電位器發(fā)展簡史

電位器的發(fā)展歷史簡介

1 人類利用電能的簡史

1831 年，英國人法拉第發(fā)現(xiàn)了“電磁感應”現(xiàn)象。之后不久，發(fā)明了世界上第一臺能產生連續(xù)電流的發(fā)電機——圓盤發(fā)電機。

1866 年，德國人西門子（Siemens）制造了世界上第一臺工業(yè)用發(fā)電機——自勵式直流發(fā)電機。

1879 年，美國發(fā)明家愛迪生經過長期反復試驗，點燃了世界上第一盞有實用價值的白熾燈，從而揭開了人類大規(guī)模利用電能的歷史。

1882 年，愛迪生在紐約珍珠街建成了世界最早的發(fā)電廠，利用蒸汽機驅動直流發(fā)電機，內裝 6 臺發(fā)動機，可同時供數(shù)十戶人家照明，使電力第一次真正走進人類生活，開創(chuàng)了電能服務人類的新時代。

2 電子技術、電子元器件發(fā)展簡史

電子技術是 19 世紀末、20 世紀初開始發(fā)展起來的新興技術，20 世紀發(fā)展最迅速、應用最廣泛，成為近代科學技術發(fā)展的一個重要標志。電子元器件的發(fā)展史其實就是一部濃縮的電子技術發(fā)展史。

1906 年，美國發(fā)明家德福雷斯特（De Forest Lee）發(fā)明了真空三極管（電子管），用來放大電話的聲音電流。從此，以電子管為核心的第一代電子產品得到了蓬勃發(fā)展。

1947 年，世界上第一只半導體三極管——點接觸型鍺晶體管誕生，在電子器件的發(fā)展史上又翻開了新的一頁。晶體管比電子管小巧、輕便、省電、壽命長且功能更多，很快便獲得廣泛的應用，在很大范圍內取代了電子管。

20 世紀 50 年代末期，世界上出現(xiàn)了第一塊集成電路，它把許多晶體管等電子元件集成在一塊硅芯片上，使電子產品向更小型化發(fā)展。很快，就從小規(guī)模集成電路迅速發(fā)展到大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路，從而使電子產品朝著高效能、低能耗、高精度、高穩(wěn)定、智能化的方向發(fā)展。

集成電路的出現(xiàn)具有劃時代的意義，它的誕生和發(fā)展推動了銅芯技術和計算機的進步，使科學研究的各個領域以及工業(yè)社會的結構發(fā)生了歷史性變革。

半導體工業(yè)和半導體技術被稱為現(xiàn)代工業(yè)的基礎，同時也已經發(fā)展稱為一個相對獨立的高科技產業(yè)。目前，超大規(guī)模集成電路制作技術仍是各國在高新技術領域競爭的熱點之一，以美國為首的西方發(fā)達國家近年來在此領域不斷對中國進行極限施壓和限制打壓。

綜上所述，電子技術和電子元器件的發(fā)展主要經歷了真空管（電子管）時代、晶體管時代、集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路時代。

*3 電子計算機的發(fā)展史

電子計算機在人類社會所起的作用，與第一次工業(yè)革命中蒸汽機相比，是有過之而無不及的。

ENIAC 問世以來的短短的四十多年中，電子計算機的發(fā)展異常迅速。

迄今為止，它的發(fā)展大致已經了下列四代：

第一代（1946～1957 年）是電子計算機，它的基本電子元件是電子管，內存儲器采用水銀延遲線，外存儲器主要采用磁鼓、紙帶、卡片、磁帶等。

由于當時電子技術的限制，運算速度只是每秒幾千次～幾萬次基本運算，內存容量僅幾千個字。

程序語言處于最低階段，主要使用二進制表示的機器語言編程，后階段采用匯編語言進行程序設計。

因此，第一代計算機體積大，耗電多，速度低，造價高，使用不便；主要局限于一些軍事和科研部門進行科學計算。

第二代（1958～1970 年）是晶體管計算機。

1948 年，美國貝爾實驗室發(fā)明了晶體管，10 年后晶體管取代了計算機中的電子管，誕生了晶體管計算機。

晶體管計算機的基本電子元件是晶體管，內存儲器大量使用磁性材料制成的磁芯存儲器。

與第一代電子管計算機相比，晶體管計算機體積小，耗電少，成本低，邏輯功能強，使用方便，可靠性高。

第三代（1963～1970 年）是集成電路計算機。

隨著半導體技術的發(fā)展，1958 年夏，美國德克薩斯公司制成了第一個半導體集成電路。

集成電路是在幾平方毫米的基片，集中了幾十個或上百個電子元件組成的邏輯電路。

第三代集成電路計算機的基本電子元件是小規(guī)模集成電路和中規(guī)模集成電路，磁芯存儲器進一步發(fā)展，并開始采用性能更好的半導體存儲器，運算速度提高到每秒幾十萬次基本運算。

由于采用了集成電路，第三代計算機各方面性能都有了極大提高：體積縮小，價格降低，功能增強，可靠性大大提高。

第四代（1971 年～目前）是大規(guī)模集成電路計算機。

隨著集成了上千甚至上萬個電子元件的大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，電子計算機發(fā)展進入了第四代。

第四代計算機的基本元件是大規(guī)模集成電路，甚至超大規(guī)模集成電路，集成度很高的半導體存儲器替代了磁芯存儲器，運算速度可達每秒幾百萬次，甚至上億次基本運算。

4 電阻器（電位器）發(fā)展簡史

電阻器（電位器）是隨著電子工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的，到目前為止總共也就百余年歷史。

電阻器的發(fā)展——

1827 年歐姆定律提出,之后不久在實驗室里就出現(xiàn)了十分簡陋、笨重且龐大的可變電阻元件——碳堆變阻器，這就是世界上早期的可變電阻器（電位器）。

1843 年的惠斯登（Wheatstone）可變電阻器，主要是用來調節(jié)或控制電路中電流的大小。

1885 年英國 C.布雷德利發(fā)明模壓碳質實芯電阻器。

1897 年英國 T.甘布里爾和 A.哈里斯用含碳墨汁制成碳膜電阻器。

1913～1919 年英國 W.斯旺和德國 F.克魯格先后發(fā)明金屬膜電阻器。

1925 年德國西門子-哈爾斯克公司發(fā)明熱分解碳膜電阻器，打破了碳質實芯電阻器壟斷市場的局面。晶體管問世后，對電阻器的小型化、阻值穩(wěn)定性等指標要求更嚴，促進了各類新型電阻器的發(fā)展。

1959 年美國貝爾實驗室研制成 TaN 電阻器。

1960 年代以后，采用滾筒磁控濺射、激光阻值微調等新工藝，部分產品向平面化、集成化、微型化及片狀化方面發(fā)展。

電位器的發(fā)展——

20 世紀初期，出現(xiàn)了現(xiàn)代電位器的雛形——我們初中物理書上學過的滑線變阻器。

20 世紀 20 年代無線電技術出現(xiàn)以后，在以電子管為主的第一代電子電路的引導下，提出了對可變電阻元件小型化的要求，首先出現(xiàn)了合成碳膜型和線繞型可變電阻器（電位器）。

20 世紀 40 年代，開發(fā)出了具有精確線性規(guī)律的精密電位器，專門用于電子模擬計算機。

20 世紀 50 年代，第二代電路——晶體管電路的出現(xiàn)，促使了電位器向低電阻、低噪聲的方向發(fā)展，因為晶體管電路一般為低電壓、大電流，而電子管電路一般為高電壓、低電流。后來，高阻抗固態(tài)電子裝置的發(fā)展，又促使了電位器向高阻值、低接觸電阻方向發(fā)展，這時的大功率反而變得不怎么重要了。固態(tài)電子裝置因電路損耗很少，允許使用偏差較大的微調電位器。

1952 年，美國 Bourns 公司創(chuàng)始人 Marlan Boruns 和 Rosemary Bourns取得首款微調電位器專利，發(fā)明了微型線位移及角位移電位器（注冊商標為Trimpot?），這就是真正意義上的小型電位器。時至今日，Bourns 公司仍是電位器行業(yè)全球知名的大企業(yè)，仍為電位器產品高質量、高價值的代表。

20 世紀 50 年代末、60 年代初，美國開發(fā)出了導電塑料電位器。和傳統(tǒng)的碳膜電位器相比，這類電位器電阻體材料更加耐磨，具有很長的機械壽命；另一方面，通過對電阻體的修刻，賦予了電位器極高的輸出線性，因此，作 為位移傳感器便很快在汽車、木工機械、機床設備、武器裝備等控制系統(tǒng)上得到了廣泛的應用。截止目前，關于導電塑料電位器基礎材料和制造工藝的改善仍是電位器領域研究的熱點，美、英、日、法、德等走在了此項技術的前列。據報道，國外導電塑料電位器的機械壽命指標已經高達七千萬周、甚至接近一億周，堪稱“永不磨損”。

20 世紀末期，為順應電子設備小型化、輕量化的歷史潮流，美國又在傳統(tǒng)玻璃釉電位器的基礎上，開發(fā)出了表面安裝預調電位器。和傳統(tǒng)的電位器相比，這類電位器的體積小、重量輕、沒有伸出本體的引腳，適合于高密度的表面安裝技術。目前，4mm 和 3mm 產品已經獲得了廣泛的應用。

歷史上，各類電位器的出現(xiàn)順序大致為：線繞電位器、碳膜電位器、有機實芯電位器、玻璃釉電位器、精密導電塑料電位器、表面安裝電位器。

電位器發(fā)展史上的專利

1871 年，小喬治（George Littie）獲得了“改進的變阻器或電阻線圈”的專利（將電阻絲繞到絕緣管或骨架上）。

1907 年，H.P.麥克萊庚（H.P.Maclagan）獲得了旋轉式變阻器的專利（將電阻絲繞在薄的纖維板卡片上，再組裝成一個圓環(huán)，在中心柱上裝有一個滑臂，使其在卡片邊緣與電阻絲接觸）。

1945 年，A.O.貝克曼（A.O.Beckman）研制成功第一個 10 圈精密線繞電位器，并獲得專利。

1952 年，美國 Bourns 取得首款微調電位器專利，發(fā)明了微型線位移及角位移電位器（注冊商標為 Trimpot?）。