Редактор на текст: Шереметиев А. Н. (Ангарска държавна технологична академия)

Електронна поща: [имейл защитен]

1. Въведение

Електрониката е бързо развиващ се клон на науката и технологиите. Тя изучава физическите основи и практическите приложения на различни електронни устройства. Физическата електроника включва: електронни и йонни процеси в газове и проводници. На границата между вакуум и газ, твърди вещества и течности. Техническата електроника включва изучаването на структурата на електронните устройства и тяхното приложение. Областта, посветена на използването на електронни устройства в индустрията, се нарича Индустриална електроника.

Напредъкът в електрониката е до голяма степен стимулиран от развитието на радиотехниката. Електрониката и радиотехниката са толкова тясно свързани, че през 50-те години те са обединени и тази област на технологиите е наречена Радиоелектроника. Днес радиоелектрониката е комплекс от области на науката и технологиите, свързани с проблема за предаване, приемане и преобразуване на информация с помощта на електрически / магнитни трептения и вълни в радио и оптичния честотен диапазон. Електронните устройства служат като основни елементи на радиотехническите устройства и определят най-важните показатели на радиооборудването. От друга страна, много проблеми в радиотехниката доведоха до изобретяването на нови и подобряването на съществуващите електронни устройства. Тези устройства се използват в радиокомуникациите, телевизията, записването и възпроизвеждането на звук, радиолокацията, радионавигацията, радиотелеуправлението, радиоизмерванията и други области на радиотехниката.

Съвременният етап на развитие на технологиите се характеризира с все по-голямото навлизане на електрониката във всички сфери на живота и дейността на хората. Според американската статистика до 80% от цялата индустрия е заета от електроника. Постиженията в областта на електрониката допринасят за успешното решаване на най-сложните научно-технически проблеми. Повишаване ефективността на научните изследвания, създаване на нови видове машини и съоръжения. развитие ефективни технологиии системи за управление: получаване на материал с уникални свойства, подобряване на процесите на събиране и обработка на информация. Покривайки широк спектър от научни, технически и индустриални проблеми, електрониката се основава на постиженията в различни области на знанието. В същото време, от една страна, електрониката поставя задачи пред други науки и производство, стимулирайки тяхното по-нататъшно развитие, а от друга страна, ги оборудва с качествено нови технически средства и методи на изследване. Обектите на научните изследвания в областта на електрониката са:

1. Изучаване на законите на взаимодействие на електрони и други заредени частици с електрически/магнитни полета.

2. Разработване на методи за създаване на електронни устройства, в които това взаимодействие се използва за преобразуване на енергия с цел предаване, обработка и съхраняване на информация, автоматизация производствени процеси, създаване на енергийни устройства, създаване на контролно-измервателна апаратура, средства за научен експеримент и други цели.

Изключително ниската инерция на електрона дава възможност за ефективно използване на взаимодействието на електрони, както с макрополета вътре в устройството, така и с микрополета вътре в атом, молекула и кристална решетка, за генериране на преобразуване и получаване на електрически / магнитни трептения с честота до до 1000 GHz. Както и инфрачервено, видимо, рентгеново и гама лъчение. Последователното практическо развитие на спектъра на електронните/магнитните трептения е характерна черта на развитието на електрониката.

2. Основа за развитие на електрониката

2.1 Основите на електрониката са положени от работата на физиците през 18-19 век. Първите в света изследвания на електрическите разряди във въздуха са извършени от академиците Ломоносов и Ричман в Русия и независимо от тях от американския учен Франкел. През 1743 г. Ломоносов в своята ода „Вечерни размисли за Божието величие“ очертава идеята за електрическата природа на мълнията и северното сияние. Още през 1752 г. Франкел и Ломоносов показват чрез експеримент с помощта на "гръмотевична машина", че гръмотевиците и светкавиците са мощни електрически разряди във въздуха. Ломоносов също установи, че електрическите разряди присъстват във въздуха дори при липса на гръмотевична буря, тъй като. и в този случай може да се извлекат искри от "машината за гръмотевици". „Машината на гръмотевица“ беше лайденски буркан, инсталиран в жилищен район. Едната от плочите на която беше свързана с тел към метален гребен или връх, закрепен на стълб в двора.

През 1753 г. по време на експерименти професор Рихман, който провеждал изследвания, бил убит от мълния, която ударила стълб. Ломоносов създава и обща теориягръмотевични бури, което е прототип на съвременната теория за гръмотевичните бури. Ломоносов също изследва светенето на разреден въздух под действието на машина с триене.

През 1802 г. Василий Владимирович Петров, професор по физика в Петербургската медико-хирургическа академия, за първи път, няколко години преди английския физик Дейви, открива и описва явлението електрическа дъга във въздуха между два въглерода. електроди. В допълнение към това фундаментално откритие Петров притежава описание на различни видове луминесценция на разреден въздух, когато през него преминава електрически ток. Петров описва откритието си по следния начин: Ако 2 или 3 дървени въглища, и ако чрез метални изолирани водачи, свързани с двата полюса на огромна батерия, ги приближите един до друг на разстояние от една до три линии, тогава между тях се появява много ярка светлина. бял цвятсветлина или пламък, от които тези въглени пламват по-бързо или по-бавно и от които може да се освети тъмен мир.„Трудовете на Петров се тълкуваха само на руски, те не бяха достъпни за чуждестранни учени. В Русия значението на работата не беше разбрано и те бяха забравени. Затова откриването на дъговия разряд се приписва на английския физик Дейви.

Началото на изучаването на абсорбционните и емисионните спектри на различни тела доведе немския учен Плукер до създаването на тръбите на Хойслер. През 1857 г. Плюкер установява, че спектърът на тръба на Хойслер, удължен в капиляр и поставен пред процеп на спектроскоп, недвусмислено характеризира естеството на съдържащия се в него газ и открива първите три линии от така наречената Балмерова спектрална серия на водорода . Ученикът на Плюкер, Гиторф, изучава тлеещия разряд и през 1869 г. публикува серия от изследвания върху електрическата/проводимостта на газовете. Заедно с Плюкер той притежава първите изследвания на катодните лъчи, които са продължени от англичанина Крукс.

Значителна промяна в разбирането на феномена на газовия разряд беше причинена от работата на английския учен Томсън, който откри съществуването на електрони и йони. Томсън създава Кавендишката лаборатория, от която идват редица физици, които изследват електрическите заряди на газовете (Таунсън, Астън, Ръдърфорд, Крукс, Ричардсън). В бъдеще това училище има голям принос за развитието на електрониката. От руските физици върху изучаването на дъгата и нейното практическо приложение за осветление са работили: Яблочков (1847–1894), Чиколев (1845–1898), Славянов (заваряване, претопяване на метали с дъга), Бернардос (използване на дъгата за осветление). Малко по-късно Лачинов и Миткевич изучават дъгата. През 1905 г. Миткевич установява природата на процесите в катода на дъговия разряд. Столетов (1881–1891) се занимава с несамостоятелно разреждане на въздуха. По време на класическото си изследване на фотоелектричния ефект в Московския университет Столетов построи "въздушен елемент" (AE) за експеримента с два електрода във въздуха, който дава електрически ток без включване на външен ЕМП във веригата само когато катодът е осветен отвън. Столетов нарича този ефект актиноелектричен. Той изследва този ефект както при високо, така и при ниско атмосферно налягане. Специално построеното от Столетов оборудване позволява да се създаде намалено налягане до 0,002 mm. rt. стълб. При тези условия актиноелектричният ефект е не само фототок, но и фототок, усилен от независим газов разряд. Столетов завършва статията си за откриването на този ефект по следния начин: Колкото и да се формулира окончателно обяснението на актиноелектричните разряди, не може да не се открият някои особени аналогии между тези явления и отдавна познатите, но все още неясни разряди на тръбите на Хойслер и Крукс. Желаейки в първите си експерименти да се ориентирам сред явленията, представлявани от моя мрежов кондензатор, неволно си казах, че пред мен е тръба на Гайслер, която може да работи дори без въздушен разряд с външна светлина. Тук и там електрическите явления са тясно свързани със светлинните явления. Тук там катода играе особена роля и явно е разпрашен. Изследването на актиноелектричните разряди обещава да хвърли светлина върху разпространението на електричеството в газовете като цяло...Тези думи на Столетов бяха напълно оправдани.

През 1905 г. Айнщайн дава интерпретация на фотоелектричния ефект, свързан със светлинните кванти, и установява закон, наречен на негово име. По този начин фотоелектричният ефект, открит от Столетов, характеризира следните закони:

1) Закон на Столетов - броят на симулираните електрони за единица време е пропорционален, при равни други условия, на интензитета на светлината, падаща върху повърхността на катода. Тук равни условия трябва да се разбират като осветяване на повърхността на катода с монохроматична светлина със същата дължина на вълната. Или светлина със същия спектрален състав.

Максималната скорост на електроните, напускащи повърхността на катода с външен фотоелектричен ефект, се определя от съотношението:

е стойността на енергийния квант на монохроматичното лъчение, падащо върху повърхността на катода.

– Работата на изход на електрон от метал.

3) Скоростта на фотоелектроните, напускащи повърхността на катодите, не зависи от интензитета на падащото върху катода лъчение.

Външният фотоелектричен ефект е открит за първи път от немския физик Херц (1887 г.). Експериментира с електромагнитното поле, което откри. Херц забеляза, че в искрова междина на приемната верига, искра, която открива наличието на електрически трептения във веригата, прескача, ceteris paribus, по-лесно, ако светлината от искров разряд в генераторната верига попадне върху искрова междина.

През 1881 г. Едисон за първи път открива явлението термоелектронна емисия. Провеждайки различни експерименти с въглеродни лампи с нажежаема жичка, той построи лампа, съдържаща във вакуум, в допълнение към въглеродна жичка, метална плоча A, от която е получен проводникът P. , не се открива ток. Това явление е наречено ефект на Едисон. Феноменът на излъчване на електрони от горещи метали и други тела във вакуум или в газ се нарича термоелектронна емисия.

3. Етапи на развитие на електрониката

Етап 1. Към първия етап принадлежи изобретяването на лампа с нажежаема жичка през 1809 г. от руския инженер Ладигин.

Откриването през 1874 г. от немския учен Браун на изправителния ефект в контакта метал-полупроводник. Използването на този ефект от руския изобретател Попов за откриване на радиосигнал му позволи да създаде първия радиоприемник. За дата на изобретяването на радиото се счита 7 май 1895 г., когато Попов прави презентация и демонстрация на заседание на Физическия отдел на Руското физико-химическо общество в Санкт Петербург. А на 24 март 1896 г. Попов предава първото радиосъобщение на разстояние 350 метра. Успехите на електрониката през този период от нейното развитие допринасят за развитието на радиотелеграфията. В същото време те разработиха научните основи на радиотехниката, за да опростят устройството на радиоприемника и да повишат неговата чувствителност. Различни страни разработват и изследват различни видове прости и надеждни детектори за високочестотни трептения - детектори.

При висок вакуум газовото разреждане между електродите е такова, че средният свободен път на електроните значително надвишава разстоянието между електродите, следователно при положително анодно напрежение V a спрямо катода, електроните се движат към анода, причинявайки ток I a в анодната верига. Когато анодното напрежение V a е отрицателно, излъчените електрони се връщат към катода и токът в анодната верига е нула. По този начин електровакуумният диод има едностранна проводимост, която се използва при коригиране на променлив ток. През 1907 г. американският инженер Лий де Форест открива, че чрез поставяне на метална мрежа (c) между катода (K) и анода (A) и прилагане на напрежение V c към нея, е възможно да се контролира анодния ток I a с практически без инерция и с ниска консумация на енергия. Така се появява първата електронна усилвателна тръба - триод (фиг. 3). Неговите свойства като устройство за усилване и генериране на високочестотни трептения доведоха до бързото развитие на радиокомуникациите. Ако плътността на газа, запълващ балона, е толкова висока, че средният свободен път на електроните е по-малък от разстоянието между електродите, тогава електронният поток, преминавайки през междуелектродното разстояние, взаимодейства с газовата среда, в резултат на което свойствата на средата се променят драматично. Газообразната среда се йонизира и преминава в плазмено състояние, което се характеризира с висока електропроводимост. Това свойство на плазмата е използвано от американския учен Хел в разработения от него през 1905 г. гастрон - мощен токоизправителен диод, пълен с газ. Изобретяването на гастрона бележи началото на развитието на газоразрядни електровакуумни устройства. В различни страни производството на електронни лампи започва да се развива бързо. Това развитие беше особено силно стимулирано от военното значение на радиокомуникациите. Следователно 1913 - 1919 г. - период на бързо развитие на електронните технологии. През 1913 г. немският инженер Майснер разработва схема за тръбен регенеративен приемник и с помощта на триод получава незатихващи хармонични трептения. Новите електронни генератори позволиха да се заменят искровите и дъговите радиостанции с лампови, което на практика реши проблема с радиотелефонията. Оттогава радиотехнологиите се превърнаха в лампови технологии. В Русия първите радиолампи са направени през 1914 г. в Санкт Петербург от Николай Дмитриевич Папалекси, консултант на Руското общество за безжична телеграфия, бъдещ академик на Академията на науките на СССР. Папалекси завършва университета в Страсбург, където работи под ръководството на Браун. Поради липсата на перфектно изпомпване, първите радиолампи Papaleksi не бяха вакуумни, а пълни с газ (живак). От 1914 - 1916г Папалекси провежда експерименти по радиотелеграфия. Работил е в областта на радиосвръзката с подводници. Той ръководи разработването на първите проби от домашни радио тръби. От 1923 - 1935г заедно с Манделщам ръководи научния отдел на централната радиолаборатория в Ленинград. От 1935 г. работи като председател на научния съвет по радиофизика и радиотехника към Академията на науките на СССР.

Първите електрически вакуумни приемно-усилвателни радиолампи в Русия са произведени от Бонч-Бруевич. Роден е в Орел (1888). През 1909 г. завършва инженерно училище в Санкт Петербург. През 1914 г. завършва офицерско електротехническо училище. От 1916 до 1918 г. той се занимава със създаването на електронни тръби и организира тяхното производство. През 1918 г. оглавява радиолабораторията в Нижни Новгород, обединяваща най-добрите радиоспециалисти от онова време (Остряков, Пистолкорс, Шорин, Лосев). През март 1919 г. започва серийното производство на вакуумна тръба RP-1 в радиолабораторията в Нижни Новгород. През 1920 г. Бонч-Бруевич завършва разработката на първите в света генераторни лампи с меден анод и водно охлаждане с мощност до 1 kW. Известни немски учени, след като се запознаха с постиженията на лабораторията в Нижни Новгород, признаха приоритета на Русия в създаването на мощни генераторни лампи. Голяма работа по създаването на електровакуумни устройства се разгръща в Петроград. Тук са работили Чернишев, Богословски, Векшински, Оболенски, Шапошников, Зусмановски, Александров. Изобретяването на нагрятия катод беше от голямо значение за развитието на електровакуумната технология. През 1922 г. в Петроград е създаден електрически вакуумен завод, който се слива с завода за електрически лампи Светлана. В изследователската лаборатория на този завод Векшински извършва многостранни изследвания в областта на физиката и технологията на електронните устройства (за емисионните свойства на катодите, отделянето на газ от метал и стъкло и други).

Преходът от дълги вълни към къси и средни вълни и изобретяването на суперхетеродина и развитието на радиоразпръскването изискват разработването на по-модерни тръби от триодите. Екранирана лампа с две решетки (тетрод), разработена през 1924 г. и подобрена през 1926 г. от американеца Хел, и електрическа вакуумна тръба с три решетки (пентод), предложена от него през 1930 г., решиха проблема с увеличаването на работните честоти на излъчване. Пентодите се превърнаха в най-разпространените радиолампи. Развитието на специални методи за радиоприемане предизвика през 1934-1935 г. появата на нови видове многорешетъчни честотно преобразуващи радио тръби. Появиха се и различни комбинирани радиотръби, чието използване позволи значително да се намали броят на радиотръбите в приемника. Връзката между електровакуума и радиотехниката беше особено ясно проявена през периода, когато радиотехниката премина към развитието и използването на УКВ диапазона (ултракъси вълни - метър, дециметър, сантиметри и милиметър). За тази цел, първо, вече известните радио тръби бяха значително подобрени. Второ, бяха разработени електровакуумни устройства с нови принципи на електронно управление на потока. Те включват магнетрони с много кухини (1938), клистрони (1942), лампи с обратна вълна (BWO) (1953). Такива устройства могат да генерират и усилват много високи честоти, включително милиметрови вълни. Тези постижения в електровакуумната технология доведоха до развитието на такива отрасли като радионавигация, радиолокация, импулсна многоканална комуникация.

Съветският радиофизик Рожански през 1932 г. предлага създаването на устройства със скоростна модулация на електронния поток. По негова идея Арсениев и Хайл през 1939 г. построяват първите устройства за усилване и генериране на микровълнови трептения (свръхвисоки честоти). От голямо значение за техниката на дециметровите вълни са работите на Девятков, Хохлов, Гуревич, които през 1938-1941 г. проектират триоди с плоски дискови електроди. По същия принцип в Германия са направени металокерамични лампи, а в САЩ - фарове.

Създаден през 1943г Лампите с пътуващи вълни (TWT) осигуряват по-нататъшното развитие на микровълновите радиорелейни комуникационни системи. За генериране на мощни микровълнови трептения през 1921 г. неговият автор Хел предлага магнетрон. Изследванията на магнетрона са извършени от руски учени - Слуцки, Грехова, Щайнберг, Калинин, Зусмановски, Брауде, в Япония - Яги, Окабе. Съвременните магнетрони възникват през 1936 - 1937 г., когато по идея на Бонч-Бруевич неговите служители Алексеев и Моляров разработват многокухни магнетрони.

През 1934 г. служителите на централната радиолаборатория Коровин и Румянцев провеждат първия експеримент за използване на радар и определяне на летящ самолет. През 1935 г. теоретичните основи на радара са разработени в Ленинградския физико-технически институт от Кобзарев. Едновременно с развитието на вакуумните електрически устройства, на втория етап от развитието на електрониката, бяха създадени и усъвършенствани газоразрядни устройства.

През 1918 г., в резултат на изследователската работа на д-р Шрьотер, немската компания Pintsch произвежда първите промишлени лампи с тлеещ разряд за 220 V. От 1921 г. холандската компания Philips произвежда първите 110 V неонови лампи с тлеещ разряд.

През 1930 г. Ноулс за първи път публикува описание на неонова лампа с тлеещ разряд, в която разрядът между анода и катода се причинява от трети електрод. Първият тиратрон с тлеещ разряд (фиг. 4), който намери широко приложение, е проектиран през 1936 г. от изобретателя на компанията Bell Telephone. По това време се казваше "Лампа - 313А". През същата година друг изобретател, Уитли, предлага свой собствен дизайн на тиратрона. Където с помощта на тока (I c) на управляващия електрод (c) се създава необходимото начално ниво на концентрация на електрони и йони, във вакуумната междина анод - катод. Това ниво осигурява появата на тлеещ разряд. Същият ефект се използва в декатрона, предложен от Ericsson. Декатронът е десеткатоден ключ (фиг. 5), състоящ се от един анод (A) и десет катода (K1, K2, K3 ..., K10) и подкатоди, разположени между катодите ( 1, 2) . Зарядът се прехвърля от един катод към друг чрез последователно прилагане на двойки управляващи импулси към подкатодите. Нека има светещ заряд между катода К1 и анода А, ако потенциалът на подкатода 1 ще бъде по-нисък от K1 зарядът ще бъде прехвърлен към субкатода 1 . Прилагане на отрицателен импулс към субкатода 1 и след това 2 , прехвърлете такса към К1 и К2.

Първият съветски тиратрон с тлеещ разряд е разработен през 1940 г. в лабораторията на завода Светлана. По своите параметри той се доближаваше до параметрите на компанията RCA. Светенето, придружаващо газовия разряд, започна да се използва в знакови газоразрядни индикатори: когато се приложи напрежение към един или друг катод (знак), се появява светещо изображение.

През 30-те години на миналия век се поставят основите на радиото и телевизията. Първите предложения за специални предавателни тръби са направени независимо от Константинов и Катаев. Подобни тръби, наречени иконоскопи, са построени в САЩ от Владимир Константинович Зворикин. През 1912 г. завършва Петербургския икономически институт. През 1914 г. колеж "Дьо Франс" в Париж. През 1917 г. емигрира в САЩ. През 1920 г. постъпва в Westinghouse Electric Company. През 1929 г. оглавява лабораторията на американската радиокорпорация Камдем и Престън. През 1931 г. Зворикин създава първия иконоскоп - предавателна тръба, което прави възможно развитието на електронни телевизионни системи. През 1933 г. Шмаков и Тимофеев предлагат по-чувствителни предавателни тръби, супериконоскоп. Позволено е провеждането на телевизионни програми без силно изкуствено осветление. Шмаков е роден през 1885 г., завършва Московския държавен университет през 1912 г., работи (1924–30) в Московското висше техническо училище, (1930–32) работи в MPEI, изобретява супериконоскопа през 1933 г., (1935–37) ръководи лаборатория в Всесъюзният изследователски институт по телевизията в Ленинград. Тимофеев е роден през 1902 г., завършва Московския държавен университет през 1925 г., (1925–28) работи в Московското висше техническо училище и през 1933 г., заедно със Шмаков, изобретява иконоскопа. Други работи, свързани с областта: фотоефект, вторична електронна емисия, разряди в газове, електронна оптика. Разработен дизайн на електронни умножители, електронно-оптични преобразуватели.

През 1939 г. съветският учен Брауде предлага идеята за създаване на още по-чувствителна предавателна тръба, наречена суперортикон. През 30-те години на миналия век датират първите експерименти с много прости предавателни устройства, наречени видикони. Идеята за създаване на видикон е представена от Чернишев през 1925 г. Първите практически образци на видикони се появяват в САЩ през 1946 г.

Иконоскопът (фиг. 7) е катодно-лъчева тръба, в която с помощта на електронен лъч и фоточувствителна мозайка светлинната енергия се преобразува в електрически видеоимпулси. Иконоскопът има стъклен контейнер (4), в който има светлочувствителна мозайка (6), състояща се от няколко милиона сребърни (Ag) зърна, изолирани едно от друго, покрити с цезий (Cs). Мозайката е нанесена върху тънка слюдена плоча с размери 100х100 мм. На обратната страна на слюдената пластина има сигнална пластина (5), която представлява миниатюрен фотокатод, който под действието на светлината излъчва свободни електрони. Всяко зърно от фоточувствителната мозайка, заедно със сигналната пластина, може да се разглежда като елементарен кондензатор със слюден диелектрик. Когато мозайката се освети през лещата (2) от светлината, отразена от предаваното изображение (1), мозайката се превръща в система от кондензатори, чийто заряд е пропорционален на осветеността на съответните зърна. Свободните електрони, излъчени от фотокатода (5), се събират от колектор (3), върху който пада положително напрежение спрямо сигналната пластина. Колекторът е проводим слой, нанесен върху вътрешната стена на иконоскопа. Електронен прожектор (8) създава лъч, който с помощта на отклоняваща система (7) обикаля ред по ред всички зърна на мозайката и отнема положителен заряд от тях. Свободните електрони на електронния лъч заемат мястото на електроните, излъчени от мозайката в резултат на фотоелектронна емисия. Разреждането на микроскопични кондензатори предизвиква преминаването на токове през товарния резистор (R n) и катодната верига (K) на електронния проектор. Спадът на напрежението върху резистора (R n) е пропорционален на осветеността на елементарните секции на мозайката, от които в този моментЕлектронният лъч премахва положителен заряд. Недостатъкът на иконоскопа е ниската ефективност и ниската чувствителност. За работата на такъв иконоскоп е необходима много голяма осветеност на предавания обект.

На (фиг. 8) е показана схематична диаграма на видикона. Полупрозрачен слой злато е нанесен върху вътрешната крайна повърхност на балон видикон, който действа като сигнална плоча (9). Върху този слой се нанася фоторезист (8) - това е кристален селен или антимонов трисулфид. Свободните електрони, излъчени от катода (K), се формират в електронен лъч с помощта на контролен електрод (11) и два ускоряващи анода (5 и 6). Лъчът се фокусира с помощта на фокусираща намотка (3). Решетката (7), разположена пред фоторезиста, създава равномерно забавящо поле, което предотвратява образуването на йонно петно ​​и осигурява нормалното падане на електронния лъч. Отклоняващите намотки (4) се захранват с токове на трион и карат електронния лъч да тече около работната зона на фоторезиста (8) линия по линия. Коригиращата (1) и центриращата (2) намотки позволяват движението на електронния лъч в 2 взаимно перпендикулярни области. Електрическата проводимост на фоторезиста зависи от неговата осветеност. Електронният лъч, удряйки целевата повърхност, избива вторични електрони, чийто брой е по-голям от първичните, поради което целевата повърхност, обърната към електронния проектор, е положително заредена до потенциал, близък до потенциала на ускоряващия анод (5) . Потенциалите на другата страна на мишената, обърната към предаваното изображение, са близки до потенциала на сигналната пластина. Всеки елемент от целта може да се разглежда като кондензатор със загуби, чиято електрическа проводимост зависи от интензитета на осветяване. Промяната в потенциала на целевите елементи от електронния лъч е видеосигналът, взет от товарния резистор R n. Напрежението, отстранено от резистора R n, е пропорционално на осветеността на елемента, върху който в момента се намира електронният лъч.

4. Трети период на развитие на електрониката

4.1 Изобретяване на точков транзистор.

Третият период в развитието на електрониката е периодът на създаване и внедряване на дискретни полупроводникови устройства, който започва с изобретяването на точков транзистор. През 1946 г. в Bell Telephone Laboratory е създадена група, ръководена от Уилям Шокли, която провежда изследвания върху свойствата на полупроводниците върху силиций (Sc) и Германия (Ge) [Литература: J. Grik "Физика на XX век. Ключови експерименти ", М. 1978 г.] Групата извършва както теоретични, така и експериментални изследвания на физичните процеси на границата между два полупроводника с различни видове електрическа проводимост. В резултат на това са изобретени триелектродни полупроводникови устройства - транзистори. В зависимост от броя на носителите на заряд транзисторите са разделени на:

- еднополюсен (поле), където са използвани еднополярни носители.

- биполярни, където се използват биполярни носители (електрони и дупки).

Идеите за създаване на транзистори с полеви ефекти се появиха по-рано от биполярните, но не беше възможно да се приложат тези идеи на практика. Успехът е постигнат на 23 декември 1947 г. от служители на Bell Telephone Laboratory - Bardeen и Brattain, под ръководството на Shockley. Bardeen и Brattain, в резултат на многобройни опции, получиха работещо полупроводниково устройство. Информация за това изобретение се появява в The Physical Review през юли 1948 г. Ето как самите автори пишат за това изобретение: Дадено е описание на триелементно електронно устройство, използващо новооткрит принцип, който се основава на използването на полупроводник като основен елемент. Устройството може да се използва като усилвател, генератор и за други цели, за които обикновено се използват вакуумни тръби. Устройството се състои от три електрода, поставени върху германиев блок, както е показано наОриз. 4.1

Два от тези електроди се наричат ​​емитер(Ъъъ) и колекционер(ДА СЕ), са токоизправители с точков контакт и са разположени в непосредствена близост един до друг на горната повърхност. Третият електрод, с голяма площ и малък радиус, се прилага към основата - основата(B). използваниGe н-Тип. Точковите контакти са направени както от волфрамов, така и от фосфорен бронз. Всеки точков контакт поотделно, заедно с базовия електрод, образува токоизправител с високо обратно съпротивление. Токът, чиято посока е права по отношение на целия обем на кристала, се създава от дупки, т.е. носители с противоположен знак по отношение на носителите, които обикновено присъстват в излишък в обемаGe. Когато два точкови контакта са поставени много близо един до друг и към тях е приложено постоянно напрежение, контактите взаимно си влияят. Благодарение на това влияние е възможно да се използва това устройствоза усилване на AC сигнала. Електрическата верига, чрез която може да се постигне това, е показана наОриз. 4.1 Малко положително напрежение се прилага към емитера в посока напред, което индуцира ток от няколко милиампера през повърхността. Към колектора се прилага обратно напрежение, достатъчно голямо, за да може колекторният ток да бъде равен или по-голям от емитерния ток.(I k ≥ I e). Знакът на колекторното напрежение е такъв, че привлича дупки, идващи от емитера. В резултат на това по-голямата част от емитерния ток преминава през колектора. Колекторът създава голямо съпротивление за електроните, вливащи се в полупроводника, и почти не предотвратява потока на дупки в точката. Ако емитерният ток се модулира от сигналното напрежение, това води до съответната промяна в колекторния ток. Получава се голяма стойност на съотношението на изходното напрежение към входното напрежение от същия порядък като съотношението на импедансите на контакта на изправителната точка в обратна и права посока. Това води до съответно усилване на мощността на изходния сигнал. Получихте увеличение на мощността от 100 пъти. Такива устройства работеха като усилватели на честоти до 10 MHz (мегахерца)."

Устройството, изобретено от Бардийн и Братейн, се нарича точков транзистор тип А и е с дизайна, показан на фиг. 4.2 Където (1) германски кристал, (2) емитер терминал, (3) базов терминал. Усилването на сигнала се извършва поради голямата разлика в стойностите на съпротивлението, вход с ниско съпротивление и изход с високо съпротивление. Затова създателите на новото устройство го нарекли накратко – транзистор (в превод от английски – „преобразувател на съпротивление”).

4.2 Изобретяването на планарен биполярен транзистор.

Едновременно с това в периода април 1947 – януари 1948 г. Шокли публикува теорията за планарните биполярни транзистори. След като разгледахме полупроводникови токоизправителни устройства от полупроводникови кристали, имащи преход между области от p- и n-тип (фиг. 4.3)

Такова устройство, наречено преходен полупроводников токоизправител, има ниско съпротивление, когато p-областта е положителна по отношение на n-областта. Характеристиките на планарния токоизправител могат да бъдат точно определени теоретично. В сравнение с точковия токоизправител, планарният токоизправител позволява по-голямо натоварване. контактната площ може да бъде достатъчно голяма. От друга страна, с увеличаване на площта капацитетът на шунтовия контакт се увеличава. След това Шокли разглежда теорията за планарен транзистор от полупроводников кристал, съдържащ две p-n преход(Фигура 4.4) Положителната p-област е емитерът, отрицателната p-област е колекторът, а n-областта е основата. Така вместо метални точкови контакти се използват две p-n области. При точковия транзистор двата метални точкови контакта трябваше да са много близо един до друг, а при съединителния транзистор и двата прехода трябваше да са много близо един до друг. Основната площ е много тънка - под 25 микрона. Планарните транзистори имат редица предимства пред точковите транзистори: те са по-достъпни за теоретичен анализ, имат по-ниско ниво на шум и осигуряват по-голяма мощност. За нормалната работа на транзистора, като усилвател, е необходимо емитерът да бъде предубеден, а колекторът обратно предубеден спрямо базата. За pnp транзисторсъстояние отговаря на - положителен емитер и отрицателен колектор. За n-p-n - обратна полярност, т.е. отрицателен емитер и положителен колектор.

Изобретяването на транзистора е крайъгълен камък в историята на електрониката и затова неговите автори Джон Бардийн, Уолтър Братейн и Уилям Шокли са удостоени с Нобелова награда за физика през 1956 г.

4.3 Предпоставки за възникване на транзисторите.

Появата на транзисторите е резултат от усърдната работа на десетки изтъкнати учени и стотици изтъкнати специалисти, развили науката за полупроводниците през последните десетилетия. Сред тях бяха не само физици, но и специалисти по електроника, физикохимия и материалознание.

Началото на сериозните изследвания датира от 1833 г., когато Майкъл Фарадей, работейки със сребърен сулфид, открива, че проводимостта на полупроводниците нараства с повишаване на температурата, за разлика от проводимостта на металите, която в този случай намалява.

В края на 19 век са установени три важни свойства на полупроводниците:

1. Поява на ЕМП при осветяване на полупроводник.

2. Нарастване на електропроводимостта на полупроводник при осветяване.

3. Коригиращо свойство на контакта полупроводник-метал.

През 20-те години на ХХ век. коригиращите свойства на контакта на полупроводници с метал започнаха да се използват практически в радиотехниката. През 1922 г. Олег Лосев, радиоспециалист от радиотехническата лаборатория в Нижни Новгород, успява да използва изправително устройство при контакта на стомана с цинков кристал като детектор в детекторен приемник, наречен "Кристадин". Веригата на кристадин (фиг. 4.5) съдържа входна регулируема верига L 1 C 1, към която са свързани външна антена A и земя. С помощта на превключвателя P 1 паралелно на входната верига се свързва детектор D 1. Такъв детектор може не само да детектира, но и да усили предварително сигнала, когато работната му точка е върху падащия участък на I–V характеристиката (фиг. 4.5 (b)). В тази секция на CVC съпротивлението на детектора става отрицателно, което води до частична компенсация на загубите във веригата L 1 C 1 и след това приемникът се превръща в генератор.

Потенциометър R 1 регулира тока на детектора. Слушането на сигналите, получени от радиостанцията, се извършва на телефон с ниско ниво, чиито намотки са свързани последователно с източника на захранване през индуктора Dr 1 и намотката L 2.

Първата проба на кристадин е направена от Лосев през 1923 г. По това време в Москва започва да работи централна радиотелефонна станция, чиито предавания могат да се приемат на прости детекторни приемници само в близост до столицата. Кристадин Лосева позволи не само да увеличи обхвата на приемане на радиостанцията, но беше по-проста и по-евтина. Интересът към кристадин по това време беше огромен. "Сензационно изобретение" - под това заглавие американското списание "Radio News" публикува през септември 1924 г. редакционна статия, посветена на работата на Лосев. „Откритието на Лосев създава ера“, пише списанието, изразявайки надеждата, че парче цинкит или друго вещество, което е лесно за производство и използване, скоро ще замени сложната вакуумна тръба.

Продължавайки изучаването на кристални детектори, Лосев открива светенето на карборунд, когато през него преминава електрически ток. 20 години по-късно същото явление е открито от американския физик Дестрио и е наречено електролуминесценция. Важна роля в развитието на теорията на полупроводниците в началото на 30-те години изигра работата, извършена в Русия под ръководството на академик А.Ф. Йофе. През 1931 г. той публикува статия с пророческо заглавие: „Полупроводници – нови материали за електрониката“. Значителна заслуга в изучаването на полупроводниците направиха съветските учени - B.V. Курчатов, В.П. Юсе и др.. В своята работа - "За електрическата проводимост на меден оксид", публикувана през 1932 г., те показват, че величината и вида на електрическата проводимост се определят от концентрацията и природата на примеса. Малко по-късно съветският физик Я.Н. Френкел създава теорията за възбуждането в полупроводниците на сдвоени носители на заряд: електрони и дупки. През 1931 г. англичанинът Уилсън успява да създаде теоретичен модел на полупроводник въз основа на факта, че в твърдо тяло дискретните енергийни нива на електроните на отделните атоми се размазват в непрекъснати ленти, разделени от пропуски в лентите (енергийни стойности, които електроните не могат приеме) - "зонова теория на полупроводниците ".

През 1938 г. Мот в Англия, Давидов в СССР и Валтер Шотки в Германия независимо формулират теорията за коригиращото действие на контакта метал-полупроводник. Тази обширна изследователска програма, проведена от учени от различни страни, доведе до експерименталното създаване първо на точков, а след това на планарен транзистор.

4.4 Историята на развитието на полеви транзистори.

4.4.1 Първият FET е патентован в САЩ през 1926/30, 1928/32. и 1928/33г. Лилиенфелд е автор на тези патенти. Той е роден през 1882 г. в Полша. От 1910 до 1926 г. е професор в Лайпцигския университет. През 1926 г. имигрира в САЩ и подава молба за патент.

Предложените от Лилиенфелд транзистори не бяха пуснати в производство. Транзисторът съгласно един от първите патенти № 1900018 е показан на фиг. 4.6

Най-важната характеристика на изобретението на Лилиенфелд е, че той разбира работата на транзистора на принципа на модулация на проводимостта, основана на електростатиката. Спецификацията на патента гласи, че проводимостта на тънка област на полупроводников канал се модулира от входен сигнал, подаден към портата през входен трансформатор.

През 1935 г. в Англия немският изобретател О. Хейл получава патент за транзистор с полеви ефекти

Схемата от патент № 439457 е показана на фиг. 4.7 където:

1 - контролен електрод

2 - тънък слой полупроводник (телур, йод, меден оксид, ванадиев пентоксид)

3,4 - омични контакти към полупроводника

5 - източник на постоянен ток

6 - източник на променливо напрежение

7 - амперметър

Контролният електрод (1) действа като затвор, електродът (3) действа като дренаж, а електродът (4) действа като източник. Прилагайки променлив сигнал към портата, разположен много близо до проводника, получаваме промяна в съпротивлението на полупроводника (2) между изтичането и източника. При ниска честота може да се наблюдава трептене на стрелката на амперметъра (7). Това изобретение е прототип на полеви транзистор с изолиран затвор.

Следващата вълна от изобретения на транзистори идва през 1939 г., когато след три години изследвания на твърдотелни усилватели в BTL (Bell Telephone Laboratories), Шокли е поканен да се присъедини към изследванията на Братейн върху токоизправителя с меден оксид. Работата е прекъсната от Втората световна война, но още преди да замине за фронта, Шокли предлага два транзистора. Изследванията на транзисторите се подновяват след войната, когато Шокли се завръща в BTL в средата на 1945 г., последван от Бардийн през 1946 г.

През 1952 г. Шокли описва еднополюсен (полев) транзистор с управляващ електрод, състоящ се, както е показано на фиг. 4.8, от обратен предубеден p-n преход. Полевият транзистор, предложен от Shockley, се състои от n-тип полупроводников прът (n-тип канал) с омични проводници в краищата. Силицият (Si) се използва като полупроводник. На повърхността на канала се образува p-n преход от противоположните страни, така че да е успореден на посоката на тока в канала. Помислете как тече ток между омичните контакти на източника и изтичането. Проводимостта на канала се определя от основните носители на заряд за даден канал. В нашия случай електроните са в канал от n-тип. Терминалът, от който превозвачите започват своето пътуване, се нарича източник. На фиг. 4.8 е отрицателният електрод. Вторият омичен електрод, към който се приближават електроните, е дренажът. Третият изход от p-n прехода се нарича порта.

Точното описание на процесите в транзистора с полеви ефекти създава определени трудности. Затова Шокли предложи опростена теория за еднополюсния транзистор, обяснявайки основно свойствата на това устройство. Когато входното напрежение (source-gate) се промени, обратното напрежение на p-n прехода се променя, което води до промяна в дебелината на бариерния слой. Съответно, площта на напречното сечение на n-канала, през който преминава потокът на основните носители на заряд, се променя, т.е. изходен ток. При високо напрежениебариерният слой на портата става по-дебел и площта на напречното сечение намалява до нула, а съпротивлението на канала се увеличава до безкрайност и транзисторът се изключва.

През 1963 г. Хофщайн и Хайман описват друг FET дизайн, който използва поле в диелектрик, разположен между полупроводникова пластина и метален филм. Такива транзистори със структура метал-диелектрик-полупроводник се наричат ​​MIS транзистори. Между 1952 и 1970г транзисторите с полеви ефекти останаха на лабораторния етап на разработка. Три фактора допринесоха за бързото развитие на транзисторите с полеви ефекти през 70-те години:

1) Развитието на физиката на полупроводниците и напредъкът в полупроводниковата технология, което направи възможно получаването на устройства с желани характеристики.

2) Създаване на нови технологични методи, като тънкослойни технологии за получаване на изолирана структура на вратата.

3) Широко въвеждане на транзистори в електрическото оборудване.

4.5 Историята на развитието на серийното производство на транзистори в САЩ и СССР

Ускореното развитие и производство на транзистори се разгръща в САЩ в Силиконовата долина, разположена на 80 км от Сан Франциско. Възникването на Силиконовата долина се свързва с името на Ф. Термен, декан на Инженерния факултет на Станфордския университет, когато неговите ученици Хюлет, Пакард и братята Вариан създават компании, прославили имената им по време на Втората световна война.

Бумът на Силиконовата долина започва, когато Шокли напуска BTL, за да основе своя собствена фирма за силициеви транзистори с финансовата помощ от завършилия Cal Poly А. Бекман. Фирмата му започва работа през есента на 1955 г. като подразделение на Beckman Instruments в армейските казарми Паоло Алто. Шокли покани 12 специалисти (Хорсли, Нойс, Мур, Гриних, Робъртс, Хорни, Ласт, Джоунс, Клайнер, Бланк, Напик, Са). През 1957 г. фирмата променя името си на "Shockly Transistor Corporation". Скоро 8 специалисти (Noyce, Moore, Grinich, Roberts, Horney, Last, Kleiner, Blank) се съгласиха с Бекман и създадоха отделна независима компания Fairchild Semiconductor Corporation, която се основаваше на масовото производство на висококачествени силициеви биполярни транзистори . Избран е за първи продукт през 1957 г. силиций n-p-n 2N696 мез-транзистор с двойна дифузия. Необходими са само два фотолитографски процеса за създаване на емитер и метални контакти. Терминът mestransistor е въведен от Early of BTL. Въвеждайки допълнителна операция на фотолитография, Хорни замени меза структурата на колектора с дифузионен джоб и затвори пресечната точка на преходите на емитер и колектор с повърхността с термичен оксид (1000 o C). Хорни нарече технологията на такива транзистори планарен процес. През 1961 г. започва мащабно производство на два планарни силициеви биполярни транзистора 2N613 (n-p-n), 2N869 (p-n-p).

Институтът за полупроводникови материали и оборудване (САЩ) състави родословно дърво и първите клонове, отделени от Shockley, изглеждат така: Last и Horney основават Amelco през 1961 г., която по-късно се превръща в Teledyne Semiconductor. Хорни основава Union Corbide Electronics през 1964 г. и Intersil през 1967 г. Четири фирми се създават всяка година, а между 1957 и 1983 г. повече от 100 фирми са създадени в Силиконовата долина. Растежът продължава и сега. То се стимулира от близостта на Станфорд и Калифорнийския университет и активното участие на техните служители в организацията на фирмите (фиг. 4.9).

Ориз. 4.9 Динамика на развитие на Силиконовата долина.

1914–1920 г	1955 - 57 години	1960 г	1961 г	1968 г
Hewlett-Packard (двама приятели и братята Varian)	BTL Shockley Semiconductor лаборатория (Beckman Instruments) Паоло Алто (военни казарми). Sa Джоунс 12 перс.		Андрю Гроув	Intel (интегрирана електроника) (Маунтин Вю)

Първите транзистори, произведени от местната индустрия, бяха точкови транзистори, които са предназначени да усилват и генерират трептения с честота до 5 MHz. По време на производството на първите в света транзистори, индивид технологични процесии са разработени методи за контрол на параметрите. Натрупаният опит позволи да се премине към производството на по-модерни устройства, които вече могат да работят на честоти до 10 MHz. В бъдеще точковите транзистори бяха заменени от планарни, които имат по-високи електрически и експлоатационни качества. Първите транзистори от типа P1 и P2 са проектирани да усилват и генерират електрически трептения с честота до 100 kHz. След това се появиха по-мощни нискочестотни транзистори P3 и P4, чието използване в 2-тактови усилватели позволи да се получи изходна мощност до няколко десетки вата. С развитието на полупроводниковата индустрия бяха усвоени нови типове транзистори, включително P5 и P6, които в сравнение с предшествениците си имаха подобрени характеристики. Мина време, бяха усвоени нови методи за производство на транзистори и транзисторите P1 - P6 вече не отговаряха на настоящите изисквания и бяха прекратени. Вместо това се появиха транзистори от типа P13 - P16, P201 - P203, които също принадлежаха към нискочестотните, не надвишаващи 100 kHz. Такава ниска честотна граница се дължи на метода на производство на тези транзистори, извършен по метода на синтез. Следователно транзисторите P1 - P6, P13 - P16, P201 - P203 се наричат ​​легирани. Много по-късно се появиха транзистори, способни да генерират и усилват електрически трептения с честота от десетки и стотици MHz - това бяха транзистори от типа P401 - P403, които поставиха основата за използването на нов метод на дифузия за производство на полупроводникови устройства. Такива транзистори се наричат ​​дифузионни транзистори. По-нататъшното развитие последва пътя на подобряване както на легираните, така и на дифузионните транзистори, както и създаването и разработването на нови методи за тяхното производство.

5. Предпоставки за възникване на микроелектрониката

5.1 Изисквания за миниатюризация на електрически радиоелементи от разработчиците на радиооборудване.

С появата на биполярни транзистори с полеви ефекти започнаха да се въплъщават идеи за разработване на малки компютри. На тяхна основа те започнаха да създават бордови електронни системи за авиационна и космическа техника. Тъй като тези устройства съдържаха хиляди индивидуални ERE (електрически радиоелементи) и непрекъснато се изискваха все повече и повече от тях, възникнаха технически трудности. С увеличаването на броя на елементите на електронните системи беше практически невъзможно да се осигури тяхната работоспособност веднага след монтажа и да се гарантира в бъдеще надеждността на системите. Дори опитни монтажници и компютърни регулатори направиха няколко грешки на 1000 спойки. Разработчиците приеха нови обещаващи схеми и производителите не можаха да стартират тези схеми веднага след сглобяването. по време на монтажа не беше възможно да се избегнат грешки, прекъсвания във веригата поради липсващи части и къси съединения. Това изискваше дълга и старателна настройка. Проблемът с качеството на монтажните работи се превърна в основен проблем за производителите при осигуряването на работоспособността и надеждността на радиоелектронните устройства. Решението на проблема с взаимовръзките беше предпоставката за появата на микроелектрониката. Прототипът на бъдещите микросхеми беше печатна платка, в която всички отделни проводници са комбинирани в едно цяло и се произвеждат едновременно по групов метод чрез ецване на медно фолио с равнина на фолиен диелектрик. Единственият вид интеграция в този случай са проводниците. Въпреки че използването на печатни платки не решава проблема с миниатюризацията, то решава проблема с увеличаването на надеждността на взаимовръзките. Технологията за производство на печатни платки не позволява едновременното производство на други пасивни елементи, различни от проводници. Ето защо печатни платкине се превърнаха в интегрални схеми в съвременния смисъл. Дебелослойните хибридни схеми са първите, разработени в края на 40-те години на миналия век; тяхното производство се основава на вече доказана технология за производство на керамични кондензатори, използвайки метода за нанасяне на пасти, съдържащи сребро и стъклен прах, върху керамичен субстрат чрез шаблони. Преходът към производството на няколко взаимосвързани кондензатора на един субстрат и след това свързването им с композитни резистори, също нанесени с помощта на шаблон, последвано от отгряване, доведе до създаването на хибридни схеми, състоящи се от кондензатори и резистори. Скоро дискретни активни и пасивни компоненти бяха включени в хибридни вериги: кондензатори, диоди и транзистори. AT по-нататъчно развитие plug-in хибридни схеми, включващи субминиатюрни вакуумни тръби. Такива схеми се наричат ​​дебелослойни хибридни интегрални схеми (GIS). Тънкослойната технология за производство на интегрални схеми включва отлагане във вакуум върху гладка повърхност на диелектрични подложки от тънки слоеве от различни материали (проводими, диелектрични, резистивни).

През 60-те години на миналия век големи усилия на изследователите бяха насочени към създаването на тънкослойни активни елементи. Въпреки това, надеждно работещи транзистори с възпроизводими характеристики не могат да бъдат получени по никакъв начин, поради което активните елементи за закрепване продължават да се използват в тънкослойни ГИС. По времето на изобретяването на интегрални схеми от полупроводникови материали те вече са се научили как да правят дискретни транзистори и резистори. За производството на кондензатор вече е използван капацитетът на p-n преход с обратно отклонение. За производството на резистори са използвани омичните свойства на полупроводниковия кристал. Следващата задача беше да комбинирам всички тези елементи в едно устройство.

5.2 Основи на развитието на микроелектронните технологии.

Развитието на микроелектрониката се определя от постигнатото ниво на микротехнологиите.

планарна технология. При планарната технология се изисква да може да се създаде модел от тънки слоеве материал с различни електрически характеристики, за да се получи електронна верига. Важна характеристика на планарната технология е нейният групов характер: всички интегрални схеми (ИС) на пластина се произвеждат в един технологичен цикъл, което позволява едновременното получаване на няколко полупроводникови схеми.

Технологични процеси за получаване на тънки слоеве.

1) Епитаксия (подреждане) е процес на отглеждане на атоми, подредени в монокристална структура върху кристален субстрат. така че структурата на нарастващия филм напълно повтаря кристалната ориентация на субстрата. Основното предимство на техниката на епитаксия е възможността за получаване на изключително чисти филми, като същевременно се поддържа способността да се контролира нивото на допинг. Използват се три вида епитаксиален растеж: газов, течен и молекулен.

По време на газообразна епитаксия водородът със смес от четири силициев хлорид (SiCl 4 + H 2) с контролирана концентрация преминава през реактора (фиг. 5.1), в който силициевите плочи (2) са разположени върху графитна основа (1) . С помощта на индукционен нагревател графитът се нагрява над 1000 0 C, тази температура е необходима, за да се осигури правилната ориентация на отложените атоми в решетката и да се получи монокристален филм. Процесът се основава на обратима реакция: SiCl 4 + 2H 2 ↔ Si + 4HCl - директната реакция съответства на образуването на епитаксиален филм, обратната реакция на ецване на субстрата. За легиране на епитаксиалния филм към газовия поток се добавят примесни атоми. Фосфорит (PH 3) се използва като донорен примес, а диборан (B 2 H 3) като акцепторен примес.

С течна епитаксия се получават множество структури от различни материали. На фиг. 5.2: 1, 2, 3, 4 - решения

5 - плъзгащ се държач за графитен разтвор

6 - субстрат

7 - основен графитен държач

8 - тласкач

9 - електрическа фурна

10 - кварцова тръба

11 - термосветлина

Подвижна структура с различни разтвори последователно привежда разтворите към субстрата. По този начин се получават хетеропреходи с различни материали с дебелина под 1 μm (Ge - Si, GaAs - GaP)

Молекулярно-лъчевата епитаксия се извършва в свръхвисок вакуум и се основава на взаимодействието на няколко молекулни лъча с нагрят монокристален субстрат. На фиг. 5.3 илюстрира процеса на получаване на съединението Al x Ga 1– x As. Всеки нагревател съдържа тигел, който е източник на молекулен лъч на един от основните елементи на филма. Температурата на всеки нагревател е избрана така, че налягането на парите на изпарените материали да е достатъчно за образуването на молекулярни лъчи. Чрез избор на температурата на нагревателя и субстрата, филми с комплекс химичен състав. Допълнителен контрол на процеса на отглеждане се осъществява с помощта на специални капаци, разположени между нагревателя и субстрата. Методът на молекулярно-лъчева епитаксия е най-обещаващ за електрониката в твърдо състояние, в която слоестите структури с субмикронни размери играят важна роля.

2) Окисляване. Обикновено върху субстрата се образува слой от силициев диоксид поради химическата комбинация от силициеви атоми с кислород, който се подава към повърхността на силициевия субстрат на нагрята техническа пещ до температура 900-1200 ° C.

Ориз. 5.4: 1 - субстрат

2 - кварцова лодка

3 - нагревател

4 - кварцова тръба

Окислителната среда може да бъде сух или мокър кислород. Окисляването протича по-бързо във влажна кислородна атмосфера, така че се използва за получаване на дебели филми от SiO 2 . Най-често използваната дебелина на оксида е десети от микрона, а горната практическа граница е 1–2 микрона.

5.2.2 Литографски процеси, използвани за формиране на токология на микросхеми.

5.2.2.1 Фотолитография.

Фотолитографията е основният технологичен процес в микроелектрониката за получаване на линии с ширина до 1 µm и техните фракции. Първо, оригиналната топология на микросхемата е направена в значително увеличен размер (до 500 пъти). След това се прави снимка с намаление 100 пъти, след това 10 пъти и т.н. докато окончателното изображение на плочата съвпадне точно с необходимата схема. Получената фотографска плака се използва като маска за прехвърляне на модела върху повърхността на субстрата. Помислете за фотолитографски процес за правене на дупка в слой от силициев диоксид, разположен върху субстрат. Ориз. 5.5

1 - стъклена фотомаска

2 - фоторезист

3 - SiO 2 (силициев оксид)

4 - силиконов субстрат

5 - непрозрачен модел върху фотографската емулсия

6 – ултравиолетова радиация

а) Основно покритие

б) Контактен печат

в) След проявление

г) След ецване

д) След отстраняване на фоторезиста

Първо върху оксидния слой се нанася фоторезист (2), след което върху фоторезиста се нанася стъклена фотомаска (1) с шарка, съответстваща на тази част от оксида, която трябва да се отстрани (5). Изложете фотомаската на ултравиолетови лъчи (6). Манифест. По време на проявяването неекспонираните части на фоторезиста (2) се разтварят. Оксидният слой в прозореца се ецва с разтвор на киселина и останалият слой фоторезист се отстранява - този метод се нарича метод на контактен печат. Освен това се използва проекционен печат, когато между фотомаската и субстрата се поставят оптични лещи.

5.2.2.2 Електронно-лъчева литография.

За получаване на картина чрез електронна литография се използват два метода:

1) Електронен лъч, управляван от компютър, се движи по зададен начин по повърхността на субстрата.

2) Електронният лъч преминава през специални маски.

В първия случай се използват два вида системи за сканиране - растерни и векторни. В растерната система електронният лъч е модулиран по интензитет и преминава линия по линия по цялата повърхност на субстрата. Във векторна система електронният лъч се отклонява по такъв начин, че неговата следа върху резиста съвпада точно с желания модел.

Във втория вариант фотокатодът се поставя върху повърхността на оптична маска със зададен модел. Ултравиолетовите лъчи облъчват фотокатода през маската, което води до излъчване на електрони от фотокатода в областите, съответстващи на шаблона. Тези електрони се проектират върху повърхността на резиста от еднакви електростатични и магнитни полета, съвпадащи по посока. Разделителната способност на такава система съответства на субмикронни размери по цялата площ на субстрата.

5.2.2.3 Рентгенова литография.

Методът на рентгеновата литография е илюстриран на фиг. 5.6:

1а - електронен лъч

2а - цел

3а - рентгенови лъчи

1 - прозрачен материал

2 - абсорбатор

3 - уплътнение

4 - полимерно фолио (резист)

5 - субстрат

Маската се състои от мембрана (4), прозрачна за рентгенови лъчи, поддържаща филм, който има предварително определен модел и е направен от материал, който силно абсорбира рентгеновите лъчи. Тази маска се поставя върху субстрат, покрит с чувствителен на радиация резистент. На разстояние D от маската има точков източник на рентгеново лъчение, което възниква при взаимодействие на фокусиран електронен лъч с мишена. Рентгеновите лъчи облъчват маската, създавайки проекционни сенки от абсорбера на рентгеновите лъчи върху полимерните филми. След експозиция се отстраняват или облъчените зони с положително съпротивление, или необлъчените зони с отрицателно съпротивление. В този случай върху повърхността на резиста се създава релеф, съответстващ на шаблона. След получаване на релеф върху резиста, субстратът се обработва чрез ецване, натрупване допълнителни материали, легиране, отлагане на материал през прозорци в резист модела.

5.2.2.4 Йонно-лъчева литография.

Появи се в резултат на търсенето на начини за преодоляване на ограниченията на електронната и рентгеновата литография. Има два начина за формиране на изображение върху йонорезистора: сканиране с фокусиран лъч и проектиране на топологията от шаблона върху равнината на субстрата. Сканиращата електронно-лъчева литография е подобна на сканиращата електронна литография. Йоните He +, H +, Ar +, образувани в източника на йони, се изтеглят от източника, ускоряват се и се фокусират в равнината на субстрата на електронно-оптичната система. Сканирането се извършва в рамки с площ от 1 mm 2 с поетапно движение на масата със субстрата и подравняване на всеки кадър. Сканирането с фокусиран йонен лъч е предназначено за получаване на топологии с размери на елементи от 0,03–0,3 µm. Проекционната йонно-лъчева литография се извършва с широк колимиран йонен лъч с площ 1 cm 2 .

Перспективите за развитие на планарната технология в Съединените щати са изложени в "Националната технологична карта на полупроводниковата електроника", отразяваща развитието на микроелектрониката до 2010 г. Според прогнозите на тази работа, силицийът ще продължи да служи като основен материал в производството на масови VLSI. При производството на VLSI се планира да се използват усъвършенствани микролитографски процеси, използващи резистивни маски, образувани при ултравиолетово или рентгеново облъчване, за създаване на токологични модели върху полупроводникови пластини.

До 2010 г. се планира да се увеличи диаметърът на пластината до 400 mm, за да се намали критичният размер на елемента на микросхемата (например ширината на портата) до 70 nm. Намалете стъпката на окабеляването до 0,3 µm. Оптичната литография запазва водещата си позиция в производството на VLSI (Very Large Scale Integrated Circuits) до 150 nm, което се очаква да бъде постигнато още през 2003 г.

6. IV период на развитие на електрониката

6.1 Изобретяване на първата интегрална схема

През 1960 г. Робърт Нойс от Fairchild предлага и патентова идеята за монолитна интегрална схема (Патент на САЩ 2,981,877) и, използвайки планарна технология, произвежда първите силициеви монолитни интегрални схеми. В монолитна интегрална схема биполярните силициеви транзистори и резистори с равнинна дифузия са свързани помежду си с тънки и тесни алуминиеви ленти, разположени върху пасивиращ оксид. Алуминиевите свързващи релси са направени чрез фотолитография, чрез ецване на слой алуминий, нанесен върху цялата повърхност на оксида. Тази технология се нарича технология на монолитни интегрални схеми. По същото време Килби от Texas Instruments направи германиев монокристален тригер със златни жични връзки. Тази технология се нарича технология на хибридни интегрални схеми. Апелативният съд на САЩ отхвърли молбата на Килби и призна Нойс за изобретател на монолитна технология с оксид на повърхността, изолирани съединения и оксидни свързващи пътеки, гравирани от наслоения алуминиев слой чрез фотолитография. Въпреки че е очевидно, че тригерът Kilby е аналог на монолитен IC.

Семейство монолитни транзисторно-транзисторни логически елементи с четири или повече биполярни транзистора върху един силициев кристал е пуснато от Fairchild през февруари 1960 г. и е наречено "micrologic". Планарната технология на Хорни и монолитната технология на Нойс поставиха основата за разработването на интегрални схеми през 1960 г., първо на биполярни транзистори, а след това през 1965-85 г. върху транзистори с полеви ефекти и комбинации от двете. Малката разлика във времето между идеята и масовото производство на интегрални схеми се обяснява с ефективността на разработчиците. Така през 1959 г. Хорни, провеждайки множество експерименти, сам разработи технологията на окисление и дифузия на силициеви пластини, за да намери оптималната дълбочина на дифузия на бор и фосфор и условията за маскиране с оксид. В същото време Noyce, в тъмна стая, вечер, през уикендите, упорито отлага и експонира фоторезист върху различни силиконови пластини с оксид и алуминий в търсене на оптимални режими на ецване на алуминий. Гриних лично работи с устройства, като взема характеристики на транзистори и интегрални схеми. Когато няма прецедент и експериментални данни, най-краткият път към практическата реализация е „направи си сам“. Пътят, избран от четиримата пионери - Гриних, Хорни, Мур, Нойс.

6.2 Развитие на серийно производство на интегрални схеми.

Две директивни решения, взети през 1961-1962 г. повлияха върху развитието на производството на силициеви транзистори и ИС.

1) Решението на IBM (Ню Йорк) да разработи за обещаващ компютър не феромагнитни устройства за съхранение, а електронни устройства за съхранение (устройства с памет), базирани на n-канални полеви транзистори (метал-оксид-полупроводник - MOS). Успешното изпълнение на този план доведе до пускането през 1973 г. на универсален компютър с MOS памет - IBM-370/158.

2) Директивни решения на компанията Fairchild, предвиждащи разширяване на работата в лабораторията за изследване на полупроводници за изследване на силициеви устройства и материали за тях.

През 1961 г. Мур, Нойс и Гриних от Феърчайлд наемат млади специалисти от преподавателя Ca в Университета на Илинойс, който преподава курса на Бардийн по физика на полупроводниците там. Sa нае специалисти, току-що завършили висше образование (виж Фигура 4.9). Те бяха Уонлес, Сноу - физици на твърдо тяло, Андрю Гроув - химик, завършил университета в Бъркли, Дийл - практически химик.

Проектът за физика на инструментите и материалите беше иницииран от Deal, Grove и Snow. Проектът за приложение на веригата беше представен от Wanless. Резултатите от изследванията на тези четири все още се използват в VLSI технологията.

През юли 1968 г. Гордън Мур и Робърт Нойс напускат отдела за полупроводници на Fairchild и на 28 юни 1968 г. организират малка фирма Intel от дванадесет души, които наемат стая в калифорнийския град Маунтин Вю. Предизвикателството, поставено от Мур, Нойс и колегата инженер-химик Андрю Гроув, беше да се използва огромният потенциал на интегрирането на голям брой електронни компоненти в един полупроводников чип за създаване на нови видове електронни устройства.

През 1997 г. Андрю Гроув стана "човек на годината", а неговата компания Intel, която стана един от лидерите в Силиконовата долина на Калифорния, започна да произвежда микропроцесори за 90% от всички персонални компютри на планетата. Към 1 януари 1998 г. стойността на компанията е 15 милиарда долара, а годишният й доход е 5,1 милиарда долара. Гроув е действащ председател на борда на директорите. През 1999 г. фирмата произвежда месечно - 4 квадрилиона транзистора, т.е. повече от половин милион за всеки жител на планетата. Занаятчии с Intel създават известните чипове Pemtium I, II, III.

Андрю Гроув е роден на 2 септември 1936 г. в Унгария, тогавашното му име е Андрос Гроф. Когато съветските танкове влизат в Будапеща през 1956 г., Андрош бяга в Австрия и оттам в Ню Йорк. Той завършва с отличие City College и получава докторска степен от Калифорнийския университет в Бъркли. Много големи корпорации искаха да получат млад учен и инженер. Grove отиде при Fairchild, благодарение на Ca. ("Modern Automation Technologies (STA)" 1/99 - статия за Intel.)

Историята на електронните устройства за съхранение датира от изобретяването през 1967 г. от Dinnard от IBM на еднотранзисторна клетка с динамична памет с произволен достъп (RAMC). Това изобретение има силно и трайно въздействие върху електронната индустрия днес и в далечното бъдеще. Неговото влияние е сравнимо с изобретението на самия транзистор. Клетката комбинира един превключвател на MOSFET и един кондензатор. MOSFET служи като превключвател за зареждане (запис) и разреждане (четене). До 1988 г. производството на такива клетки заема първо място по отношение на броя на всички изкуствени обекти на нашата планета. Sa прогнозира в началото на XXI век годишното производство на тези клетки 10 20 бр.

На фиг. 6.1 показва напречно сечение на клетка на една от първите комерсиални DRAM (Dynamic Random Access Memory) (капацитет 256 kbit). Кондензаторът за съхранение има двуслоен диелектрик от силициев нитрид върху тънък слой от термично отгледан силициев оксид. Диелектричната константа на нитрида ε = 7,5 е по-голяма от тази на оксида ε = 3,9, което осигурява по-голям капацитет на единица площ. Натрупването на повече заряд в по-малка площ и по-висока плътност на информацията. На фиг. 6.1:

1 - алуминиева битова шина

2 - речникови гуми от огнеупорен метален силицид

3 - облицовка на полисилициев кондензатор

4 - порта диелектрик силициев диоксид

Информацията, записана в тази клетка, се губи, когато източникът на захранване (независима ROM) се изключи. През 1971 г. Фроман-Бенчковски, служител на Intel, предлага и пуска в масово производство енергонезависимо, изтриваемо, програмируемо устройство с памет само за четене. Премахването на заряда върху плаващите затвори на тези ROM се извършва с ултравиолетова светлина. По-късно инженерите на Intel предложиха високоскоростни електрически изтриваеми ROM.

Появата на интегралните схеми изигра решаваща роля в развитието на електрониката, като постави началото на нов етап в микроелектрониката. Микроелектрониката на четвъртия период се нарича схематична, тъй като в състава на осн основни елементие възможно да се разграничат елементи, еквивалентни на дискретни електрорадио елементи и всяка интегрална микросхема съответства на определена електрическа схема, както и за електронни компоненти на оборудване от предишни поколения.

От особено значение за масовото производство на микросхеми е методът за проектиране на чипове, разработен от Dennard от IBM. През 1973 г. Денард и колегите му показаха, че размерът на транзистора може да бъде намален, без да се компрометират неговите характеристики ток-напрежение. Този метод на проектиране се нарича закон за мащабиране.

6.3 Етапи на развитие на микроелектрониката

Интегралните микросхеми започват да се наричат ​​микроелектронни устройства, разглеждани като един продукт с висока плътност на подреждане на елементи, еквивалентни на елементи от конвенционална верига. Усложняването на функциите, изпълнявани от микросхемите, се постига чрез увеличаване на степента на интеграция.

Развитието на серийното производство на интегрални схеми протича на етапи:

1) 1960 - 1969 г - интегрални схеми с ниска степен на интеграция, 10 2 транзистора на чип с размер 0,25 х 0,5 mm (MIS).

2) 1969 - 1975 г - интегрални схеми със средна степен на интеграция, 10 3 транзистора на чип (SIS).

3) 1975 - 1980 г - интегрални схеми с висока степен на интеграция, 10 4 транзистора на чип (LSI).

4) 1980 - 1985 г - интегрални схеми с изключително висока степен на интеграция, 10 5 транзистора на чип (VLSI).

5) От 1985г - интегрални схеми със свръхвисока степен на интеграция, 10 7 или повече транзистора на чип (UBIS).

Преходът от MIS към UBIS се извърши за четвърт век. Като параметър, количествено илюстриращ този процес, се използва годишното изменение на броя елементи n, поставени на един чип, което съответства на степента на интеграция. Според закона на Мур броят на елементите на една ИС се увеличава 4 пъти на всеки три години. Най-популярните и печеливши бяха логическите чипове с висока плътност - микропроцесори от Intel и Motorolla.

През 1981-1982 г. напредъкът на VLSI интегралните схеми беше стимулиран от наличието на литографска технология (електронен лъч, рентгенови лъчи и дълбоки ултравиолетови лъчи от ексимерен лазер) и наличието на производствено оборудване. Още през 1983 г., както отбелязва Мур (на международна конференция), поради формирането на прекомерни производствени мощности, както в САЩ, така и в Азия, напредъкът в развитието на микроелектрониката започва да се определя само от ситуацията на пазара. Така още през 1985 - 1987 г. 80% от всички DRAM в САЩ вече са доставени от Япония, тъй като те успяха да подобрят технологията и да намалят цените.

6.4 Историята на създаването на микроелектрониката в СССР ("Бюлетин на Далекоизточния клон на Руската академия на науките", 1993 г., 1 брой)

Според данни, публикувани в бюлетина, основателят на микроелектрониката в СССР е Старос Филип Георгиевич. Той е роден през 1918 г. в предградията на Ню Йорк, в семейството на Сарант, който идва от Гърция. Завършва колеж през 1941 г. със степен по електроинженерство, работи в изследователски центрове за отбрана и учи през нощта, за да издържи изпита за магистърска степен по инженерство. В студентските си години участва в антифашисткото движение, влиза в Комунистическата партия на САЩ и е приятел със семейство Розенберг. Когато семейство Розенберг били арестувани, ФБР се обадило и на Сарант. След първия разпит във ФБР Сарант имигрира в СССР, променяйки името и фамилията си. Така получихме специалист - Старос Ф.Г., който беше командирован в Чехословакия като главен конструктор на военнотехническия институт. Когато през 1955 г. Хрушчов се насочва към научна и технологична революция, Старос е поканен в СССР и му е предложено да оглави специална лаборатория, създадена в Ленинград под егидата на Комитета за авиационна техника. Още през 1958 г. Старос говори на закрито събрание на водещи работници в електронната индустрия с доклад, съдържащ предложение за разработване на нова елементна база и всъщност с програма за създаване на нов клон на науката и технологиите - микроелектрониката. Тези идеи намериха подкрепа във висшите ешелони на властта и още през 1959 г. Старос получи възможността да създаде свое собствено дизайнерско и технологично бюро (AKTB). В началото на 60-те години там под ръководството на Старос е разработена цифрова управляваща машина (UM-1) със скорост 8000 операции/сек. и до 250 часа непрекъсната работа. Микросхемите все още не бяха използвани в него (тъй като тяхната надеждност беше много ниска по това време) и P15 германиеви транзистори служеха като активни елементи. Въпреки това, благодарение на монтажа на страницата, се получи компактна, евтина машина. През 1960 г. Старос получава държавна награда за създаването на тази машина. Най-близкият помощник на Старос е Йосив Виниаминович Берг (бивш Джоел Бър). Берг, след внезапната имиграция на Сарант, отиде да го търси в Европа и го намери в Москва, когато се готвеше да замине за Прага. Бър стана Берг.

През 1962 г. Хрушчов посещава АКТБ. Бяха му показани машините УМ-1 и Електроника-200. По-късно американски експерти отбелязват, че Електроника-200 е първият съветски компютър, който може да се счита за добре проектиран и изненадващо модерен. Тази машина, базирана на първите съветски интегрални схеми, можеше да извършва 40 000 операции в секунда. Хрушчов беше доволен.

По това време вече има държавен комитет за електронна индустрия, който работи за отбраната и се ръководи от Александър Шокин, човек с прогресивни възгледи. Той предложи на Старос да създаде научно-технически център за електронни профили в Московска област (Зеленоград). Старос се зае с плам и за няколко седмици подготви подробен план за организиране на комплекс от няколко института и пилотна инсталация. Планът беше одобрен на върха и Старос беше назначен за научен ръководител на бъдещия център.

ОТкъде да започнаизучаване на радиоелектроника? Как да изградите първата си електронна схема? Възможно ли е бързо да се научите да запоявате? Именно за тези, които задават подобни въпроси, е създаден разделът "Започнете" .

зи странициТози раздел публикува статии за това, което всеки начинаещ в радиоелектрониката трябва да знае преди всичко. За много радиолюбители електрониката, която някога беше само хоби, в крайна сметка се превърна в професионална среда на дейност, помогна при намирането на работа, при избора на професия. Правейки първите стъпки в изучаването на радио елементи, вериги, изглежда, че всичко това е ужасно сложно. Но постепенно, с натрупването на знания, мистериозният свят на електрониката става по-разбираем.

дакоВинаги сте се интересували какво се крие под капака на едно електронно устройство, значи сте попаднали на правилното място. Може би от този сайт ще започне дълго и вълнуващо пътуване в света на радиоелектрониката!

За да отидете на статията, която ви интересува, щракнете върху връзката или миниатюрното изображение, намиращо се до Кратко описаниематериал.

Измервания и измервателна техника

Всеки радиолюбител се нуждае от устройство, с което да проверява радиокомпонентите. В повечето случаи ентусиастите на електрониката използват цифров мултиметър за тази цел. Но далеч не всички елементи могат да бъдат проверени с тях, например MOSFET транзистори. Вашето внимание се приканва към преглед на универсалния тестер ESR L / C / R, който може да се използва и за тестване на повечето полупроводникови радио елементи.

Амперметърът е един от най-важните инструменти в лабораторията на начинаещия радиолюбител. С него можете да измервате тока, консумиран от веригата, да зададете режима на работа на конкретен възел в електронно устройство и много други. Статията показва как на практика можете да използвате амперметър, който е задължителен във всеки съвременен мултиметър.

Волтметър - устройство за измерване на напрежение. Как да използвате това устройство? Как се обозначава на диаграмата? Ще научите повече за това от тази статия.

От тази статия ще научите как да определите основните характеристики на стрелков волтметър чрез символите на неговата скала. Научете се да четете показанията от скалата на стрелковия волтметър. Очаква ви практически пример, а също така ще научите за една интересна функция на стрелков волтметър, който можете да използвате в домашните си продукти.

Как да тествам транзистор? Този въпрос си задават всички начинаещи радиолюбители. Тук ще научите как да тествате биполярен транзистор с цифров мултицет. Техниката за тестване на транзистори е показана на конкретни примери с голям брой снимки и обяснения.

Как да тествам диод с мултицет? Ето подробно описание как можете да определите изправността на диода с цифров мултицет. Подробно описаниетехники за тестване и някои "трикове" за използване на функцията за тестване на диоди на цифров мултицет.

От време на време ми задават въпроса: "Как да проверя диодния мост?". И изглежда, че вече говорих за метода за проверка на всички видове диоди достатъчно подробно, но не разгледах метода за проверка на диодния мост в монолитен монтаж. Нека запълним тази празнина.

Ако все още не знаете какво е децибел, тогава ви препоръчваме да прочетете бавно статията за тази забавна единица за измерване на нивата. В крайна сметка, ако се занимавате с радиоелектроника, тогава рано или късно животът ще ви накара да разберете какво е децибел.

Често на практика се изисква преобразуване на микрофаради в пикофаради, милихенри в микрохенри, милиампери в ампери и т.н. Как да не се объркате при преизчисляване на стойностите на електрическите величини? Това ще помогне на таблицата с множители и префикси за образуване на десетични кратни и подкратни.

В процеса на ремонт и при проектирането на електронни устройства става необходимо да се проверяват кондензатори. Често привидно работещите кондензатори имат дефекти като електрическа повреда, отворена верига или загуба на капацитет. Кондензаторите могат да бъдат проверени с помощта на широко използвани мултиметри.

Еквивалентното серийно съпротивление (или ESR) е много важен параметър на кондензатора. Това важи особено за електролитни кондензатори, работещи във високочестотни импулсни вериги. Защо EPS е опасен и защо е необходимо да се вземе предвид неговата стойност при ремонт и монтаж на електронно оборудване? Ще намерите отговори на тези въпроси в тази статия.

Разсейването на мощността на резистора е важен параметър на резистора, който пряко влияе върху надеждността на този елемент в електронната верига. Статията говори за това как да се оцени и изчисли мощността на резистор за приложение в електронна схема.

Работилница за начинаещ радиолюбител

Как да четем електрически схеми? С този въпрос се сблъскват всички начинаещи любители на електрониката. Тук ще научите как да се научите да правите разлика между обозначенията на радиокомпонентите на електрически схемии да направите първата стъпка в разбирането на структурата на електронните схеми.

Направи си сам захранване. Захранването е незаменим атрибут в работилницата на радиолюбителите. Тук ще научите как да сглобявате регулируем блокзахранване с импулсен регулатор.

Най-популярното устройство в лабораторията на начинаещ радиолюбител е регулируемо захранване. Тук ще научите как да сглобите регулируемо 1.2 ... 32V захранване на базата на готов DC-DC преобразувател с минимални усилия и време.

Въведение в образователната програма "Радиоелектроника".

Обобщение на урока

I. Организационен момент

(Слайд 1)

Добър ден, скъпи момчета! Аз съм ръководител на детската творческа асоциация "Радиоелектроника" на Центъра за допълнително образование на деца Соболев И.В.

Днес в урока искам да ви поканя на кратко пътешествие в света на радиотехниката и електрониката.

II. Подготвителен етап

Представете си ... каменната ера, после бронзовата. 19 век е векът на парата и електричеството, но как да наречем нашето време?

Епохата на атома, електричеството, комуникацията, телекомуникациите, компютъризацията... Нашето време не без основание се нарича ерата на атома, космическата ера, ерата на комуникациите и телекомуникациите...

Изминаха малко повече от сто години от изобретяването на радиото, но опитайте се да оставите съвременния човек без радио, телевизия или компютър.

(Слайд 2)

Но всичко започна просто. Преди повече от 2,5 хиляди години гърците описват феномен, разбираем само за тях. Привличане на леки тела с кехлибарена пръчка, натрита с вълна. Те нарекли това явление електричество (на гръцки кехлибар означава „електрон“). Но хората са накарали електрона да работи преди малко повече от 200 години. Нов вид енергия стана толкова универсален, че вече е трудно да си представим живота си без електричество.

III. Главна част

(Слайд 3)

- Какво е електричество? (учениците отговарят на въпроси)

Електричеството е способността за пренос на енергия на големи разстояния. И едно много просто, удобно средство за транспорт - не тръба за гореща пара, не смес от въглища - само меден или алуминиев проводник е необходим, за да доведе милиарди електронни работници до работното място.

Електричеството е способността да разделяте енергията на произволни части и да я разпределяте между огромен брой потребители: прокарайте проводник до апартамент и го използвайте толкова, колкото ви е необходимо.

Електричеството е мигновеното преобразуване на получената енергия във всяка форма, от която се нуждаете: в светлина, топлина, механично движение. Това са компактни прости и ярки източници на светлина, компактни прости електромеханични двигатели (представете си, че бензинов двигател е инсталиран на магнетофон) и много от най-важните устройства и процеси, които изобщо не биха съществували без електричество (ускорител на атомни частици, телевизор , компютър). С една дума, електричеството има достатъчно предимства, за да бъде изгодно първо да се преобразуват други видове енергия в електричество и след това, ако е необходимо, да се извърши обратното преобразуване.

А кой от вас може да ми каже какви видове енергия познава, за да произвежда електричество или е по-правилно да се каже електрически ток? (учениците отговарят на въпроса).

Какви вещества или материали провеждат електричество?

ПОКАЗВАНЕ НА УСТРОЙСТВО....(Метал, пластмаса, вода, човек....)

Така на базата на бързо развиващата се радиотехника и използването на постиженията на много науки възниква РАДИОЕЛЕКТРОНИКАТА, която много скоро се налага в почти всички сфери на човешката дейност.

Терминът "радиоелектроника" обединява широк спектър от области на науката и технологиите, свързани с проблемите на предаването, приемането и преобразуването на информация с помощта на електрически трептения и електромагнитни вълни.

(Слайд 4)

Радиоелектрониката включва радиотехника, електроника, осветителна техника и редица нови области: полупроводникова и микроелектроника, акустична електроника и др.

Показване на произведения, направени в т / о ....

какъв тип са тези устройства?

И така: радиоелектрониката е и умело управление на потока от електрони.

Създадени са много детайли, с помощта на които можете да видите, чуете и дори почувствате енергията от разстояние.

Безжичен микрофон ... (демонстрация в действие) ...

И всичко това е способността да се контролира потока от електрони.

Какви радио компоненти познавате? (учениците отговарят на въпроса).

Модерен святе наситено с електронно оборудване и всеки от нас трябва да притежава поне минимален набор от знания, умения и способности за използване на сложни домакински уреди. Днес електротехниката се използва навсякъде: пилот и лекар, биохимик и икономист, металург и музикант могат да се срещнат с нея. И без значение каква професия избере човек, навсякъде се среща с електрониката. И всеки, който се занимава с практическа електроника, е наясно, че този приятен бизнес ще бъде полезен за човек от всяка професия.

(Слайд 5)

В класната стая към творческо сдружение „Радиоелектроника“ се изучават различни радиоелементи, принципът на тяхното действие, приложение, включително интегрални схеми, които са в основата на изграждането на съвременни радиоелектронни устройства. Лаборантите изработват, проектират електронни играчки, устройства, учат се да работят със справочна литература и специална техническа литература, да работят с измервателни уреди.

Друг момент - радиотехническият дизайн не само учи, но и възпитава. Това прави човека по-бърз, находчив, изобретателен, събран, ясен, точен. Навик е да работите бързо и внимателно да проверявате свършеното. Сглобявайки електронни схеми, настройвайки ги, търсейки някаква неизправност, вие се научавате да мислите логично, да разсъждавате и самостоятелно да придобивате нови знания.

IV. Практическа част

Сега ще преминем към практическата част на нашия урок.

Пред вас: "Електрическо фенерче"

От какви електрически части се състои?

Какви са елементите на проста електрическа верига?

(Слайд 6)

Източник на ток
- Консуматор
- Ключ
- Жици (проводници)

(Слайд 7), (Слайд 8), (Слайд 9), (Слайд 10)

ВЪПРОСИ и показване на артикули.

(Слайд 11)

СТУДЕНТСКА ПРАКТИКА

1) Схема на електрическо фенерче

2) Сглобете електрическа схема, съдържаща една галванична клетка и две лампи с нажежаема жичка, всяка от които може да се включва отделно една от друга.

3) Сглобете схемата за свързване на батерията, лампата и двата ключа (бутона), разположени така, че да можете да включите лампата от две различни места.

4) Схема с двоен превключвател.

5) Превключвател и двигател.

V. Обобщаване на урока

Скъпи момчета, нашето пътуване в света на радиоелектрониката приключи!

Какво ново научихте в клас днес?

Какви радиоелементи и техните обозначения научихте?

Какви електрически вериги сме събрали?

Каква е ролята на електричеството в нашия живот?

Скъпи момчета, много ви благодаря за работата. Мисля, че ще си тръгнете от днешния час в добро настроение.

157kb.16.07.2007 15:04 784kb.24.07.2007 12:37 306kb.24.07.2007 13:43 131kb.23.07.2007 17:03 83kb.23.07.2007 17:14 90kb.23.07.2007 17:04 1012kb.15.07.2007 03:27 318kb.15.07.2007 00:08 70kb.09.02.2011 16:41

1.док

ВЪВЕДЕНИЕ

Радиотехника, нейната роля в развитието на науката, науката, техниката и технологиите.

Перспективи за развитие и начини за подобряване на радиотехниката.

Радиотехника - това е науката за електромагнитните трептения и клона на технологията, в който тези трептения се използват за предаване, получаване и извличане на информация, съдържаща се в получените сигнали.

Радио (от латинското "radiare" - излъчвам, излъчвам лъчи) -

един). Методът за безжично предаване на съобщения на разстояние чрез електромагнитни вълни (радиовълни), изобретен от руския учен А.С. Попов през 1895 г.;

2). Областта на науката и технологиите, свързана с изучаването на физическите явления, лежащи в основата на този метод, и с използването му в комуникациите, излъчването, телевизията, местоположението и др.

От самото си създаване радиотехниката претърпя значителен скок и под формата на различни технически устройства придружава човек навсякъде. Областите, в които се използва радиотехниката, включват следното:

радиовръзка - електрическа комуникация, осъществявана посредством радиовълни. Предаването на съобщения (сигнали) се осъществява с помощта на радиопредавател и предавателна антена, а приемането се извършва с помощта на приемна антена и радиоприемник;

радиотелефония - електрическа комуникация, при която телефонните (гласовите) съобщения се предават с помощта на радиовълни;

радиотелеграфия - електрическа комуникация, при която чрез радиовълни се предават дискретни съобщения - азбучни, цифрови, знакови;

излъчване - една от медиите;

радар - наблюдение на различни обекти (цели) чрез радиотехнически методи;

радиоастрономия - изучаване на небесни тела чрез тяхното радиоизлъчване с помощта на радиотелескопи;

радиография - изследване на различни обекти (продукти, минерали, организми и др.), използващи ефекта от излъчване на радиоактивен изотоп, преминал през веществото на обекта;

телевизор - предаване на светлинни изображения на движещи се обекти;

радиовизия - визуално наблюдение с помощта на радиовълни, отразени или излъчени, на обекти, невидими с просто око;

радиотелеметрия - предаване на сигнали към отдалечени обекти и приемане на данни, получени при автоматични измервания;

радиоразузнаване и радиопротиводействия - получаване на данни за радиооборудване на противника и създаване на смущения;

радио навигация - използването на радиотехнически методи и средства за управление на кораби, самолети и други движещи се обекти;

индустриална радиоелектроника - радиоелектронни устройства за промишлеността и транспорта.

Последните години се характеризират с бързо развитие на радиокомуникациите, възраждане на интереса към радиотехнологиите. Желанието за глобализация и персонализация, желанието на потребителите да поддържат връзка навсякъде, по всяко време и с всеки човек на планетата доведе до появата на клетъчна радиокомуникация с движещи се обекти, а подобряването и намаляването на разходите за схеми направиха използването на радио достъп икономически жизнеспособно или, както се казва сега, решението на проблема "последната миля", базирано на радиотехнологиите.

Значителен скок се отбелязва и в развитието на такива традиционни радиотехнологии като телевизия, радиоразпръскване и радиорелейни комуникации. Разработени са например принципите на телевизията с висока разделителна способност (HDTV), информационната телевизия и др.

Напредъкът в областта на радиотехнологиите е широко отразен в литературата - статии се появяват в специални списания, публикуват се монографии.

Трябва да се отбележи, че в момента е доста трудно да се отделят области на знания, които биха били необходими за практически дейности само за специалисти по кабелна или, обратно, безжична комуникация. Това важи особено за теоретичните въпроси.

По този начин радиотехническите устройства се използват широко в различни области на науката и технологиите. Всички тези устройства събираедин обща чертасвързани със случващото се във всеки от тях работа с информация чрез предаване,получаване и обработка на ел сигнали, които са електромагнитни вълни.

Предметът на електронното инженерство е теорията и практиката на използване на електронни, йонни и полупроводникови устройства в устройства, системи и инсталации за различни области на народното стопанство. Гъвкавостта на електронното оборудване, високата скорост, точността и чувствителността откриват нови възможности в много отрасли на науката и технологиите.

Радиото, както бе споменато по-горе, е открито от великия руски учен Александър Степанович Попов. За дата на изобретяването на радиото се счита 7 май 1895 г., когато A.S. Попов направи публичен доклад и демонстрация на работата на своя радиоприемник на заседание на Физическия отдел на Руското физико-химическо общество в Санкт Петербург

Развитието на електрониката след изобретяването на радиото може да се раздели на три етапа: радиотелеграфия, радиотехника и етап на самата електроника.

През първия период (около 30 години) се развива радиотелеграфията и се създават научните основи на радиотехниката. За да се опрости устройството на радиоприемника и да се повиши неговата чувствителност в различни страни, бяха извършени интензивни разработки и изследвания на различни видове прости и надеждни детектори за високочестотни колебания - детектори

През 1904 г. е построена първата двуелектродна лампа (диод), която все още се използва като детектор на високочестотни трептения и токоизправител на технически честотни токове, а през 1906 г. се появява карборундов детектор

През 1907 г. е предложена триелектродна лампа (триод). През 1913 г. е разработена схема за тръбен регенеративен приемник и с помощта на триод са получени незатихващи електрически трептения. Новите електронни генератори позволиха да се заменят искровите и дъговите радиостанции с лампови, което на практика реши проблема с радиотелефонията. Въвеждането на електронните тръби в радиотехниката е улеснено от Първата световна война. От 1913 до 1920 г. радиотехнологиите стават лампови

Първите радиолампи в Русия са произведени от Н.Д. Папалекси през 1914 г. в Санкт Петербург. Поради липсата на перфектно изпомпване не бяха вакуумни, а газови (с живак). Първите вакуумни приемно-усилвателни лампи са направени през 1916 г. от M.A. Бонч-Бруевич. Бонч-Бруевич през 1918 г. ръководи разработването на домашни усилватели и генераторни радиолампи в радиолабораторията в Нижни Новгород. По това време в страната е създаден първият научен и радиотехнически институт с широка програма от действия, който привлича много талантливи учени и млади ентусиасти на радиотехниката да работят в областта на радиото. Лабораторията в Нижни Новгород се превърна в истинска ковачница на радиоспециалисти, в нея се зародиха много области на радиотехниката, които по-късно станаха независими раздели на радиоелектрониката

През март 1919 г. започва серийното производство на вакуумна тръба RP-1. През 1920 г. Бонч-Бруевич завършва разработването на първите в света генераторни лампи с меден анод и водно охлаждане с мощност до 1 kW, а през 1923 г. - с капацитет до 25 бр kW. В радиолабораторията в Нижни Новгород О.В. Лосев през 1922 г. открива възможността за генериране и усилване на радиосигнали с помощта на полупроводникови устройства. Той създаде безкамерен приемник - кристадин. Въпреки това, през тези години, методите за производство на полупроводникови материали не са разработени и неговото изобретение не е широко разпространено.

През втория период (около 20 години) радиотелеграфията продължава да се развива. По същото време широко се развиват и използват радиотелефонията и радиоразпръскването, създават се радионавигация и радар. Преходът от радиотелефония към други области на приложение на електромагнитните вълни стана възможен благодарение на постиженията на електровакуумната технология, която усвои производството на различни електронни и йонни устройства.

Преходът от дълги вълни към къси и средни вълни, както и изобретяването на суперхетеродинната верига, изискват използването на лампи, по-модерни от триодните

През 1924 г. е разработена екранирана лампа с две решетки (тетро), а през 1930-1931г. - пентод (лампа с три решетки). Електронните лампи започват да се произвеждат с индиректно нагрявани катоди. Развитието на специални методи за радиоприемане изисква създаването на нови видове многорешетъчни лампи (лампи за смесване и преобразуване на честота през 1934 - 1935 г.). Желанието да се намали броят на лампите във веригата и да се увеличи ефективността на оборудването доведе до разработването на комбинирани лампи

Развитието и използването на ултракъси вълни доведе до усъвършенстване на добре познатите електронни тръби (появиха се лампи тип жълъд, металокерамични триоди и маякови лампи), както и до разработването на електрически вакуумни устройства с нов принцип на управление на електронния поток - многоканални магнетрони, клистрони, лампи с бягаща вълна. Тези постижения в електровакуумната технология доведоха до развитието на радар, радионавигация, импулсна многоканална радиокомуникация, телевизия и др.

В същото време тече разработването на йонни устройства, които използват електронен разряд в газ. Живачният вентил, изобретен през 1908 г., беше значително подобрен. Появяват се газотрон (1928-1929), тиратрон (1931), ценеров диод, неонови лампи и др.

^ Разработването на начини за предаване на изображения и измервателна техникабеше придружено от разработването и усъвършенстването на различни фотоволтаични устройства (фотоклетки, фотоумножители, телевизионни предавателни тръби) и електронни дифракционни устройства за осцилоскопи, радари и телевизия.

През тези години радиотехниката се превърна в самостоятелна инженерна наука. Интензивно се развиват електровакуумната и радиоиндустрията. Разработени са инженерни методи за изчисляване на радио вериги, проведени са най-широки научни изследвания, теоретична и експериментална работа

И последният период (60-70-те години) е ерата на полупроводниковата технология и електрониката. Електрониката се въвежда във всички отрасли на науката, техниката и народното стопанство. Като комплекс от науки, електрониката е тясно свързана с радиофизиката, радара, радионавигацията, радиоастрономията, радиометеорологията, радиоспектроскопията, електронно-изчислителната и управляваща техника, радиоуправлението от разстояние, телеметрията, квантовата радиоелектроника и др.

През този период продължава по-нататъшното усъвършенстване на електровакуумните устройства. Обръща се голямо внимание повишаване на тяхната здравина, надеждност, издръжливост.Разработени са безосновни (пръстови) и субминиатюрни лампи, което позволява да се намалят размерите на инсталации с голям брой радиотръби

продължи интензивна работа в областта на физиката на твърдото тялои теорията на полупроводниците са разработени методи за получаване на монокристали на полупроводници, методи за тяхното пречистване и въвеждане на примеси. Голям принос за развитието на физиката на полупроводниците е направен от Съветския съюз училище на академик А. Ф. Йофе

Полупроводниковите устройства бързо и широко се разпространяват през 50-те и 70-те години във всички области на националната икономика. През 1926 г. е предложен полупроводников токоизправител за променлив ток, изработен от меден оксид. По-късно се появяват токоизправители от селен и меден сулфид. Бързото развитие на радиотехнологиите(особено радар) по време на Втората световна война дава нов тласък за изследване на полупроводниците.Бяха разработени микровълнови AC токоизправители на базата на силиций и германий, а по-късно се появиха планарни германиеви диоди. През 1948 г. американските учени Бардийн и Братейн създават германиев точков триод (транзистор), подходящ за усилване и генериране на електрически трептения. По-късно е разработен силициев точков триод.

В началото на 70-те години точковите транзистори практически не се използват и основният тип транзистор е планарен транзистор, произведен за първи път през 1951 г. До края на 1952 г. планарен високочестотен тетрод, транзистор с полеви ефекти и други видове бяха предложени полупроводникови устройства. През 1953 г. е разработен дрейф транзисторът. През тези години широко разработени и изследвани нови технологични процеси за обработка на полупроводникови материали, методи на производствопн- самите преходи и полупроводникови устройства.В началото на 70-те години, в допълнение към планарните и дрейфовите германиеви и силициеви транзистори, бяха широко използвани и други устройства, използващи свойствата на полупроводниковите материали: тунелни диоди, контролирани и неконтролирани четирислойни превключващи устройства, фотодиоди и фототранзистори, варикапи, термистори и др.

Развитието и усъвършенстването на полупроводниковите устройства се характеризира с увеличаване на работните честоти и увеличаване на допустимата мощност. Първите транзистори имаха инвалид(ограничаващи работни честоти от порядъка на стотици килохерци и разсейване на мощност от порядъка на 100 - 200 MW) и може да изпълнява само някои от функциите на вакуумните тръби. За същия честотен диапазон са създадени транзистори с мощност от десетки вата. По-късно са създадени транзистори, които могат да работят на честоти до 5 MHzи разсейва мощност от порядъка на 5 вт, а още през 1972 г. са създадени проби от транзистори за работни честоти от 20 - 70 MHzс мощност на разсейване, достигаща 100 вти още. Транзистори с ниска мощност (до 0,5 - 0,7 вт) може да работи на честоти над 500 MHz. По-късно се появяват транзистори, работещи на честоти от порядъка на 1000 MHz. В същото време беше извършена работа за разширяване на обхвата на работните температури. Транзисторите, направени на базата на германий, първоначално са имали работни температури не по-високи от +55 ¸ 70 ° С, а тези на основата на силиций - не по-високи от +100 ¸ 120 ° С. Създадените по-късно проби от транзистори от галиев арсенид се оказват работещи при температури до +250 ° С, а работните им честоти в крайна сметка достигнаха 1000 MHz. Има карбидни транзистори, работещи при температури до 350°C. Транзисторите и полупроводниковите диоди надминаха вакуумните тръби в много отношения през 70-те години и в крайна сметка напълно ги изместиха от областите на електрониката.

Проектантите на сложни електронни системи с десетки хиляди активни и пасивни компоненти са изправени пред задачи за намаляване на размера, теглото, консумацията на енергия и цената на електронните устройства, подобряване на тяхната производителност и, което е най-важното постигане на висока експлоатационна надеждност . Тези задачи се решават успешно от микроелектрониката - посоката на електрониката, обхващаща широк спектър от проблеми и методи, свързани с проектирането и производството на електронно оборудване в микроминиатюрен дизайн поради пълното или частично премахване на дискретни компоненти.

Основен тенденция на микроминиатюризацияе "интегриране" на електронни схеми, тези. желанието за едновременно производство на голям брой елементи и компоненти на електронни схеми, неразривно свързани. Следователно, от различни области на микроелектрониката, интегрираната микроелектроника, която е една от основните области на съвременната електронна технология, се оказа най-ефективна. Сега широко се използват ултра-големи интегрални схеми, върху тях е изградено цялото съвременно електронно оборудване, по-специално компютри и др.

Таблица 1. Повечето крайъгълни камъниразвитие на радиотехниката

Автор (организатор). време	Събитие					Забележка
	кратка формулировка	същност		значимост
Г. Херц (Германия), 1886-1889	Експериментално доказателство за възможността за излъчване и съществуването на свободно разпространяващо се електромагнитно поле	Изградени са най-простите вибрационни системи за излъчване и приемане на електромагнитни вълни. Дизайнът на предавателните и приемащите електрически излъчватели беше първото изпълнение на отворена осцилаторна верига		Експериментално потвърждение на теорията за електромагнитното поле на Максуел. Разработване на първите радиотехнически устройства		Г. Херц смята своите експерименти за чисто научно изследване, което няма практическа стойност
Е. Бранди (Франция) 1890 г	Въведение в експерименталната настройка на специален индикатор за появата на електромагнитно поле	Вместо искрова междина между елементите на приемната антена, в херцианската резонансна система беше въведен кохерер - тръба с метален прах, чието съпротивление на тока от свързаната батерия рязко намаля, когато ЕМП се индуцира в антената от външно електромагнитно поле		Усъвършенстване на техниката на физичен експеримент с електромагнитни вълни. Повишаване на чувствителността на индикатора за електромагнитно поле		През 1894 г. английският физик О. Лодж използва периодично разклащане на кохерера в подобна настройка, което прави възможно индикацията на полето да стане периодичен процес.
КАТО. Попов (Русия), 1895 г	Създаване на първия радиоприемник за практически цели	Веригата на кохерера включва намотка на чувствително реле, което затваря мощна сигнална верига на звънец, което значително повишава чувствителността на приемника. Периодичният процес на увеличаване на тока във веригата на кохерера, задействане на релето, включване на звънеца, разклащане на кохерера продължаваше, докато приемащото устройство беше засегнато от електромагнитно поле		Доказателство за възможността за използване на електромагнитни вълни за предаване на съобщения и други практически цели		По-късно през същата година, 1895 г., маркерът за буря A.S. Попов, подобрен чрез въвеждането на вертикална антена, започна да се използва за предупреждение за мълнии в електроцентралата в Нижни Новгород. Обхватът му беше 30 км
КАТО. Попов (Русия), 1896 г., март	Експериментално потвърждение на възможността за безжична комуникация	Използвайки телеграфно устройство в комбинация с приемното си устройство, А.С. Попов направи възможно записването на получените сигнали на телеграфна лента. Първата радиограма в света е съставена от думите "Хайнрих Херц"		Доказателство за възможността за техническа поддръжка за безжична телеграфна комуникация		През 1889 г. асистент A.S. Попова П.Н. Рибкин откри възможността за радиоприемане чрез ухо, което драстично увеличи обхвата на комуникация
Автор (организатор). време	Събитие				Забележка
	кратка формулировка	същност	значимост
Г. Маркони (Италия), 1896, юли - август	Кандидатстване за патент за безжично телеграфно устройство	Предавателното устройство в приложението беше подобно на излъчвателя на G. Hertz, приемащото устройство беше идентично с приемника A.S. Попова	Маркони получава патент през 1897 г. Това е доказателство за признаването на практическото значение на възникващата радиотехнология.
Л. С. Попов (Русия), 1900 г., февруари	Организиране на първата практическа радиокомуникационна линия	беше осигурена радиовръзка между град Сотка и остров Гогланд, където се работеше по отстраняването на бойния кораб генерал-адмирал Апраксин от камъните. Дължината на радиовръзката беше 44 км	Начало на практическата радиокомуникация на радиотехниката		По време на експлоатацията на тази комуникационна линия, A.S. Попов на борда на ледоразбивача "Ермак" получи радиограма със задачата (изпълнена успешно и навреме) да спаси рибарите, отнесени на ледения къс
Лий де Форест (САЩ), 1906 г	Изобретението на усилващо електровакуумно устройство - тръбен триод	Въведение в електровакуумния диод между анода и катода на третия електрод - контролната мрежа, която направи възможно усилването на слаби радиосигнали	Началото на ерата на "активната" радиотехника. Разкриване на широки възможности за усилване на слабите сигнали
Майснер (Германия), 1913 г	Изобретяване на тръбния генератор на електрически трептения	Изграждане на затворена осцилаторна система, в която попълването на енергийните загуби на електрическите трептения и техния режим се осигуряват с помощта на тръбен триод	Създаване на лампови предаватели, повишаване на тяхната мощност. Началото на въвеждането на хетеродинния метод на радиоприемане
М. А. Бонч-Лруевич и др. (СССР), 1934 г	Разработване на първата в света радарна станция (RLS)	Екип от инженери, ръководен от M.A. Бонч-Бруевич създава първата радарна станция, работеща в непрекъснат режим	Начало на практическа работа по разработването на принципите и техниките на радара		През периода 1937-1938г. импулсни радари са създадени в САЩ, Англия и СССР
J. Bardeen, от Brattain (САЩ), 1948 г	изобретение на транзистора	Съединението на германиеви кристали с електронна p- и "дупка" p-полупроводимост, в pnp структураили n-p-n позволява създаване на схеми за управление електрически токовев относително мощни вериги, използващи слаби токове R	Разширяване на границите на приложения, повишаване на надеждността и ефективността на радиоелектронното оборудване, значително намаляване на неговите размери

В момента е трудно да си представим област на науката и технологиите, където да не се използват постиженията на радиотехниката. Не само звуковото и телевизионното излъчване, но и клетъчната телефония, космическата телефония, личните комуникации, пейджинг комуникациите, компютърната радиоелектроника, управлението на домакински уреди, управлението на наземни, морски, въздушни превозни средства и др. бързо развитие на телеметрични системи, наземни, въздушни и космически радарни системи и комуникационни системи с развитието на нови радиочестотни ленти. В момента се работи интензивно за създаване на комуникационна технология в микровълновия честотен диапазон.

С развитието на цифровите технологии значението на използването на радиотехнически и радиоелектронни устройства и системи не само не намалява, но се увеличава. Такива системи включват системи за цифрово аудио и телевизионно излъчване. Въпросите за масово въвеждане на цифрово телевизионно излъчване вече се решават. Развитието на високите технологии доведе до появата на микро- и наноелектронна база.

Достатъчно е да се каже, че един модерен самолет има на борда повече от сто различни електронни средстванавигация, местоположение, проследяване и комуникация през целия полет. Съществуващите сателитни системи осигуряват навигация и проследяване не само за междуконтинентални лайнери, но дори и за отделни превозни средства, лични автомобили и самолети. Възможността да се използват най-новите постижения на радиотехниката стана достъпна за обикновените индивидуални потребители.

Специална роля в развитието на радиотехниката и радиоелектрониката в момента играят технологията и производството на компоненти и части. Съвременните безжични комуникационни системи са представени от широка гама продукти, доставяни на пазара. С нарастването на сложността на електронните системи нараства и необходимостта от тяхната поддръжка, управление, без да се влошават. спецификации. Само автоматизирана система за управление и мониторинг, разработена на базата на микроконтролери и микропроцесори, може да се справи с тази задача. За гъвкавост на дизайна и производството модерни системидизайнът използва техниките на софтуерната схема, т.е. на ниво отстраняване на грешки софтуерен продукт. При промяна на изискванията на техническите характеристики и сервизното обслужване е достатъчно да въведете или „флашнете“ нова програма за работа на контролера на електронната система.

В момента има бързо развитие на нови информационни технологии за предаване на данни, така наречената безжична технология bluetooth. Тази технология ви позволява да създадете локална компютърна мрежа в радиус от 20 ... 100 метра, което осигурява работата на цял набор от устройства: компютър, мобилен телефон, принтер, разни домакински уредии т.н. Понастоящем използваемият работен честотен диапазон се определя като 2,4-2,4835 GHz. Тази безжична технология ви позволява да контролирате различни устройства, както на базата на компютър, така и без да го използвате. Почти всички устройства вече имат определени възли за обработка, преобразуване и предаване на информация.

Ориз. 1.38 Приложения безжична технологияпрехвърляне на данни чрез bluetooth

Основният елемент, който осигурява безжична комуникация, са Bluetooth адаптери, свързани към USB порта на компютъра.

Ориз. 1.39 Bluetooth адаптер

Ориз. 1.40 Методи за свързване на Bluetooth оборудване

Ориз. 1.41 Bluetooth слушалка

Трябва да се отбележи огромната роля на радиооборудването в изследването на атмосферата, околоземното пространство, планетите слънчева система, близък и далечен космос. Последните постижения в изследването на слънчевата система, планетите и техните спътници са ясно потвърждение.

Ориз. 1.42 Изображение на повърхността на планетата Венера, предавано от модула за кацане на съветската междупланетна станция Венера-13 (1 март 1982 г.)

Ориз. 1.43 Изображение на повърхността на планетата Марс, предавано от американския марсоход Opportunity (2004)

С усложняването на електромагнитната среда възниква задачата за разработване на методи и средства за осигуряване на защита на радиотехническите системи от случайни и изкуствени смущения.
В същото време се разработват методи и техники за създаване на смущения на радарни станции, системи за проследяване и насочване и различни видове радиовзриватели, както и системи за прихващане на неразрешени източници на радиоизлъчване.

Това е висококвалифициран специалист в областта на радиотехниката, радиоелектрониката и високите информационни технологии за предаване, приемане и обработка на информация, които определят нивото на развитие на обществото като цяло. Как да се разпореждате с всички постижения на ума и какви са последствията от научно-техническия прогрес зависи само от вас - радиоинженера на бъдещето.