Петров К.С. Радиоматериалы и радиокомпоненты (2003) (1152094), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В 1939 году построены первые приборы для усиления и генерирования колебаний СВЧ, названные пролетными клистронами, В 1940 году изобретен более простой отражательный клистрон. В 1938-40 годах сконструированы вакуумные триоды с плоскими дисковыми электродами, нашедшие применение в СВЧ-диапазоне. В эти же годы для генерирования мощных СВЧ-колебаний разрабатываются магнетроны.
Введение В течение 30-х годов и позже интенсивно развивалась полупроводниковая электроника. Ученые исследовали физические процессы в полупроводниках, влияние примесей на эти процессы, термоэлектрические и фотоэлектрические свойства полупроводников, выпрямление переменного тока полупроводниковыми приборами. Была разработана квантовая теория полупроводников, введено понятие подвижности свободных мест кристаллической решетки полупроводника, получивших впоследствии название дырок, создана теория генерации пар «электрон — дырка».
Была экспериментально подтверждена теория полупроводников, созданная школой советского академика А. Ф. Иоффе. 1 июля 1948 года в газете «Нью-Йорк таймс» появилась короткая информация: «Вчера фирма "Белл телефон лабораториз" впервые продемонстрировала изобретенный ею прибор под названием "транзистор", который в отдельных случаях можно использовать в области радиотехники вместо электронных ламп,. Он начинает работать мгновенно, без задержки на разогрев, так как в отличие от радиолампы в нем нет накала.
Рабочие элементы прибора состоят всего из двух тонких проволочек, подходящих к кусочку твердого полупроводникового материала величиной с булавочную головку, приплавленному к металлическому основанию. Вещество, помещенное на металлическое основание, усиливает ток, подводимый к нему по одной проволочке, а другая проволочка отводит усиленный ток». Изобретателями транзистора являются Д.
Бардин, У. Браттайн и У, Шокли. С изобретением транзистора начался новый этап в развитии радиоэлектроники — этап микроминиатюризации РЭА. Применение транзисторов вместо электронных ламп позволило существенно сократить размеры радиокомпонентов, уменьшить массу и объем РЭА и, что не менее важно, снизить потребление электроэнергии и повысить надежность аппаратуры. Развитие транзисторной электроники, совершенствование технологии изготовления транзисторов привели к возникновению нового направления в электронике— микроэлектроники.
В 60-х годах были созданы интегральные схемы (ИС), в которых все элементы разрабатываются в едином технологическом процессе, нераздельно связаны и электрически соединены между собой как единое целое, что позволило резко повысить надежность РЭА, еще более уменьшить габариты и массу РЭА, повысить экономичность. Интегральные схемы в середине 60-х годов содержали до 100 элементов на полупроводниковом кристалле при размере элементов около 100 мкм, В начале 70-х годов появились большие интегральные схемы (БИС), содержавшие на кристалле от 100 до 104 элементов при размере элементов от 3 до 100 мкм. В конце 70-х годов созданы сверхбольшие интегральные схемы (СБИС), содержащие от 10' до 10'элементов на кристалле при размере элементов от 1 до 3 мкм.
Дальнейшее развитие микроэлектроники привело к освоению субмикронных размеров элементов микросхем. Исследования показали, что пределом уменьшения размеров элементов является значение 0,2 мкм. Однако достижение таких размеров связано с преодолением определенных технологических трудностей. Иначе говоря, существуют физические пределы развития интегральной микроэлектроники.
Параллельно с интегральной микроэлектроникой в 80-е годы развивалась функциональная электроника, позволяющая реализовать определенную функцию аппаратуры без применения стандартных базовых элементов (диодов, резисторов, транзисторов и т. д.), базируясь непосредственно на физических явлениях в твердом Введение теле. В функциональной электронике используются такие механизмы, как оптические явления (оптоэлектроника), взаимодействие потока электронов с акустическими волнами в твердом теле (акустоэлектроника) и ряд других. Вступление в третье тысячелетие электроника отмечает зарождением нового направления — наноэлектроники.
В начале 90-х годов были созданы микроскопы, позволяющие не только наблюдать атомы, но и манипулировать ими. Нанотехнологии позволяют, последовательно размешая нужные атомы и атомные структуры в четком порядке и в точно определенном месте, конструировать такие технологические диковинки, которым пока еше и название не придумали. Сейчас разработки в области нанотехнологий ведутся во многих странах. Правительство США объявило нанотехнологии одной из одиннадцати важнейших областей научных исследований и обязалось выделять на развитие этой отрасли науки порядка 300-400 миллионов долларов ежегодно.
От издательства Ваши замечания, предложения, вопросы отправляйте по адресу электронной почты совгр9ргтег.сов (нздательство «Питер», компьютерная редакция). Мы будем рады узнать ваше мнение! На « еЬ-сайте издательства птгр://ггвгп.рггег.сов вы найдете подробную информацию о наших книгах. Глава 1 Злектрофизические свойства радиоматериалов Материалы, применяемые в электронной технике, подразделяют на радиоматериалы и конструкционные материалы. Под радиоматериалами понимают материалы, свойства которых зависят от электрических и магнитных полей, Конструкционными материалами называют материалы, которые должны обеспечивать механическую прочность изделий, создаваемых из этих материалов. Электрические и механические свойства материалов обусловлены их структурой, которая, в свою очередь„определяется структурой электронных оболочек атомов.
По реакции на электрическое поле радиоматериалы делят на проводники, диэлектрики и полупроводники. По реакции на магнитное поле различают магнитные и немагнитные материалы. 1.1. Общие сведения о строении вещества Все вещества состоят из атомов. Из атомов состоят молекулы. Из молекул состоит вещество. Вещество может находиться в газообразном, жидком или твердом состоянии. Эти истины знает каждый школьник. Для того чтобы разобраться в том, как устроены и работают современные сложные электронные приборы, необходимо систематизировать некоторые основные положения физики, начиная со структуры атомов и молекул. Структура электронных оболочек атомов Современная физика рассматривает атомы как частицы, состоящие из положительно заряженных ядер, окруженных электронными оболочками.
Электроны относятся к категории микрочастиц, которым присущ принцип дуализма, то есть 19 1.1. Общие сведения о строении вещества где Ь вЂ” постоянная Планка (Ь = 6,62 10-и эВ.с); ч — частота электромагнитных колебаний; и — скорость движения электрона по орбите. Учитывая, что ч = и/Л, получаем формулу для длины волны: Л= —. Ь вю (1.1) Для получения стоячей волны должно выполняться условие 2яг =пЛ= и —, Ь вю (1.2) где г — радиус орбиты; в = 1, 2, 3,...
они обладают как свойствами частицы, так и свойствами волны. Ни видеть, ни осязать электроны нельзя. Поэтому, изучая их, приходится пользоваться моделями и абстракциями. Простейшей, наиболее наглядной моделью, является модель Н. Бора, в которой электроны уподобляются шарикам, вращающимся вокруг ядра по определенным орбитам.
С точки зрения квантовой физики такое представление ошибочно, так как микрочастица не может одновременно обладать определенными значениями координаты и импульса. Поэтому применительно к микрочастице понятие траектории теряет смысл. Квантовая механика в состоянии предсказать лишь вероятность нахождения электрона в данной точке пространства.
Эта вероятность представляет собой «усредненную» картину поведения электрона, что позволяет представить электрон в виде облака, которое называют орбиталью, Если в атоме водорода, удаляясь от ядра, проследить вероятность нахождения электрона, то окажется, что у самого ядра она равна нулю, потом возрастает, достигая максимального значения на расстоянии 0,53 10 э см от ядра, а затем постепенно убывает. Расстояние г = 0,53 10 ' см условно принимают за радиус орбиты в атоме водорода, а сам электрон рассматривают в виде шарика массой гл = 9,1 10ни кг и зарядом «у = 1,6 10 " Кл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
