Федосеева - Основы электроники и микроэлектроники (Основы электроники и микроэлектроники (книга)), страница 2

темный разряд. Слелуюшее, Х1Х столетие ознаменовалось большим количеством важнейших открытий и изобретений, приаедшнх н возникновению элентронинн. Русский электрик П. Н. Яблочков исследовал электрическую дугу и н 187б г. практически применил ее для оснешения. В 1872 г. А. Н. Лодыгин изобрел электрическую осеетительную лампу с нитью наналннания, ногорая яаляегея прообразом электро- вакуумного прибора. В 1883 г.

Томас Эдисон обнаружил прохождение элехгричесного тона а вакууме между раскаленной нитью и положительной пластинкой. Однако он не мог ни объяснить, ни применить это явление. Оно было объяснено лишь после открытия а !897 г. Дж. Дж. Томсоном сушеегнааания электронов и успехов физики а области разработки электронной теории строения вещества. Открытое Т. Эдисоном явление получило практическое применение в !904 г.— прн создании англичвнином Д. Флемингом двухэлектродной элентронной лампы и использовании ее для выпрямления переменного тока.

В 1907 г. Ли де Форест в Америке ввел в электронную лампу третий электрол и обнаружил усилительные свойства этой лампы — триода. Изобретение радио в! 895 г. русским ученым А. С. Поповым и появление электронных ламп способствовало бурному развитию радиотехники. В России в 1910 г. В. И. Коваленков продемонстрировал макет усилителя на триоде. Первые электровакуумиые триоды, наполненные парами ртути, были разработаны академиком Н. Д. Папалекси в !914 г., и первые вакуумные приемноусилнтельные лампы создал М.

А. Бонч-Бруевич в 1916 г. Однако в технически отсталой царской России эти изобретении, как и многие другие, не были использованы, поскольку не существовало электровакуумной промышленности. Она начала развиваться только после Октябрьской революции. Началом развития отечественной радиоэлектронной промышленности следует считать создание в 1918 г. по инициативе В. И. Ленина радиолаборатории в Нижнем Новгороде. Она явилась научной и одновременно производственной базой для развития радиоэлектроники в Соштском Союзе. В ней под руководством М. А. Бонч- Бруевича работали крупные ученые н инженеры, такие, как В. П.

Вологдин, А. Ф. Шорин, О. В. Лосев. Ими были разработаны и освоены в производстве радиоприемные лампы и мощные генераторные лампы для радиопередатчиков. Дальнейшее развитие радиотехники потребовало разработки более сложных электронных ламп: в 1924 — 1926 гг. был создан тетрод, в 1930 — 1931 гг.

— пентод, в 1934 — 1935 гг. — многосеточные и комбинированные лампы. Параллельно с Нижегородской радиолабораторней с 1917 г. в Москве и Петрограде в области радиоэлектроники работали ячейки физиков, превратившиеся впоследствии в крупные лаборатории и научно-исследовательские институты. В них создавались радиолампы, разрабатывалась теория электронных процессов, нзучалнсь фотоэлектрические явления. В 1922 г. в Петрограде на базе лаборатории, руководимой А. А. Черныгцевым и С.

А. Векшинским, был создан электроламповый завод, получивший в 1928 г. название «Светлана». Одновременно с электраннымн лампами развивались газоразрядиые приборы: в 1908 г. В. П. Вологдиным разработаны ртутные выпрямители, в 1929 †19 гг. созданы газотроны, тиратроны, затем сгабилитроны, неоновые лампы и другие. Для развития способов передачи изображения и измерительной техники создавались фотоэлектронные н электронно-оптические приборы. В 1887 †18 гг.

А. Г. Столетов вывел основной закон фотоэлектронной эмиссии, нв основании которого был создан первый фотоэлемент. Углубление теории этой рвботы дал А. Эйнштейн, установив в 1905 г. второй закон фотоэлектронной эмиссии. В !932 †19 гг. советские ученые С. А. Векшинский, П. В. Тимофеев, Л. А. Кубецкий разработали фотоумножители. В России одну из первых электроннолучевых трубок для осциллографа предложил в 1910 — 1911 гг. Д. А.

Рожанский, а в 1912 г. профессор Б. Л. Розинг продемонстрировал возможность использования электроннолучевых трубок для передачи и приема телевизионного изображения. Созданием передающих и приемных электроннолучевых трубок занимались советские ученые П. В. Шмаков, П. В.

Тимофеев, С. И. Катаев. Нв современном этапе развития электроники полупроводниковые приборы практически вытеснили электроввкуумные почти во всех областях науки и техники. Интересна истории нх развития. Еще в 1874 г. А. С. Попов обнаружил выпрямительные свойства контактов между металлом и некоторыми сернистыми соединениями, а в !900 г.

он впервые применил в своем приемнике кристаллический детектор в виде графитовой пластинки и металлической иглы. Однако физические основы действия полупроводниковых приборов еще не были изучены и полупроволники долгое время не находили технического применения. О. В. Лосев, изучая полупроводниковые кристаллы в Нижегородской радиолаборатории, разработал в 1922 г. радиоприемник с использованием такого кристалла. Дальнейшие его работы привели в 1923 г. к обнаружению в кристаллах явления свечения, что позлнее легло в основу создания светоизлучвюшнх диодов и лазеров.

Долгое время внедрение полупроводников в радиотехнику тормозилось недостаточным знанием их свойств, отсутствием теоретической и технологической базы для их создания. Широкое исследование полупроводников проводили в 30-е голы советские ученые под руководством академика А. Ф. Иоффе. Болыпой вклад в развитие полупроводниковой техники внесли Б. В.

Курчатов, Б. Т. Коломиец, Д. Н. Наследов и другие физики исследованиями фотоэлектрических явлений в полупроводниках. В 1940 г. были изготовлены первые точечные германневые н кремниевые диоды. В 1948 г. американские физики Дж. Бардин и У. Браттейн разработали и изготовили первый германиевый точечный транзистор.

В 1951 г. были созданы плоскостные транзисторы. В 1952 г. У. Шокли разработал теорию плоскостных транзисторов, а также полевых транзисторов с управляющим р-и переходом. Позднее появились тиристары, фотодиоды. Первые отечественные транзисторы были созданы в !949 г. А. В. Красиловым и С. Г.

Мадояном. В !950 г. предложены кремниевые СВЧ-диоды, в в 1961 г.— германиевые; в 1954 г. — солнечные батареи. В 60-е годы разработаны новые методы технологии изготовления полупроводниковых структур, предложены МОП-структуры, получено когерентнае излучение полупроводников, появились туннельные диоды, вариквпы, СВЧ-транзисторы, эффективные светоизлучаюшие диолы. Все это положило начало бурному развитию полупроводниковой электроники, возникла лазерная техника.

В 1964 г. за большой вклад в развитие квантовой радиофизики советским ученым Н. Г. Бисову и А. А. Прохорову была присуждена Нобелевская премия. В 1972 г. Ж. И. Алферов создал инжекционные лазеры. Полупроводниковая электроника вошла во все отрасли науки н техники. Ес успехи создали базу для развития микроэлектроники, которая позволяет решить проблему уменьшения массы, габаритов и стоимости электронной вппарвтуры при одновременном увеличении ее сложности, расширении функций и повышении надежности. Микроэлектроника занимается исследованием, разработкой, конструированием, изготовлением и применением микроэлектронных изделий.

Ее основные направления — интегральная и функциональная микроэлектроника. Интегральная минроэлектроникв создает микроэлектронные изделия на базе интегральных схем. Технология их изготовлении основана на объединении всех элементов электронного узла, аналогичных обычным радиодеталям, внутри или на поверхности полупроводникового кристалла. Каждый элемент формируется в определенном микроучастке кристалла.

При этом все элементы и их межсоединения создаются в едином технологическом процессе, после чего кристалл герметизируется в корпусе с выводами для внешних соединений. Полученная интегральная микросхема выполняет определенную функцию преобразовании электрического сигнала и является законченным узлом устройства — усилителем, выпримителем, фильтром, логическим элементом ЭВМ и т. п. Функциональная микроэлектроника создает функциональные приборы и микросхемы. Они отличаются от интегральных микросхем тем, что не имеют элементов, аналогичных радиодеталям, -- диодов, транзисторов, резисторов и конденсаторов. Для преобразовании сигналов в них осуществляется превращение одного вида энергии в лругой за счет использования различных свойств веществ и явлений в твердом теле, как связанных, так и не связанных с электропроводностью; фотоэлектрических, оптических,магнитных, электрохимическнх, тепловых, У льтразвуковых и т.д.

В зависимости от используемых явлений различают направления функциональной микроэлектроники. Одним из них, получившим широлое распространение, является оптоэлектроника, основанная на преобразовании электрических сигналов в оптические и наоборот. Для этого служат оптопвры, содержащие светоизлучающие диоды и фотодиоды, используемые в приборах, называемых оптронами Первые разработки в области интегральных микросхем появились в конце 50-х — начале 60-х г.