Конспект лекций по учебной дисциплине «Электроника» (190,00 руб.)

Стр.2

Стр.3

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОНИКИ. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ. Электроника является динамично развивающейся областью науки и техники. Весь арсенал средств, которым располагает современная электроника, был создан всего за несколько десятилетий. Фундамент электроники был заложен трудами физиков в XVIII– XIX в. Выделяют несколько этапов развития электроники. 1 этап – до 1904 г. (в 1873 г. А. Лодыгин изобрел лампу накаливания с угольным стержнем; в 1883 г. Т. Эдисон открыл явление термоэлектронной эмиссии; в 1874 г. Ф. Браун открыл выпрямительный эффект в контакте металла с полупроводником; в 1895 г. А. Попов использовал этот эффект для детектирования радиосигналов и т.д.). 2 этап – до1948 г.– период развития вакуумных и газоразрядных электроприборов (в 1904 г. Д. Флеминг сконструировал электровакуумный диод; в 1907 г. Ли–де–Форест изобрел триод; в 1920 году Бонч–Бруевич разработал генераторные лампы с медным анодом и водяным охлаждением, мощностью до 1 кВт; в 1924 г. Хеллом разработана экранированная лампа с двумя сетками (тетрод) и в 1930 г. лампа с тремя сетками (пентод); в 1929 г. В. Зворыкиным был изобретен кинескоп; с 30–х годов ведется разработка приборов СВЧ–диапазона и т.д.). В настоящее время электровакуумные приборы занимают значительную нишу в ряду существующих классов приборов электроники и работают в области высоких уровней мощностей (106–1011 Вт) и частот (108–1012 Гц). 3 этап – с 1948 г. – период создания и внедрения дискретных полупроводниковых приборов. 4 этап – с 1960 г. – период развития микроэлектроники (Роберт Нойс предложил идею монолитной интегральной схемы и, применив планарную технологию, изготовил первые кремниевые монолитные интегральные схемы). Развитие серийного производства интегральных микросхем шло ступенями: 1) 1960 – 1969 гг. – интегральные схемы малой степени интеграции, 102 транзисторов на кристалле размером 0,25 Ч 0,5 мм (МИС). 2) 1969 – 1975 гг. – интегральные схемы средней степени интеграций, 103 грации, 107 и более транзисторов на кристалле (УБИС). Полупроводниковая электроника и микроэлектроника являются основныинтеграции, 105 транзисторов на кристалле (СБИС). 5) С 1985 г. – интегральные микросхемы с ультрабольшой степенью инте104 транзисторов на кристалле (БИС). 4) 1980 – 1985 гг. – интегральные микросхемы со сверхбольшой степенью транзисторов на кристалле (СИС). 3) 1975 – 1980 гг. – интегральные схемы с большой степенью интеграции, ми направлениями при изучении курса электроники в ПГАТИ, поэтому на них следует обратить особое внимание. 5 этап – с 80–х годов развивается функциональная электроника, позволяющая реализовать определенную функцию аппаратуры без применения стан2

Стр.2

дартных базовых элементов (диодов, резисторов, транзисторов и т.д.), базируясь непосредственно на физических явлениях в твердом теле. 6 этап – в последние годы развивается новое направление – наноэлектроника. Нанотехнологии позволяют манипулировать атомами (размещать в каком–либо порядке или в определенном месте), что дает возможность конструировать новые приборы с качественно новыми свойствами. Охватывая широкий круг научно–технических и производственных проблем, электроника опирается на достижения в различных областях знаний. При этом, с одной стороны, электроника ставит задачи перед другими науками и производством, стимулируя их дальнейшее развитие, и с другой стороны, вооружает их качественно новыми техническими средствами и методами исследования. КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗДЕЛИЙ ЭЛЕКТРОНИКИ К изделиям электроники относят дискретные элементы и компоненты, а также интегральные схемы (ИС). Обычно их делят на два больших класса: активные и пассивные. Пассивные дискретные элементы предназначены для перераспределения электрической энергии: резисторы, конденсаторы, индуктивности, трансформаторы [4, c.110-172], интегральные схемы (ИС) в виде наборов пассивных элементов. К активным относят такие компоненты, которые способны преобразовывать электрические сигналы и усиливать их мощность. Это диоды, транзисторы, тиристоры, ИС и т.д. По виду рабочей среды выделяют следующие крупные группы приборов (табл.1): полупроводниковые, вакуумные, газоразрядные, хемотронные (рабочая среда – жидкость). Таблица 1. Вид Электровакуумные Вакуум Газоразрядные Полупроводниковые Хемотронные Газ при низком давлении Кристаллический полупроводник Раствор электролита Рабочая среда Носители Электроны Ионы и электроны Электроны и дырки Ионы и электроны Примеры приборов Электронные лампы, электроннолучевые трубки, вакуумные люминесцентные индикаторы Ионный стабилитрон, тиратрон. Полупроводниковые диоды, транзисторы, тиристоры. Специальные приборы, применение ограничено очень низкими частотами По виду энергии, действующей на входе и выходе, приборы делятся на электропреобразовательные (на входе и выходе - электрические сигналы), электросветовые (на входе - электрический сигнал, на выходе - оптический), фотоэлектрические (на входе - оптический сигнал, на выходе – электрический), термоэлектрические (на входе - тепловой сигнал, на выходе – электрический), акустоэлектрические (акустические сигналы преобразуются в электрические и 3

Стр.3