微电子技术

什么叫“微电子技术”

顾名思义，“微电子技术”就是指微化的电子技术。

现代物理学对人类历史的影响，主要表现在两个方面：一方面，核物理的巨大进展，形成了核反应堆等新的技术；另一方面，科学家通过研究原子、分子以及固体电子运动规律和电磁辐射，带动了电子学和电子技术的惊人发展，从而出现了半导体工业、计算机工业、工业自动化与遥控、遥感技术等。

早在英国物理学家汤姆森发现电子以前的 1880 年，“发明大王”爱迪生在试制成功人类第一盏具有实用价值的电灯以后，继续寻找更有效的灯丝材料。在这个过程中，他通过观察发现，电灯中的碳丝会很快蒸发到灯泡壁上。1883 年，爱迪生把一根钢丝电极封入灯泡，靠近灯丝，发现碳丝加热后，铜丝上有微弱的电流通过，这就是所谓的“爱迪生效应”。

电子的发现，证实“爱迪生效应”是热电子发射效应。英国另一位科学家弗莱明首先看到了它的实用价值，1904 年，他进一步发现，有热电极和冷电极两个电极的真空管，对于从空气中传来的交变无线电波具有“检波器” 的作用，他把这种管子称为“热离子管”，并在英国取得了专利。这就是“二极真空电子管”。

两年以后，冯·利本在弗莱明的热离子管的基础上，继续进行试验，他把第三个电极——将一个有孔的栅极置于阴极和阳极之间。栅极从电话送话器输入声脉冲，像一个看不见的阀一样，起着调制电子流的作用。用这种方法，能将弱脉冲准确地放大到人们需要的程度。这种具有三个极的新热离子管称为“三极管”。后来，美国物理学家李·德·福雷斯特进一步改进了热离子管，制成“三极检波管”。

在 1950 年晶体管出现以前，三极管等几千种电子管，在无线电发送和接收方面，一直发挥着巨大作用。这些电子管有玻璃壳的，有金属壳的，还有不要外壳的；有的只有花生米大，有的却像胳膊一样粗。由于电子管体积大， 耗电多，预热慢，这就大大增加了用它们组装起来的装置的体积。于是，美国贝尔电话实验室的萧克利、巴丁、布拉坦等人，把半导体材料晶体作为突破口，试制新的元件。

1947 年 12 月，这个研究组用两根银针压在一小片锗片上，制成了第一个晶体管放大装置，并且清晰地把音频信号放大了上百倍。后来，萧克利对晶体管的工作机理作了分析，又提出了一种新的晶体管理论，并于 1950 年制成了能取代电子管的结型晶体管。

电子技术的发展趋势是使仪器微型化。一般来说，有三种办法缩小元件的体积——固体电路技术、微型组件技术和微型电路技术。固体电路是把晶体管的半导体晶体、电阻器和电容器结合在一个基片上；微型组件和微型电

路和技术都是把各种组件，用机械的方法固定在薄膜上，并使之全部互连。后来发明的印刷电路，克服了组装时的困难，从而推动了批量生产。

印刷电路是先用抗酸墨水，在一块铜片上画出整个电路，然后用酸液浸洗铜片。未受抗酸墨水保护的部分被腐蚀后，线路就突现出来了。这样的电路没有焊接点变松和导线断开的缺陷，因而得到了广泛使用。

1971 年，美国英特尔公司的青年电子工程师霍夫等人，研制成功了世界上第一块单片式微处理机，此后，微电子技术的发展日新月异，应用范围也越来越广。于是，各国学者围绕它对社会的影响，展开了热烈的讨论。1982 年，罗马俱乐部发表了由德国冶金工会研究人员金特·弗里德里希斯和波兰哲学家亚当·沙夫合编的一份报告，题目是《微电子学与社会》，这份报告透彻地分析了微电子技术对社会的影响——

“自蒸汽机出现以来，还没有一项发现或发明会对一切经济部门产生广泛影响。甚至电子技术的应用也仅仅对由蒸汽动力开始的机械化过程提供了进一步的强有力的推动。其他所有伟大的革新在创造新产品和新工艺的重要性方面，几乎都是局部的和纵向的。但是，微电子学不仅一定会改造农业、工业和服务部门的许多传统活动，而且，由于它把脑力和记忆力以及体力结合进新的机器及系统，新会改变发展的性质和方向。第一次工业革命大大增强了生产活动中人力和畜力的弱小的体力；第二次工业革命会把人的智力扩大到我们现在简直不能想象的程度。”

确实，微电子学通过微型化、自动化、计算机化和机器人化，正从根本上改变我们的生活，并冲击着生活的许多方面：劳动、家庭、政治、科学、战争与和平。难怪有人预言，未来的社会是“用导线连接起来的社会”。