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(yīng)”現(xiàn)象。之后不久，發(fā)明了世界上第一臺能產(chǎn)生連續(xù)電流的發(fā)電機(jī)——圓盤發(fā)電機(jī)。

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(jī)——自勵式直流發(fā)電機(jī)。

1879 年，美國發(fā)明家愛迪生經(jīng)過長期反復(fù)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(jī)驅(qū)動直流發(fā)電機(jī)，內(nèi)裝 6 臺發(fā)動機(jī)，可同時供數(shù)十戶人家照明，使電力第一次真正走進(jìn)人類生活，開創(chuàng)了電能服務(wù)人類的新時代。

2 電子技術(shù)、電子元器件發(fā)展簡史

電子技術(shù)是 19 世紀(jì)末、20 世紀(jì)初開始發(fā)展起來的新興技術(shù)，20 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)展的一個重要標(biāo)志。電子元器件的發(fā)展史其實就是一部濃縮的電子技術(shù)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(chǎn)品得到了蓬勃發(fā)展。

1947 年，世界上第一只半導(dǎo)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(yīng)用，在很大范圍內(nèi)取代了電子管。

20 世紀(jì) 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(chǎn)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(chǎn)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(shù)和計算機(jī)的進(jìn)步，使科學(xué)研究的各個領(lǐng)域以及工業(yè)社會的結(jié)構(gòu)發(fā)生了歷史性變革。

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

綜上所述，電子技術(shù)和電子元器件的發(fā)展主要經(jīng)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(jī)的發(fā)展史

電子計算機(jī)在人類社會所起的作用，與第一次工業(yè)革命中蒸汽機(jī)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(jī)的發(fā)展異常迅速。

迄今為止，它的發(fā)展大致已經(jīng)了下列四代：

第一代（1946～1957 年）是電子計算機(jī)，它的基本電子元件是電子管，內(nèi)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(dāng)時電子技術(shù)的限制，運算速度只是每秒幾千次～幾萬次基本運算，內(nèi)存容量僅幾千個字。

程序語言處于最低階段，主要使用二進(jìn)制表示的機(jī)器語言編程，后階段采用匯編語言進(jìn)行程序設(shè)計。

因此，第一代計算機(jī)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(jìn)行科學(xué)計算。

第二代（1958～1970 年）是晶體管計算機(jī)。

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(jī)中的電子管，誕生了晶體管計算機(jī)。

晶體管計算機(jī)的基本電子元件是晶體管，內(nèi)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(jī)相比，晶體管計算機(jī)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(jī)。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，1958 年夏，美國德克薩斯公司制成了第一個半導(dǎo)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(jī)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(jìn)一步發(fā)展，并開始采用性能更好的半導(dǎo)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(jī)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(jī)。

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(jī)發(fā)展進(jìn)入了第四代。

第四代計算機(jī)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(dǎo)體存儲器替代了磁芯存儲器，運算速度可達(dá)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(diào)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(zhì)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(zhì)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(biāo)要求更嚴(yán)，促進(jìn)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(diào)等新工藝，部分產(chǎn)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(jì)初期，出現(xiàn)了現(xiàn)代電位器的雛形——我們初中物理書上學(xué)過的滑線變阻器。

20 世紀(jì) 20 年代無線電技術(shù)出現(xiàn)以后，在以電子管為主的第一代電子電路的引導(dǎo)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(jì) 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(jī)。

20 世紀(jì) 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(diào)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(diào)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(biāo)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(chǎn)品高質(zhì)量、高價值的代表。

20 世紀(jì) 50 年代末、60 年代初，美國開發(fā)出了導(dǎo)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(jī)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(jī)械、機(jī)床設(shè)備、武器裝備等控制系統(tǒng)上得到了廣泛的應(yīng)用。截止目前，關(guān)于導(dǎo)電塑料電位器基礎(chǔ)材料和制造工藝的改善仍是電位器領(lǐng)域研究的熱點，美、英、日、法、德等走在了此項技術(shù)的前列。據(jù)報道，國外導(dǎo)電塑料電位器的機(jī)械壽命指標(biāo)已經(jīng)高達(dá)七千萬周、甚至接近一億周，堪稱“永不磨損”。

20 世紀(jì)末期，為順應(yīng)電子設(shè)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(chǔ)上，開發(fā)出了表面安裝預(yù)調(diào)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(shù)。目前，4mm 和 3mm 產(chǎn)品已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)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(jī)實芯電位器、玻璃釉電位器、精密導(dǎo)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(jìn)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(zhuǎn)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(diào)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(biāo)為 Trimpot?）。