yùn)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(xiàn)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(yàn)找出了電子。 1904 年， J.A.Fleming 發(fā)明了最簡(jiǎn)單的二極管(diode 或 valve)，用于檢測(cè)微弱的無(wú)線電信號(hào)。 1906 年， L.D.Forest 在二極管中安上了第三個(gè)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(guò)五年研究改進(jìn)，從 1911 年開始了使用電子技術(shù)的時(shí)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(guò)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(shí)，而且電子技術(shù)還在不斷的發(fā)展著。這些知識(shí)是人們長(zhǎng)期勞動(dòng)的結(jié)晶。 我國(guó)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(shí)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(guó)在十一世紀(jì)就發(fā)明了指南針。在宋代沈括所著的夢(mèng)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(shuō)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(jì)，指南針才由阿拉伯人傳入歐洲。    在十八世紀(jì)末和十九世紀(jì)初的這個(gè)時(shí)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(kù)侖在 1785 年首先從實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)了電流對(duì)磁針有力的作用，揭開了電學(xué)理論的新的一頁(yè)。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(wèn)題。有名的歐姆定律是歐姆在 1826 年通過(guò)實(shí)驗(yàn)而得出的。法拉第對(duì)電磁現(xiàn)象的研究有特殊貢獻(xiàn)，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(wèn)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(jī)理論的研究，并闡明了電機(jī)可逆性

12、的原理。楞次在 1844 年還與英國(guó)物理學(xué)家焦耳分別獨(dú)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(tái)電動(dòng)機(jī)，從而證明了實(shí)際應(yīng)用電能的可能性。電機(jī)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(jī)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(cè)到電磁波的存在，為無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。 1888 年，赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得電磁波，證實(shí)了麥克斯韋的理論。但

13、實(shí)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(shí)驗(yàn)成功七年之后，他們彼此獨(dú)立的分別在意大利和俄國(guó)進(jìn)行通信試驗(yàn)，為無(wú)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(wèn)題為主的傳統(tǒng)電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問(wèn)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(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代,并促進(jìn)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(lái)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(jìn)

14、入現(xiàn)代電子時(shí)代。 2.1整流器時(shí)代 大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機(jī)提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)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(jī)車、電傳動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無(wú)軌電車等)和直流傳動(dòng)(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(dāng)時(shí)國(guó)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(guó)大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時(shí)的產(chǎn)物。 2.2逆變器時(shí)代 七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī),交流電機(jī)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(dāng)時(shí)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(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)?。這時(shí)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(shí)代 進(jìn)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(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機(jī)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(wèn)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(lái)機(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問(wèn)世,是傳統(tǒng)的電子向現(xiàn)代電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計(jì),到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)上已達(dá)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(jī)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(shí)現(xiàn)小型輕量化,機(jī)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(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)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(lái)，由于電子變頻技術(shù)的迅速發(fā)展，使得交流電機(jī)的調(diào)速性能可與直流電機(jī)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(jī)，小到幾百W的數(shù)控機(jī)床的伺服電機(jī)，以及礦山牽引等場(chǎng)合都廣泛采用電子交直流調(diào)速技術(shù)。一些對(duì)調(diào)速性能要求不高的大型鼓風(fēng)機(jī)等近年來(lái)也采用了變頻裝置，以達(dá)到節(jié)能的目的。還有些不調(diào)速的電機(jī)為了避免起動(dòng)時(shí)的電流沖擊而采用了軟起動(dòng)裝置，這種軟起動(dòng)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(chǎng)合。 3.2交通運(yùn)輸電氣化鐵道中廣泛采用電子技術(shù)。電氣機(jī)車中的直流機(jī)車中采用整流裝置，交流機(jī)車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來(lái)的磁懸浮列車中，電子技術(shù)更是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。除牽引電機(jī)傳動(dòng)外，車輛中的各種輔助電源也都離不開電子技術(shù)。電動(dòng)汽車的電機(jī)靠電子裝置進(jìn)行電力變換和驅(qū)動(dòng)控制，其蓄電池的充電也離不開電子裝置。一臺(tái)高級(jí)汽車中需要許多控制電機(jī)，它們也要靠變頻器和斬波器驅(qū)動(dòng)并控制。飛機(jī)、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(yùn)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(lái)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(jì)，發(fā)達(dá)國(guó)家在用戶最終使用的電能中，有60%以上的電能至少經(jīng)過(guò)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(jìn)程中，電子技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一。可以毫不夸張地說(shuō)，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(zhǎng)距離、大容 5量輸電時(shí)有很大的優(yōu)勢(shì)，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(lái)的柔性交流輸電（FACTS）也是依靠電子裝置才得以實(shí)現(xiàn)的。無(wú)功補(bǔ)償和諧波抑制對(duì)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(wú)功補(bǔ)償裝置。近年來(lái)出現(xiàn)的靜止無(wú)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(wú)功功率和諧波補(bǔ)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(shí)停電、瞬時(shí)電壓跌落、閃變等，以進(jìn)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(jí)的直流電源供電。通信設(shè)備中的程控交換機(jī)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(jì)算機(jī)所需的工作電源、微型計(jì)算機(jī)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?yàn)楦鞣N信息技術(shù)裝置都需要電子裝置提供電源，所以可以說(shuō)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(jī)、音響設(shè)備、家用計(jì)算機(jī)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(jī)、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(huì)中的作用越來(lái)越重要，用量也越來(lái)越大，在電子產(chǎn)品中已占有相當(dāng)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(lái)興起的核能發(fā)電。能源危機(jī)后，各種新能源、可再生能源及新型發(fā)電方式越來(lái)越受到重視。其中太陽(yáng)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(yáng)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(chǔ)能裝置緩沖，需要改善電能質(zhì)量，這就需要電子技術(shù)。當(dāng)需要和電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)時(shí)，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(lái)抽水儲(chǔ)能發(fā)電站受到重視。其中的大型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速都需要電子技術(shù)。超導(dǎo)儲(chǔ)能是未來(lái)的一種儲(chǔ)能方式，它需要強(qiáng)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(qiáng)大磁場(chǎng)和注入能量時(shí)，需要大容量的脈沖電源，這種電源就是電子裝置。科學(xué)實(shí)驗(yàn)或某些特殊場(chǎng)合，常常需要一些特種電源，這