Федосеева - Основы электроники и микроэлектроники (Основы электроники и микроэлектроники (книга))

ББК 32.94 — 5 Фзз В учебнике рдссмзтрнвнются электронные процессы при прохожленни электрического тока в полупронодннкнх, нвкууме, рззреженмом газе. Излпгвются хнрдктернстнкн. ппрзметры н принципы действия полупроводниковых. злектровякуумнык, гвзорвэрядных, электронноаптнческнх и фотоэлектронных приборов, используемых в нннемитогрефнн и видеотехнике.

Днются основы микроминиатюризации элеи. тронных изделий, в также клкссифнкяцмя, вилы н обознзчеиня интегрдльных микросхем н антропов. Для учвгцихся кнмотехннкумов: также может исдользовкться учещимися рвдиотехническнх техникумов и ПТУ н инжемерио-техническиин рзботнккзмн кинофиивции. 2302030100 — 153 Ф 15 — 90 025(01) — 90 БЕК 37.95 Елена Основана Федосеева Галана Павловна Федосеева ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ И МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ Редактор В.

С. Богатова. Художник Л. А. Зубова. Художественный редактор Т.М. Зверева. Технический редактор Р. П. Бачек. Корректор Т. И. Иванова. Иб 4210. Сдана э набор 24.0С90. Полпвсзна к вечвтн 03 09 90. Фермнт иэденнн 60 Х 88/!6. Вумвгв иннино-журнвльнзи. Гзрнитурз типе таймс. Печать офсетная.

уел. печ. л. Г4,7. усл. кр. отт. !4,7. уч -изд. л. !4,637. И д. Зй !6336. тнрвж 30000. Заказ Лг738. Цсиз 73 кап Иэдэтельство Искусство, Г03009 Мовен, Себнновскнй пер.. 3 Огнечзгвно с пленок Ярослэзсиога нолнгрзфкомбинетэ э Леннигрзл кой тнвогрвфвн Зй 4 орлике трудового Крвсного зизиени Ленннгрндского ебьеднненнв текннчссквя книге» нм. Евгении Соколовой Госудзрстэениего камнгств СССР но печзтн. Г9И 26 Ленннгрзд, Сецнзлисгнчсскзя ул., Г4.

© Федосеева Е. О., Федосеева Г. П., 1990 г. 15ВН 5 — 210 — 00243 — 3 Ф 33 Федосеева Е. О., Федосеева Г. П. Основы электроники и микроэлектроники: Учебник, — М.: Искусство, Г990. — 240 с. От двтОРОБ Книга «Основы электроники н микроэлектроники» является учебником для учашихся кинотехникумов и соответствует программе одноименного курса по специальности «Эксплуатация кинообрудования и видеотехники». Современная электроника представляет собой обширную область науки н техники, на основе которой создана и бурно развивается электронная промышленность. Электронные и микроэлектронные изделия используются практически во всех областях народного хозяйства, во всех исследовательских учреждениях, в учебном процессе„ в медицине и в быту.

Стратегия социально-экономического развития страны требует всемерно ускорить научно-технический прогресс. Одним из важнейших направлений научно-технического прогресса наряду с развитием атомной энергетики и комплексной автоматизации является развитие электроники. Одновременно ставится задача совершенствовать работу по подготовке кадров для проектирования, создания и эксплуатации сложнейшего современного электронного оборудования и компьютерной техники.

В книге основное внимание уделено элементной базе современных электронных устройств. Рассматриваются физические явления и электронные процессы при прохождении электрического тока в полупроводниках, а также в вакууме и разреженном газе. Изложены устройство, принцип действия, параметры, характеристики, свойства и применение полупроводниковых приборов, электронных ламп, электронно-оптических, фотоэлектронных и газоразрядных приборов, используемых в кино- и видеотехнике: полупроводниковых диодов, стабилитронов, транзисторов, тиристоров, однопереходных транзисторов, триодов, пентодов, лучевых тетродов, электроннолучевых трубок, фотодиодов, фотоумножителей, светоизлучаюших диодов, неоновых ламп, а также интегральных микросхем и оптронов. Главное внимание уделяется физическим процессам и объяснению характеристик и параметров приборов в соответствии с этими процессами.

Схемотехническая сторона использования электронных приборов и микросхем в данном учебнике подробно не рассматривается, поскольку изучение этих вопросов предусмотрено программами специальных предметов. Книга может быть полезна для учащихся средних специальных учебных заведений связи и радиоэлектроники, профессионально-технических училищ, готовящих киномехаников, а также для инженерно-технических работников кинофикации.

Авторы выражают признательность рецензентам — зав. кафедрой кинотелевизионной техники Ленинградского института киноинженеров к. т. н. доценту В. Г. Андронову и преподавателю Львовского кинотехникума Г. А. Полищук за ценные замечания и рекомендации, способствовавшие улучшению рукописи при ее доработке. Все пожелания и критические замечания по книге будут приняты авторами с признательностью. Отзывы просьба направлять по адресу: 103009 Москва, Собиновский пер., 3, издательство «Искусство», редакция литературы по художественным проблемам массовой коммуникации. ВвеЗК ФВЯ Роль и значение электроники Электроника — это область науки и техники, изучающая теорию работы и практическое использование полупроводниковых и электровакуумных приборов в различных электронных устройствах и системах. Во всех электронных приборах осуществляется преобразование либо одного вида электрического тока в другой (постоянного — в переменный и наоборот), либо одного вида энергии в другую (например, электрической в световую и наоборот) за счет управления потоком заряженных частиц.

Современная электроника охватывает обширный круг вопросов, связанных с исследованием физических явлений, происходящих прн прохождении электрического тока в полупроводниках, вакууме и газе, а также с разработкой и применением приборов и устройств, основанных на этих процессах.

Новейшим и прогрессивным направлением электроники является микроэлектроника, бурно развивающаяся на основе микроминиатюризации электронной аппаратуры. Ее элементной базой являются не отдельные электрорадиодеталя, а интегральные микросхемы, каждая из которых представляет собой функциональный узел электронного устройства, сформированный в едином полупроводниковом кристалле. Одно из важных направлений современной электроники— радиоэлектроника, занимающаяся разработкой и применением электронной аппаратуры для целей радиовещания, радиолокации, радионавигации, космонавтики, телевидения, звукового кино, связи.

Другое направление — промышленная электроника, обеспечивающая внедрение электронных устройств во все отрасли народного хозяйства, науки и техники, быта как для электроэнергетики, так и для целей измерения, контроля и управления различными промышленными объектами и автоматизации технологических и производственных процессов.

Значение электроники трудно переоценить. Она играет важнейшую роль в решении всех задач, стоящих перед народным хозяйством. Без электроники немыслимы ускорение социальноэкономического развития страны, всемерная интенсификация и повышение эффективности производства на базе научно-технического прогресса. Техника кинематографии и видеотехника базируются на использовании электронных устройств, в которых применяются полупроводниковые и электровакуумные приборы. Например, при воспроизведении звука с фотографической фонограммы кинофильма световой поток от читающей лампы кинопроектора проходит сквозь фонограмму на фотодиод или фотоумножитель, который преобразует световые колебания в электрические. Однако мощность этих колебаний слишком мала, чтобы привести в действие громкоговоритель кинозала.

Поэтому слабые электрические колебания подают на электронный усилитель, который увеличивает их мощность до величины, требуемой на входе громкоговорителя. В усилителях и источниках питания электронной аппаратуры используют полупроводниковые диоды, транзисторы, электронные лампы. В видеотехнике помимо этого необходимы электроннолучевые трубки. Классификация электронных приборов Типы и функции электронных приборов весьма разнообразны. Классификацию этих приборов можно производить по различным признакам. Основными из них являются принцип действия, вид преобразования энергии и назначение прибора. По принципу действия электронные приборы делят на полупроводниковые и электровакуумные.

Полупроводниковыми называют приборы, действие которых основано на использовании свойств полупроводников. В этих приборах электронные процессы происходят либо на границе двух полупроводников с разными типами электропроводности или на границе полупроводника с металлом, либо в объеме полупроводника. К ним относятся полупроводниковые диоды, транзисторы, тиристоры, фотодиоды, светодиоды и другие.

Электровакуумнами называют приборы, действие которых основано на прохождении электрического тока за счет движения электронов между электродами через вакуум или газ. Для создания вакуума из баллона п~!ибора откачивают воздух до давления, не превышающего !О гПа.

При таком высоком вакууме в процессах участвуют только электроны. К таким приборам относятся электронные лампы, электроннолучевые трубки, фотоумножители и другие. Электровакуумные приборы, действие которых основано на процессах при ионизации намеренно введенного инертного газа или паров ртути, называют газорозрядными. При прохождении электрического тока через газоразрядный прибор в процессах участвуют как электроны, так и положительные ионы газа. К газоразрядным приборам относятся газотроны, неоновые лампы, цифровые индикаторы тлеющего разряда, газоразрядные источники света и другие.

По виду преобразования энергии различают электропреобразовательные, фотоэлектронные и электронно-оптические приборы. Элекгропреобразоаательные приборы преобразуют один вид электрической энергии в другой ее вид. Фотоэлектронные приборы преобразуют энергию оптического излучения (световую) в электрическую, а электронно-оптические, наоборот, — электрическую в энергию оптического излучения. По назначению электропреобразовательные приборы подразделяют на выпрямительные, усилительные и генераторные. Выпрямительные приборы преобразуют переменный ток промышленной частоты в постоянный ток, а также осуществляют детектирование высокочастотных колебаний в радиотехнике. К ним относятся полупроводниковые диоды. Усилительные приборы предназначены для увеличения мощности электрических колебаний различной частоты, а также постоянного тока. К ним относятся транзисторы, триоды, много- электродные лампы.

Усилительные приборы могут выполнять функцию вырабатывания электрических колебаний разной частоты за счет потребления постоянного тока. В этом случае они являются генераториыми приборами и преобразуют постоянный ток в переменный. Краткий исторический обзор развития электроники Современная электроника нан важнейшая отрасль науки и техники разаиаа. лась на основе физинн и электротехники на базе тех открытий и изобретений, которые были сделаны н хонде Х1Х вЂ” начале ХХ века, но корнями своими уходят а более далекие времена. В 1752 г.М. В. Ломоносов и Б.

Франклин почти однонременно н незаннсимо друг от друга показали на опытах, что гром и молния представляют собой надеина, сопроааждаюшне мощный электрический разряд а атмосфере. В 1785 г. Ш. Кулон обнаружил утечку электрических зарядов через ноздух„т. е.