第二代电子计算机所采用的电子元件是
第二代电子计算机主要采用了晶体管作为电子元件。晶体管是一种三层或四层半导体材料制成的电子器件,具有放大、开关、反相等多种功能,是电子计算机发展中的重要里程碑。
晶体管的发明和应用,标志着电子计算机技术的革命性进步。与第一代电子计算机采用的电子管相比,晶体管具有更小的体积、更低的功耗、更快的速度、更高的可靠性和更方便的维护等优势,使得计算机的性能和计算速度都得到了大幅提升。
晶体管的发明和应用
晶体管的概念最早由美国贝尔实验室的三位科学家约翰·巴丁、沃尔特·布拉滕和威廉·肖克利提出。1947年12月23日,他们在一篇题为《外加电场下的半导体反向导电》的文章中,详细介绍了将正负偏压作用于半导体晶体之间,从而产生一个电子元件,可以像电子管一样放大、开关、反相等功能。这个元件就是晶体管。
晶体管技术的发明与应用,使得电子计算机从机械、电子管时代进入了半导体时代,显著改善了计算机的性能和规模,是计算机技术发展的重要里程碑。
计算机功耗 晶体管的结构和工作原理
晶体管是一种半导体元件,由三个掺杂浓度不同的半导体材料层构成,分别是n型半导体、p型半导体和n型半导体,结构呈三层状。晶体管有三个电极,分别是发射极(E)、基极(B)和集电极(C)。
晶体管的工作原理是,当发射极和基极之间的电压为正时,由于p-n结的存在,基极向发射区注入了大量的少数载流子,使得发射区的电子浓度增加,形成大量的电子空穴对。由于发射极比基极具有更强的电子亲合力,这些电子空穴对会在发射极与基极之间形成一个电路,从而流入集电极,形成放大作用。
当发射极和集电极之间的电压为零或负时,电子不会流入集电极,晶体管处于关闭状态。当发射极和基极之间的电压变成负电压时,发射区的电子浓度减少,从而电路断开,晶体管处于完全关闭状态。这样,晶体管就可以实现放大、开关、反相等多种功能。
晶体管的优点和局限性
与电子管相比,晶体管具有很多优点。首先,晶体管的体积比电子管小得多,功率消耗也
比电子管低,速度更快,可靠性更高,这使得计算机的性能得到显著提升。其次,晶体管不需要预热即可工作,维护方便,寿命更长。最重要的一点是,晶体管的制造技术符合现代集成电路制造的发展趋势,为计算机技术的快速发展提供了坚实的基础。
然而,晶体管也存在着一些局限性。首先,晶体管需要很大的电压才能将其激活,这会增加电路中的功耗。其次,晶体管的制造过程复杂,成本较高。第三,晶体管的灵敏度较低,使得在一些高精度的应用中存在着受到电子噪声的困扰。
结语
总的来说,第二代电子计算机所采用的晶体管技术,对于电子计算机技术的发展起到了重要的推动作用。晶体管的发明与应用,标志着计算机从机械、电子管时代进入了半导体时代,具有重大的历史意义。晶体管作为一种重要的电子元件,为计算机的功能和性能提供了更强的支持,使得计算机在应用范围、处理速度、体积功耗等方面得到大幅提升。
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