Επιμέλεια κειμένου: Sheremetiev A.N. (Κρατική Τεχνολογική Ακαδημία Angara)

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ: [email προστατευμένο]

1. Εισαγωγή

Η ηλεκτρονική είναι ένας ταχέως αναπτυσσόμενος κλάδος της επιστήμης και της τεχνολογίας. Μελετά τα φυσικά θεμέλια και τις πρακτικές εφαρμογές διαφόρων ηλεκτρονικών συσκευών. Τα φυσικά ηλεκτρονικά περιλαμβάνουν: ηλεκτρονικές και ιοντικές διεργασίες σε αέρια και αγωγούς. Στη διεπιφάνεια μεταξύ κενού και αερίου, στερεών και υγρών. Η τεχνική ηλεκτρονική περιλαμβάνει τη μελέτη της δομής των ηλεκτρονικών συσκευών και την εφαρμογή τους. Ο τομέας που αφιερώνεται στη χρήση ηλεκτρονικών συσκευών στη βιομηχανία ονομάζεται Βιομηχανικά Ηλεκτρονικά.

Οι εξελίξεις στα ηλεκτρονικά έχουν τονωθεί σε μεγάλο βαθμό από την ανάπτυξη της ραδιομηχανικής. Η ηλεκτρονική και η ραδιομηχανική συνδέονται τόσο στενά που στη δεκαετία του 1950 ενώθηκαν και αυτός ο τομέας της τεχνολογίας ονομάστηκε Ραδιοηλεκτρονικά. Η ραδιοηλεκτρονική σήμερα είναι ένα σύμπλεγμα πεδίων της επιστήμης και της τεχνολογίας που σχετίζονται με το πρόβλημα της μετάδοσης, λήψης και μετατροπής πληροφοριών με χρήση ηλεκτρικών/μαγνητικών ταλαντώσεων και κυμάτων στην περιοχή ραδιοσυχνοτήτων και οπτικών συχνοτήτων. Οι ηλεκτρονικές συσκευές χρησιμεύουν ως τα κύρια στοιχεία των συσκευών ραδιομηχανικής και καθορίζουν τους σημαντικότερους δείκτες του ραδιοεξοπλισμού. Από την άλλη, πολλά προβλήματα στη ραδιομηχανική οδήγησαν στην εφεύρεση νέων και στη βελτίωση των υφιστάμενων ηλεκτρονικών συσκευών. Αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούνται σε ραδιοεπικοινωνίες, τηλεόραση, εγγραφή και αναπαραγωγή ήχου, ραδιοεντοπισμό, ραδιοπλοήγηση, ραδιοτηλεχειρισμό, ραδιομετρήσεις και άλλους τομείς της ραδιομηχανικής.

Το σύγχρονο στάδιο ανάπτυξης της τεχνολογίας χαρακτηρίζεται από τη διαρκώς αυξανόμενη διείσδυση των ηλεκτρονικών σε όλους τους τομείς της ζωής και της δραστηριότητας των ανθρώπων. Σύμφωνα με αμερικανικές στατιστικές, έως και το 80% του συνόλου της βιομηχανίας καταλαμβάνεται από ηλεκτρονικά είδη. Τα επιτεύγματα στον τομέα της ηλεκτρονικής συμβάλλουν στην επιτυχή επίλυση των πιο περίπλοκων επιστημονικών και τεχνικών προβλημάτων. Αύξηση της αποτελεσματικότητας της επιστημονικής έρευνας, δημιουργία νέων τύπων μηχανημάτων και εξοπλισμού. Ανάπτυξη αποτελεσματικές τεχνολογίεςκαι συστήματα ελέγχου: απόκτηση υλικού με μοναδικές ιδιότητες, βελτίωση των διαδικασιών συλλογής και επεξεργασίας πληροφοριών. Καλύπτοντας ένα ευρύ φάσμα επιστημονικών, τεχνικών και βιομηχανικών προβλημάτων, η ηλεκτρονική βασίζεται σε επιτεύγματα σε διάφορους τομείς της γνώσης. Ταυτόχρονα, αφενός, η ηλεκτρονική θέτει καθήκοντα για άλλες επιστήμες και την παραγωγή, τονώνοντας την περαιτέρω ανάπτυξή τους και, αφετέρου, τις εξοπλίζει με νέα ποιοτικά τεχνικά μέσα και ερευνητικές μεθόδους. Τα θέματα επιστημονικής έρευνας στην ηλεκτρονική είναι:

1. Μελέτη των νόμων αλληλεπίδρασης ηλεκτρονίων και άλλων φορτισμένων σωματιδίων με ηλεκτρικά/μαγνητικά πεδία.

2. Ανάπτυξη μεθόδων για τη δημιουργία ηλεκτρονικών συσκευών στις οποίες αυτή η αλληλεπίδραση χρησιμοποιείται για τη μετατροπή ενέργειας με σκοπό τη μετάδοση, επεξεργασία και αποθήκευση πληροφοριών, αυτοματοποίηση διαδικασίες παραγωγής, τη δημιουργία ενεργειακών συσκευών, τη δημιουργία εξοπλισμού ελέγχου και μέτρησης, μέσων επιστημονικού πειράματος και άλλους σκοπούς.

Η εξαιρετικά χαμηλή αδράνεια του ηλεκτρονίου καθιστά δυνατή την αποτελεσματική χρήση της αλληλεπίδρασης ηλεκτρονίων, τόσο με μακροπεδία μέσα στη συσκευή όσο και με μικροπεδία μέσα σε ένα άτομο, μόριο και κρυσταλλικό πλέγμα, για τη δημιουργία μετατροπής και τη λήψη ηλεκτρικών/μαγνητικών ταλαντώσεων με συχνότητα άνω έως 1000 GHz. Καθώς και υπέρυθρη, ορατή, ακτινοβολία ακτίνων Χ και γάμμα. Η συνεπής πρακτική ανάπτυξη του φάσματος των ηλεκτρονικών/μαγνητικών ταλαντώσεων είναι χαρακτηριστικό γνώρισμα της ανάπτυξης των ηλεκτρονικών.

2. Ίδρυμα για την ανάπτυξη της ηλεκτρονικής

2.1 Τα θεμέλια της ηλεκτρονικής τέθηκαν από το έργο των φυσικών τον 18ο-19ο αιώνα. Οι πρώτες παγκοσμίως μελέτες για τις ηλεκτρικές εκκενώσεις στον αέρα πραγματοποιήθηκαν από τους ακαδημαϊκούς Lomonosov και Richman στη Ρωσία και, ανεξάρτητα από αυτούς, από τον Αμερικανό επιστήμονα Frankel. Το 1743, ο Lomonosov, στην ωδή του "Evening Reflections on God's Majesty", περιέγραψε την ιδέα της ηλεκτρικής φύσης του κεραυνού και του βόρειου σέλας. Ήδη το 1752, ο Frankel και ο Lomonosov έδειξαν με πείραμα χρησιμοποιώντας μια «μηχανή βροντής» ότι οι βροντές και οι κεραυνοί είναι ισχυρές ηλεκτρικές εκκενώσεις στον αέρα. Ο Λομονόσοφ διαπίστωσε επίσης ότι υπάρχουν ηλεκτρικές εκκενώσεις στον αέρα ακόμη και απουσία καταιγίδας, αφού. και σε αυτή την περίπτωση θα μπορούσαν να εξαχθούν σπινθήρες από τη «μηχανή του κεραυνού». Το "Thunder Machine" ήταν ένα βάζο Leyden που εγκαταστάθηκε σε μια κατοικημένη περιοχή. Ένα από τα ελάσματα του οποίου συνδεόταν με σύρμα με μεταλλική χτένα ή σημείο στερεωμένο σε ένα κοντάρι στην αυλή.

Το 1753, κατά τη διάρκεια πειραμάτων, ο καθηγητής Richmann, ο οποίος διεξήγαγε έρευνα, σκοτώθηκε από κεραυνό που χτύπησε έναν στύλο. Ο Λομονόσοφ δημιούργησε και γενική θεωρίαφαινόμενα καταιγίδας, που αποτελεί πρωτότυπο της σύγχρονης θεωρίας των καταιγίδων. Ο Lomonosov ερεύνησε επίσης τη λάμψη του σπάνιου αέρα υπό τη δράση μιας μηχανής με τριβή.

Το 1802, ο Vasily Vladimirovich Petrov, καθηγητής φυσικής στην Ιατρική και Χειρουργική Ακαδημία της Αγίας Πετρούπολης, για πρώτη φορά, λίγα χρόνια πριν από τον Άγγλο φυσικό Davy, ανακάλυψε και περιέγραψε το φαινόμενο ενός ηλεκτρικού τόξου στον αέρα μεταξύ δύο άνθρακα. ηλεκτρόδια. Εκτός από αυτή τη θεμελιώδη ανακάλυψη, ο Petrov έχει μια περιγραφή διαφόρων τύπων φωταύγειας του αραιωμένου αέρα όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από αυτόν. Ο Πετρόφ περιγράφει την ανακάλυψή του ως εξής: Αν 2 ή 3 ξυλάνθρακας, και αν με μεταλλικούς μονωμένους οδηγούς, που επικοινωνούν και με τους δύο πόλους μιας τεράστιας μπαταρίας, τους φέρουν πιο κοντά ο ένας στον άλλο σε απόσταση μίας έως τριών γραμμών, τότε εμφανίζεται ένα πολύ έντονο φως ανάμεσά τους. άσπρο χρώμαφως ή φλόγα, από τα οποία αυτά τα κάρβουνα φουντώνουν πιο γρήγορα ή πιο αργά, και από τα οποία μπορεί να φωτιστεί η σκοτεινή ειρήνη."Τα έργα του Πετρόφ ερμηνεύτηκαν μόνο στα ρωσικά, δεν ήταν διαθέσιμα σε ξένους επιστήμονες. Στη Ρωσία, η σημασία του έργου δεν έγινε κατανοητή και ξεχάστηκαν. Επομένως, η ανακάλυψη της εκκένωσης τόξου αποδόθηκε στον Άγγλο φυσικό Ντέιβι.

Η έναρξη της μελέτης των φασμάτων απορρόφησης και εκπομπής διαφόρων σωμάτων οδήγησε τον Γερμανό επιστήμονα Plücker στη δημιουργία των σωλήνων Heusler. Το 1857, ο Plücker διαπίστωσε ότι το φάσμα ενός σωλήνα Heusler που εκτείνεται σε ένα τριχοειδές και τοποθετημένο μπροστά από μια σχισμή φασματοσκοπίου χαρακτηρίζει ξεκάθαρα τη φύση του αερίου που περιέχεται σε αυτό και ανακάλυψε τις πρώτες τρεις γραμμές της λεγόμενης φασματικής σειράς Balmer υδρογόνου. . Ο μαθητής του Plücker, Gittorf, μελέτησε την εκκένωση λάμψης και το 1869 δημοσίευσε μια σειρά μελετών για την ηλεκτρική/αγωγιμότητα των αερίων. Μαζί με τον Plücker κατέχει τις πρώτες μελέτες για τις καθοδικές ακτίνες, τις οποίες συνέχισε ο Άγγλος Crookes.

Μια σημαντική αλλαγή στην κατανόηση του φαινομένου της εκκένωσης αερίων προκλήθηκε από το έργο του Άγγλου επιστήμονα Thomson, ο οποίος ανακάλυψε την ύπαρξη ηλεκτρονίων και ιόντων. Ο Thomson δημιούργησε το Εργαστήριο Cavendish, από το οποίο προήλθαν αρκετοί φυσικοί που ερεύνησαν τα ηλεκτρικά φορτία των αερίων (Townsen, Aston, Rutherford, Crookes, Richardson). Στο μέλλον, αυτό το σχολείο συνέβαλε σημαντικά στην ανάπτυξη των ηλεκτρονικών. Από τους Ρώσους φυσικούς, οι ακόλουθοι εργάστηκαν για τη μελέτη του τόξου και την πρακτική εφαρμογή του στο φωτισμό: Yablochkov (1847–1894), Chikolev (1845–1898), Slavyanov (συγκόλληση, επανατήξη μετάλλων με τόξο), Bernardos (χρήση του τόξου για φωτισμό). Λίγο αργότερα, ο Lachinov και ο Mitkevich μελέτησαν το τόξο. Το 1905, ο Mitkevich καθόρισε τη φύση των διεργασιών στην κάθοδο μιας εκκένωσης τόξου. Ο Stoletov (1881-1891) ασχολήθηκε με μη ανεξάρτητη εκκένωση αέρα. Κατά τη διάρκεια της κλασικής μελέτης του φωτοηλεκτρικού φαινομένου στο Πανεπιστήμιο της Μόσχας, ο Stoletov κατασκεύασε ένα "στοιχείο αέρα" (AE) για το πείραμα με δύο ηλεκτρόδια στον αέρα, το οποίο δίνει ηλεκτρικό ρεύμα χωρίς την συμπερίληψη ξένου EMF στο κύκλωμα μόνο όταν η κάθοδος είναι φωτίζεται εξωτερικά. Ο Stoletov ονόμασε αυτό το φαινόμενο ακτινοηλεκτρικό. Μελέτησε αυτό το φαινόμενο τόσο σε υψηλή όσο και σε χαμηλή ατμοσφαιρική πίεση. Ο εξοπλισμός που κατασκευάστηκε ειδικά από τον Stoletov κατέστησε δυνατή τη δημιουργία μειωμένης πίεσης έως και 0,002 mm. rt. κολόνα. Υπό αυτές τις συνθήκες, το ακτινοηλεκτρικό φαινόμενο δεν ήταν μόνο ένα φωτορεύμα, αλλά και ένα φωτορεύμα που ενισχύθηκε από μια ανεξάρτητη εκκένωση αερίου. Ο Stoletov τελείωσε το άρθρο του σχετικά με την ανακάλυψη αυτού του αποτελέσματος ως εξής: Ανεξάρτητα από το πώς πρέπει τελικά να διατυπώσει κανείς την εξήγηση των ακτινοηλεκτρικών εκκενώσεων, δεν μπορεί να παραλείψει να αναγνωρίσει κάποιες περίεργες αναλογίες μεταξύ αυτών των φαινομένων και των από καιρό γνωστών, αλλά ακόμα σκοτεινών, εκκενώσεων των σωλήνων Heusler και Crookes. Επιθυμώντας στα πρώτα μου πειράματα να προσανατολιστώ στα φαινόμενα που αντιπροσωπεύει ο συμπυκνωτής πλέγματος μου, είπα άθελά μου στον εαυτό μου ότι πριν από εμένα υπήρχε ένας σωλήνας Geisler, ο οποίος μπορούσε να λειτουργήσει ακόμη και χωρίς εκκένωση αέρα με ξένο φως. Εδώ κι εκεί, τα ηλεκτρικά φαινόμενα συνδέονται στενά με τα φωτεινά φαινόμενα. Που και που η κάθοδος παίζει ιδιαίτερο ρόλο και είναι προφανώς ψεκασμένη. Η μελέτη των ακτινοηλεκτρικών εκκενώσεων υπόσχεται να ρίξει φως στη διάδοση της ηλεκτρικής ενέργειας στα αέρια γενικά...Αυτά τα λόγια του Stoletov ήταν απολύτως δικαιολογημένα.

Το 1905, ο Αϊνστάιν έδωσε μια ερμηνεία του φωτοηλεκτρικού φαινομένου που σχετίζεται με τα κβάντα του φωτός και καθιέρωσε έναν νόμο που πήρε το όνομά του. Έτσι, το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο που ανακάλυψε ο Stoletov χαρακτηρίζει τους ακόλουθους νόμους:

1) Ο νόμος του Stoletov - ο αριθμός των ηλεκτρονίων που προσομοιώνονται ανά μονάδα χρόνου είναι ανάλογος, ενώ άλλα πράγματα είναι ίσα, με την ένταση του φωτός που προσπίπτει στην επιφάνεια της καθόδου. Ίσες συνθήκες εδώ θα πρέπει να νοούνται ως ο φωτισμός της επιφάνειας της καθόδου με μονοχρωματικό φως του ίδιου μήκους κύματος. Ή φως της ίδιας φασματικής σύνθεσης.

Η μέγιστη ταχύτητα των ηλεκτρονίων που εξέρχονται από την επιφάνεια της καθόδου με εξωτερικό φωτοηλεκτρικό φαινόμενο καθορίζεται από τη σχέση:

είναι η τιμή του ενεργειακού κβαντικού της μονοχρωματικής ακτινοβολίας που προσπίπτει στην επιφάνεια της καθόδου.

– Η συνάρτηση εργασίας ενός ηλεκτρονίου από ένα μέταλλο.

3) Η ταχύτητα των φωτοηλεκτρονίων που φεύγουν από την επιφάνεια των καθόδων δεν εξαρτάται από την ένταση της ακτινοβολίας που προσπίπτει στην κάθοδο.

Το εξωτερικό φωτοηλεκτρικό φαινόμενο ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τον Γερμανό φυσικό Hertz (1887). Πειραματιζόταν με το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που ανακάλυψε. Ο Hertz παρατήρησε ότι στο διάκενο σπινθήρα του κυκλώματος λήψης, ένας σπινθήρας που ανιχνεύει την παρουσία ηλεκτρικών ταλαντώσεων στο κύκλωμα πηδά, ceteris paribus, πιο εύκολα εάν το φως από μια εκκένωση σπινθήρα στο κύκλωμα της γεννήτριας πέσει στο διάκενο σπινθήρα.

Το 1881, ο Έντισον ανακάλυψε για πρώτη φορά το φαινόμενο της θερμιονικής εκπομπής. Πραγματοποιώντας διάφορα πειράματα με λαμπτήρες πυρακτώσεως άνθρακα, κατασκεύασε μια λάμπα που περιείχε στο κενό, εκτός από ένα νήμα άνθρακα, μια μεταλλική πλάκα Α από την οποία προήλθε ο αγωγός P. , δεν ανιχνεύεται ρεύμα. Αυτό το φαινόμενο ονομάστηκε φαινόμενο Edison. Το φαινόμενο της εκπομπής ηλεκτρονίων από θερμά μέταλλα και άλλα σώματα στο κενό ή σε ένα αέριο ονομάστηκε θερμιονική εκπομπή.

3. Στάδια ανάπτυξης των ηλεκτρονικών

Στάδιο 1. Η εφεύρεση ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως το 1809 από τον Ρώσο μηχανικό Ladygin ανήκει στο πρώτο στάδιο.

Η ανακάλυψη το 1874 από τον Γερμανό επιστήμονα Braun του ανορθωτικού φαινομένου σε επαφή μετάλλου-ημιαγωγού. Η χρήση αυτού του εφέ από τον Ρώσο εφευρέτη Popov για την ανίχνευση ενός ραδιοφωνικού σήματος του επέτρεψε να δημιουργήσει τον πρώτο ραδιοφωνικό δέκτη. Η ημερομηνία της εφεύρεσης του ραδιοφώνου θεωρείται η 7η Μαΐου 1895, όταν ο Ποπόφ έκανε μια παρουσίαση και επίδειξη σε μια συνάντηση του Τμήματος Φυσικής της Ρωσικής Φυσικής και Χημικής Εταιρείας στην Αγία Πετρούπολη. Και στις 24 Μαρτίου 1896, ο Ποπόφ μετέδωσε το πρώτο ραδιοφωνικό μήνυμα σε απόσταση 350 μέτρων. Οι επιτυχίες της ηλεκτρονικής κατά την περίοδο αυτή της ανάπτυξής της συνέβαλαν στην ανάπτυξη της ραδιοτηλεγραφίας. Ταυτόχρονα ανέπτυξαν τα επιστημονικά θεμέλια της ραδιομηχανικής προκειμένου να απλοποιήσουν τη συσκευή του ραδιοφωνικού δέκτη και να αυξήσουν την ευαισθησία του. Διάφορες χώρες έχουν αναπτύξει και ερευνούν διάφορους τύπους απλών και αξιόπιστων ανιχνευτών - ανιχνευτών ταλάντωσης υψηλής συχνότητας.

Σε υψηλό κενό, η διάσπαση αερίων μεταξύ των ηλεκτροδίων είναι τέτοια που η μέση ελεύθερη διαδρομή των ηλεκτρονίων υπερβαίνει σημαντικά την απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων, επομένως, με θετική τάση ανόδου V α σε σχέση με την κάθοδο, τα ηλεκτρόνια κινούνται προς την άνοδο, προκαλώντας ένα ρεύμα I a στο κύκλωμα ανόδου. Όταν η τάση της ανόδου V a είναι αρνητική, τα εκπεμπόμενα ηλεκτρόνια επιστρέφουν στην κάθοδο και το ρεύμα στο κύκλωμα της ανόδου είναι μηδέν. Έτσι, η δίοδος ηλεκτροκενού έχει μονόπλευρη αγωγιμότητα, η οποία χρησιμοποιείται κατά την ανόρθωση εναλλασσόμενου ρεύματος. Το 1907, ο Αμερικανός μηχανικός Lee de Forest διαπίστωσε ότι τοποθετώντας ένα μεταλλικό πλέγμα (c) μεταξύ της καθόδου (K) και της ανόδου (A) και εφαρμόζοντας τάση Vc σε αυτό, είναι δυνατός ο έλεγχος του ρεύματος ανόδου I a με πρακτικά χωρίς αδράνεια και με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Κάπως έτσι εμφανίστηκε ο πρώτος ηλεκτρονικός σωλήνας ενίσχυσης - ένα τρίοδο (Εικ. 3). Οι ιδιότητές του ως συσκευή για την ενίσχυση και τη δημιουργία ταλαντώσεων υψηλής συχνότητας οδήγησαν στην ταχεία ανάπτυξη των ραδιοεπικοινωνιών. Εάν η πυκνότητα του αερίου που γεμίζει το μπαλόνι είναι τόσο υψηλή ώστε η μέση ελεύθερη διαδρομή των ηλεκτρονίων είναι μικρότερη από την απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων, τότε η ροή ηλεκτρονίων, που διέρχεται από την απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων, αλληλεπιδρά με το αέριο μέσο, ​​ως αποτέλεσμα της οι ιδιότητες του μέσου αλλάζουν δραματικά. Το αέριο μέσο ιονίζεται και περνά στην κατάσταση πλάσματος, η οποία χαρακτηρίζεται από υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Αυτή η ιδιότητα του πλάσματος χρησιμοποιήθηκε από τον Αμερικανό επιστήμονα Hell στο γαστρίνιο που αναπτύχθηκε από αυτόν το 1905 - μια ισχυρή ανορθωτική δίοδος γεμάτη με αέριο. Η εφεύρεση του gastron έθεσε τα θεμέλια για την ανάπτυξη συσκευών ηλεκτροκενού εκκένωσης αερίου. Σε διάφορες χώρες, η παραγωγή ηλεκτρονικών λαμπτήρων άρχισε να αναπτύσσεται γρήγορα. Αυτή η εξέλιξη υποκινήθηκε ιδιαίτερα από τη στρατιωτική σημασία των ραδιοεπικοινωνιών. Ως εκ τούτου, 1913 - 1919 - μια περίοδος ταχείας ανάπτυξης της ηλεκτρονικής τεχνολογίας. Το 1913, ο Γερμανός μηχανικός Meissner ανέπτυξε ένα κύκλωμα για έναν αναγεννητικό δέκτη σωλήνων και, χρησιμοποιώντας μια τρίοδο, έλαβε μη απόσβεση αρμονικών ταλαντώσεων. Οι νέες ηλεκτρονικές γεννήτριες κατέστησαν δυνατή την αντικατάσταση των ραδιοφωνικών σταθμών σπινθήρα και τόξου με σωλήνες, γεγονός που πρακτικά έλυσε το πρόβλημα της ραδιοτηλεφωνίας. Από τότε, η ραδιοτεχνολογία έχει γίνει τεχνολογία σωλήνων. Στη Ρωσία, οι πρώτοι ραδιοσωλήνες κατασκευάστηκαν το 1914 στην Αγία Πετρούπολη από τον Nikolai Dmitrievich Papaleksi, σύμβουλο της Ρωσικής Εταιρείας Ασύρματης Τηλεγραφίας, μελλοντικό ακαδημαϊκό της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ. Ο Παπαλέξης αποφοίτησε από το Πανεπιστήμιο του Στρασβούργου, όπου εργάστηκε υπό τον Μπράουν. Λόγω της έλλειψης τέλειας άντλησης, οι πρώτοι ραδιοσωλήνες Papaleksi δεν ήταν κενού, αλλά γεμάτοι με αέριο (υδράργυρος). Από το 1914 - 1916 Ο Παπαλέξη έκανε πειράματα στη ραδιοτηλεγραφία. Εργάστηκε στον τομέα της ραδιοεπικοινωνίας με υποβρύχια. Επόπτευσε την ανάπτυξη των πρώτων δειγμάτων εγχώριων ραδιοσωλήνων. Από το 1923 - 1935 μαζί με τον Μάντελσταμ, ήταν επικεφαλής του επιστημονικού τμήματος του κεντρικού εργαστηρίου ραδιοφώνου στο Λένινγκραντ. Από το 1935, εργάστηκε ως πρόεδρος του επιστημονικού συμβουλίου για τη ραδιοφυσική και τη ραδιομηχανική στην Ακαδημία Επιστημών της ΕΣΣΔ.

Οι πρώτοι ηλεκτρικοί ραδιοσωλήνες λήψης-ενίσχυσης κενού στη Ρωσία κατασκευάστηκαν από την Bonch-Bruevich. Γεννήθηκε στο Ορέλ (1888). Το 1909 αποφοίτησε από σχολή μηχανικών στην Αγία Πετρούπολη. Το 1914 αποφοίτησε από την αξιωματική ηλεκτρική σχολή. Από το 1916 έως το 1918 ασχολήθηκε με τη δημιουργία ηλεκτρονικών σωλήνων και οργάνωσε την παραγωγή τους. Το 1918, ηγήθηκε του ραδιοφωνικού εργαστηρίου Nizhny Novgorod, συγκεντρώνοντας τους καλύτερους ειδικούς ραδιοφώνου εκείνης της εποχής (Ostryakov, Pistohlkors, Shorin, Losev). Τον Μάρτιο του 1919 ξεκίνησε η σειριακή παραγωγή του σωλήνα κενού RP-1 στο ραδιοεργαστήριο του Νίζνι Νόβγκοροντ. Το 1920, ο Bonch-Bruevich ολοκλήρωσε την ανάπτυξη των πρώτων λαμπτήρων γεννήτριας στον κόσμο με άνοδο χαλκού και υδρόψυξη, με ισχύ έως και 1 kW. Εξέχοντες Γερμανοί επιστήμονες, έχοντας εξοικειωθεί με τα επιτεύγματα του εργαστηρίου του Νίζνι Νόβγκοροντ, αναγνώρισαν την προτεραιότητα της Ρωσίας στη δημιουργία ισχυρών λαμπτήρων γεννήτριας. Μεγάλη δουλειά για τη δημιουργία συσκευών ηλεκτροκενού εκτυλίχθηκε στην Πετρούπολη. Ο Τσερνίσεφ, ο Μπογοσλόφσκι, ο Βεκσίνσκι, ο Ομπολένσκι, ο Σαπόσνικοφ, ο Ζουσμάνοφσκι, ο Αλεξάντροφ εργάστηκαν εδώ. Η εφεύρεση της θερμαινόμενης καθόδου είχε μεγάλη σημασία για την ανάπτυξη της τεχνολογίας ηλεκτροκενού. Το 1922, δημιουργήθηκε μια ηλεκτρική μονάδα κενού στην Πετρούπολη, η οποία συγχωνεύτηκε με τη μονάδα ηλεκτρικών λαμπτήρων Svetlana. Στο ερευνητικό εργαστήριο αυτού του εργοστασίου, ο Vekshinsky πραγματοποίησε πολυμερή έρευνα στον τομέα της φυσικής και της τεχνολογίας ηλεκτρονικών συσκευών (σχετικά με τις ιδιότητες εκπομπής καθόδων, εξάτμιση μετάλλου και γυαλιού και άλλα).

Η μετάβαση από τα μεγάλα κύματα στα μικρά και μεσαία κύματα, και η εφεύρεση της υπερετερόδυνης και η ανάπτυξη της ραδιοφωνικής μετάδοσης, απαιτούσαν την ανάπτυξη πιο προηγμένων σωλήνων από τους τριόδους. Ένας λαμπτήρας με δύο πλέγματα (tetrode) αναπτύχθηκε το 1924 και βελτιώθηκε το 1926 από την American Hell, και ένας ηλεκτρικός σωλήνας κενού με τρία πλέγματα (pentode) που πρότεινε το 1930, έλυσαν το πρόβλημα της αύξησης των συχνοτήτων λειτουργίας της εκπομπής. Τα πεντόδια έχουν γίνει οι πιο συνηθισμένοι ραδιοσωλήνες. Η ανάπτυξη ειδικών μεθόδων λήψης ραδιοφώνου προκάλεσε το 1934-1935 την εμφάνιση νέων τύπων ραδιοσωλήνων μετατροπής συχνότητας πολλαπλών δικτύων. Εμφανίστηκε επίσης μια ποικιλία συνδυασμένων ραδιοσωλήνων, η χρήση των οποίων κατέστησε δυνατή τη σημαντική μείωση του αριθμού των ραδιοσωλήνων στον δέκτη. Η σχέση μεταξύ ηλεκτροκενού και ραδιομηχανικής φάνηκε ιδιαίτερα καθαρά κατά την περίοδο που η ραδιομηχανική μετακινήθηκε στην ανάπτυξη και χρήση του εύρους VHF (υπερμικρά κύματα - εύρος μετρητών, δεκατόμετρων, εκατοστών και χιλιοστών). Για το σκοπό αυτό, πρώτον, βελτιώθηκαν σημαντικά οι ήδη γνωστοί ραδιοσωλήνες. Δεύτερον, αναπτύχθηκαν συσκευές ηλεκτροκενού με νέες αρχές ηλεκτρονικού ελέγχου ροής. Αυτά περιλαμβάνουν μαγνητρόνια πολλαπλών κοιλοτήτων (1938), κλυστρόνια (1942), λαμπτήρες οπισθοδρομικού κύματος (BWO) (1953). Τέτοιες συσκευές θα μπορούσαν να δημιουργήσουν και να ενισχύσουν πολύ υψηλές συχνότητες, συμπεριλαμβανομένων των κυμάτων χιλιοστού. Αυτά τα επιτεύγματα στην τεχνολογία ηλεκτροκενού οδήγησαν στην ανάπτυξη βιομηχανιών όπως η ραδιοπλοήγηση, η θέση ραδιοφώνου, η παλμική πολυκαναλική επικοινωνία.

Ο Σοβιετικός ραδιοφυσικός Rozhansky το 1932 πρότεινε τη δημιουργία συσκευών με διαμόρφωση ταχύτητας της ροής ηλεκτρονίων. Σύμφωνα με την ιδέα του, ο Arseniev και ο Heil το 1939 κατασκεύασαν τις πρώτες συσκευές για την ενίσχυση και τη δημιουργία ταλαντώσεων μικροκυμάτων (υπερυψηλές συχνότητες). Μεγάλη σημασία για την τεχνική των δεκατιανών κυμάτων είχαν τα έργα των Devyatkov, Khokhlov, Gurevich, οι οποίοι το 1938-1941 σχεδίασαν τριόδους με ηλεκτρόδια επίπεδου δίσκου. Σύμφωνα με την ίδια αρχή, οι λάμπες κεραμικού-μετάλλου κατασκευάζονταν στη Γερμανία και οι λαμπτήρες φάρων στις ΗΠΑ.

Δημιουργήθηκε το 1943 Οι λαμπτήρες ταξιδιωτικών κυμάτων (TWT) παρείχαν την περαιτέρω ανάπτυξη των συστημάτων επικοινωνίας ραδιοφωνικών ηλεκτρονόμων μικροκυμάτων. Για να δημιουργήσει ισχυρές ταλαντώσεις μικροκυμάτων το 1921, προτάθηκε ένα μαγνήτρον από τον συγγραφέα του Hell. Η έρευνα για το μαγνήτρον πραγματοποιήθηκε από Ρώσους επιστήμονες - Slutsky, Grekhova, Steinberg, Kalinin, Zusmanovsky, Braude, στην Ιαπωνία - Yagi, Okabe. Τα σύγχρονα μαγνητρόνια προέρχονται από το 1936 - 1937, όταν, σύμφωνα με την ιδέα του Bonch-Bruevich, οι υπάλληλοί του, Alekseev και Molyarov, ανέπτυξαν μαγνητρόνια πολλαπλών κοιλοτήτων.

Το 1934, οι υπάλληλοι του κεντρικού εργαστηρίου ραδιοφώνου, οι Korovin και Rumyantsev, πραγματοποίησαν το πρώτο πείραμα σχετικά με τη χρήση ραντάρ και τον προσδιορισμό ενός ιπτάμενου αεροσκάφους. Το 1935, τα θεωρητικά θεμέλια του ραντάρ αναπτύχθηκαν στο Ινστιτούτο Φυσικής και Τεχνολογίας του Λένινγκραντ από τον Kobzarev. Ταυτόχρονα με την ανάπτυξη των ηλεκτρικών συσκευών κενού, στο δεύτερο στάδιο της ανάπτυξης των ηλεκτρονικών, δημιουργήθηκαν και βελτιώθηκαν συσκευές εκκένωσης αερίου.

Το 1918, ως αποτέλεσμα της ερευνητικής εργασίας του Dr. Schroeter, η γερμανική εταιρεία Pintsch παρήγαγε τους πρώτους λαμπτήρες εκκένωσης βιομηχανικής λάμψης για 220 V. Ξεκινώντας το 1921, η ολλανδική εταιρεία Philips παρήγαγε τους πρώτους λαμπτήρες εκκένωσης λάμψης 110 V. 1929

Το 1930, ο Knowles δημοσίευσε για πρώτη φορά μια περιγραφή μιας λάμπας νέον εκκένωσης λάμψης, στην οποία η εκκένωση μεταξύ ανόδου και καθόδου προκαλείται από ένα τρίτο ηλεκτρόδιο. Το πρώτο θυράτρον εκκένωσης λάμψης (Εικ. 4), το οποίο βρήκε ευρεία εφαρμογή, σχεδιάστηκε το 1936 από τον εφευρέτη της εταιρείας Bell Telephone. Τότε ονομαζόταν «Λάμπα - 313Α». Την ίδια χρονιά, ένας άλλος εφευρέτης, ο Whitley, πρότεινε το δικό του σχέδιο για το θυράτρον. Όπου με τη βοήθεια του ρεύματος (I c) του ηλεκτροδίου ελέγχου (c) δημιουργείται το απαραίτητο αρχικό επίπεδο συγκέντρωσης ηλεκτρονίων και ιόντων, στο κενό η άνοδος - κάθοδος. Αυτό το επίπεδο εξασφαλίζει την εμφάνιση μιας εκκένωσης λάμψης. Το ίδιο αποτέλεσμα χρησιμοποιείται στο δεκάτρον που προτείνει η Ericsson. Το δεκάτρον είναι ένας διακόπτης δέκα καθόδου (Εικ. 5), που αποτελείται από μία άνοδο (Α) και δέκα κάθοδους (Κ1, Κ2, Κ3 ..., Κ10) και υποκαθόδους που βρίσκονται μεταξύ των καθόδων ( 1, 2) . Το φορτίο μεταφέρεται από τη μια κάθοδο στην άλλη εφαρμόζοντας διαδοχικά ζεύγη παλμών ελέγχου στις υποκάθοδοι. Έστω ένα φορτίο πυράκτωσης μεταξύ της καθόδου Κ1 και της ανόδου Α, εάν το δυναμικό της υποκαθόδου 1 θα είναι χαμηλότερο από το Κ1 το φορτίο θα μεταφερθεί στην υποκάθοδο 1 . Εφαρμογή αρνητικού παλμού στην υποκάθοδο 1 και μετά 2 , μεταφορά χρέωσης σε Κ1 και Κ2.

Το πρώτο σοβιετικό θύρατρον με εκκένωση λάμψης αναπτύχθηκε το 1940 στο εργαστήριο του εργοστασίου Σβετλάνα. Ως προς τις παραμέτρους του ήταν κοντά στις παραμέτρους της εταιρείας RCA. Η λάμψη που συνοδεύει την εκκένωση αερίου άρχισε να χρησιμοποιείται σε ενδείξεις εκκένωσης αερίου: όταν εφαρμόζεται τάση σε μια ή την άλλη κάθοδο (σήμα), εμφανίζεται μια φωτεινή εικόνα.

Στη δεκαετία του 1930 μπήκαν τα θεμέλια του ραδιοφώνου και της τηλεόρασης. Οι πρώτες προτάσεις για ειδικούς σωλήνες μετάδοσης έγιναν ανεξάρτητα από τους Konstantinov και Kataev. Παρόμοιοι σωλήνες που ονομάζονται εικονοσκόπια κατασκευάστηκαν στις ΗΠΑ από τον Vladimir Konstantinovich Zworykin. Το 1912 αποφοίτησε από το Οικονομικό Ινστιτούτο της Αγίας Πετρούπολης. Το 1914 το Κολλέγιο «De France» στο Παρίσι. Το 1917 μετανάστευσε στις Η.Π.Α. Το 1920 μπήκε στην Westinghouse Electric Company. Το 1929, ηγήθηκε του εργαστηρίου της αμερικανικής ραδιοφωνικής εταιρείας Kamdem and Preston. Το 1931, ο Zworykin δημιούργησε το πρώτο εικονοσκόπιο - έναν σωλήνα εκπομπής, ο οποίος κατέστησε δυνατή την ανάπτυξη ηλεκτρονικών συστημάτων τηλεόρασης. Το 1933, οι Shmakov και Timofeev πρότειναν πιο ευαίσθητους σωλήνες μετάδοσης, το υπερεικονοσκόπιο. Επιτρέπεται η διεξαγωγή τηλεοπτικών προγραμμάτων χωρίς ισχυρό τεχνητό φωτισμό. Ο Σμάκοφ γεννήθηκε το 1885, αποφοίτησε από το Κρατικό Πανεπιστήμιο της Μόσχας το 1912, εργάστηκε (1924–30) στην Ανώτατη Τεχνική Σχολή της Μόσχας, (1930–32) εργάστηκε στο MPEI, εφηύρε το υπερεικονοσκόπιο το 1933, (1935–37) διηύθυνε εργαστήριο στο το Πανενωσιακό Ερευνητικό Ινστιτούτο Τηλεόρασης στο Λένινγκραντ. Ο Timofeev γεννήθηκε το 1902, αποφοίτησε από το Κρατικό Πανεπιστήμιο της Μόσχας το 1925, (1925–28) εργάστηκε στην Ανώτατη Τεχνική Σχολή της Μόσχας και το 1933, μαζί με τον Shmakov, επινόησε το εικονοσκόπιο. Άλλες εργασίες που σχετίζονται με το πεδίο: φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, δευτερογενής εκπομπή ηλεκτρονίων, εκκενώσεις σε αέρια, οπτική ηλεκτρονίων. Αναπτύχθηκαν σχέδια πολλαπλασιαστών ηλεκτρονίων, ηλεκτρονίων-οπτικών μετατροπέων.

Το 1939, ο Σοβιετικός επιστήμονας Braude πρότεινε την ιδέα της δημιουργίας ενός ακόμη πιο ευαίσθητου σωλήνα εκπομπής που ονομάζεται υπερορθικόνιο. Μέχρι τη δεκαετία του 1930, τα πρώτα πειράματα με πολύ απλές συσκευές εκπομπής, που ονομάζονται vidicons, χρονολογούνται πίσω. Η ιδέα της δημιουργίας ενός vidicon προτάθηκε από τον Chernyshev το 1925. Τα πρώτα πρακτικά δείγματα vidicons εμφανίστηκαν στις ΗΠΑ το 1946.

Το εικονοσκόπιο (Εικ. 7) είναι ένας καθοδικός σωλήνας στον οποίο, με τη βοήθεια μιας δέσμης ηλεκτρονίων και ενός φωτοευαίσθητου μωσαϊκού, η φωτεινή ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρικούς παλμούς βίντεο. Το εικονοσκόπιο έχει ένα γυάλινο δοχείο (4) στο οποίο υπάρχει ένα φωτοευαίσθητο μωσαϊκό (6) που αποτελείται από πολλά εκατομμύρια κόκκους αργύρου (Ag) που είναι απομονωμένοι μεταξύ τους επικαλυμμένοι με καίσιο (Cs). Το μωσαϊκό εφαρμόζεται σε λεπτή πλάκα μαρμαρυγίας διαστάσεων 100x100 mm. Στην πίσω πλευρά της πλάκας μαρμαρυγίας υπάρχει μια πλάκα σήματος (5), η οποία είναι μια μικροσκοπική φωτοκάθοδος που εκπέμπει ελεύθερα ηλεκτρόνια υπό τη δράση του φωτός. Κάθε κόκκος του φωτοευαίσθητου μωσαϊκού, μαζί με την πλάκα σήματος, μπορεί να θεωρηθεί ως ένας στοιχειώδης πυκνωτής με διηλεκτρικό μαρμαρυγία. Όταν το μωσαϊκό φωτίζεται μέσω του φακού (2) από το φως που ανακλάται από την μεταδιδόμενη εικόνα (1), το μωσαϊκό μετατρέπεται σε ένα σύστημα πυκνωτών των οποίων το φορτίο είναι ανάλογο με το φωτισμό των αντίστοιχων κόκκων. Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια που εκπέμπονται από τη φωτοκάθοδο (5) συλλέγονται από έναν συλλέκτη (3) στον οποίο πέφτει μια θετική τάση σε σχέση με την πλάκα σήματος. Ο συλλέκτης είναι ένα αγώγιμο στρώμα που εναποτίθεται στο εσωτερικό τοίχωμα του εικονοσκοπίου. Ένας ηλεκτρονικός προβολέας (8) δημιουργεί μια δέσμη που, με τη βοήθεια ενός συστήματος εκτροπής (7), διατρέχει όλους τους κόκκους του μωσαϊκού γραμμή προς γραμμή και αφαιρεί ένα θετικό φορτίο από αυτούς. Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια της δέσμης ηλεκτρονίων παίρνουν τη θέση των ηλεκτρονίων που εκπέμπονται από το μωσαϊκό ως αποτέλεσμα της εκπομπής φωτοηλεκτρονίων. Η εκφόρτιση των μικροσκοπικών πυκνωτών προκαλεί τη διέλευση των ρευμάτων μέσω της αντίστασης φορτίου (R n) και του κυκλώματος καθόδου (K) του ηλεκτρονικού προβολέα. Η πτώση τάσης στην αντίσταση (R n) είναι ανάλογη με τον φωτισμό των στοιχειωδών τμημάτων του μωσαϊκού από τα οποία αυτή τη στιγμήΗ δέσμη ηλεκτρονίων αφαιρεί ένα θετικό φορτίο. Το μειονέκτημα του εικονοσκοπίου είναι η χαμηλή απόδοση και η χαμηλή ευαισθησία. Για τη λειτουργία ενός τέτοιου εικονοσκοπίου απαιτείται πολύ μεγάλος φωτισμός του μεταδιδόμενου αντικειμένου.

On (Εικ. 8) είναι ένα σχηματικό διάγραμμα του vidicon. Ένα ημιδιαφανές στρώμα χρυσού εφαρμόζεται στην εσωτερική ακραία επιφάνεια του μπαλονιού vidicon, το οποίο λειτουργεί ως πλάκα σήματος (9). Ένα φωτοανθεκτικό (8) εφαρμόζεται σε αυτό το στρώμα - αυτό είναι κρυσταλλικό σελήνιο ή τριθειώδες αντιμόνιο. Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια που εκπέμπονται από την κάθοδο (Κ) σχηματίζονται σε μια δέσμη ηλεκτρονίων χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρόδιο ελέγχου (11) και δύο επιταχυνόμενες ανόδους (5 και 6). Η δέσμη εστιάζεται χρησιμοποιώντας ένα πηνίο εστίασης (3). Το πλέγμα (7) που βρίσκεται μπροστά από το φωτοανθεκτικό δημιουργεί ένα ομοιόμορφο πεδίο επιβράδυνσης, το οποίο εμποδίζει το σχηματισμό κηλίδας ιόντων και εξασφαλίζει την κανονική πρόσπτωση της δέσμης ηλεκτρονίων. Τα πηνία εκτροπής (4) τροφοδοτούνται με ρεύματα πριονιού και αναγκάζουν τη δέσμη ηλεκτρονίων να τρέχει γύρω από την περιοχή εργασίας του φωτοανθεκτικού (8) γραμμή προς γραμμή. Τα πηνία διόρθωσης (1) και κεντραρίσματος (2) καθιστούν δυνατή τη μετακίνηση της δέσμης ηλεκτρονίων σε 2 αμοιβαία κάθετες περιοχές. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα ενός φωτοανθεκτικού εξαρτάται από τον φωτισμό του. Η δέσμη ηλεκτρονίων, που χτυπά την επιφάνεια στόχο, εξουδετερώνει δευτερεύοντα ηλεκτρόνια, ο αριθμός των οποίων είναι μεγαλύτερος από τα πρωτεύοντα, επομένως η επιφάνεια στόχου που βλέπει προς τον ηλεκτρονιακό προβολέα φορτίζεται θετικά σε ένα δυναμικό κοντά στο δυναμικό της επιταχυνόμενης ανόδου (5). . Τα δυναμικά της άλλης πλευράς του στόχου που βλέπει τη μεταδιδόμενη εικόνα είναι κοντά στο δυναμικό της πλάκας σήματος. Κάθε στοιχείο του στόχου μπορεί να θεωρηθεί ως πυκνωτής με απώλειες, η ηλεκτρική αγωγιμότητα του οποίου εξαρτάται από την ένταση του φωτισμού. Η αλλαγή στο δυναμικό των στοιχείων στόχου από τη δέσμη ηλεκτρονίων είναι το σήμα βίντεο που λαμβάνεται από την αντίσταση φορτίου Rn. Η τάση που αφαιρείται από την αντίσταση Rn είναι ανάλογη με τον φωτισμό του στοιχείου στο οποίο βρίσκεται αυτή τη στιγμή η δέσμη ηλεκτρονίων.

4. Τρίτη περίοδος ανάπτυξης των ηλεκτρονικών

4.1 Εφεύρεση του τρανζίστορ σημείου.

Η τρίτη περίοδος στην ανάπτυξη της ηλεκτρονικής είναι η περίοδος δημιουργίας και υλοποίησης διακριτών συσκευών ημιαγωγών, η οποία ξεκίνησε με την εφεύρεση ενός τρανζίστορ σημείου. Το 1946, μια ομάδα με επικεφαλής τον William Shockley δημιουργήθηκε στο Bell Telephone Laboratory, η οποία διεξήγαγε έρευνα για τις ιδιότητες των ημιαγωγών στο πυρίτιο (Sc) και τη Γερμανία (Ge) [Βιβλιογραφία: J. Grik "Physics of the XX αιώνα. Βασικά πειράματα ", Μ. 1978 ζ.] Η ομάδα πραγματοποίησε τόσο θεωρητικές όσο και πειραματικές μελέτες φυσικών διεργασιών στη διεπαφή μεταξύ δύο ημιαγωγών με διαφορετικούς τύπους ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Ως αποτέλεσμα, εφευρέθηκαν συσκευές ημιαγωγών τριών ηλεκτροδίων - τρανζίστορ. Ανάλογα με τον αριθμό των φορέων φορτίου, τα τρανζίστορ χωρίστηκαν σε:

- μονοπολικό (πεδίο), όπου χρησιμοποιήθηκαν μονοπολικοί φορείς.

- διπολικό, όπου χρησιμοποιήθηκαν διπολικοί φορείς (ηλεκτρόνια και οπές).

Οι ιδέες για τη δημιουργία τρανζίστορ φαινομένου πεδίου εμφανίστηκαν νωρίτερα από τα διπολικά, αλλά δεν ήταν δυνατό να εφαρμοστούν αυτές οι ιδέες στην πράξη. Η επιτυχία επιτεύχθηκε στις 23 Δεκεμβρίου 1947 από υπαλλήλους του Bell Telephone Laboratory - Bardeen and Brattain, υπό την ηγεσία του Shockley. Ο Bardeen και ο Brattain, ως αποτέλεσμα πολλών επιλογών, έλαβαν μια λειτουργική συσκευή ημιαγωγών. Πληροφορίες σχετικά με αυτήν την εφεύρεση εμφανίστηκαν στο The Physical Review τον Ιούλιο του 1948. Δείτε πώς έγραψαν οι ίδιοι οι συγγραφείς για αυτήν την εφεύρεση: Δίνεται περιγραφή μιας ηλεκτρονικής συσκευής τριών στοιχείων που χρησιμοποιεί μια αρχή που ανακαλύφθηκε πρόσφατα, η οποία βασίζεται στη χρήση ενός ημιαγωγού ως κύριου στοιχείου. Η συσκευή μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ενισχυτής, γεννήτρια και για άλλους σκοπούς, για τους οποίους χρησιμοποιούνται συνήθως σωλήνες κενού. Η συσκευή αποτελείται από τρία ηλεκτρόδια τοποθετημένα σε ένα μπλοκ γερμανίου, όπως φαίνεται στοΡύζι. 4.1

Δύο από αυτά τα ηλεκτρόδια ονομάζονται πομπός(Ε) και συλλέκτης(ΠΡΟΣ ΤΗΝ), είναι ανορθωτές σημείου επαφής και βρίσκονται σε κοντινή απόσταση μεταξύ τους στην επάνω επιφάνεια. Το τρίτο ηλεκτρόδιο, μεγάλης επιφάνειας και μικρής ακτίνας, εφαρμόζεται στη βάση - τη βάση(ΣΙ). μεταχειρισμένοςΓε n-τύπος. Οι σημειακές επαφές έγιναν τόσο από Βολφράμιο όσο και από Χάλκινο Φώσφορο. Κάθε σημείο επαφής ξεχωριστά, μαζί με το ηλεκτρόδιο βάσης, σχηματίζει έναν ανορθωτή με υψηλή αντίστροφη αντίσταση. Το ρεύμα, η διεύθυνση του οποίου είναι άμεση ως προς ολόκληρο τον όγκο του κρυστάλλου, δημιουργείται από οπές, δηλ. φορείς που έχουν το αντίθετο πρόσημο σε σχέση με τους φορείς που συνήθως υπάρχουν σε περίσσεια εντός του όγκουΓε. Όταν δύο σημειακές επαφές τοποθετούνται πολύ κοντά η μία στην άλλη και εφαρμόζεται σταθερή τάση σε αυτές, οι επαφές επηρεάζουν αμοιβαία η μία την άλλη. Λόγω αυτής της επιρροής, είναι δυνατή η χρήση αυτή η συσκευήγια την ενίσχυση του σήματος AC. Το ηλεκτρικό κύκλωμα με το οποίο μπορεί να επιτευχθεί αυτό φαίνεται στοΡύζι. 4.1 Εφαρμόζεται μια μικρή θετική τάση στον πομπό προς τα εμπρός, η οποία προκαλεί ρεύμα αρκετών milliamps μέσω της επιφάνειας. Εφαρμόζεται αντίστροφη τάση στον συλλέκτη, αρκετά μεγάλη ώστε το ρεύμα του συλλέκτη να είναι ίσο ή μεγαλύτερο από το ρεύμα εκπομπού.(I k ≥ I e). Το σημάδι της τάσης συλλέκτη είναι τέτοιο που έλκει οπές που προέρχονται από τον πομπό. Ως αποτέλεσμα, το μεγαλύτερο μέρος του ρεύματος εκπομπού διέρχεται από τον συλλέκτη. Ο συλλέκτης δημιουργεί μεγάλη αντίσταση για τα ηλεκτρόνια που ρέουν στον ημιαγωγό και σχεδόν δεν εμποδίζει τη ροή των οπών στο σημείο. Εάν το ρεύμα του εκπομπού διαμορφώνεται από την τάση του σήματος, τότε αυτό οδηγεί σε αντίστοιχη αλλαγή στο ρεύμα του συλλέκτη. Λήφθηκε μια μεγάλη τιμή του λόγου της τάσης εξόδου προς την τάση εισόδου, της ίδιας τάξης με την αναλογία των σύνθετων αντιστάσεων της επαφής του σημείου ανόρθωσης στην αντίστροφη και προς τα εμπρός κατεύθυνση. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αντίστοιχη ενίσχυση της ισχύος του σήματος εξόδου. Έλαβε αύξηση ισχύος 100 φορές. Τέτοιες συσκευές λειτουργούσαν ως ενισχυτές σε συχνότητες έως και 10 MHz (megahertz).

Η συσκευή που εφευρέθηκε από τους Bardeen και Brattain ονομαζόταν τρανζίστορ σημείου τύπου Α και ήταν το σχέδιο που φαίνεται στο Σχ. 4.2 Όπου (1) κρύσταλλο Γερμανίας, (2) ακροδέκτης εκπομπού, (3) ακροδέκτης βάσης. Η ενίσχυση του σήματος πραγματοποιήθηκε λόγω της μεγάλης διαφοράς στις τιμές αντίστασης, στην είσοδο χαμηλής αντίστασης και στην έξοδο υψηλής αντίστασης. Ως εκ τούτου, οι δημιουργοί της νέας συσκευής το ονόμασαν εν συντομία - ένα τρανζίστορ (μεταφρασμένο από τα αγγλικά - "μετατροπέας αντίστασης").

4.2 Η εφεύρεση ενός επίπεδου διπολικού τρανζίστορ.

Ταυτόχρονα, την περίοδο Απριλίου 1947 - Ιανουαρίου 1948, ο Shockley δημοσίευσε τη θεωρία των επίπεδων διπολικών τρανζίστορ. Έχοντας εξετάσει τις συσκευές ανορθωτών ημιαγωγών από κρυστάλλους ημιαγωγών που έχουν μετάβαση μεταξύ περιοχών τύπου p και n. (Εικ. 4.3)

Μια τέτοια συσκευή, που ονομάζεται ανορθωτής ημιαγωγών διασταύρωσης, έχει χαμηλή αντίσταση όταν η περιοχή p είναι θετική σε σχέση με την περιοχή n. Τα χαρακτηριστικά ενός επίπεδου ανορθωτή μπορούν να προσδιοριστούν με ακρίβεια θεωρητικά. Σε σύγκριση με έναν ανορθωτή σημείου, ένας επίπεδος ανορθωτής επιτρέπει μεγαλύτερο φορτίο. η περιοχή επαφής μπορεί να γίνει αρκετά μεγάλη. Από την άλλη πλευρά, καθώς αυξάνεται η περιοχή, αυξάνεται η χωρητικότητα επαφής διακλάδωσης. Στη συνέχεια, ο Shockley εξέτασε τη θεωρία ενός επίπεδου τρανζίστορ από έναν κρύσταλλο ημιαγωγών που περιέχει δύο διασταύρωση p-n(Εικόνα 4.4) Η θετική περιοχή p είναι ο πομπός, η αρνητική περιοχή p είναι ο συλλέκτης και η περιοχή n είναι η βάση. Έτσι, αντί για μεταλλικές σημειακές επαφές, χρησιμοποιούνται δύο περιοχές p-n. Σε ένα τρανζίστορ σημείου, οι δύο μεταλλικές σημειακές επαφές έπρεπε να είναι πολύ κοντά μεταξύ τους, και σε ένα τρανζίστορ διασταύρωσης, και οι δύο συνδέσεις έπρεπε να είναι πολύ κοντά η μία στην άλλη. Η περιοχή βάσης είναι πολύ λεπτή - λιγότερο από 25 μικρά. Τα επίπεδα τρανζίστορ έχουν πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα σημειακά τρανζίστορ: είναι πιο προσιτά στη θεωρητική ανάλυση, έχουν χαμηλότερο επίπεδο θορύβου και παρέχουν περισσότερη ισχύ. Για την κανονική λειτουργία του τρανζίστορ, ως ενισχυτής, είναι απαραίτητο ο εκπομπός να είναι πολωμένος προς τα εμπρός και ο συλλέκτης με αντίστροφη πόλωση, σε σχέση με τη βάση. Για τρανζίστορ pnpσυνθήκη αντιστοιχεί σε - θετικό εκπομπό και αρνητικό συλλέκτη. Για n-p-n - αντίστροφες πολικότητες π.χ. αρνητικός εκπομπός και θετικός συλλέκτης.

Η εφεύρεση του τρανζίστορ ήταν ένα ορόσημο στην ιστορία της ηλεκτρονικής, και ως εκ τούτου οι συγγραφείς του John Bardeen, Walter Brattain και William Shockley τιμήθηκαν με το Νόμπελ Φυσικής το 1956.

4.3 Προϋποθέσεις για την εμφάνιση τρανζίστορ.

Η εμφάνιση των τρανζίστορ είναι το αποτέλεσμα της επίπονης δουλειάς δεκάδων διακεκριμένων επιστημόνων και εκατοντάδων διακεκριμένων ειδικών που έχουν αναπτύξει την επιστήμη των ημιαγωγών τις τελευταίες δεκαετίες. Ανάμεσά τους δεν ήταν μόνο φυσικοί, αλλά και ειδικοί στην ηλεκτρονική, τη φυσική χημεία και την επιστήμη των υλικών.

Η αρχή μιας σοβαρής έρευνας χρονολογείται από το 1833, όταν ο Michael Faraday, δουλεύοντας με θειούχο άργυρο, ανακάλυψε ότι η αγωγιμότητα των ημιαγωγών αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, σε αντίθεση με την αγωγιμότητα των μετάλλων, η οποία σε αυτή την περίπτωση μειώνεται.

Στα τέλη του 19ου αιώνα, διαπιστώθηκαν τρεις σημαντικές ιδιότητες των ημιαγωγών:

1. Εμφάνιση EMF όταν φωτίζεται ένας ημιαγωγός.

2. Αύξηση ηλεκτρικής αγωγιμότητας ημιαγωγού υπό φωτισμό.

3. Διορθωτική ιδιότητα της επαφής ημιαγωγού-μετάλλου.

Στη δεκαετία του 20 του εικοστού αιώνα. οι διορθωτικές ιδιότητες της επαφής ημιαγωγών με μέταλλο άρχισαν να χρησιμοποιούνται πρακτικά στη ραδιομηχανική. Το 1922, ο Oleg Losev, ειδικός στο ραδιόφωνο από το Εργαστήριο Ραδιομηχανικής του Nizhny Novgorod, κατάφερε να χρησιμοποιήσει μια συσκευή ανόρθωσης στην επαφή του χάλυβα με έναν κρύσταλλο ψευδαργύρου ως ανιχνευτή, σε έναν δέκτη ανιχνευτή που ονομάζεται "Kristadin". Το κύκλωμα kristadin (Εικ. 4.5) περιέχει ένα ρυθμιζόμενο κύκλωμα εισόδου L 1 C 1 στο οποίο συνδέονται μια εξωτερική κεραία Α και γείωση. Χρησιμοποιώντας το διακόπτη P 1, ένας ανιχνευτής D 1 συνδέεται παράλληλα με το κύκλωμα εισόδου. Ένας τέτοιος ανιχνευτής όχι μόνο μπορεί να ανιχνεύσει, αλλά και να προενισχύει το σήμα όταν το σημείο λειτουργίας του βρίσκεται στο τμήμα πτώσης του χαρακτηριστικού I–V (Εικ. 4.5(β)). Σε αυτό το τμήμα του CVC, η αντίσταση του ανιχνευτή γίνεται αρνητική, γεγονός που οδηγεί σε μερική αντιστάθμιση των απωλειών στο κύκλωμα L 1 C 1 και στη συνέχεια ο δέκτης γίνεται γεννήτρια.

Το ποτενσιόμετρο R 1 ρυθμίζει το ρεύμα του ανιχνευτή. Η ακρόαση των σημάτων που λαμβάνει ο ραδιοφωνικός σταθμός πραγματοποιείται σε ένα τηλέφωνο χαμηλής στάθμης, τα πηνία του οποίου συνδέονται σε σειρά με την πηγή ισχύος μέσω του επαγωγέα Dr 1 και του πηνίου L 2.

Το πρώτο δείγμα του kristadin έγινε από τον Losev το 1923. Εκείνη την εποχή, ένας κεντρικός ραδιοτηλεφωνικός σταθμός άρχισε να λειτουργεί στη Μόσχα, οι εκπομπές του οποίου μπορούσαν να ληφθούν σε απλούς δέκτες ανιχνευτών μόνο κοντά στην πρωτεύουσα. Ο Kristadin Loseva επέτρεψε όχι μόνο να αυξήσει το εύρος λήψης του ραδιοφωνικού σταθμού, αλλά ήταν απλούστερο και φθηνότερο. Το ενδιαφέρον για τον Κρισταντίν εκείνη την εποχή ήταν τεράστιο. "Sensational Invention" - κάτω από αυτόν τον τίτλο, το αμερικανικό περιοδικό "Radio News" δημοσίευσε τον Σεπτέμβριο του 1924 ένα άρθρο αφιερωμένο στο έργο του Losev. «Η ανακάλυψη του Losev κάνει μια εποχή», έγραψε το περιοδικό, εκφράζοντας την ελπίδα ότι ένα κομμάτι ψευδάργυρου ή άλλη ουσία που είναι εύκολο να κατασκευαστεί και να χρησιμοποιηθεί θα αντικαταστήσει σύντομα τον πολύπλοκο σωλήνα κενού.

Συνεχίζοντας τη μελέτη των ανιχνευτών κρυστάλλων, ο Losev ανακάλυψε τη λάμψη του καρβορουνδίου όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από αυτό. 20 χρόνια αργότερα, το ίδιο φαινόμενο ανακαλύφθηκε από τον Αμερικανό φυσικό Destrio και ονομάστηκε ηλεκτροφωταύγεια. Σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη της θεωρίας των ημιαγωγών στις αρχές της δεκαετίας του 1930 έπαιξε η εργασία που πραγματοποιήθηκε στη Ρωσία υπό την καθοδήγηση του Ακαδημαϊκού A.F. Ioffe. Το 1931 δημοσίευσε ένα άρθρο με προφητικό τίτλο: «Ημιαγωγοί – Νέα Υλικά για την Ηλεκτρονική». Σημαντική αξία στη μελέτη των ημιαγωγών έγινε από Σοβιετικούς επιστήμονες - B.V. Kurchatov, V.P. Ο Juse και άλλοι.Στο έργο τους - "Σχετικά με την ηλεκτρική αγωγιμότητα του οξειδίου του χαλκού", που δημοσιεύτηκε το 1932, έδειξαν ότι το μέγεθος και ο τύπος της ηλεκτρικής αγωγιμότητας καθορίζεται από τη συγκέντρωση και τη φύση της ακαθαρσίας. Λίγο αργότερα, ο σοβιετικός φυσικός Ya.N. Ο Frenkel δημιούργησε τη θεωρία της διέγερσης σε ημιαγωγούς ζευγαρωμένων φορέων φορτίου: ηλεκτρόνια και οπές. Το 1931, ο Άγγλος Wilson κατάφερε να δημιουργήσει ένα θεωρητικό μοντέλο ενός ημιαγωγού με βάση το γεγονός ότι σε ένα στερεό τα διακριτά ενεργειακά επίπεδα των ηλεκτρονίων των μεμονωμένων ατόμων αλείφονται σε συνεχείς ζώνες που χωρίζονται από κενά ζωνών (ενεργειακές τιμές που τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν αποδέχομαι) - "θεωρία ζώνης ημιαγωγών".

Το 1938, ο Mott στην Αγγλία, ο Davydov στην ΕΣΣΔ και ο Walter Schottky στη Γερμανία διατύπωσαν ανεξάρτητα τη θεωρία της ανορθωτικής δράσης μιας επαφής μετάλλου-ημιαγωγού. Αυτό το εκτεταμένο ερευνητικό πρόγραμμα, που πραγματοποιήθηκε από επιστήμονες από διάφορες χώρες, οδήγησε στην πειραματική δημιουργία, πρώτα ενός σημείου, και στη συνέχεια ενός επίπεδου τρανζίστορ.

4.4 Η ιστορία της ανάπτυξης των τρανζίστορ φαινομένου πεδίου.

4.4.1 Το πρώτο FET κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις ΗΠΑ το 1926/30, 1928/32. και 1928/33. Ο Lilienfeld είναι ο συγγραφέας αυτών των διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας. Γεννήθηκε το 1882 στην Πολωνία. Από το 1910 έως το 1926 ήταν καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Λειψίας. Το 1926 μετανάστευσε στις ΗΠΑ και έκανε αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας.

Τα τρανζίστορ που πρότεινε ο Lilienfeld δεν τέθηκαν σε παραγωγή. Το τρανζίστορ σύμφωνα με ένα από τα πρώτα διπλώματα ευρεσιτεχνίας Νο. 1900018 φαίνεται στο Σχ. 4.6

Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό της εφεύρεσης του Lilienfeld είναι ότι κατανόησε τη λειτουργία του τρανζίστορ με βάση την αρχή της διαμόρφωσης της αγωγιμότητας με βάση την ηλεκτροστατική. Η προδιαγραφή διπλώματος ευρεσιτεχνίας αναφέρει ότι η αγωγιμότητα μιας λεπτής περιοχής ενός καναλιού ημιαγωγού διαμορφώνεται από ένα σήμα εισόδου που τροφοδοτείται στην πύλη μέσω ενός μετασχηματιστή εισόδου.

Το 1935, στην Αγγλία, ο Γερμανός εφευρέτης O. Hale έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για ένα τρανζίστορ πεδίου

Το σχήμα από το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Νο. 439457 φαίνεται στο Σχ. 4.7 όπου:

1 - ηλεκτρόδιο ελέγχου

2 - ένα λεπτό στρώμα ημιαγωγού (τελλούριο, ιώδιο, οξείδιο του χαλκού, πεντοξείδιο του βαναδίου)

3,4 - ωμικές επαφές στον ημιαγωγό

5 - πηγή συνεχούς ρεύματος

6 - Πηγή τάσης AC

7 - αμπερόμετρο

Το ηλεκτρόδιο ελέγχου (1) λειτουργεί ως πύλη, το ηλεκτρόδιο (3) λειτουργεί ως αποχέτευση και το ηλεκτρόδιο (4) ως πηγή. Εφαρμόζοντας ένα εναλλασσόμενο σήμα στην πύλη, που βρίσκεται πολύ κοντά στον αγωγό, λαμβάνουμε μια αλλαγή στην αντίσταση του ημιαγωγού (2) μεταξύ της αποστράγγισης και της πηγής. Σε χαμηλή συχνότητα, μπορεί κανείς να παρατηρήσει την ταλάντωση της βελόνας του αμπερόμετρου (7). Αυτή η εφεύρεση είναι ένα πρωτότυπο ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου μονωμένης πύλης.

Το επόμενο κύμα εφευρέσεων τρανζίστορ ήρθε το 1939, όταν, μετά από τρία χρόνια έρευνας ενισχυτών στερεάς κατάστασης στο BTL (Bell Telephone Laboratories), ο Shockley προσκλήθηκε να συμμετάσχει στην έρευνα του Brattain για τον ανορθωτή οξειδίου του χαλκού. Οι εργασίες διακόπηκαν από τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, αλλά ήδη πριν φύγει για το μέτωπο, ο Σόκλεϋ πρότεινε δύο τρανζίστορ. Η έρευνα για τρανζίστορ ξανάρχισε μετά τον πόλεμο, όταν ο Σόκλεϊ επέστρεψε στο BTL στα μέσα του 1945 και ακολούθησε ο Μπαρντίν το 1946.

Το 1952, ο Shockley περιέγραψε ένα μονοπολικό τρανζίστορ (πεδίου) με ένα ηλεκτρόδιο ελέγχου, που αποτελείται, όπως φαίνεται στο Σχ. 4.8, από μια ανάστροφη πολωμένη διασταύρωση p-n. Το τρανζίστορ πεδίου που προτείνεται από τον Shockley αποτελείται από μια ράβδο ημιαγωγού τύπου n (κανάλι τύπου n) με ωμικά καλώδια στα άκρα. Το πυρίτιο (Si) χρησιμοποιείται ως ημιαγωγός. Μια σύνδεση p-n σχηματίζεται στην επιφάνεια του καναλιού από αντίθετες πλευρές, έτσι ώστε να είναι παράλληλη με την κατεύθυνση του ρεύματος στο κανάλι. Εξετάστε πώς ρέει ρεύμα μεταξύ των ωμικών επαφών της πηγής και της αποστράγγισης. Η αγωγιμότητα του καναλιού καθορίζεται από τους κύριους φορείς φόρτισης για ένα δεδομένο κανάλι. Στην περίπτωσή μας, τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε κανάλι τύπου n. Το τερματικό από το οποίο οι μεταφορείς ξεκινούν το ταξίδι τους ονομάζεται πηγή. Στο σχ. 4.8 είναι το αρνητικό ηλεκτρόδιο. Το δεύτερο ωμικό ηλεκτρόδιο στο οποίο πλησιάζουν τα ηλεκτρόνια είναι η παροχέτευση. Η τρίτη έξοδος από τη διασταύρωση p-n ονομάζεται πύλη.

Μια ακριβής περιγραφή των διεργασιών σε ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου παρουσιάζει ορισμένες δυσκολίες. Ως εκ τούτου, ο Shockley πρότεινε μια απλοποιημένη θεωρία του μονοπολικού τρανζίστορ, εξηγώντας βασικά τις ιδιότητες αυτής της συσκευής. Όταν αλλάζει η τάση εισόδου (πηγή-πύλη), αλλάζει η αντίστροφη τάση στη διασταύρωση p-n, γεγονός που οδηγεί σε αλλαγή στο πάχος του στρώματος φραγμού. Κατά συνέπεια, η περιοχή διατομής του καναλιού n, μέσω του οποίου διέρχεται η ροή των κύριων φορέων φορτίου, αλλάζει, δηλ. ρεύμα εξόδου. Στο υψηλής τάσηςΤο στρώμα φραγμού πύλης γίνεται παχύτερο και η περιοχή διατομής μειώνεται στο μηδέν και η αντίσταση του καναλιού αυξάνεται στο άπειρο και το τρανζίστορ απενεργοποιείται.

Το 1963, οι Hofstein και Hyman περιέγραψαν ένα άλλο σχέδιο FET που χρησιμοποιεί ένα πεδίο σε ένα διηλεκτρικό που βρίσκεται ανάμεσα σε μια γκοφρέτα ημιαγωγών και μια μεταλλική μεμβράνη. Τέτοια τρανζίστορ με δομή μετάλλου-διηλεκτρικού-ημιαγωγού ονομάζονται τρανζίστορ MIS. Μεταξύ 1952 και 1970 Τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου παρέμειναν στο εργαστηριακό στάδιο ανάπτυξης. Τρεις παράγοντες συνέβαλαν στην ταχεία ανάπτυξη των τρανζίστορ φαινομένου πεδίου στη δεκαετία του '70:

1) Η ανάπτυξη της φυσικής των ημιαγωγών και η πρόοδος στην τεχνολογία ημιαγωγών, η οποία κατέστησε δυνατή την απόκτηση συσκευών με επιθυμητά χαρακτηριστικά.

2) Δημιουργία νέων τεχνολογικών μεθόδων, όπως τεχνολογίες λεπτής μεμβράνης για την απόκτηση μιας μονωμένης δομής πύλης.

3) Ευρεία εισαγωγή τρανζίστορ στον ηλεκτρικό εξοπλισμό.

4.5 Η ιστορία της ανάπτυξης της σειριακής παραγωγής τρανζίστορ στις ΗΠΑ και την ΕΣΣΔ

Η επιταχυνόμενη ανάπτυξη και παραγωγή τρανζίστορ εκτυλίχθηκε στις ΗΠΑ στη Silicon Valley, που βρίσκεται 80 χιλιόμετρα από το Σαν Φρανσίσκο. Η εμφάνιση της Silicon Valley συνδέεται με το όνομα του F. Theremin, του κοσμήτορα της Σχολής Μηχανικών στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, όταν οι μαθητές του Hewlett, Packard και οι αδελφοί Varian δημιούργησαν εταιρείες που δόξασαν τα ονόματά τους κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου.

Η έκρηξη της Silicon Valley ξεκίνησε όταν ο Shockley άφησε την BTL για να ιδρύσει τη δική του εταιρεία τρανζίστορ πυριτίου με οικονομική βοήθεια από τον απόφοιτο Cal Poly A. Beckman. Η εταιρεία του ξεκίνησε τη λειτουργία του το φθινόπωρο του 1955 ως τμήμα της Beckman Instruments στους Στρατώνες του Paolo Alto Army. Ο Σόκλεϊ κάλεσε 12 ειδικούς (Χόρσλι, Νόις, Μουρ, Γκρίνιτς, Ρόμπερτς, Χόρνεϊ, Λαστ, Τζόουνς, Κλάινερ, Μπλανκ, Νάπικ, Σα). Το 1957, η εταιρεία άλλαξε το όνομά της σε "Shockly Transistor Corporation". Σύντομα, 8 ειδικοί (Noyce, Moore, Grinich, Roberts, Horney, Last, Kleiner, Blank) συμφώνησαν με τον Beckman και δημιούργησαν μια ξεχωριστή ανεξάρτητη εταιρεία, την Fairchild Semiconductor Corporation, η οποία βασίστηκε στη μαζική παραγωγή διπολικών τρανζίστορ πυριτίου υψηλής ποιότητας. . Επιλέχθηκε ως το πρώτο προϊόν το 1957. πυρίτιο n-p-n 2N696 μεσ-τρανζίστορ διπλής διάχυσης. Χρειάστηκαν μόνο δύο διαδικασίες φωτολιθογραφίας για τη δημιουργία του πομπού και των μεταλλικών επαφών. Ο όρος μεστρανζίστορ επινοήθηκε από το Early of BTL. Εισάγοντας μια πρόσθετη λειτουργία φωτολιθογραφίας, ο Horney αντικατέστησε τη μέση δομή του συλλέκτη με ένα θύλακα διάχυσης και έκλεισε τη διασταύρωση του εκπομπού και του συλλέκτη με την επιφάνεια με θερμικό οξείδιο (1000 o C). Ο Horney ονόμασε την τεχνολογία τέτοιων τρανζίστορ επίπεδη διεργασία. Το 1961, ξεκίνησε η μεγάλης κλίμακας παραγωγή δύο επίπεδων διπολικών τρανζίστορ πυριτίου 2N613 (n-p-n), 2N869 (p-n-p).

Το Ινστιτούτο Υλικών και Εξοπλισμού Ημιαγωγών (ΗΠΑ) συνέταξε ένα οικογενειακό δέντρο και τα πρώτα κλαδιά που ξεπήδησαν από το Shockley μοιάζουν με αυτό: Ο Last και ο Horney ίδρυσαν την Amelco το 1961, η οποία αργότερα μετατράπηκε σε Teledyne Semiconductor. Η Horney ίδρυσε την Union Corbide Electronics το 1964 και την Intersil το 1967. Τέσσερις εταιρείες δημιουργούνταν κάθε χρόνο και μεταξύ 1957 και 1983, περισσότερες από 100 εταιρείες δημιουργήθηκαν στη Silicon Valley. Η ανάπτυξη συνεχίζεται ακόμα και τώρα. Υποκινείται από την εγγύτητα του Στάνφορντ και του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια και την ενεργό συμμετοχή των εργαζομένων τους στην οργάνωση των επιχειρήσεων (Εικ. 4.9).

Ρύζι. 4.9 Δυναμική ανάπτυξης της Silicon Valley.

1914–1920	1955 - 57 ετών	1960	1961	1968
Hewlett-Packard (δύο φίλοι και οι αδελφοί Varian)	BTL Shockley Semiconductor Εργαστήριο (Beckman Instruments) Paolo Alto (στρατιωτικός στρατώνας). ΑΝΩΝΥΜΗ ΕΤΑΙΡΙΑ Τζόουνς 12 άτομα.		Andrew Grove	Intel (Intergrated Electronics) (Mountain View)

Τα πρώτα τρανζίστορ που παράγονται από την εγχώρια βιομηχανία ήταν τρανζίστορ σημείου, τα οποία σχεδιάστηκαν για να ενισχύουν και να δημιουργούν ταλαντώσεις με συχνότητα έως και 5 MHz. Κατά την παραγωγή των πρώτων τρανζίστορ στον κόσμο, ατομικά τεχνολογικές διαδικασίεςκαι έχουν αναπτυχθεί μέθοδοι για τον έλεγχο των παραμέτρων. Η συσσωρευμένη εμπειρία κατέστησε δυνατή τη μετάβαση στην παραγωγή πιο προηγμένων συσκευών που θα μπορούσαν ήδη να λειτουργούν σε συχνότητες έως και 10 MHz. Στο μέλλον, τα σημειακά τρανζίστορ αντικαταστάθηκαν από επίπεδα, τα οποία έχουν υψηλότερες ηλεκτρικές και λειτουργικές ιδιότητες. Τα πρώτα τρανζίστορ των τύπων P1 και P2 σχεδιάστηκαν για να ενισχύουν και να δημιουργούν ηλεκτρικές ταλαντώσεις με συχνότητα έως και 100 kHz. Στη συνέχεια εμφανίστηκαν πιο ισχυρά τρανζίστορ χαμηλής συχνότητας P3 και P4, η χρήση των οποίων σε 2χρονους ενισχυτές κατέστησε δυνατή την απόκτηση ισχύος εξόδου έως και αρκετές δεκάδες watt. Καθώς αναπτύχθηκε η βιομηχανία ημιαγωγών, κατακτήθηκαν νέοι τύποι τρανζίστορ, συμπεριλαμβανομένων των P5 και P6, τα οποία, σε σύγκριση με τους προκατόχους τους, είχαν βελτιωμένα χαρακτηριστικά. Ο χρόνος πέρασε, οι νέες μέθοδοι κατασκευής τρανζίστορ κατακτήθηκαν και τα τρανζίστορ P1 - P6 δεν πληρούσαν πλέον τις τρέχουσες απαιτήσεις και διακόπηκαν. Αντίθετα, εμφανίστηκαν τρανζίστορ τύπου P13 - P16, P201 - P203, που ανήκαν επίσης σε χαμηλής συχνότητας που δεν ξεπερνούσαν τα 100 kHz. Ένα τέτοιο όριο χαμηλής συχνότητας οφείλεται στη μέθοδο κατασκευής αυτών των τρανζίστορ, που πραγματοποιείται με τη μέθοδο της σύντηξης. Επομένως, τα τρανζίστορ P1 - P6, P13 - P16, P201 - P203 ονομάζονται κράματα. Τρανζίστορ ικανά να δημιουργούν και να ενισχύουν ηλεκτρικές ταλαντώσεις με συχνότητα δεκάδων και εκατοντάδων MHz εμφανίστηκαν πολύ αργότερα - αυτά ήταν τρανζίστορ τύπου P401 - P403, που έθεσαν τα θεμέλια για τη χρήση μιας νέας μεθόδου διάχυσης για την κατασκευή συσκευών ημιαγωγών. Τέτοια τρανζίστορ ονομάζονται τρανζίστορ διάχυσης. Η περαιτέρω ανάπτυξη ακολούθησε την πορεία της βελτίωσης τόσο των τρανζίστορ κράματος όσο και των τρανζίστορ διάχυσης, καθώς και της δημιουργίας και ανάπτυξης νέων μεθόδων για την κατασκευή τους.

5. Προϋποθέσεις για την εμφάνιση της μικροηλεκτρονικής

5.1 Απαιτήσεις για τη σμίκρυνση ηλεκτρικών ραδιοστοιχείων από τους κατασκευαστές ραδιοεξοπλισμού.

Με την εμφάνιση των διπολικών τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, άρχισαν να ενσωματώνονται ιδέες για την ανάπτυξη υπολογιστών μικρού μεγέθους. Στη βάση τους, άρχισαν να δημιουργούν ενσωματωμένα ηλεκτρονικά συστήματα για την αεροπορία και τη διαστημική τεχνολογία. Δεδομένου ότι αυτές οι συσκευές περιείχαν χιλιάδες μεμονωμένα ERE (ηλεκτρικά ραδιοστοιχεία) και απαιτούνταν συνεχώς όλο και περισσότερα από αυτά, προέκυψαν τεχνικές δυσκολίες. Με την αύξηση του αριθμού των στοιχείων των ηλεκτρονικών συστημάτων, ήταν πρακτικά αδύνατο να εξασφαλιστεί η απόδοσή τους αμέσως μετά τη συναρμολόγηση και να διασφαλιστεί, στο μέλλον, η αξιοπιστία των συστημάτων. Ακόμη και έμπειροι συναρμολογητές και ρυθμιστές υπολογιστών έκαναν αρκετά λάθη ανά 1000 συνδέσμους συγκόλλησης. Οι προγραμματιστές υπέθεσαν νέα πολλά υποσχόμενα σχέδια και οι κατασκευαστές δεν μπορούσαν να εκτελέσουν αυτά τα σχήματα αμέσως μετά τη συναρμολόγηση, επειδή. κατά την εγκατάσταση, δεν ήταν δυνατό να αποφευχθούν σφάλματα, σπασίματα στο κύκλωμα λόγω ελλείψεων εξαρτημάτων και βραχυκυκλώματα. Χρειάστηκε μια μακρά και επίπονη προσαρμογή. Το πρόβλημα της ποιότητας των εργασιών συναρμολόγησης έχει γίνει το κύριο πρόβλημα για τους κατασκευαστές όσον αφορά τη διασφάλιση της λειτουργικότητας και της αξιοπιστίας των ραδιοηλεκτρονικών συσκευών. Η λύση του προβλήματος των διασυνδέσεων ήταν η προϋπόθεση για την εμφάνιση της μικροηλεκτρονικής. Το πρωτότυπο των μελλοντικών μικροκυκλωμάτων ήταν μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, στην οποία όλοι οι μεμονωμένοι αγωγοί συνδυάζονται σε ένα ενιαίο σύνολο και κατασκευάζονται ταυτόχρονα με μια ομαδική μέθοδο με χάραξη φύλλου χαλκού με ένα επίπεδο διηλεκτρικού φύλλου. Ο μόνος τύπος ολοκλήρωσης σε αυτή την περίπτωση είναι οι αγωγοί. Αν και η χρήση πλακέτας τυπωμένων κυκλωμάτων δεν λύνει το πρόβλημα της σμίκρυνσης, λύνει το πρόβλημα της αύξησης της αξιοπιστίας των διασυνδέσεων. Η τεχνολογία κατασκευής πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων δεν καθιστά δυνατή την ταυτόχρονη κατασκευή άλλων παθητικών στοιχείων εκτός από αγωγούς. Να γιατί πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτωνδεν μετατράπηκε σε ολοκληρωμένα κυκλώματα με τη σύγχρονη έννοια. Τα υβριδικά κυκλώματα πάχους μεμβράνης ήταν τα πρώτα που αναπτύχθηκαν στα τέλη της δεκαετίας του 1940· η παραγωγή τους βασίστηκε στην ήδη αποδεδειγμένη τεχνολογία για την κατασκευή κεραμικών πυκνωτών, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο εφαρμογής πάστες που περιέχουν ασήμι και σκόνη γυαλιού σε ένα κεραμικό υπόστρωμα μέσω στένσιλ. Η μετάβαση στην κατασκευή πολλών διασυνδεδεμένων πυκνωτών σε ένα υπόστρωμα και στη συνέχεια η σύνδεσή τους με σύνθετες αντιστάσεις, που εφαρμόστηκε επίσης με στένσιλ, ακολουθούμενη από ανόπτηση, οδήγησε στη δημιουργία υβριδικών κυκλωμάτων που αποτελούνται από πυκνωτές και αντιστάσεις. Σύντομα, διακριτά ενεργά και παθητικά εξαρτήματα συμπεριλήφθηκαν στα υβριδικά κυκλώματα: πυκνωτές, δίοδοι και τρανζίστορ. ΣΤΟ περαιτέρω ανάπτυξηΤα plug-in υβριδικά κυκλώματα περιλάμβαναν υπομικροσκοπικούς σωλήνες κενού. Τέτοια κυκλώματα ονομάζονται υβριδικά ολοκληρωμένα κυκλώματα παχιάς μεμβράνης (GIS). Η τεχνολογία λεπτής μεμβράνης για την παραγωγή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων περιλαμβάνει την εναπόθεση σε κενό σε λεία επιφάνεια διηλεκτρικών υποστρωμάτων λεπτών μεμβρανών από διάφορα υλικά (αγώγιμα, διηλεκτρικά, ωμικά).

Στη δεκαετία του 1960, μεγάλες προσπάθειες ερευνητών κατευθύνθηκαν προς τη δημιουργία ενεργών στοιχείων λεπτής μεμβράνης. Ωστόσο, τα τρανζίστορ αξιόπιστης λειτουργίας με αναπαραγώγιμα χαρακτηριστικά δεν μπορούσαν να ληφθούν με κανέναν τρόπο, επομένως τα ενεργά στοιχεία προσάρτησης συνεχίζουν να χρησιμοποιούνται σε GIS λεπτής μεμβράνης. Την εποχή της εφεύρεσης των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων από υλικά ημιαγωγών, είχαν ήδη μάθει πώς να κατασκευάζουν διακριτά τρανζίστορ και αντιστάσεις. Για την κατασκευή ενός πυκνωτή, έχει ήδη χρησιμοποιηθεί η χωρητικότητα μιας ανάστροφης πόλωσης σύνδεσης p-n. Για την κατασκευή αντιστάσεων χρησιμοποιήθηκαν οι ωμικές ιδιότητες του κρυστάλλου ημιαγωγού. Η επόμενη εργασία ήταν να συνδυαστούν όλα αυτά τα στοιχεία σε μια συσκευή.

5.2 Βασικές αρχές ανάπτυξης τεχνολογίας μικροηλεκτρονικής.

Η ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής καθορίζεται από το επίπεδο της μικροτεχνολογίας που επιτυγχάνεται.

επίπεδη τεχνολογία. Με την επίπεδη τεχνολογία, απαιτείται η δυνατότητα δημιουργίας ενός σχεδίου λεπτών στρωμάτων υλικού με διαφορετικά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά προκειμένου να ληφθεί ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα. Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό της επίπεδης τεχνολογίας έγκειται στον ομαδικό της χαρακτήρα: όλα τα ολοκληρωμένα κυκλώματα (IC) σε μια γκοφρέτα κατασκευάζονται σε έναν τεχνολογικό κύκλο, γεγονός που καθιστά δυνατή την ταυτόχρονη λήψη πολλών κυκλωμάτων ημιαγωγών.

Τεχνολογικές διαδικασίες για τη λήψη λεπτών υμενίων.

1) Επιταξία (τάξη) είναι η διαδικασία ανάπτυξης ατόμων που ταξινομούνται σε μονοκρυσταλλική δομή σε κρυσταλλικό υπόστρωμα. έτσι ώστε η δομή του αναπτυσσόμενου φιλμ να επαναλαμβάνει πλήρως τον κρυσταλλικό προσανατολισμό του υποστρώματος. Το κύριο πλεονέκτημα της τεχνικής της επιταξίας είναι η δυνατότητα λήψης εξαιρετικά καθαρών μεμβρανών διατηρώντας παράλληλα την ικανότητα ελέγχου του επιπέδου ντόπινγκ. Χρησιμοποιούνται τρεις τύποι επιταξιακής ανάπτυξης: αέρια, υγρή και μοριακή.

Κατά τη διάρκεια της αέριας επιταξίας, υδρογόνο με πρόσμιξη τεσσάρων χλωριούχου πυριτίου (SiCl 4 + H 2) με ελεγχόμενη συγκέντρωση διέρχεται μέσω του αντιδραστήρα (Εικ. 5.1), στον οποίο οι πλάκες πυριτίου (2) βρίσκονται σε μια βάση γραφίτη (1). . Χρησιμοποιώντας έναν επαγωγικό θερμαντήρα, ο γραφίτης θερμαίνεται πάνω από 1000 0 C, αυτή η θερμοκρασία είναι απαραίτητη για να διασφαλιστεί ο σωστός προσανατολισμός των εναποτιθέμενων ατόμων στο πλέγμα και να ληφθεί ένα μονοκρυσταλλικό φιλμ. Η διαδικασία βασίζεται σε μια αναστρέψιμη αντίδραση: SiCl 4 + 2H 2 ↔ Si + 4HCl - η άμεση αντίδραση αντιστοιχεί στον σχηματισμό ενός επιταξιακού φιλμ, η αντίστροφη αντίδραση στη χάραξη του υποστρώματος. Για να εμποτιστεί η επιταξιακή μεμβράνη, προστίθενται άτομα ακαθαρσίας στη ροή αερίου. Ο φωσφορίτης (PH 3) χρησιμοποιείται ως ακαθαρσία δότη και το διβοράνιο (B 2 H 3) ως ακαθαρσία δέκτη.

Με την υγρή επιταξία, λαμβάνονται πολυάριθμες δομές από διαφορετικά υλικά. Στο Σχ. 5.2: 1, 2, 3, 4 - λύσεις

5 - συρόμενο στήριγμα διαλύματος γραφίτη

6 - υπόστρωμα

7 - κύρια βάση γραφίτη

8 - ωθητής

9 - ηλεκτρικός φούρνος

10 - σωλήνας χαλαζία

11 - θερμικό φως

Μια κινητή κατασκευή με διαφορετικά διαλύματα φέρνει διαδοχικά τα διαλύματα στο υπόστρωμα. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνονται ετεροσυνδέσεις με διάφορα υλικά με πάχος μικρότερο από 1 μm (Ge - Si, GaAs - GaP)

Η επιταξία μοριακής δέσμης πραγματοποιείται σε εξαιρετικά υψηλό κενό και βασίζεται στην αλληλεπίδραση πολλών μοριακών δεσμών με ένα θερμαινόμενο μονοκρυσταλλικό υπόστρωμα. Στο Σχ. Το 5.3 απεικονίζει τη διαδικασία λήψης της ένωσης Al x Ga 1– x As. Κάθε θερμαντήρας περιέχει ένα χωνευτήριο, το οποίο είναι μια πηγή μοριακής δέσμης ενός από τα κύρια στοιχεία του φιλμ. Η θερμοκρασία κάθε θερμαντήρα επιλέγεται έτσι ώστε η τάση ατμών των εξατμιζόμενων υλικών να είναι επαρκής για το σχηματισμό μοριακών δεσμών. Επιλέγοντας τη θερμοκρασία του θερμαντήρα και του υποστρώματος, φιλμ με ένα σύμπλεγμα χημική σύνθεση. Ο πρόσθετος έλεγχος της διαδικασίας καλλιέργειας πραγματοποιείται με τη βοήθεια ειδικών παραθυρόφυλλων που βρίσκονται μεταξύ του θερμαντήρα και του υποστρώματος. Η μέθοδος της επιταξίας μοριακής δέσμης είναι πιο ελπιδοφόρα για τα ηλεκτρονικά στερεάς κατάστασης, στην οποία οι πολυεπίπεδες δομές μεγεθών υπομικρών παίζουν σημαντικό ρόλο.

2) Οξείδωση. Ένα στρώμα διοξειδίου του πυριτίου σχηματίζεται συνήθως στο υπόστρωμα λόγω του χημικού συνδυασμού ατόμων πυριτίου με οξυγόνο, το οποίο τροφοδοτείται στην επιφάνεια του υποστρώματος πυριτίου ενός θερμαινόμενου τεχνικού κλιβάνου σε θερμοκρασία 900-1200 ° C.

Ρύζι. 5.4: 1 - υπόστρωμα

2 - σκάφος χαλαζία

3 - θερμαντήρας

4 - σωλήνας χαλαζία

Το οξειδωτικό περιβάλλον μπορεί να είναι ξηρό ή υγρό οξυγόνο. Η οξείδωση συμβαίνει πιο γρήγορα σε μια υγρή ατμόσφαιρα οξυγόνου, επομένως χρησιμοποιείται για τη λήψη παχύρρευστων μεμβρανών SiO 2 . Το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο πάχος οξειδίου είναι δέκατα των μικρών και το ανώτερο πρακτικό όριο είναι 1–2 μικρά.

5.2.2 Λιθογραφικές διεργασίες που χρησιμοποιούνται για τη διαμόρφωση της τοκολογίας των μικροκυκλωμάτων.

5.2.2.1 Φωτολιθογραφία.

Η φωτολιθογραφία είναι η κύρια τεχνολογική διαδικασία στη μικροηλεκτρονική για τη λήψη γραμμών πλάτους έως 1 μm και των κλασμάτων της. Πρώτον, η αρχική τοπολογία του μικροκυκλώματος κατασκευάζεται σε πολύ μεγεθυσμένο μέγεθος (έως και 500 φορές). Στη συνέχεια γίνεται λήψη φωτογραφίας με μείωση 100 φορές, μετά 10 φορές κ.λπ. μέχρι η τελική εικόνα στο πιάτο να ταιριάζει ακριβώς με το απαιτούμενο σχέδιο. Η φωτογραφική πλάκα που προκύπτει χρησιμοποιείται ως μάσκα για τη μεταφορά του σχεδίου στην επιφάνεια του υποστρώματος. Εξετάστε μια φωτολιθογραφική διαδικασία για τη δημιουργία μιας οπής σε ένα στρώμα διοξειδίου του πυριτίου που βρίσκεται σε ένα υπόστρωμα. Ρύζι. 5.5

1 - γυάλινη φωτομάσκα

2 - φωτοανθεκτικό

3 - SiO 2 (οξείδιο του πυριτίου)

4 - υπόστρωμα πυριτίου

5 - αδιαφανές σχέδιο στο φωτογραφικό γαλάκτωμα

6 – υπεριωδης ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

α) Πρωτογενής επίστρωση

β) Εκτύπωση επαφής

γ) Μετά την εκδήλωση

δ) Μετά το πάστωμα

ε) Αφού αφαιρέσετε το φωτοανθεκτικό

Πρώτα, ένα φωτοανθεκτικό (2) εφαρμόζεται στο στρώμα οξειδίου, στη συνέχεια μια γυάλινη φωτομάσκα (1) με ένα σχέδιο που αντιστοιχεί σε εκείνο το τμήμα του οξειδίου που πρόκειται να αφαιρεθεί (5) εφαρμόζεται στο φωτοανθεκτικό. Εκθέστε τη φωτομάσκα σε υπεριώδεις ακτίνες (6). Δηλωτικό. Κατά την ανάπτυξη, τα μη εκτεθειμένα τμήματα του φωτοανθεκτικού (2) διαλύονται. Το στρώμα οξειδίου στο παράθυρο είναι χαραγμένο με ένα όξινο διάλυμα και το υπόλοιπο στρώμα φωτοανθεκτικού αφαιρείται - αυτή η μέθοδος ονομάζεται μέθοδος εκτύπωσης επαφής. Επιπλέον, χρησιμοποιείται εκτύπωση προβολής, όταν τοποθετούνται οπτικοί φακοί μεταξύ της φωτομάσκας και του υποστρώματος.

5.2.2.2 Λιθογραφία δέσμης ηλεκτρονίων.

Για να ληφθεί μια εικόνα με ηλεκτρονική λιθογραφία, χρησιμοποιούνται δύο μέθοδοι:

1) Μια δέσμη ηλεκτρονίων που ελέγχεται από έναν υπολογιστή κινείται με συγκεκριμένο τρόπο πάνω στην επιφάνεια του υποστρώματος.

2) Η δέσμη ηλεκτρονίων διέρχεται από ειδικές μάσκες.

Στην πρώτη περίπτωση, χρησιμοποιούνται δύο τύποι συστημάτων σάρωσης - raster και vector. Σε ένα σύστημα ράστερ, η δέσμη ηλεκτρονίων διαμορφώνεται σε ένταση και διέρχεται γραμμή προς γραμμή σε ολόκληρη την επιφάνεια του υποστρώματος. Σε ένα διανυσματικό σύστημα, η δέσμη ηλεκτρονίων εκτρέπεται με τέτοιο τρόπο ώστε το ίχνος της στην αντίσταση να ταιριάζει ακριβώς με το επιθυμητό σχέδιο.

Στη δεύτερη εκδοχή, η φωτοκάθοδος τοποθετείται στην επιφάνεια μιας οπτικής μάσκας με δεδομένο σχέδιο. Οι υπεριώδεις ακτίνες ακτινοβολούν τη φωτοκάθοδο μέσω της μάσκας, γεγονός που οδηγεί στην εκπομπή ηλεκτρονίων από τη φωτοκάθοδο στις περιοχές που αντιστοιχούν στο σχέδιο. Αυτά τα ηλεκτρόνια προβάλλονται στην επιφάνεια της αντίστασης με ομοιόμορφα ηλεκτροστατικά και μαγνητικά πεδία που συμπίπτουν στην κατεύθυνση. Η ανάλυση ενός τέτοιου συστήματος αντιστοιχεί σε μεγέθη υπομικρών σε ολόκληρη την περιοχή του υποστρώματος.

5.2.2.3 Λιθογραφία ακτίνων Χ.

Η μέθοδος λιθογραφίας ακτίνων Χ απεικονίζεται στο Σχ. 5.6:

1a - δέσμη ηλεκτρονίων

2α - στόχος

3α - ακτινογραφίες

1 - διαφανές υλικό

2 - απορροφητής

3 - φλάντζα

4 - πολυμερές φιλμ (ανθεκτικό)

5 - υπόστρωμα

Η μάσκα αποτελείται από μια μεμβράνη (4) διάφανη στις ακτίνες Χ, που υποστηρίζει μια μεμβράνη, η οποία έχει προκαθορισμένο σχέδιο και είναι κατασκευασμένη από υλικό που απορροφά έντονα τις ακτίνες Χ. Αυτή η μάσκα τοποθετείται σε υπόστρωμα επικαλυμμένο με ανθεκτικό στην ακτινοβολία. Σε απόσταση D από τη μάσκα υπάρχει μια σημειακή πηγή ακτινοβολίας ακτίνων Χ, η οποία εμφανίζεται όταν μια εστιασμένη δέσμη ηλεκτρονίων αλληλεπιδρά με έναν στόχο. Οι ακτίνες Χ ακτινοβολούν τη μάσκα, δημιουργώντας σκιές προβολής από τον απορροφητή ακτίνων Χ στις πολυμερείς μεμβράνες. Μετά την έκθεση, αφαιρούνται είτε οι ακτινοβολημένες περιοχές με θετική αντίσταση είτε οι μη ακτινοβολημένες περιοχές με αρνητική αντίσταση. Σε αυτή την περίπτωση, δημιουργείται ένα ανάγλυφο που αντιστοιχεί στο σχέδιο στην επιφάνεια της αντίστασης. Αφού ληφθεί ανάγλυφη επίστρωση, το υπόστρωμα υποβάλλεται σε επεξεργασία με χάραξη, δημιουργία πρόσθετα υλικά, ντόπινγκ, εναπόθεση υλικού μέσα από παράθυρα στο σχέδιο αντίστασης.

5.2.2.4 Λιθογραφία δέσμης ιόντων.

Εμφανίστηκε ως αποτέλεσμα της αναζήτησης τρόπων για να ξεπεραστούν οι περιορισμοί της λιθογραφίας ηλεκτρονίων και ακτίνων Χ. Υπάρχουν δύο τρόποι σχηματισμού εικόνας στην ιοντοαντίσταση: σάρωση με εστιασμένη δέσμη και προβολή της τοπολογίας από το πρότυπο στο επίπεδο του υποστρώματος. Η λιθογραφία σάρωσης με δέσμη ηλεκτρονίων είναι παρόμοια με τη λιθογραφία σάρωσης ηλεκτρονίων. Τα ιόντα He + , H + , Ar + που σχηματίζονται στην πηγή ιόντων εξέρχονται από την πηγή, επιταχύνονται και εστιάζονται στο επίπεδο του υποστρώματος του ηλεκτρονιο-οπτικού συστήματος. Η σάρωση πραγματοποιείται σε πλαίσια εμβαδού 1 mm 2 με βήμα προς βήμα κίνηση του τραπεζιού με το υπόστρωμα και ευθυγράμμιση σε κάθε πλαίσιο. Η σάρωση με εστιασμένη δέσμη ιόντων έχει σχεδιαστεί για τη λήψη τοπολογιών με μεγέθη στοιχείων από 0,03–0,3 μm. Η λιθογραφία ιόντων-δέσμης προβολής εκτελείται με μια ευρεία ευθυγραμμισμένη δέσμη ιόντων με εμβαδόν 1 cm 2.

Οι προοπτικές για την ανάπτυξη της επίπεδης τεχνολογίας στις Ηνωμένες Πολιτείες καθορίζονται στον «Εθνικό Τεχνολογικό Χάρτη Διαδρομών της Ηλεκτρονικής Ημιαγωγών» που αντικατοπτρίζει την ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής μέχρι το 2010. Σύμφωνα με τις προβλέψεις αυτής της εργασίας, το πυρίτιο θα συνεχίσει να χρησιμεύει ως το κύριο υλικό στην παραγωγή μαζικού VLSI. Κατά την παραγωγή του VLSI, σχεδιάζεται η χρήση προηγμένων διεργασιών μικρολιθογραφίας χρησιμοποιώντας μάσκες αντίστασης που σχηματίζονται υπό υπεριώδη ακτινοβολία ή ακτινοβολία ακτίνων Χ για τη δημιουργία τοκολογικών μοτίβων σε γκοφρέτες ημιαγωγών.

Μέχρι το 2010, σχεδιάζεται να αυξηθεί η διάμετρος του πλακιδίου στα 400 mm, για να μειωθεί το κρίσιμο μέγεθος του στοιχείου μικροκυκλώματος (για παράδειγμα, το πλάτος της πύλης) στα 70 nm. Μειώστε το βήμα καλωδίωσης στα 0,3 μm. Η οπτική λιθογραφία διατηρεί την ηγετική της θέση στην παραγωγή VLSI (πολύ μεγάλα ολοκληρωμένα κυκλώματα) μέχρι τα 150 nm, η οποία αναμένεται να επιτευχθεί ήδη από το 2003.

6. IV περίοδος ανάπτυξης της ηλεκτρονικής

6.1 Εφεύρεση του πρώτου ολοκληρωμένου κυκλώματος

Το 1960, ο Robert Noyce του Fairchild πρότεινε και κατοχύρωσε την ιδέα ενός μονολιθικού ολοκληρωμένου κυκλώματος (U.S. Patent 2.981.877) και, χρησιμοποιώντας επίπεδη τεχνολογία, παρήγαγε τα πρώτα μονολιθικά ολοκληρωμένα κυκλώματα πυριτίου. Σε ένα μονολιθικό ολοκληρωμένο κύκλωμα, τα διπολικά τρανζίστορ και οι αντιστάσεις του πυριτίου επίπεδης διάχυσης συνδέονται μεταξύ τους με λεπτές και στενές λωρίδες αλουμινίου που βρίσκονται σε ένα παθητικοποιούμενο οξείδιο. Οι τροχιές σύνδεσης αλουμινίου κατασκευάζονται με φωτολιθογραφία, με χάραξη ενός στρώματος αλουμινίου που εναποτίθεται σε ολόκληρη την επιφάνεια του οξειδίου. Αυτή η τεχνολογία ονομάζεται τεχνολογία μονολιθικών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Ταυτόχρονα, η Kilby of Texas Instruments κατασκεύασε μια σαγιονάρα μονοκρυστάλλου γερμανίου με συνδέσεις χρυσού σύρματος. Αυτή η τεχνολογία ονομάζεται τεχνολογία υβριδικών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Το Εφετείο των ΗΠΑ απέρριψε την αίτηση του Kilby και αναγνώρισε τον Noyce ως τον εφευρέτη μιας μονολιθικής τεχνολογίας με οξείδιο στην επιφάνεια, μονωμένους κόμβους και οξείδια που συνδέουν κομμάτια χαραγμένα από το στρώμα αλουμινίου που έχει αποτεθεί με φωτολιθογραφία. Αν και είναι προφανές ότι η σκανδάλη Kilby είναι ανάλογο ενός μονολιθικού IC.

Μια οικογένεια μονολιθικών λογικών στοιχείων τρανζίστορ-τρανζίστορ με τέσσερα ή περισσότερα διπολικά τρανζίστορ σε ένα μόνο κρύσταλλο πυριτίου κυκλοφόρησε από τον Fairchild τον Φεβρουάριο του 1960 και ονομάστηκε "micrologic". Η επίπεδη τεχνολογία του Horney και η μονολιθική τεχνολογία του Noyce έθεσαν τα θεμέλια για την ανάπτυξη ολοκληρωμένων κυκλωμάτων το 1960, πρώτα σε διπολικά τρανζίστορ και στη συνέχεια το 1965–85. σε τρανζίστορ φαινομένου πεδίου και συνδυασμούς και των δύο. Το μικρό χρονικό χάσμα μεταξύ της ιδέας και της μαζικής παραγωγής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων εξηγείται από την αποτελεσματικότητα των προγραμματιστών. Έτσι, το 1959, ο Horney, πραγματοποιώντας πολυάριθμα πειράματα, επεξεργάστηκε ο ίδιος την τεχνολογία οξείδωσης και διάχυσης πλακών πυριτίου για να βρει το βέλτιστο βάθος διάχυσης βορίου και φωσφόρου και τις συνθήκες κάλυψης με οξείδιο. Ταυτόχρονα, ο Noyce, σε ένα σκοτεινό δωμάτιο, τα βράδια, τα Σαββατοκύριακα, εναποθέτει και εκθέτει επίμονα φωτοανθεκτικό υλικό σε μια ποικιλία από γκοφρέτες πυριτίου με οξείδιο και αλουμίνιο αναζητώντας βέλτιστες λειτουργίες χάραξης αλουμινίου. Ο Grinich εργάζεται προσωπικά με συσκευές, λαμβάνοντας χαρακτηριστικά τρανζίστορ και ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Όταν δεν υπάρχουν προηγούμενα και πειραματικά δεδομένα, ο συντομότερος δρόμος για την πρακτική εφαρμογή είναι «κάντο μόνος σου». Ο δρόμος που επέλεξαν οι τέσσερις πρωτοπόροι - Grinich, Horney, Moore, Noyce.

6.2 Ανάπτυξη σειριακής παραγωγής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.

Δύο κατευθυντικές αποφάσεις που ελήφθησαν το 1961-1962. επηρέασε την ανάπτυξη της παραγωγής τρανζίστορ πυριτίου και IC.

1) Η απόφαση της IBM (Νέα Υόρκη) να αναπτύξει για έναν πολλά υποσχόμενο υπολογιστή όχι σιδηρομαγνητικές συσκευές αποθήκευσης, αλλά ηλεκτρονικές συσκευές αποθήκευσης (συσκευές μνήμης) βασισμένες σε τρανζίστορ πεδίου n-καναλιού (metal-oxide-semiconductor - MOS). Η επιτυχής εφαρμογή αυτού του σχεδίου είχε ως αποτέλεσμα την κυκλοφορία το 1973 ενός καθολικού υπολογιστή με μνήμη MOS - IBM-370/158.

2) Οδηγίες της εταιρείας Fairchild που προβλέπουν την επέκταση εργασιών στο ερευνητικό εργαστήριο ημιαγωγών για τη μελέτη συσκευών πυριτίου και υλικών για αυτούς.

Το 1961 οι Moore, Noyce και Grinich του Fairchild στρατολόγησαν νέους ειδικούς από το Πανεπιστήμιο του Ιλινόις, τον λέκτορα Ca, ο οποίος δίδασκε εκεί το μάθημα της φυσικής ημιαγωγών του Bardeen. Προσέλαβε ειδικούς μόλις τελείωσαν το μεταπτυχιακό (βλ. Εικόνα 4.9). Ήταν ο Wanless, ο Snow - φυσικοί στερεάς κατάστασης, ο Andrew Grove - ένας χημικός που αποφοίτησε από το Πανεπιστήμιο του Berkeley, Deal - ένας πρακτικός χημικός.

Το Instrument Physics and Materials Project ξεκίνησε από τους Deal, Grove και Snow. Το έργο εφαρμογής κυκλώματος εισήχθη από τον Wanless. Τα αποτελέσματα των μελετών αυτών των τεσσάρων εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται στην τεχνολογία VLSI.

Τον Ιούλιο του 1968, ο Γκόρντον Μουρ και ο Ρόμπερτ Νόις έφυγαν από το τμήμα ημιαγωγών της Fairchild και στις 28 Ιουνίου 1968 οργάνωσαν μια μικροσκοπική εταιρεία Intel δώδεκα ατόμων που νοίκιασαν ένα δωμάτιο στην πόλη Mountain View της Καλιφόρνια. Η πρόκληση που έθεσαν οι Moore, Noyce και ο συνάδελφος χημικός μηχανικός Andrew Grove ήταν να αξιοποιήσουν τις τεράστιες δυνατότητες της ενσωμάτωσης μεγάλου αριθμού ηλεκτρονικών εξαρτημάτων σε ένα μόνο τσιπ ημιαγωγών για τη δημιουργία νέων ειδών ηλεκτρονικών συσκευών.

Το 1997, ο Andrew Grove έγινε ο «άνθρωπος της χρονιάς» και η εταιρεία του Intel, η οποία έγινε ένας από τους ηγέτες στη Silicon Valley της Καλιφόρνια, άρχισε να παράγει μικροεπεξεργαστές για το 90% όλων των προσωπικών υπολογιστών στον πλανήτη. Από την 1η Ιανουαρίου 1998, η αξία της εταιρείας είναι 15 δισεκατομμύρια δολάρια και το ετήσιο εισόδημά της είναι 5,1 δισεκατομμύρια δολάρια. Ο Γκρόουβ αναλαμβάνει καθήκοντα προέδρου του διοικητικού συμβουλίου. Το 1999, η εταιρεία παράγει μηνιαία - 4 τετρασεκατομμύρια τρανζίστορ, δηλ. περισσότερο από μισό εκατομμύριο για κάθε κάτοικο του πλανήτη. Οι τεχνίτες με την Intel δημιουργούν τα περίφημα τσιπ Pemtium I, II, III.

Ο Andrew Grove γεννήθηκε στις 2 Σεπτεμβρίου 1936 στην Ουγγαρία, με το τότε όνομα του Andros Grof. Όταν τα σοβιετικά τανκς μπήκαν στη Βουδαπέστη το 1956, ο Androsh κατέφυγε στην Αυστρία και από εκεί στη Νέα Υόρκη. Αποφοίτησε με έπαινο από το City College και πήρε το διδακτορικό του από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ. Πολλές μεγάλες εταιρείες ήθελαν να αποκτήσουν έναν νέο επιστήμονα και μηχανικό. Το Grove πήγε στο Fairchild, χάρη στο Ca. ("Modern Automation Technologies (STA)" 1/99 - ένα άρθρο για την Intel.)

Η ιστορία των ηλεκτρονικών συσκευών αποθήκευσης χρονολογείται από την εφεύρεση το 1967 από τον Dinnard της IBM μιας κυψέλης μνήμης δυναμικής τυχαίας πρόσβασης ενός τρανζίστορ (RAMC). Αυτή η εφεύρεση είχε ισχυρό και διαρκή αντίκτυπο στη βιομηχανία ηλεκτρονικών του σήμερα και στο απώτερο μέλλον. Η επιρροή του είναι ομολογουμένως συγκρίσιμη με την εφεύρεση του ίδιου του τρανζίστορ. Η κυψέλη συνδυάζει έναν διακόπτη ανά MOSFET και έναν πυκνωτή. Το MOSFET χρησιμεύει ως διακόπτης για φόρτιση (εγγραφή) και εκφόρτιση (ανάγνωση). Μέχρι το 1988, η παραγωγή τέτοιων κυττάρων κατέλαβε την πρώτη θέση όσον αφορά τον αριθμό όλων των τεχνητών αντικειμένων στον πλανήτη μας. Ο Σα προέβλεψε στις αρχές του ΧΧΙ αιώνα την ετήσια παραγωγή αυτών των κυττάρων 10 20 τεμ.

Στο Σχ. Το 6.1 δείχνει μια διατομή κελιού μιας από τις πρώτες εμπορικές DRAM (Dynamic Random Access Memory) (χωρητικότητας 256 kbit). Ο πυκνωτής αποθήκευσης έχει ένα διηλεκτρικό νιτρίδιο του πυριτίου δύο στρωμάτων σε ένα λεπτό στρώμα θερμικά αναπτυσσόμενου οξειδίου του πυριτίου. Η διηλεκτρική σταθερά του νιτριδίου ε = 7,5 είναι μεγαλύτερη από αυτή του οξειδίου ε = 3,9, που παρέχει μεγαλύτερη χωρητικότητα ανά μονάδα επιφάνειας. Η συσσώρευση περισσότερης φόρτισης σε μικρότερη περιοχή και μεγαλύτερη πυκνότητα πληροφοριών. Στο Σχ. 6.1:

1 - δίαυλος μπιτ αλουμινίου

2 - ελαστικά λεξιλογίου κατασκευασμένα από πυρίμαχο μεταλλικό πυριτικό

3 - επένδυση πυκνωτή πολυπυριτίου

4 - πύλη διηλεκτρικό διοξείδιο του πυριτίου

Οι πληροφορίες που είναι γραμμένες σε αυτό το κελί χάνονται όταν απενεργοποιηθεί η πηγή ενέργειας (volatile ROM). Το 1971, ο Froman-Benchkowski, ένας υπάλληλος της Intel, πρότεινε και κυκλοφόρησε στη μαζική παραγωγή μια μη πτητική, διαγραφόμενη, προγραμματιζόμενη συσκευή μνήμης μόνο για ανάγνωση. Η αφαίρεση του φορτίου στις πλωτές πύλες αυτών των ROM πραγματοποιήθηκε με υπεριώδες φως. Αργότερα, οι μηχανικοί της Intel πρότειναν ηλεκτρικές διαγραφόμενες ROM υψηλής ταχύτητας.

Η εμφάνιση των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων έπαιξε καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη των ηλεκτρονικών, σηματοδοτώντας την αρχή ενός νέου σταδίου στη μικροηλεκτρονική. Η μικροηλεκτρονική της τέταρτης περιόδου ονομάζεται σχηματική, επειδή στη σύνθεση της κύριας βασικά στοιχείαείναι δυνατό να διακριθούν στοιχεία ισοδύναμα με διακριτά ηλεκτρο-ραδιοφωνικά στοιχεία και κάθε ολοκληρωμένο μικροκύκλωμα αντιστοιχεί σε ένα συγκεκριμένο διάγραμμα κυκλώματος, καθώς και σε ηλεκτρονικά εξαρτήματα εξοπλισμού προηγούμενων γενεών.

Ιδιαίτερη σημασία για τη μαζική παραγωγή μικροκυκλωμάτων έχει η μέθοδος σχεδιασμού μικροκυκλωμάτων που αναπτύχθηκε από τον Dennard της IBM. Το 1973, ο Dennard και οι συνεργάτες του έδειξαν ότι το μέγεθος ενός τρανζίστορ μπορούσε να μειωθεί χωρίς να διακυβεύονται τα χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης του. Αυτή η μέθοδος σχεδιασμού ονομάζεται νόμος της κλιμάκωσης.

6.3 Στάδια ανάπτυξης της μικροηλεκτρονικής

Τα ολοκληρωμένα μικροκυκλώματα άρχισαν να ονομάζονται μικροηλεκτρονικές συσκευές, που θεωρούνται ως ένα ενιαίο προϊόν με υψηλή πυκνότητα διάταξης στοιχείων ισοδύναμη με στοιχεία ενός συμβατικού κυκλώματος. Η περιπλοκή των λειτουργιών που εκτελούνται από τα μικροκυκλώματα επιτυγχάνεται με την αύξηση του βαθμού ολοκλήρωσης.

Η ανάπτυξη της μαζικής παραγωγής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων προχώρησε σε στάδια:

1) 1960 - 1969 - ολοκληρωμένα κυκλώματα με χαμηλό βαθμό ολοκλήρωσης, 10 2 τρανζίστορ σε τσιπ με μέγεθος 0,25 x 0,5 mm (MIS).

2) 1969 - 1975 - ολοκληρωμένα κυκλώματα μεσαίου βαθμού ολοκλήρωσης, 10 3 τρανζίστορ σε τσιπ (SIS).

3) 1975 - 1980 - ολοκληρωμένα κυκλώματα με υψηλό βαθμό ολοκλήρωσης, 10 4 τρανζίστορ σε ένα τσιπ (LSI).

4) 1980 - 1985 - Ολοκληρωμένα κυκλώματα με εξαιρετικά υψηλό βαθμό ολοκλήρωσης, 10 5 τρανζίστορ σε ένα τσιπ (VLSI).

5) Από το 1985 - Ολοκληρωμένα κυκλώματα με εξαιρετικά υψηλό βαθμό ολοκλήρωσης, 10 7 ή περισσότερα τρανζίστορ σε ένα τσιπ (UBIS).

Η μετάβαση από το MIS στο UBIS έλαβε χώρα πάνω από ένα τέταρτο του αιώνα. Ως παράμετρος που δείχνει ποσοτικά αυτή τη διαδικασία, χρησιμοποιείται η ετήσια αλλαγή στον αριθμό των στοιχείων n που τοποθετούνται σε ένα τσιπ, η οποία αντιστοιχεί στον βαθμό ολοκλήρωσης. Σύμφωνα με το νόμο του Moore, ο αριθμός των στοιχείων σε ένα IC αυξάνεται κατά 4 φορές κάθε τρία χρόνια. Τα πιο δημοφιλή και κερδοφόρα ήταν τα λογικά τσιπ υψηλής πυκνότητας - μικροεπεξεργαστές από την Intel και τη Motorola.

Το 1981-1982, η πρόοδος των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων VLSI υποκινήθηκε από τη διαθεσιμότητα τεχνολογίας λιθογραφίας (δέσμη ηλεκτρονίων, ακτίνες Χ και βαθιά υπεριώδη ακτινοβολία από λέιζερ excimer) και τη διαθεσιμότητα εξοπλισμού παραγωγής. Ήδη το 1983, όπως σημείωσε ο Moore (σε διεθνές συνέδριο), λόγω του σχηματισμού υπερβολικών δυνατοτήτων παραγωγής, τόσο στις ΗΠΑ όσο και στην Ασία, η πρόοδος στην ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής άρχισε να καθορίζεται μόνο από την κατάσταση στην αγορά. Έτσι ήδη το 1985 - 1987, το 80% όλων των DRAM στις ΗΠΑ προμηθεύονταν ήδη από την Ιαπωνία, καθώς κατάφεραν να βελτιώσουν την τεχνολογία και να μειώσουν τις τιμές.

6.4 Η ιστορία της δημιουργίας της μικροηλεκτρονικής στην ΕΣΣΔ ("Δελτίο του κλάδου της Άπω Ανατολής της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών", 1993, 1 τεύχος)

Σύμφωνα με στοιχεία που δημοσιεύτηκαν στο Bulletin, ιδρυτής της μικροηλεκτρονικής στην ΕΣΣΔ ήταν ο Staros Philip Georgievich. Γεννήθηκε το 1918 στα προάστια της Νέας Υόρκης, στην οικογένεια του Σαράντ, που καταγόταν από την Ελλάδα. Αποφοίτησε από το κολέγιο το 1941 με πτυχίο ηλεκτρολόγου μηχανικού, εργάστηκε σε αμυντικά ερευνητικά κέντρα και σπούδαζε τη νύχτα για να περάσει τις εξετάσεις για μεταπτυχιακό στη μηχανική. Στα φοιτητικά του χρόνια συμμετείχε στο αντιφασιστικό κίνημα, εντάχθηκε στο Κομμουνιστικό Κόμμα των ΗΠΑ και ήταν φίλος με τους Ρόζενμπεργκ. Όταν συνελήφθησαν οι Ρόζενμπεργκ, το FBI κάλεσε επίσης τον Σαράντ. Μετά την πρώτη ανάκριση στο FBI, ο Sarant μετανάστευσε στην ΕΣΣΔ, αλλάζοντας το όνομα και το επίθετό του. Έτσι πήραμε έναν ειδικό - τον Staros F.G., ο οποίος αποσπάστηκε στην Τσεχοσλοβακία ως επικεφαλής σχεδιαστής του στρατιωτικού τεχνικού ινστιτούτου. Όταν το 1955 ο Χρουστσόφ κατευθύνθηκε προς μια επιστημονική και τεχνολογική επανάσταση, ο Staros προσκλήθηκε στην ΕΣΣΔ και προσφέρθηκε να διευθύνει ένα ειδικό εργαστήριο που δημιουργήθηκε στο Λένινγκραντ υπό την αιγίδα της επιτροπής τεχνολογίας αεροπορίας. Ήδη το 1958, ο Staros μίλησε σε μια κλειστή συνάντηση κορυφαίων εργαζομένων στον κλάδο των ηλεκτρονικών με μια έκθεση που περιείχε πρόταση για την ανάπτυξη μιας νέας βάσης στοιχείων και μάλιστα με ένα πρόγραμμα για τη δημιουργία ενός νέου κλάδου επιστήμης και τεχνολογίας - της μικροηλεκτρονικής. Αυτές οι ιδέες βρήκαν υποστήριξη στα ανώτερα κλιμάκια της εξουσίας και ήδη το 1959 ο Staros είχε την ευκαιρία να δημιουργήσει το δικό του γραφείο σχεδιασμού και τεχνολογίας (AKTB). Στις αρχές της δεκαετίας του 1960, εκεί, υπό την ηγεσία του Staros, αναπτύχθηκε ένα ψηφιακό μηχάνημα ελέγχου (UM-1) με ταχύτητα 8.000 λειτουργιών/δευτ. και έως και 250 ώρες λειτουργίας. Τα μικροκυκλώματα δεν χρησιμοποιήθηκαν ακόμη σε αυτό (επειδή η αξιοπιστία τους ήταν πολύ χαμηλή εκείνη την εποχή) και τα τρανζίστορ γερμανίου P15 χρησίμευαν ως ενεργά στοιχεία. Ωστόσο, χάρη στην τοποθέτηση σελίδας, αποκτήθηκε ένα συμπαγές, φθηνό μηχάνημα. Το 1960 ο Staros έλαβε κρατικό βραβείο για τη δημιουργία αυτής της μηχανής. Ο πιο κοντινός βοηθός του Staros είναι ο Iosiv Viniaminovich Berg (πρώην Joel Burr). Ο Μπεργκ, μετά την ξαφνική μετανάστευση του Σαράντ, πήγε να τον αναζητήσει στην Ευρώπη και τον βρήκε στη Μόσχα όταν ετοιμαζόταν να φύγει για την Πράγα. Ο Μπερ έγινε Μπεργκ.

Το 1962 ο Χρουστσόφ επισκέφτηκε την AKTB. Του έδειξαν τα μηχανήματα UM-1 και Elektronika-200. Αργότερα, Αμερικανοί ειδικοί παρατήρησαν ότι ο Elektronika-200 ήταν ο πρώτος υπολογιστής σοβιετικής κατασκευής που μπορεί να θεωρηθεί καλοσχεδιασμένος και εκπληκτικά σύγχρονος. Αυτό το μηχάνημα, βασισμένο στα πρώτα σοβιετικά ολοκληρωμένα κυκλώματα, ήταν ικανό να εκτελεί 40.000 λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο. Ο Χρουστσόφ ήταν ευχαριστημένος.

Εκείνη την εποχή, υπήρχε ήδη μια κρατική επιτροπή για την ηλεκτρονική βιομηχανία που εργαζόταν για την άμυνα και επικεφαλής της ήταν ο Alexander Shokin, ένας άνθρωπος με προοδευτικές απόψεις. Πρότεινε στη Staros να δημιουργήσει ένα επιστημονικό και τεχνικό κέντρο για ηλεκτρονικά προφίλ στην περιοχή της Μόσχας (Zelenograd). Ο Staros άρχισε να δουλεύει με πάθος και μέσα σε λίγες εβδομάδες ετοίμασε ένα λεπτομερές σχέδιο για την οργάνωση ενός συγκροτήματος πολλών ινστιτούτων και ενός πιλοτικού εργοστασίου. Το σχέδιο εγκρίθηκε στην κορυφή και ο Στάρος ορίστηκε επιστημονικός διευθυντής του μελλοντικού κέντρου.

ΑΠΟαπό πού να αρχίσωμελέτη ραδιοηλεκτρονικών; Πώς να φτιάξετε το πρώτο σας ηλεκτρονικό κύκλωμα; Είναι δυνατόν να μάθετε γρήγορα τη συγκόλληση; Η ενότητα δημιουργήθηκε για όσους κάνουν τέτοιες ερωτήσεις "Αρχή" .

Hκαι σελίδεςΑυτή η ενότητα δημοσιεύει άρθρα σχετικά με το τι πρέπει να γνωρίζει πρώτα από όλα οποιοσδήποτε αρχάριος στα ραδιοηλεκτρονικά. Για πολλούς ραδιοερασιτέχνες, η ηλεκτρονική, που κάποτε ήταν απλώς ένα χόμπι, τελικά εξελίχθηκε σε ένα επαγγελματικό περιβάλλον δραστηριότητας, βοήθησε στην εύρεση εργασίας, στην επιλογή επαγγέλματος. Κάνοντας τα πρώτα βήματα στη μελέτη ραδιοστοιχείων, κυκλωμάτων, φαίνεται ότι όλα αυτά είναι τρομερά περίπλοκα. Αλλά σταδιακά, καθώς η γνώση συσσωρεύεται, ο μυστηριώδης κόσμος των ηλεκτρονικών γίνεται πιο κατανοητός.

μιανΠάντα σας ενδιέφερε τι κρύβεται κάτω από το κάλυμμα μιας ηλεκτρονικής συσκευής, τότε έχετε έρθει στο σωστό μέρος. Ίσως ένα μακρύ και συναρπαστικό ταξίδι στον κόσμο της ραδιοηλεκτρονικής θα ξεκινήσει για εσάς από αυτόν τον ιστότοπο!

Για να μεταβείτε στο άρθρο που σας ενδιαφέρει, κάντε κλικ στον σύνδεσμο ή τη μικρογραφία εικόνας που βρίσκεται δίπλα σύντομη περιγραφήυλικό.

Μετρήσεις και εξοπλισμός μέτρησης

Κάθε ραδιοερασιτέχνης χρειάζεται μια συσκευή με την οποία να ελέγχει τα εξαρτήματα του ραδιοφώνου. Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι λάτρεις των ηλεκτρονικών χρησιμοποιούν ένα ψηφιακό πολύμετρο για το σκοπό αυτό. Αλλά μακριά από όλα τα στοιχεία μπορούν να ελεγχθούν με αυτά, για παράδειγμα, τρανζίστορ MOSFET. Η προσοχή σας προσκαλείται σε μια επισκόπηση του καθολικού ελεγκτή ESR L / C / R, ο οποίος μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη δοκιμή των περισσότερων ραδιοστοιχείων ημιαγωγών.

Το αμπερόμετρο είναι ένα από τα πιο σημαντικά όργανα στο εργαστήριο ενός αρχάριου ραδιοερασιτέχνη. Με αυτό, μπορείτε να μετρήσετε το ρεύμα που καταναλώνεται από το κύκλωμα, να ορίσετε τον τρόπο λειτουργίας ενός συγκεκριμένου κόμβου σε μια ηλεκτρονική συσκευή και πολλά άλλα. Το άρθρο δείχνει πώς στην πράξη μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα αμπερόμετρο, το οποίο είναι υποχρεωτικό σε κάθε σύγχρονο πολύμετρο.

Βολτόμετρο - μια συσκευή για τη μέτρηση της τάσης. Πώς να χρησιμοποιήσετε αυτήν τη συσκευή; Πώς φαίνεται στο διάγραμμα; Θα μάθετε περισσότερα για αυτό από αυτό το άρθρο.

Από αυτό το άρθρο, θα μάθετε πώς να προσδιορίζετε τα κύρια χαρακτηριστικά ενός βολτόμετρου δείκτη από τα σύμβολα στην κλίμακα του. Μάθετε να διαβάζετε μετρήσεις από την κλίμακα ενός βολτόμετρου δείκτη. Σας περιμένει ένα πρακτικό παράδειγμα και θα μάθετε επίσης για ένα ενδιαφέρον χαρακτηριστικό ενός βολτόμετρου δείκτη που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε στα σπιτικά προϊόντα σας.

Πώς να δοκιμάσετε ένα τρανζίστορ; Αυτή η ερώτηση τίθεται από όλους τους αρχάριους ραδιοερασιτέχνες. Εδώ θα μάθετε πώς να δοκιμάσετε ένα διπολικό τρανζίστορ με ένα ψηφιακό πολύμετρο. Η τεχνική δοκιμής τρανζίστορ παρουσιάζεται σε συγκεκριμένα παραδείγματα με μεγάλο αριθμό φωτογραφιών και επεξηγήσεων.

Πώς να δοκιμάσετε μια δίοδο με ένα πολύμετρο; Ακολουθεί μια λεπτομερής περιγραφή του τρόπου με τον οποίο μπορείτε να προσδιορίσετε την υγεία της διόδου με ένα ψηφιακό πολύμετρο. Λεπτομερής περιγραφήτεχνικές δοκιμών και μερικά «κόλπα» χρήσης της λειτουργίας δοκιμής διόδου ενός ψηφιακού πολύμετρου.

Κατά καιρούς μου τίθεται η ερώτηση: "Πώς να ελέγξω τη γέφυρα διόδου;". Και, φαίνεται, έχω ήδη μιλήσει για τη μέθοδο ελέγχου όλων των ειδών διόδων με επαρκή λεπτομέρεια, αλλά δεν εξέτασα τη μέθοδο ελέγχου της γέφυρας διόδου σε μονολιθικό συγκρότημα. Ας καλύψουμε αυτό το κενό.

Εάν δεν ξέρετε ακόμα τι είναι το ντεσιμπέλ, τότε σας συνιστούμε να διαβάσετε σιγά σιγά το άρθρο σχετικά με αυτήν τη διασκεδαστική μονάδα μέτρησης επιπέδων. Εξάλλου, αν ασχολείσαι με τα ραδιοηλεκτρονικά, τότε αργά ή γρήγορα η ζωή θα σε κάνει να καταλάβεις τι είναι ντεσιμπέλ.

Συχνά στην πράξη, απαιτείται η μετατροπή των microfarads σε picofarads, των millihenries σε microhenries, των milliamps σε amperes κ.λπ. Πώς να μην μπερδευτείτε κατά τον επανυπολογισμό των τιμών των ηλεκτρικών μεγεθών; Αυτό θα βοηθήσει τον πίνακα των παραγόντων και των προθεμάτων για το σχηματισμό δεκαδικών πολλαπλασίων και υποπολλαπλάσιων.

Στη διαδικασία επισκευής και στο σχεδιασμό ηλεκτρονικών συσκευών, καθίσταται απαραίτητος ο έλεγχος των πυκνωτών. Συχνά, οι φαινομενικά επισκευήσιμοι πυκνωτές έχουν ελαττώματα όπως ηλεκτρική βλάβη, ανοιχτό κύκλωμα ή απώλεια χωρητικότητας. Οι πυκνωτές μπορούν να ελεγχθούν χρησιμοποιώντας ευρέως χρησιμοποιούμενα πολύμετρα.

Η ισοδύναμη αντίσταση σειράς (ή ESR) είναι μια πολύ σημαντική παράμετρος πυκνωτή. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές που λειτουργούν σε κυκλώματα παλμών υψηλής συχνότητας. Γιατί το EPS είναι επικίνδυνο και γιατί είναι απαραίτητο να λαμβάνεται υπόψη η αξία του κατά την επισκευή και τη συναρμολόγηση ηλεκτρονικού εξοπλισμού; Θα βρείτε απαντήσεις σε αυτές τις ερωτήσεις σε αυτό το άρθρο.

Η απαγωγή ισχύος μιας αντίστασης είναι μια σημαντική παράμετρος μιας αντίστασης που επηρεάζει άμεσα την αξιοπιστία αυτού του στοιχείου σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα. Το άρθρο μιλάει για τον τρόπο εκτίμησης και υπολογισμού της ισχύος μιας αντίστασης για μια εφαρμογή σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα.

Εργαστήριο αρχαρίου ραδιοερασιτέχνη

Πώς να διαβάσετε τα διαγράμματα κυκλωμάτων; Αυτή η ερώτηση αντιμετωπίζεται από όλους τους αρχάριους λάτρεις των ηλεκτρονικών. Εδώ θα μάθετε πώς να μάθετε να διακρίνετε τις ονομασίες των εξαρτημάτων ραδιοφώνου στο διαγράμματα κυκλώματοςκαι κάντε το πρώτο βήμα για την κατανόηση της δομής των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων.

Φτιάξτο μόνος σου τροφοδοτικό. Το τροφοδοτικό είναι ένα απαραίτητο χαρακτηριστικό στο εργαστήριο ραδιοερασιτεχνών. Εδώ θα μάθετε πώς να συναρμολογείτε ρυθμιζόμενο μπλοκτροφοδοτικό με ρυθμιστή μεταγωγής.

Η πιο δημοφιλής συσκευή στο εργαστήριο ενός αρχάριου ραδιοερασιτέχνη είναι ένα ρυθμιζόμενο τροφοδοτικό. Εδώ θα μάθετε πώς να συναρμολογείτε ένα ρυθμιζόμενο τροφοδοτικό 1,2 ... 32 V που βασίζεται σε μια έτοιμη μονάδα μετατροπέα DC-DC με ελάχιστο κόπο και χρόνο.

Εισαγωγή στο εκπαιδευτικό πρόγραμμα «Ραδιοηλεκτρονική».

Περίληψη μαθήματος

Ι. Οργανωτική στιγμή

(Διαφάνεια 1)

Καλησπέρα αγαπητά παιδιά! Είμαι επικεφαλής της δημιουργικής ένωσης παιδιών "Ραδιοηλεκτρονική" του Κέντρου για πρόσθετη εκπαίδευση παιδιών Sobolev I.V.

Σήμερα στο μάθημα θέλω να σας προσκαλέσω να κάνετε ένα σύντομο ταξίδι στον κόσμο της ραδιοτεχνικής και της ηλεκτρονικής.

II. Προπαρασκευαστικό στάδιο

Φανταστείτε ... την Εποχή του Λίθου και μετά την Εποχή του Χαλκού. Ο 19ος αιώνας είναι η εποχή του ατμού και του ηλεκτρισμού, αλλά πώς μπορούμε να ονομάσουμε την εποχή μας;

Η εποχή του ατόμου, του ηλεκτρισμού, της επικοινωνίας, των τηλεπικοινωνιών, της μηχανογράφησης... Η εποχή μας δεν λέγεται χωρίς λόγο εποχή του ατόμου, η εποχή του διαστήματος, η εποχή των επικοινωνιών και των τηλεπικοινωνιών...

Έχουν περάσει λίγο περισσότερα από εκατό χρόνια από την εφεύρεση του ραδιοφώνου, αλλά προσπαθήστε να αφήσετε έναν σύγχρονο άνθρωπο χωρίς ραδιόφωνο, τηλεόραση ή υπολογιστή.

(Διαφάνεια 2)

Όλα όμως ξεκίνησαν απλά. Πάνω από 2,5 χιλιάδες χρόνια πριν, οι Έλληνες περιέγραψαν ένα φαινόμενο κατανοητό μόνο σε αυτούς. Προσέλκυση ανάλαφρων σωμάτων με ένα κεχριμπαρένιο ραβδί τριμμένο με μαλλί. Το φαινόμενο αυτό το ονόμασαν ηλεκτρισμό (στα ελληνικά κεχριμπάρι σημαίνει «ηλεκτρόνιο»). Αλλά οι άνθρωποι έκαναν το ηλεκτρόνιο να λειτουργεί λίγο περισσότερο από 200 χρόνια πριν. Ένας νέος τύπος ενέργειας έχει γίνει τόσο παγκόσμιος που είναι πλέον δύσκολο να φανταστούμε τη ζωή μας χωρίς ηλεκτρική ενέργεια.

III. Κύριο μέρος

(Διαφάνεια 3)

- Τι είναι η ηλεκτρική ενέργεια; (οι μαθητές απαντούν σε ερωτήσεις)

Η ηλεκτρική ενέργεια είναι η ικανότητα μεταφοράς ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις. Και ένα πολύ απλό, βολικό μέσο μεταφοράς —όχι ένας σωλήνας ζεστού ατμού, ούτε μια σύνθεση άνθρακα— χρειάζεται μόνο ένας αγωγός χαλκού ή αλουμινίου για να φέρει δισεκατομμύρια εργάτες ηλεκτρονίων στον τόπο εργασίας.

Η ηλεκτρική ενέργεια είναι η ικανότητα να διαιρείται η ενέργεια σε οποιεσδήποτε μερίδες και να τη διανέμει σε έναν τεράστιο αριθμό καταναλωτών: περάστε ένα καλώδιο σε ένα διαμέρισμα και χρησιμοποιήστε το όσο χρειάζεστε.

Ο ηλεκτρισμός είναι η στιγμιαία μετατροπή της λαμβανόμενης ενέργειας σε οποιαδήποτε μορφή χρειάζεστε: σε φως, θερμότητα, μηχανική κίνηση. Πρόκειται για συμπαγείς απλές και έντονες πηγές φωτός, συμπαγείς απλούς ηλεκτρομηχανικούς κινητήρες (φανταστείτε ότι ένας βενζινοκινητήρας είναι εγκατεστημένος σε μαγνητόφωνο) και πολλές από τις πιο σημαντικές συσκευές και διαδικασίες που δεν θα υπήρχαν χωρίς καθόλου ηλεκτρική ενέργεια (επιταχυντής ατομικών σωματιδίων, τηλεόραση , υπολογιστή). Με μια λέξη, ο ηλεκτρισμός έχει αρκετές αρετές ώστε να είναι κερδοφόρο να μετατρέπει πρώτα άλλους τύπους ενέργειας σε ηλεκτρική και μετά, όπως χρειάζεται, να παράγει τον αντίστροφο μετασχηματισμό.

Και ποιος από εσάς μπορεί να μου πει τι είδη ενέργειας γνωρίζετε για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ή είναι πιο σωστό να πούμε ηλεκτρικό ρεύμα; (οι μαθητές απαντούν στην ερώτηση).

Ποιες ουσίες ή υλικά άγουν τον ηλεκτρισμό;

ΕΜΦΑΝΙΣΗ ΣΥΣΚΕΥΗΣ....(Μέταλλο. πλαστικό, νερό, ανθρώπινο...)

Έτσι, στη βάση της ταχέως αναπτυσσόμενης ραδιομηχανικής και της χρήσης των επιτευγμάτων πολλών επιστημών, προέκυψε η ΡΑΔΙΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ και πολύ σύντομα έγινε απαραίτητη σε όλους σχεδόν τους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας.

Ο όρος «ραδιοηλεκτρονική» ενώνει ένα ευρύ φάσμα τομέων της επιστήμης και της τεχνολογίας που σχετίζονται με τα προβλήματα μετάδοσης, λήψης και μετατροπής πληροφοριών χρησιμοποιώντας ηλεκτρικές ταλαντώσεις και ηλεκτρομαγνητικά κύματα.

(Διαφάνεια 4)

Η ραδιοηλεκτρονική περιλαμβάνει τη ραδιομηχανική, την ηλεκτρονική, τη μηχανική φωτισμού και μια σειρά από νέους τομείς: ημιαγωγούς και μικροηλεκτρονική, ακουστική ηλεκτρονική κ.λπ.

Προβολή έργων που έγιναν σε τ/ο ....

τι είδους είναι αυτές οι συσκευές;

Έτσι: η ραδιοηλεκτρονική είναι επίσης ένας επιδέξιος έλεγχος της ροής των ηλεκτρονίων.

Έχουν δημιουργηθεί πολλές λεπτομέρειες με τη βοήθεια των οποίων μπορείτε να δείτε, να ακούσετε και ακόμη και να αισθανθείτε την ενέργεια από απόσταση.

Ασύρματο μικρόφωνο ... (επίδειξη σε δράση) ...

Και όλα αυτά είναι η ικανότητα ελέγχου της ροής των ηλεκτρονίων.

Ποια εξαρτήματα ραδιοφώνου γνωρίζετε; (οι μαθητές απαντούν στην ερώτηση).

Σύγχρονος κόσμοςείναι κορεσμένο με ηλεκτρονικό εξοπλισμό και ο καθένας από εμάς θα πρέπει να έχει τουλάχιστον ένα ελάχιστο σύνολο γνώσεων, δεξιοτήτων και ικανοτήτων για τη χρήση πολύπλοκων οικιακών συσκευών. Σήμερα, η ηλεκτρική μηχανική χρησιμοποιείται παντού: ένας πιλότος και ένας γιατρός, ένας βιοχημικός και ένας οικονομολόγος, ένας μεταλλουργός και ένας μουσικός μπορούν να συναντηθούν μαζί του. Και ανεξάρτητα από το επάγγελμα που επιλέγει ένας άνθρωπος, παντού συναντά τα ηλεκτρονικά. Και όλοι όσοι ασχολούνται με τα πρακτικά ηλεκτρονικά γνωρίζουν καλά ότι αυτή η ευχάριστη επιχείρηση θα είναι χρήσιμη για ένα άτομο οποιουδήποτε επαγγέλματος.

(Διαφάνεια 5)

Στην τάξη του δημιουργικού συλλόγου "Ραδιοηλεκτρονική" μελετώνται διάφορα ραδιοφωνικά στοιχεία, η αρχή της λειτουργίας τους, η εφαρμογή τους, συμπεριλαμβανομένων των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, που αποτελούν τη βάση για την κατασκευή σύγχρονων ραδιοηλεκτρονικών συσκευών. Οι μαθητές του εργαστηρίου κατασκευάζουν, σχεδιάζουν ηλεκτρονικά παιχνίδια, συσκευές μαθαίνουν να δουλεύουν με βιβλιογραφία αναφοράς και ειδική τεχνική βιβλιογραφία, εργάζονται με όργανα μέτρησης.

Ένα άλλο σημείο - ο σχεδιασμός ραδιομηχανικής όχι μόνο διδάσκει, αλλά και εκπαιδεύει. Κάνει ένα άτομο πιο έξυπνο, πολυμήχανο, εφευρετικό, συγκεντρωμένο, σαφές, ακριβές. Είναι συνήθεια να εργάζεστε γρήγορα και να ελέγχετε προσεκτικά τι έχετε κάνει. Συναρμολογώντας ηλεκτρονικά κυκλώματα, προσαρμόζοντάς τα, αναζητώντας κάποιο είδος δυσλειτουργίας, μαθαίνετε να σκέφτεστε λογικά, να συλλογίζεστε και να αποκτάτε ανεξάρτητα νέα γνώση.

IV. Πρακτικό μέρος

Τώρα θα περάσουμε στο πρακτικό μέρος του μαθήματός μας.

Μπροστά σας: "Ηλεκτρικός φακός"

Από ποια ηλεκτρικά μέρη αποτελείται;

Ποια είναι τα στοιχεία ενός απλού ηλεκτρικού κυκλώματος;

(Διαφάνεια 6)

Τρέχουσα πηγή
- Καταναλωτής
- Κλειδί
- Σύρματα (αγωγοί)

(Διαφάνεια 7), (Διαφάνεια 8), (Διαφάνεια 9), (Διαφάνεια 10)

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ και εμφάνιση στοιχείων.

(Διαφάνεια 11)

ΜΑΘΗΤΙΚΗ ΠΡΑΚΤΙΚΗ

1) Σχέδιο ηλεκτρικού φακού

2) Συναρμολογήστε ένα διάγραμμα κυκλώματος που περιέχει ένα γαλβανικό στοιχείο και δύο λαμπτήρες πυρακτώσεως, καθένας από τους οποίους μπορεί να ανάψει χωριστά ο ένας από τον άλλο.

3) Συναρμολογήστε το διάγραμμα σύνδεσης της μπαταρίας, της λάμπας και των δύο διακοπτών (κουμπιά), που βρίσκονται έτσι ώστε να μπορείτε να ανάψετε τη λάμπα από δύο διαφορετικά σημεία.

4) Κύκλωμα διπλού διακόπτη.

5) Διακόπτης και κινητήρας.

V. Συνοψίζοντας το μάθημα

Αγαπητά παιδιά, το ταξίδι μας στον κόσμο της ραδιοηλεκτρονικής έφτασε στο τέλος της!

Τι καινούργιο μάθατε σήμερα στην τάξη;

Ποια ραδιοφωνικά στοιχεία και τους χαρακτηρισμούς τους μάθατε;

Τι ηλεκτρικά κυκλώματα έχουμε συλλέξει;

Ποιος είναι ο ρόλος του ηλεκτρισμού στη ζωή μας;

Αγαπητά παιδιά, σας ευχαριστώ πολύ για τη δουλειά σας. Νομίζω ότι θα φύγετε από το σημερινό μάθημα με καλή διάθεση.

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

1.έγγρ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Ραδιομηχανική, ο ρόλος της στην ανάπτυξη της επιστήμης, της επιστήμης, της μηχανικής και της τεχνολογίας.

Προοπτικές ανάπτυξης και τρόποι βελτίωσης της ραδιομηχανικής.

Ραδιομηχανική - είναι η επιστήμη των ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων και ο κλάδος της τεχνολογίας στον οποίο αυτές οι ταλαντώσεις χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση, λήψη και εξαγωγή πληροφοριών που περιέχονται στα λαμβανόμενα σήματα.

Ραδιόφωνο (από το λατινικό "radiare" - ακτινοβολώ, εκπέμπω ακτίνες) -

ένας). Η μέθοδος ασύρματης μετάδοσης μηνυμάτων σε απόσταση μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων (ραδιοκύματα), που εφευρέθηκε από τον Ρώσο επιστήμονα A.S. Ποπόφ το 1895·

2). Ο τομέας της επιστήμης και της τεχνολογίας που σχετίζεται με τη μελέτη των φυσικών φαινομένων στα οποία βασίζεται αυτή η μέθοδος και με τη χρήση της στις επικοινωνίες, τις εκπομπές, την τηλεόραση, την τοποθεσία κ.λπ.

Από την έναρξή της, η ραδιομηχανική έχει υποστεί ένα σημαντικό άλμα και, με τη μορφή διαφόρων τεχνικών συσκευών, συνοδεύει έναν άνθρωπο παντού. Οι τομείς όπου χρησιμοποιείται η ραδιομηχανική περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

ραδιοεπικοινωνία - ηλεκτρική επικοινωνία που πραγματοποιείται μέσω ραδιοκυμάτων. Η μετάδοση μηνυμάτων (σημάτων) πραγματοποιείται με χρήση ραδιοπομπού και κεραίας εκπομπής και η λήψη με κεραία λήψης και ραδιοφωνικό δέκτη.

ραδιοτηλεφωνία - ηλεκτρική επικοινωνία, στην οποία τα τηλεφωνικά (φωνητικά) μηνύματα μεταδίδονται μέσω ραδιοκυμάτων.

ραδιοτηλεγραφία - ηλεκτρική επικοινωνία, στην οποία μεταδίδονται διακριτά μηνύματα μέσω ραδιοκυμάτων - αλφαβητική, ψηφιακή, πινακίδα.

ραδιοφωνικός - ένα από τα μέσα ενημέρωσης.

ραντάρ - παρατήρηση διαφόρων αντικειμένων (στόχων) με μεθόδους ραδιομηχανικής.

ραδιοαστρονομία - μελέτη ουράνιων σωμάτων με ραδιοεκπομπή τους με τη βοήθεια ραδιοτηλεσκοπίων.

ακτινογραφία - μελέτη διαφόρων αντικειμένων (προϊόντων, ορυκτών, οργανισμών κ.λπ.) χρησιμοποιώντας την επίδραση της ακτινοβολίας ενός ραδιενεργού ισοτόπου που έχει περάσει από την ουσία του αντικειμένου.

τηλεόραση - μετάδοση φωτεινών εικόνων κινούμενων αντικειμένων.

ραδιοφωνική όραση - οπτική παρατήρηση με χρήση ραδιοκυμάτων, που ανακλώνται ή εκπέμπονται, αντικειμένων αόρατων με γυμνό μάτι·

ραδιοτηλεμετρία - μετάδοση σημάτων σε απομακρυσμένα αντικείμενα και λήψη δεδομένων που λαμβάνονται κατά τις αυτόματες μετρήσεις.

ραδιοτηλεόραση και ραδιοφωνικά αντίμετρα - λήψη δεδομένων για τον ραδιοεξοπλισμό του εχθρού και δημιουργία παρεμβολών.

ραδιοπλοήγηση - τη χρήση μεθόδων και μέσων ραδιομηχανικής για την οδήγηση πλοίων, αεροσκαφών και άλλων κινούμενων αντικειμένων·

βιομηχανικά ραδιοηλεκτρονικά - ραδιοηλεκτρονικές συσκευές που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία και τις μεταφορές.

Τα τελευταία χρόνια χαρακτηρίζονται από την ταχεία ανάπτυξη των ραδιοεπικοινωνιών, την αναβίωση του ενδιαφέροντος για τις ραδιοτεχνολογίες. Η επιθυμία για παγκοσμιοποίηση και εξατομίκευση, η επιθυμία των καταναλωτών να είναι σε επαφή οπουδήποτε, ανά πάσα στιγμή και με οποιοδήποτε άτομο στον πλανήτη προκάλεσαν την εμφάνιση της κυψελοειδούς ραδιοεπικοινωνίας με κινούμενα αντικείμενα και η βελτίωση και μείωση του κόστους των κυκλωμάτων έκανε την χρήση της ραδιοπρόσβασης οικονομικά βιώσιμη ή, όπως λένε τώρα, η λύση στο πρόβλημα «τελευταίο μίλι» με βάση την ραδιοτεχνολογία.

Σημειώνεται επίσης ένα σημαντικό άλμα στην ανάπτυξη τέτοιων παραδοσιακών ραδιοφωνικών τεχνολογιών όπως η τηλεόραση, η ραδιοφωνική μετάδοση και η ραδιοφωνική αναμετάδοση. Για παράδειγμα, έχουν αναπτυχθεί οι αρχές της τηλεόρασης υψηλής ευκρίνειας (HDTV), της τηλεόρασης πληροφοριών κ.λπ.

Η πρόοδος στον τομέα των ραδιοτεχνολογιών καλύπτεται ευρέως στη βιβλιογραφία - άρθρα εμφανίζονται σε ειδικά περιοδικά, δημοσιεύονται μονογραφίες.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι επί του παρόντος είναι αρκετά δύσκολο να ξεχωρίσουμε τομείς γνώσης που θα ήταν απαραίτητοι για πρακτικές δραστηριότητες μόνο για ειδικούς ενσύρματων ή, αντίθετα, ασύρματων επικοινωνιών. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για θεωρητικές ερωτήσεις.

Έτσι, οι συσκευές ραδιομηχανικής χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τομείς της επιστήμης και της τεχνολογίας. Όλες αυτές οι συσκευές φέρνει μαζίένας κοινό χαρακτηριστικόπου σχετίζονται με το τι συμβαίνει σε καθένα από αυτά εργασία με πληροφορίες μέσω μετάδοσης,λήψη και επεξεργασία ηλεκτρικών σήματα, τα οποία είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα.

Αντικείμενο της ηλεκτρονικής μηχανικής είναι η θεωρία και η πρακτική της χρήσης ηλεκτρονικών, ιοντικών και ημιαγωγικών συσκευών σε συσκευές, συστήματα και εγκαταστάσεις για διάφορους τομείς της εθνικής οικονομίας. Η ευελιξία του ηλεκτρονικού εξοπλισμού, η υψηλή ταχύτητα, η ακρίβεια και η ευαισθησία ανοίγουν νέες ευκαιρίες σε πολλούς κλάδους της επιστήμης και της τεχνολογίας.

Το ραδιόφωνο, όπως προαναφέρθηκε, ανακαλύφθηκε από τον μεγάλο Ρώσο επιστήμονα Alexander Stepanovich Popov. Ως ημερομηνία εφεύρεσης του ραδιοφώνου θεωρείται η 7η Μαΐου 1895, όταν ο A.S. Ο Ποπόφ έκανε μια δημόσια αναφορά και μια επίδειξη της λειτουργίας του ραδιοφωνικού δέκτη του σε μια συνάντηση του Τμήματος Φυσικής της Ρωσικής Φυσικής και Χημικής Εταιρείας στην Αγία Πετρούπολη

Η ανάπτυξη της ηλεκτρονικής μετά την εφεύρεση του ραδιοφώνου μπορεί να χωριστεί σε τρία στάδια: ραδιοτηλεγραφία, ραδιομηχανική και το ίδιο το στάδιο της ηλεκτρονικής.

Κατά την πρώτη περίοδο (περίπου 30 χρόνια), αναπτύχθηκε η ραδιοτηλεγραφία και αναπτύχθηκαν τα επιστημονικά θεμέλια της ραδιομηχανικής. Προκειμένου να απλοποιηθεί η συσκευή του ραδιοφωνικού δέκτη και να αυξηθεί η ευαισθησία του σε διάφορες χώρες, πραγματοποιήθηκε εντατική ανάπτυξη και έρευνα σε διάφορους τύπους απλών και αξιόπιστων ανιχνευτών - ανιχνευτών ταλάντωσης υψηλής συχνότητας

Το 1904 κατασκευάστηκε ο πρώτος λαμπτήρας δύο ηλεκτροδίων (δίοδος), ο οποίος εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ως ανιχνευτής ταλαντώσεων υψηλής συχνότητας και ανορθωτής ρευμάτων τεχνικής συχνότητας και το 1906 εμφανίστηκε ένας ανιχνευτής ανθρακικού.

Ένας λαμπτήρας τριών ηλεκτροδίων (τρίοδος) προτάθηκε το 1907. Το 1913, αναπτύχθηκε ένα κύκλωμα για έναν αναγεννητικό δέκτη σωλήνων και λήφθηκαν ηλεκτρικές ταλαντώσεις χωρίς απόσβεση χρησιμοποιώντας ένα τρίοδο. Οι νέες ηλεκτρονικές γεννήτριες κατέστησαν δυνατή την αντικατάσταση των ραδιοφωνικών σταθμών με σπινθήρα και τόξο με λαμπτήρες, γεγονός που πρακτικά έλυσε το πρόβλημα της ραδιοτηλεφωνίας. Η εισαγωγή ηλεκτρονικών σωλήνων στη ραδιομηχανική διευκολύνθηκε από τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο. Από το 1913 έως το 1920, η ραδιοτεχνολογία γίνεται σωλήνας

Οι πρώτοι ραδιοσωλήνες στη Ρωσία κατασκευάστηκαν από τη Ν.Δ. Παπαλέξη το 1914 στην Πετρούπολη. Λόγω έλλειψης τέλειας άντλησης, δεν ήταν κενού, αλλά γεμάτα με αέριο (με υδράργυρο). Οι πρώτοι λαμπτήρες λήψης-ενίσχυσης κενού κατασκευάστηκαν το 1916 από τον M.A. Bonch-Bruevich. Ο Bonch-Bruevich το 1918 ήταν επικεφαλής της ανάπτυξης οικιακών ενισχυτών και ραδιοσωλήνων γεννήτριας στο ραδιοεργαστήριο Nizhny Novgorod. Τότε δημιουργήθηκε στη χώρα το πρώτο επιστημονικό και ραδιοτεχνικό ινστιτούτο με ένα ευρύ πρόγραμμα δράσεων, το οποίο προσέλκυσε πολλούς ταλαντούχους επιστήμονες και νέους λάτρεις της ραδιοτεχνικής να εργαστούν στον χώρο του ραδιοφώνου. Το εργαστήριο του Νίζνι Νόβγκοροντ έγινε ένα πραγματικό σφυρηλάτηση ειδικών ραδιοφώνου, πολλοί τομείς ραδιοτεχνικής γεννήθηκαν σε αυτό, οι οποίοι αργότερα έγιναν ανεξάρτητα τμήματα ραδιοηλεκτρονικών

Τον Μάρτιο του 1919 ξεκίνησε η σειριακή παραγωγή του σωλήνα κενού RP-1. Το 1920, ο Bonch-Bruevich ολοκλήρωσε την ανάπτυξη των πρώτων λαμπτήρων γεννήτριας στον κόσμο με άνοδο χαλκού και ψύξη νερού με ισχύ έως και 1 kW, και το 1923 - με χωρητικότητα έως 25 kW. Στο εργαστήριο ραδιοφώνου του Νίζνι Νόβγκοροντ, ο O.V. Ο Losev το 1922 ανακάλυψε τη δυνατότητα παραγωγής και ενίσχυσης ραδιοφωνικών σημάτων χρησιμοποιώντας συσκευές ημιαγωγών. Δημιούργησε έναν δέκτη χωρίς σωλήνα - kristadin. Ωστόσο, εκείνα τα χρόνια, δεν αναπτύχθηκαν μέθοδοι για την παραγωγή υλικών ημιαγωγών και η εφεύρεσή του δεν ήταν ευρέως διαδεδομένη.

Στη δεύτερη περίοδο (περίπου 20 χρόνια), η ραδιοτηλεγραφία συνέχισε να αναπτύσσεται. Ταυτόχρονα, η ραδιοτηλεφωνία και η ραδιοφωνική μετάδοση αναπτύχθηκαν και χρησιμοποιήθηκαν ευρέως και δημιουργήθηκε η ραδιοπλοήγηση και το ραντάρ. Η μετάβαση από τη ραδιοτηλεφωνία σε άλλους τομείς εφαρμογής ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων έγινε δυνατή χάρη στα επιτεύγματα της τεχνολογίας ηλεκτροκενού, η οποία έχει κατακτήσει την παραγωγή διαφόρων ηλεκτρονικών και ιοντικών συσκευών.

Η μετάβαση από τα μεγάλα κύματα στα βραχέα και τα μεσαία κύματα, καθώς και η εφεύρεση του κυκλώματος υπερετερόδυνης, απαιτούσαν τη χρήση λαμπτήρων πιο προηγμένων από την τρίοδο

Το 1924 αναπτύχθηκε μια λυχνία με δύο πλέγματα (tetro) και το 1930-1931. - πεντόδα (λάμπα με τρία πλέγματα). Οι ηλεκτρονικοί λαμπτήρες άρχισαν να κατασκευάζονται με έμμεσα θερμαινόμενες καθόδους. Η ανάπτυξη ειδικών μεθόδων λήψης ραδιοφώνου απαιτούσε τη δημιουργία νέων τύπων λαμπτήρων πολλαπλών δικτύων (λαμπτήρες ανάμειξης και μετατροπής συχνότητας το 1934 - 1935). Η επιθυμία να μειωθεί ο αριθμός των λαμπτήρων στο κύκλωμα και να αυξηθεί η απόδοση του εξοπλισμού οδήγησε στην ανάπτυξη συνδυασμένων λαμπτήρων

Η ανάπτυξη και χρήση υπερμικρών κυμάτων οδήγησε στη βελτίωση γνωστών ηλεκτρονικών σωλήνων (λαμπτήρες τύπου βελανιδιού, μεταλλοκεραμικές τριόδους και λαμπτήρες beacon), καθώς και στην ανάπτυξη ηλεκτρικών συσκευών κενού με μια νέα αρχή ελέγχου ροής ηλεκτρονίων - μαγνητρόνια πολλαπλών κοιλοτήτων, κλυστρόνια, λαμπτήρες κινουμένων κυμάτων. Αυτά τα επιτεύγματα στην τεχνολογία ηλεκτροκενού οδήγησαν στην ανάπτυξη του ραντάρ, της ραδιοπλοήγησης, των παλμικών πολυκαναλικών ραδιοεπικοινωνιών, της τηλεόρασης κ.λπ.

Ταυτόχρονα, συνεχιζόταν η ανάπτυξη συσκευών ιόντων, οι οποίες χρησιμοποιούν ηλεκτρονική εκκένωση σε ένα αέριο. Η βαλβίδα υδραργύρου που εφευρέθηκε το 1908 βελτιώθηκε σημαντικά. Εμφανίστηκαν το Gasotron (1928-1929), το thyratron (1931), η δίοδος zener, οι λάμπες νέον κ.λπ.

^ Η ανάπτυξη τρόπων μετάδοσης εικόνων και τεχνολογία μέτρησηςσυνοδεύτηκε από την ανάπτυξη και βελτίωση διαφόρων φωτοβολταϊκών συσκευών (φωτοκύτταρα, φωτοπολλαπλασιαστές, σωλήνες μετάδοσης τηλεόρασης) και συσκευές περίθλασης ηλεκτρονίων για παλμογράφους, ραντάρ και τηλεόραση.

Κατά τη διάρκεια αυτών των ετών, η ραδιομηχανική έχει γίνει μια ανεξάρτητη επιστήμη μηχανικής. Η βιομηχανία ηλεκτροκενού και η βιομηχανία ραδιοφώνου αναπτύχθηκαν εντατικά. Αναπτύχθηκαν μέθοδοι μηχανικής για τον υπολογισμό ραδιοκυκλωμάτων, πραγματοποιήθηκε η ευρύτερη επιστημονική έρευνα, θεωρητική και πειραματική εργασία

Και η τελευταία περίοδος (δεκαετίες 60-70) είναι η εποχή της τεχνολογίας των ημιαγωγών και των ηλεκτρονικών. Η ηλεκτρονική εισάγεται σε όλους τους κλάδους της επιστήμης, της τεχνολογίας και της εθνικής οικονομίας. Όντας ένα σύμπλεγμα επιστημών, η ηλεκτρονική σχετίζεται στενά με τη ραδιοφυσική, το ραντάρ, τη ραδιοπλοήγηση, τη ραδιοαστρονομία, τη ραδιομετεωρολογία, τη ραδιοφασματοσκοπία, τον ηλεκτρονικό υπολογιστή και τον εξοπλισμό ελέγχου, τον ραδιοέλεγχο από απόσταση, την τηλεμετρία, την κβαντική ραδιοηλεκτρονική κ.λπ.

Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, συνεχίστηκε η περαιτέρω βελτίωση των συσκευών ηλεκτροκενού. Δίνεται μεγάλη προσοχή αυξάνουν τη δύναμη, την αξιοπιστία, την αντοχή τους.Αναπτύχθηκαν λαμπτήρες χωρίς βάση (δάχτυλο) και υπομικροσκοπικοί λαμπτήρες, οι οποίοι καθιστούν δυνατή τη μείωση των διαστάσεων των εγκαταστάσεων με μεγάλο αριθμό ραδιοσωλήνων

συνεχίζεται εντατική εργασία στον τομέα της φυσικής στερεάς κατάστασηςκαι τη θεωρία των ημιαγωγών, αναπτύχθηκαν μέθοδοι λήψης μονοκρυστάλλων ημιαγωγών, μέθοδοι καθαρισμού τους και εισαγωγή ακαθαρσιών. Μεγάλη συνεισφορά στην ανάπτυξη της φυσικής ημιαγωγών είχε η Σοβιετική Ένωση σχολή ακαδημαϊκού Α.Φ. Ιοφέ

Οι συσκευές ημιαγωγών εξαπλώθηκαν γρήγορα και ευρέως στη δεκαετία του '50-70 σε όλους τους τομείς της εθνικής οικονομίας. Το 1926, προτάθηκε ένας ανορθωτής εναλλασσόμενου ρεύματος ημιαγωγών από οξείδιο του χαλκού. Αργότερα εμφανίστηκαν ανορθωτές από σελήνιο και θειούχο χαλκό. Η ραγδαία ανάπτυξη της ραδιοτεχνολογίας(ειδικά ραντάρ) κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου έδωσε ένα νέο ώθηση για έρευνα ημιαγωγών.Αναπτύχθηκαν ανορθωτές σημείου AC μικροκυμάτων με βάση το πυρίτιο και το γερμάνιο και αργότερα εμφανίστηκαν επίπεδες δίοδοι γερμανίου. Το 1948, οι Αμερικανοί επιστήμονες Bardeen και Brattain δημιούργησαν ένα σημείο τριόδου γερμανίου (τρανζίστορ) κατάλληλο για την ενίσχυση και τη δημιουργία ηλεκτρικών ταλαντώσεων. Αργότερα, αναπτύχθηκε ένα τρίοδο σημείου πυριτίου.

Στις αρχές της δεκαετίας του '70, τα τρανζίστορ σημείου δεν χρησιμοποιήθηκαν πρακτικά και ο κύριος τύπος τρανζίστορ ήταν ένα επίπεδο τρανζίστορ, που κατασκευάστηκε για πρώτη φορά το 1951. Μέχρι τα τέλη του 1952, ένα επίπεδο τετρόδιο υψηλής συχνότητας, ένα τρανζίστορ πεδίου και άλλοι τύποι προτάθηκαν συσκευές ημιαγωγών. Το 1953 αναπτύχθηκε το τρανζίστορ drift. Αυτά τα χρόνια ευρέως αναπτυγμένες και ερευνημένες νέες τεχνολογικές διαδικασίες για την επεξεργασία υλικών ημιαγωγών, μέθοδοι κατασκευήςpn- οι ίδιες οι συνδέσεις και οι συσκευές ημιαγωγών.Στις αρχές της δεκαετίας του '70, εκτός από τα επίπεδα και drift τρανζίστορ γερμανίου και πυριτίου, χρησιμοποιήθηκαν ευρέως και άλλες συσκευές που χρησιμοποιούν τις ιδιότητες ημιαγωγικών υλικών: δίοδοι σήραγγας, ελεγχόμενες και μη ελεγχόμενες συσκευές μεταγωγής τεσσάρων στρωμάτων, φωτοδίοδοι και φωτοτρανζίστορ, varicaps, θερμίστορ κ.λπ.

Η ανάπτυξη και η βελτίωση των συσκευών ημιαγωγών χαρακτηρίζεται από αύξηση των συχνοτήτων λειτουργίας και αύξηση της επιτρεπόμενης ισχύος. Τα πρώτα τρανζίστορ είχαν ανάπηρος(περιορίζοντας τις συχνότητες λειτουργίας της τάξης των εκατοντάδων kilohertz και την απαγωγή ισχύος της τάξης των 100 - 200 MW) και μπορούσε να εκτελέσει μόνο μερικές από τις λειτουργίες των σωλήνων κενού. Για το ίδιο εύρος συχνοτήτων, δημιουργήθηκαν τρανζίστορ με ισχύ δεκάδων watt. Αργότερα, δημιουργήθηκαν τρανζίστορ που μπορούσαν να λειτουργήσουν σε συχνότητες έως και 5 MHzκαι διασκορπίζει ισχύ της τάξης του 5 Τρ, και ήδη το 1972 δημιουργήθηκαν δείγματα τρανζίστορ για συχνότητες λειτουργίας 20 - 70 MHzμε τις διαρροές ρεύματος να φτάνουν τις 100 Τρκι αλλα. Τρανζίστορ χαμηλής ισχύος (έως 0,5 - 0,7 Τρ) μπορεί να λειτουργεί σε συχνότητες πάνω από 500 MHz. Αργότερα, εμφανίστηκαν τρανζίστορ που λειτουργούσαν σε συχνότητες της τάξης του 1000 MHz. Παράλληλα, έγιναν εργασίες για την επέκταση του εύρους των θερμοκρασιών λειτουργίας. Τα τρανζίστορ που κατασκευάστηκαν με βάση γερμάνιο είχαν αρχικά θερμοκρασίες λειτουργίας όχι υψηλότερες από +55 ¸ 70 ° C, και εκείνα που βασίζονται σε πυρίτιο - όχι υψηλότερες από +100 ¸ 120 ° C. Δείγματα τρανζίστορ αρσενιδίου γαλλίου που δημιουργήθηκαν αργότερα αποδείχθηκαν ότι λειτουργούσαν σε θερμοκρασίες έως +250 ° C και οι συχνότητες λειτουργίας τους έφτασαν τελικά τους 1000 MHz. Υπάρχουν τρανζίστορ καρβιδίου που λειτουργούν σε θερμοκρασίες έως 350°C. Τα τρανζίστορ και οι δίοδοι ημιαγωγών ξεπέρασαν από πολλές απόψεις τους σωλήνες κενού στη δεκαετία του '70 και τελικά τους αντικατέστησαν πλήρως από τους τομείς της ηλεκτρονικής.

Οι σχεδιαστές σύνθετων ηλεκτρονικών συστημάτων με δεκάδες χιλιάδες ενεργά και παθητικά εξαρτήματα αντιμετωπίζουν εργασίες μείωσης του μεγέθους, του βάρους, της κατανάλωσης ενέργειας και του κόστους των ηλεκτρονικών συσκευών, της βελτίωσης της απόδοσής τους και, που είναι το πιο σημαντικό επιτυγχάνοντας υψηλή λειτουργική αξιοπιστία . Αυτά τα καθήκοντα επιλύονται με επιτυχία από τη μικροηλεκτρονική - την κατεύθυνση των ηλεκτρονικών, καλύπτοντας ένα ευρύ φάσμα προβλημάτων και μεθόδων που σχετίζονται με το σχεδιασμό και την κατασκευή ηλεκτρονικού εξοπλισμού σε μικρομινιατούρα σχεδιασμού λόγω της πλήρους ή μερικής εξάλειψης διακριτών εξαρτημάτων.

Βασικός τάση μικρομικρογραφίαςείναι «ολοκλήρωση» ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, εκείνοι. την επιθυμία για την ταυτόχρονη κατασκευή μεγάλου αριθμού στοιχείων και εξαρτημάτων ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, άρρηκτα συνδεδεμένων. Ως εκ τούτου, από διάφορους τομείς της μικροηλεκτρονικής, η ολοκληρωμένη μικροηλεκτρονική, που είναι ένας από τους κύριους τομείς της σύγχρονης ηλεκτρονικής τεχνολογίας, αποδείχθηκε ότι είναι η πιο αποτελεσματική. Τώρα χρησιμοποιούνται ευρέως τα εξαιρετικά μεγάλα ολοκληρωμένα κυκλώματα, όλος ο σύγχρονος ηλεκτρονικός εξοπλισμός είναι χτισμένος σε αυτά, ιδίως υπολογιστές κ.λπ.

Πίνακας 1. Τα περισσότερα ορόσημαανάπτυξη της ραδιομηχανικής

Συγγραφέας (διοργανωτής). χρόνος	Εκδήλωση					Σημείωση
	σύντομη διατύπωση	ουσία		σημασία
G. Hertz (Γερμανία), 1886-1889	Πειραματική απόδειξη της πιθανότητας ακτινοβολίας και της ύπαρξης ελεύθερα διαδιδόμενου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου	Κατασκευάστηκαν τα απλούστερα δονητικά συστήματα εκπομπής και λήψης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Ο σχεδιασμός των ηλεκτρικών εκπομπών εκπομπής και λήψης ήταν η πρώτη εφαρμογή ενός ανοιχτού κυκλώματος ταλάντωσης		Πειραματική επιβεβαίωση της θεωρίας ηλεκτρομαγνητικού πεδίου του Maxwell. Ανάπτυξη των πρώτων συσκευών ραδιομηχανικής		Ο G. Hertz θεώρησε ότι τα πειράματά του ήταν μια καθαρά επιστημονική μελέτη που δεν είχε καμία πρακτική αξία
E. Brandi (Γαλλία) 1890	Εισαγωγή στην πειραματική διάταξη ενός ειδικού δείκτη της εμφάνισης ενός ηλεκτρομαγνητικού πεδίου	Αντί για ένα διάκενο σπινθήρα μεταξύ των στοιχείων της κεραίας λήψης, εισήχθη ένας συνεκτικός στο σύστημα συντονισμού Hertzian - ένας σωλήνας με μεταλλική σκόνη, η αντίσταση του οποίου στο ρεύμα από τη συνδεδεμένη μπαταρία μειώθηκε απότομα όταν το EMF προκλήθηκε στην κεραία από εξωτερικό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο		Βελτίωση της τεχνικής του φυσικού πειράματος με ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Αύξηση της ευαισθησίας του δείκτη ηλεκτρομαγνητικού πεδίου		Το 1894, ο Άγγλος φυσικός O. Lodge χρησιμοποίησε περιοδική ανακίνηση του συνεκτικού σε μια παρόμοια διάταξη, η οποία επέτρεψε να γίνει η ένδειξη πεδίου μια περιοδική διαδικασία.
ΟΠΩΣ ΚΑΙ. Ποπόφ (Ρωσία), 1895	Δημιουργία του πρώτου ραδιοφωνικού δέκτη για πρακτικούς σκοπούς	Το συνεκτικό κύκλωμα περιλαμβάνει μια περιέλιξη ενός ευαίσθητου ρελέ που κλείνει ένα ισχυρό κύκλωμα κουδουνιού σήματος, το οποίο αύξησε σημαντικά την ευαισθησία του δέκτη. Η περιοδική διαδικασία αύξησης του ρεύματος στο κύκλωμα συνοχής, ενεργοποίησης του ρελέ, ενεργοποίησης του κουδουνιού, ανακίνησης του συνεκτικού κυκλώματος, συνεχίστηκε όσο η συσκευή λήψης επηρεαζόταν από ηλεκτρομαγνητικό πεδίο		Απόδειξη της δυνατότητας χρήσης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων για τη μετάδοση μηνυμάτων και άλλους πρακτικούς σκοπούς		Αργότερα το ίδιο έτος, 1895, η καταιγίδα A.S. Ο Ποπόφ, βελτιωμένος με την εισαγωγή μιας κάθετης κεραίας, άρχισε να χρησιμοποιείται για προειδοποίηση κεραυνών στο εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας του Νίζνι Νόβγκοροντ. Η αυτονομία του ήταν 30 χλμ
ΟΠΩΣ ΚΑΙ. Popov (Ρωσία), 1896, Μάρτιος	Πειραματική επιβεβαίωση της δυνατότητας ασύρματης επικοινωνίας	Χρησιμοποιώντας τηλεγραφική συσκευή σε συνδυασμό με τη συσκευή λήψης του, ο Α.Σ. Ο Ποπόφ κατέστησε δυνατή την εγγραφή λαμβανόμενων σημάτων σε τηλεγραφική ταινία. Το πρώτο ραδιογράφημα στον κόσμο αποτελείται από τις λέξεις "Heinrich Hertz"		Απόδειξη δυνατότητας τεχνικής υποστήριξης ασύρματης τηλεγραφικής επικοινωνίας		Το 1889, ο βοηθός Α.Σ. Πόποβα Π.Ν. Ο Rybkin ανακάλυψε τη δυνατότητα λήψης ραδιοφώνου από το αυτί, γεγονός που αύξησε δραματικά το εύρος επικοινωνίας
Συγγραφέας (διοργανωτής). χρόνος	Εκδήλωση				Σημείωση
	σύντομη διατύπωση	ουσία	σημασία
G. Marconi (Ιταλία), 1896, Ιούλιος - Αύγουστος	Αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για ασύρματη τηλεγραφική συσκευή	Η συσκευή εκπομπής στην εφαρμογή ήταν παρόμοια με τον πομπό του G. Hertz, η συσκευή λήψης ήταν πανομοιότυπη με τον δέκτη A.S. Πόποβα	Ο Marconi έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1897. Αυτό ήταν απόδειξη της αναγνώρισης της πρακτικής σημασίας της αναδυόμενης ραδιοτεχνολογίας
L S. Popov (Ρωσία), 1900, Φεβρουάριος	Οργάνωση της πρώτης πρακτικής γραμμής ραδιοεπικοινωνίας	Παρασχέθηκε ραδιοεπικοινωνία μεταξύ της πόλης Σότκα και του νησιού Γκόγκλαντ, όπου γίνονταν εργασίες για την αφαίρεση του θωρηκτού General-Apraksin από τις πέτρες. Το μήκος της ραδιοζεύξης ήταν 44 χιλιόμετρα	Έναρξη πρακτικής ραδιοεπικοινωνίας ραδιομηχανικής		Κατά τη λειτουργία αυτής της γραμμής επικοινωνίας, ο Α.Σ. Ο Ποπόφ στο παγοθραυστικό "Ermak" μεταδόθηκε ένα ραδιογράφημα με το έργο (ολοκληρώθηκε με επιτυχία και έγκαιρα) να σώσει τους ψαράδες που παρασύρθηκαν στον πάγο
Lee de Forest (ΗΠΑ), 1906	Η εφεύρεση μιας ενισχυτικής συσκευής ηλεκτροκενού - τριόδου σωλήνα	Εισαγωγή στη δίοδο ηλεκτροκενού μεταξύ της ανόδου και της καθόδου του τρίτου ηλεκτροδίου - το πλέγμα ελέγχου, το οποίο κατέστησε δυνατή την ενίσχυση αδύναμων ραδιοφωνικών σημάτων	Η αρχή της εποχής της «ενεργητικής» ραδιοτεχνικής. Ανοίγοντας ευρείες ευκαιρίες για ενίσχυση αδύναμων σημάτων
Meissner (Γερμανία), 1913	Εφεύρεση της γεννήτριας σωλήνων ηλεκτρικών ταλαντώσεων	Κατασκευή κλειστού ταλαντωτικού συστήματος στο οποίο η αναπλήρωση των ενεργειακών απωλειών των ηλεκτρικών ταλαντώσεων και ο τρόπος τους παρέχονταν με χρήση τριόδου σωλήνα	Δημιουργία πομπών σωλήνων, αύξηση της ισχύος τους. Η αρχή της εισαγωγής της ετερόδυνης μεθόδου λήψης ραδιοφώνου
M A. Bonch-Lruevich και άλλοι (ΕΣΣΔ), 1934	Ανάπτυξη του πρώτου σταθμού ραντάρ στον κόσμο (RLS)	Μια ομάδα μηχανικών με επικεφαλής τον M.A. Ο Bonch-Bruevich δημιούργησε τον πρώτο σταθμό ραντάρ που λειτουργεί σε συνεχή λειτουργία	Έναρξη πρακτικής εργασίας για την ανάπτυξη των αρχών και των τεχνικών του ραντάρ		Την περίοδο 1937-1938. παλμικά ραντάρ δημιουργήθηκαν στις ΗΠΑ, την Αγγλία και την ΕΣΣΔ
J. Bardeen, By Brattain (ΗΠΑ), 1948	εφεύρεση του τρανζίστορ	Η ένωση κρυστάλλων γερμανίου με ηλεκτρονική p- και «οπή» p-ημιαγωγιμότητα, σε δομή pnpή n-p-n επιτρέπεται η δημιουργία σχημάτων ελέγχου ηλεκτρικά ρεύματασε σχετικά ισχυρά κυκλώματα που χρησιμοποιούν ασθενή ρεύματα R	Διεύρυνση των ορίων εφαρμογών, αύξηση της αξιοπιστίας και απόδοσης του ραδιοηλεκτρονικού εξοπλισμού, σημαντική μείωση των διαστάσεων του

Επί του παρόντος, είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς έναν τομέα της επιστήμης και της τεχνολογίας όπου τα επιτεύγματα της ραδιομηχανικής δεν θα χρησιμοποιούνταν. Όχι μόνο οι εκπομπές ήχου και τηλεόρασης, αλλά και η κινητή τηλεφωνία, η διαστημική τηλεφωνία, οι προσωπικές επικοινωνίες, οι επικοινωνίες τηλεειδοποίησης, τα ηλεκτρονικά ραδιόφωνα υπολογιστών, ο έλεγχος οικιακών συσκευών, ο έλεγχος χερσαίων, θαλάσσιων, εναέριων οχημάτων κ.λπ. έχουν ήδη μπει σταθερά στην καθημερινή ζωή. ταχεία ανάπτυξη συστημάτων τηλεμετρίας, συστημάτων ραντάρ εδάφους, αέρα και διαστήματος και συστημάτων επικοινωνίας με την ανάπτυξη νέων ζωνών ραδιοσυχνοτήτων. Γίνονται εντατικές εργασίες για τη δημιουργία τεχνολογίας επικοινωνίας στην περιοχή συχνοτήτων μικροκυμάτων.

Με την ανάπτυξη της ψηφιακής τεχνολογίας, η συνάφεια της χρήσης ραδιομηχανικών και ραδιοηλεκτρονικών συσκευών και συστημάτων όχι μόνο δεν μειώνεται, αλλά αυξάνεται. Τέτοια συστήματα περιλαμβάνουν συστήματα ψηφιακής εκπομπής ήχου και τηλεόρασης. Ήδη επιλύονται τα ζητήματα της μαζικής εισαγωγής της ψηφιακής τηλεοπτικής μετάδοσης. Η ανάπτυξη των υψηλών τεχνολογιών έχει οδηγήσει στην εμφάνιση μιας μικρο- και νανοηλεκτρονικής βάσης.

Αρκεί να πούμε ότι ένα σύγχρονο αεροσκάφος έχει πάνω από εκατό διαφορετικά ηλεκτρονικά μέσαπλοήγηση, τοποθεσία, παρακολούθηση και επικοινωνία καθ' όλη τη διάρκεια της πτήσης. Τα υπάρχοντα δορυφορικά συστήματα παρέχουν πλοήγηση και παρακολούθηση όχι μόνο για διηπειρωτικά πλοία, αλλά ακόμη και για μεμονωμένα οχήματα, ιδιωτικά αυτοκίνητα και αεροσκάφη. Η δυνατότητα χρήσης των τελευταίων επιτευγμάτων της ραδιομηχανικής έχει γίνει διαθέσιμη στους απλούς μεμονωμένους καταναλωτές.

Ιδιαίτερο ρόλο στην ανάπτυξη της ραδιομηχανικής και της ραδιοηλεκτρονικής διαδραματίζει σήμερα η τεχνολογία και η κατασκευή εξαρτημάτων και ανταλλακτικών. Τα σύγχρονα συστήματα ασύρματης επικοινωνίας αντιπροσωπεύονται από ένα ευρύ φάσμα προϊόντων που παρέχονται στην αγορά. Όσο μεγαλώνει η πολυπλοκότητα των ηλεκτρονικών συστημάτων, τόσο αυξάνεται η ανάγκη για συντήρηση, διαχείριση, χωρίς να τα υποβαθμίζει. Προδιαγραφές. Μόνο ένα αυτοματοποιημένο σύστημα ελέγχου και παρακολούθησης που έχει αναπτυχθεί με βάση μικροελεγκτές και μικροεπεξεργαστές μπορεί να αντεπεξέλθει σε αυτήν την εργασία. Για ευελιξία σχεδιασμού και κατασκευής σύγχρονα συστήματαΟ σχεδιασμός χρησιμοποιεί τις τεχνικές των κυκλωμάτων λογισμικού, π.χ. σε επίπεδο εντοπισμού σφαλμάτων προϊόν λογισμικού. Με μια αλλαγή στις απαιτήσεις των τεχνικών χαρακτηριστικών και της συντήρησης, αρκεί να εισαγάγετε ή να «φλασάρετε» ένα νέο πρόγραμμα για τη λειτουργία του ελεγκτή ηλεκτρονικού συστήματος.

Επί του παρόντος, υπάρχει μια ταχεία ανάπτυξη νέων τεχνολογιών πληροφοριών για τη μετάδοση δεδομένων, η λεγόμενη ασύρματη τεχνολογία bluetooth. Αυτή η τεχνολογία σάς επιτρέπει να δημιουργήσετε ένα τοπικό δίκτυο υπολογιστών σε ακτίνα 20 ... 100 μέτρων, το οποίο διασφαλίζει τη λειτουργία μιας ολόκληρης σειράς συσκευών: έναν υπολογιστή, κινητό τηλέφωνο, εκτυπωτής, διάφορα οικιακές συσκευέςκαι τα λοιπά. Το χρησιμοποιήσιμο εύρος συχνοτήτων λειτουργίας ορίζεται επί του παρόντος ως 2,4-2,4835 GHz. Αυτή η ασύρματη τεχνολογία σάς επιτρέπει να ελέγχετε διάφορες συσκευές, τόσο με βάση υπολογιστή όσο και χωρίς να τον χρησιμοποιείτε. Σχεδόν όλες οι συσκευές διαθέτουν ήδη ορισμένους κόμβους για την επεξεργασία, τη μετατροπή και τη μετάδοση πληροφοριών.

Ρύζι. 1.38 Εφαρμογές ασύρματη τεχνολογίαμεταφορά δεδομένων bluetooth

Το κύριο στοιχείο που παρέχει ασύρματη επικοινωνία είναι οι προσαρμογείς Bluetooth που είναι συνδεδεμένοι στη θύρα USB του υπολογιστή.

Ρύζι. 1,39 Προσαρμογέας Bluetooth

Ρύζι. 1.40 Μέθοδοι σύνδεσης εξοπλισμού Bluetooth

Ρύζι. 1,41 Ακουστικά Bluetooth

Πρέπει να σημειωθεί ο τεράστιος ρόλος του ραδιοεξοπλισμού στη μελέτη της ατμόσφαιρας, του διαστήματος κοντά στη Γη, των πλανητών ηλιακό σύστημα, κοντινός και μακρινός χώρος. Οι πρόσφατες εξελίξεις στην εξερεύνηση του ηλιακού συστήματος, των πλανητών και των δορυφόρων τους είναι μια σαφής επιβεβαίωση.

Ρύζι. 1.42 Εικόνα της επιφάνειας του πλανήτη Αφροδίτης, που μεταδόθηκε από τη μονάδα προσγείωσης του σοβιετικού διαπλανητικού σταθμού Venera-13 (1 Μαρτίου 1982)

Ρύζι. 1.43 Εικόνα της επιφάνειας του πλανήτη Άρη, που μεταδόθηκε από το αμερικανικό ρόβερ Opportunity (2004)

Με την επιπλοκή του ηλεκτρομαγνητικού περιβάλλοντος, προκύπτει το καθήκον της ανάπτυξης μεθόδων και μέσων για την εξασφάλιση της προστασίας των συστημάτων ραδιομηχανικής από τυχαίες και τεχνητές παρεμβολές.
Ταυτόχρονα, αναπτύσσονται επίσης μέθοδοι και τεχνικές για παρεμβολές σε σταθμούς ραντάρ, συστήματα παρακολούθησης και καθοδήγησης και διάφορους τύπους ραδιοασφαλειών, καθώς και συστήματα για την αναχαίτιση μη εξουσιοδοτημένων πηγών ραδιοεκπομπών.

Είναι ένας εξειδικευμένος ειδικός στον τομέα της ραδιομηχανικής, της ραδιοηλεκτρονικής και των τεχνολογιών υψηλών πληροφοριών για τη μετάδοση, λήψη και επεξεργασία πληροφοριών που καθορίζουν το επίπεδο ανάπτυξης της κοινωνίας στο σύνολό της. Το πώς να απορρίψετε όλα τα επιτεύγματα του μυαλού και ποιες είναι οι συνέπειες της επιστημονικής και τεχνολογικής προόδου εξαρτάται μόνο από εσάς - τον ραδιομηχανικό του μέλλοντος.