ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР

ЛЕКЦИЯ 1

ВВЕДЕНИЕ

Электроникой называют раздел науки и техники, занимающийся:

– исследованием физических явлений и разработкой приборов, действие которых основано на протекании электрического тока в твердом теле, вакууме или газе;

– изучением электрических свойств, характеристик и параметров названных приборов;

– практическим применением этих приборов в различных устройствах и системах.

Первое из указанных направлений составляет область физической электроники. Второе и третье направления составляют область технической электроники.

Схемотехника электронных устройств — это инженерное воплощение принципов электроники для практической реализации электронных схем, призванных выполнять конкретные функции генерирования, преобразования и хранения сигналов, несущих информацию в слаботочной электронике и функции преобразования энергии электрического тока в сильноточной электронике.

ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР

Электроника является динамично развивающейся областью науки и тех-ники. Весь арсенал средств, которым располагает современная электроника, был создан всего за несколько десятилетий. Фундамент электроники был зало-жен трудами физиков в XVIII– XIX в. Выделяют несколько этапов развития электроники.

1 этап – до 1904 г. (в 1873 г. А. Лодыгин изобрел лампу накаливания сугольным стержнем; в 1883 г. Т. Эдисон открыл явление термоэлектронной эмиссии; в 1874 г. Ф. Браун открыл выпрямительный эффект в контакте металла с полупроводником; в1895 г. А. Попов использовал этот эффект для детектирования радиосигналов и т.д.).

2 этап – до1948 г.– период развития вакуумных и газоразрядных электро-приборов (в 1904 г. Д. Флеминг сконструировал электровакуумный диод; в 1907 г. Ли–де–Форест изобрел триод; в1920 году Бонч–Бруевич разработал генераторные лампы с медным анодом и водяным охлаждением, мощностью до 1кВт; в1924 г. Хеллом разработана экранированная лампа с двумя сетками(тетрод) и в 1930 г. лампа с тремя сетками (пентод); в 1929 г. В. Зворыкиным был изобретен кинескоп; с 30–х годов ведется разработка приборов СВЧ–диапазонаи т.д.).

В настоящее время электровакуумные приборы занимают значительную нишу в ряду существующих классов приборов электроники и работают в области высоких уровней мощностей (10⁶–10¹¹Вт) и частот (10⁸–10¹²Гц).

3 этап – с 1948 г. – период создания и внедрения дискретных полупроводниковых приборов.

4 этап – с 1960 г. – период развития микроэлектроники (Роберт Нойс предложил идею монолитной интегральной схемы и, применив планарную технологию, изготовил первые кремниевые монолитные интегральные схемы).

Развитие серийного производства интегральных микросхем шло ступенями:

1) 1960 – 1969 гг. – интегральные схемы малой степени интеграции, 10² транзисторов на кристалле размером 0,25 × 0,5 мм (МИС).

2) 1969 – 1975 гг. – интегральные схемы средней степени интеграций, 10³ транзисторов на кристалле (СИС).

3) 1975 – 1980 гг. – интегральные схемы с большой степенью интеграции, 10⁴ транзисторов на кристалле (БИС).

4) 1980 – 1985 гг. – интегральные микросхемы со сверхбольшой степенью интеграции, 10⁵ транзисторов на кристалле (СБИС).

5) С1985 г. – интегральные микросхемы с ультрабольшой степенью интеграции, 10⁷ и более транзисторов на кристалле (УБИС).

5 этап – с 80-х годов развивается функциональная электроника, позволяющая реализовать определенную функцию аппаратуры без применения стандартных базовых элементов (диодов, резисторов, транзисторов и т.д.), базируясь непосредственно на физических явлениях в твердом теле.

6 этап – в последние годы развивается новое направление – наноэлектроника. Нанотехнологии позволяют манипулировать атомами (размещать в каком-либо порядке или в определенном месте), что дает возможность конструировать новые приборы с качественно новыми свойствами.

Охватывая широкий круг научно–технических и производственных проблем, электроника опирается на достижения в различных областях знаний. При этом, с одной стороны, электроника ставит задачи перед другими науками и производством, стимулируя их дальнейшее развитие, и с другой стороны, вооружает их качественно новыми техническими средствами и методами исследования.