【正文】 11月21日，Bardeen建議給蒸餾水中的硅加上一個金屬接觸點。這樣看來，電子在半導體表面上阻止放大的功能已在某種程度上被水的效果抵消——建立一個放大器的最大障礙已經(jīng)被克服了。他和另外一位科學家Robert Gibney吃驚地盯著這個實驗。為了擺脫水汽凝結(jié)，Brattain原來想將硅放入真空中，但是他認為那樣會花太長時間，于是他將整個實驗裝置放入水中——這肯定避免了水汽凝結(jié)。這個他制作的以硅為原料的新發(fā)明是用來幫助他研究電子在半導體表面是如何作用的，但是無論他們怎么做，都不可能制作成一個放大器。在芯片上的晶體管的尺寸約為90納米，這意味著你可以將數(shù)百個這樣的晶體管放入一個紅細胞內(nèi)。他的構(gòu)思開創(chuàng)了一個新的產(chǎn)業(yè)，并成為社會計算機化背后的一個關(guān)鍵要素。早期集成電路的開創(chuàng)者和因特爾公司的奠基人Gordon Moore曾經(jīng)說過：“如果汽車工業(yè)能和半導體行業(yè)一樣發(fā)展迅速，那么如今任何人都可以擁有一輛勞斯萊斯，然后開上一季度就棄之如敝屣，毫不可惜地丟掉它，再換一輛新的。在芯片上的晶體管的尺寸約為90納米，這意味著你可以將數(shù)百個這樣的晶體管放入一個紅細胞內(nèi)。他的構(gòu)思開創(chuàng)了一個新的產(chǎn)業(yè)，并成為社會計算機化背后的一個關(guān)鍵要素。成功發(fā)明集成電路之后，Kilby仍在德州儀器公司工作，他帶領(lǐng)的團隊發(fā)明了手提式計算器。這種電路可做得更小，并且制造過程可實行自動化。通過將所有的元器件加工在同一塊材料上，并通過金屬絲將它們連接起來，從而就不再需要單獨的分立元件。于是他被允許建立一個電路測試版本。 Kilby的想法是，將所有元件及晶片放在相同的一塊半導體材料上。 作為新聘人員，Kilby和其他的工作人員不同，他沒有休假。在1958年的夏天，Jack Kilby在德州儀器公司找到了解決辦法，他是新雇來的，并已著手準備建設(shè)一個較小規(guī)模的電路項目。由于它體積小，速度快，可靠性高和效率高，因此迅速取代了電子管。它擁有大約18000個電子管，但由于電子管不斷燒毀，使得它變得非常不可靠。當工程師試圖使用電子管建立復雜的電路時，他們很快意識到它的局限性。電子管的外表和行為極像一個燈泡，它產(chǎn)生大量的熱量，并有燒壞的可能。和晶體管的作用一樣，電子管起開關(guān)或放大電流的作用。在以上所提到的元器件中，為現(xiàn)代計算機發(fā)展做出最重要貢獻的是晶體管。例如，光電池中的光束能觸發(fā)二極管來阻止電流流過。電容收集電荷并能在一瞬間釋放電荷，這就好比照相機中的小電池能為閃光燈提供足夠的能量一樣。電阻起限流的作用，它能控制允許通過的電流的大小。晶體管的行為類似開關(guān)，它能開關(guān)電信號或放大電流。但究竟什么是集成電路以及它的歷史又是什么呢？集成電路只不過是非常先進的電路。它可以追蹤是什么鍵被按下了，還有鼠標是否被移動過，它能計數(shù)，運行程序、游戲以及操作系統(tǒng)。例如，很多人可能都聽說過微處理器。第三單元 集成電路A．課文譯文集成電路我們的世界充滿了集成電路。一個經(jīng)常被提到的三相傳輸優(yōu)于單相傳輸?shù)膬?yōu)點是在功率線上節(jié)省銅或鋁。事實上，一個平衡的三相負載吸收常量而不是脈動瞬時功率，這是三相電路優(yōu)于單相電路的一個重要優(yōu)點。這種交流繞組連接不受歡迎，因為它不能提供一個方便的接地端。相反，它僅僅表明繞組電壓相角差120176。這種型連接顯然是一個三線電路，因為沒有端子連接第四條線。在Y型連接中，線電流和相電流相同，線電壓的峰值是相電壓峰值的倍。很明顯，這種Y型連接產(chǎn)生了一個四線電路。在Y型連接中，三個端子被連接到一個公共端，用N表示為中性點。連接這些繞組有兩個實際的方法：Y型連接或者型連接?；蛘哌@些電壓可以跨三線和一個中性線之間，形成四線三相電路。的三個電壓，自然地，三個電壓都具有相同的頻率。C．課內(nèi)閱讀譯文三相電路三相電路非常重要，因為差不多所有的電功率都是按三相電產(chǎn)生和傳輸?shù)摹?習題答案I．1. a circuit that the current can flow through 2. in fact 3. a circuit which is broken 4. minus 5. plus 6. be posed of 7. cellII. 1. 能量轉(zhuǎn)換2. 正極3. 串聯(lián)電路4. 電路化簡方法5. 電路分析方法6. 阻性電路7. 戴維南和諾頓等效電路8. 節(jié)點電壓法9. 網(wǎng)孔電流法10. 參考節(jié)點III.對于所有的電路都可以使用這些方法，但是當電路結(jié)構(gòu)更復雜、引入更多元件的時候，這種直接求解的方法很快就變得麻煩了。它們是節(jié)點電壓法和網(wǎng)孔電流法，這兩種方法是分析電路的兩種有力的方法，目的在于復雜電路結(jié)構(gòu)的分析。對于所有的電路都可以使用這些方法，但是當電路結(jié)構(gòu)更復雜、引入更多元件的時候，這種直接求解的方法很快就變得麻煩了。為了分析電路，我們可以使用電路化簡方法，也可以使用電路分析方法。這種電路能夠把串聯(lián)電路具有的不同電壓與并聯(lián)電路具有的不同電流特征結(jié)合在一個網(wǎng)路內(nèi)。在并聯(lián)電路中，總電流量等于流過電路中各支路的電流總和。事實上，在日常電工操作中，最常見的是含兩個或兩個以上支路的電路。當電器元件連接時，電流沒有分流，這種連接稱為串聯(lián)。但是如果通路有斷開處，則該電路就是一個開路，就無電流流過。電流從電池的負極（－）通過電燈，流向正極（＋），電池的作用就是通過負極（－）為電子流提供一條再生通道。任何有電子連續(xù)不斷流動的導體和電動勢源的組合都叫電路。在負載中能夠發(fā)生能量轉(zhuǎn)換。第二單元 電路A．課文譯文電 路電路通常包含四個部分：電源，如電池；導體或?qū)Ь€，控制器件，如開關(guān)；負載。當沿著閉合路徑巡行時，電壓在巡行方向上顯示升或降，對于電壓升設(shè)定一個正的符號，則要求給電壓降一個負號?；鶢柣舴螂妷憾煽梢躁U述為：沿著任意閉合路徑的所有電壓的代數(shù)和等于零。我們在闡述基爾霍夫電壓定律以前，必須定義閉合路徑或環(huán)路。為了使用基爾霍夫電流定律，必須對節(jié)點的電流，指定一個同參考方向相符的代數(shù)符號。有基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律。在簡單的電路結(jié)構(gòu)中，歐姆定律能求解任意一個元件的電壓和電流。 基爾霍夫定律 任意一個元件中，當兩端電壓和電流被確定時，就說電路被解開了。這樣，基本電路元件組成了構(gòu)建電路模型的模塊，但是它們自己不能用其他的元件形式來模擬了。我們使用單詞“理想的”意味著基本電路元件不能作為一個可實現(xiàn)的物理元件而存在。習題答案I．44 / 441. twoterminal element 二端口元件2. associated reference direction 關(guān)聯(lián)參考方向3. Ohm’s Law 歐姆定律4. electric field 電場5. displacement current 轉(zhuǎn)移電流6. short circuit 短路7. magnetic field 磁場8. conduction current 傳導電流II.1. capacitance 2. capacitor 3. resistance 4. resistor 5. Inductance6. InductorIII. 在此，我們可以得到兩條重要的結(jié)論：第一，如果電流是常數(shù)，理想電感器的端電壓為0，這樣電感器在恒量或直流中可以當作短路；第二，在電感器中電流不能瞬時變化，也就是說，在0時間內(nèi)電流不能以有限量改變。在此，我們可以得到兩條重要的結(jié)論：第一，如果電流是常數(shù)，理想電感器的端電壓為0，這樣電感器在恒量或直流中可以當作短路；第二，在電感器中電流不能瞬時變化，也就是說，在0時間內(nèi)電流不能以有限量改變。 電感器的電路符號當電流和電壓的參考方向關(guān)聯(lián)時，有 ()這里v的單位是伏特，L的單位是亨利，i的單位是安培，t的單位是秒。電感用字母L表示，其單位是亨利。所有的線圈都有電感。當電流參考方向和電壓參考方向是關(guān)聯(lián)參考方向時，電流正比于電容兩端電壓隨時間的變化率的數(shù)學表達式為： ()這里 i的單位是安培，C的單位是法拉，v的單位是伏特， t的單位是秒。 電容器的電路符號當電壓隨時間變化時，電荷的位移也隨時間變化，引起了眾所周知的位移電流。電容的電路參數(shù)用字母C表示，用法拉來度量。電容器和電容電能可以存儲在電場中，存儲電能的裝置叫電容器。然而，要表示電流是電壓的函數(shù)也是非常方便的。如果選擇非關(guān)聯(lián)參考方向，我們必須寫成： v=－iR ()用在公式（）和（）中的代數(shù)式就是著名的歐姆定律。 電阻器的電路符號 為了進行電路分析，我們必須在電阻器中指明電流和電壓的參考方向。模擬這種特性常用的電路元件是電阻器。希臘字母Ω是歐姆的標準符號。電阻是阻止電流流動，更確切地說，是阻止電荷流動的能力。第一單元 元件與定律A．課文譯文電阻器、電容器和電感器在電子電路中，電阻器、電容器和電感器是非常重要的元件。電阻器和電阻電阻器是二端口元件。在國際單位制中，電阻用歐姆來度量。較大的電阻一般用千歐和兆歐來表示。R表示電阻器的電阻值。如果我們選擇關(guān)聯(lián)參考方向，那么電壓和電流之間的關(guān)系是：v=iR ()這里 v 是電壓，其單位是伏特， i 是電流，其單位是安培， R 是電阻，其單位是歐姆。歐姆定律表示了電壓作為電流的函數(shù)。歐姆定律是電阻兩端的電壓和電流間的代數(shù)關(guān)系。電容器存儲電能的能力叫做電容。因為法拉是相當大的電容量，實際上電容值通常位于皮法和微法之間。在終端，位移電流和傳導電流沒有區(qū)別。 電感器和電感眾所周知，電感是電子電路中的模塊之一。電感是抵抗流過線圈電流的任何變化的性質(zhì)。 。 由公式（）顯示電感器兩端電壓與電感器中電流隨時間的變化率成正比。電感器和電容器一樣，存儲供給它的能量，但是它是以磁場的形式而不是以電場的形式存儲能量。C．課內(nèi)閱讀譯文理想的基本電路元件和基爾霍夫定律理想的基本電路元件 理想的基本電路元件有三個特征：（1）它只有兩個端口，這兩個端口是和其他電路元件連接的端點；（2）在數(shù)學上它以電流或電壓的方式被描述；（3）它不能再細分為其他的元件。我們使用“基本的”意味著電路元件不能被進一步簡化或者被細分成其他的元件。有五種理想的基本電路元件：電壓源、電流源、電阻器、電感器和電容器。歐姆定律是求解電路的一個重要等式。然而，對于較復雜的電路連接，我們需要使用兩個更重要的代數(shù)關(guān)系式來求解所有的電壓和電流，這就是著名的基爾霍夫定律?；鶢柣舴螂娏鞫煽杀硎鰹椋涸谝粋€電路中，在任意節(jié)點，所有電流的代數(shù)和等于零。定義某節(jié)點的流出電流為正，則流入電流為負，同樣如果定義某節(jié)點的流出電流為負，則流入電流為正。從任意選擇的節(jié)點開始，沿著電路的閉合路徑（走），經(jīng)過所選擇（路徑上）的基本電路元件，返回到起始節(jié)點，只經(jīng)過任意中間節(jié)點一次。為了使用基爾霍夫電壓定律，我們必須給回路里的每一個電壓設(shè)定代數(shù)符號（參考方向）。相反，給電壓升一個負號，則要求給電壓降一個正號。負載是一個器件或一臺機器。電燈、電阻器和電動機都是電負載的一些普通實例。一盞連接干電池的燈就是一個簡單電路的實例。只要電路中任何點都保持連通，該電路就是一個閉合電路，就有電流流過。串聯(lián)電路和并聯(lián)電路是電路的兩種主要接法。串聯(lián)電路中的每一處電流都是相同的。例如一般的家庭照明電路，電燈是并聯(lián)的，每盞燈代表一條從主電路中的負極到正極的獨立通路。許多實用的電路是串并聯(lián)混合。當負載對同一個電源要求有不同的電壓和電流時，這種電路特別有用。 通過應(yīng)用同歐姆定律結(jié)合的基爾霍夫定律，或者通過使用戴維南和諾頓等效電路化 簡電路結(jié)構(gòu)，可以分析相對簡單的阻性電路。此時，可以使用兩種常規(guī)的分析方法。節(jié)點電壓被定義為從參考節(jié)點到非參考節(jié)點的電壓升，網(wǎng)孔電流是僅存在于網(wǎng)孔周圍的電流。此時，可以使用兩種常規(guī)的分析方法。三相電路的基本組成是一個交流電壓發(fā)電機，它產(chǎn)生相同峰值，但是相角相差120176。這些電壓可以只跨三線，形成三線三相電路。因為三相電路有三或四線，但是三個電樞繞組有六個接線端，這些端子中的一些被連在一起。之所以叫Y型連接是因為實際繞組是Y的形狀，其表示相應(yīng)的感應(yīng)電壓在相角上差120176。實際上，第四個節(jié)點可能是地。注意，線電流也是繞組電流，叫相電流。另一種實際的繞組連接是首尾順次連接的閉合路徑，叫連接。當然希臘字母形狀和交流發(fā)電機中的電樞繞組的物理放置沒有關(guān)系。在型連接中，這個線電流和相電流不一樣，但是線電壓和相電壓一致。為什么幾乎所有的電功率都用三相產(chǎn)生和傳輸，這里一定有些恰當?shù)脑?。另一個重要的優(yōu)點是三相電動機或發(fā)電機顯著地比相同尺寸單相電動機或發(fā)電機功率要大，而且，某些類型的三相交流電動機是自啟動的，而單相不是。這是一個普遍的想法，其實很容易看到這并不是真的。你能在電腦中找到它們。微處理器是電腦中處理所有信息的一塊集成電路。在現(xiàn)代每個電子器件中幾乎都能找到集成電路的身影，比如汽車、電視機、CD播放機、手提電話等。電路由不同的電子元器件組成，如晶體管、電阻、電容和二極管，這些元件以不同的方式連接在一起，它們有各自的行為特性。例如在電腦中，它可以來存儲信息，或在立體聲放大器中用來放大聲音信號。在電視機或收音機中電阻被用來控制音量。二極管在某些條件下能阻礙電流的流動，只有當這些條件改變時才能使電流通過。這些元器件就像在電結(jié)構(gòu)網(wǎng)中搭積木，依據(jù)搭建電路時元器件的不同組合方式，所有電路，從一個防盜報警器到計算機微處理器，均可以被搭建。在晶體管發(fā)明以前，工程師們使用電子管。那么為什么電子管會被晶體管所替代？這里有幾