Основные определения. Электроника - наука о взаимодействии электронов с электромагнитными полями и о методах создания электронных приборов (вакуумных

ВВЕДЕНИЕ

ЭЛЕКТРОНИКА - наука о взаимодействии электронов с электромагнитными полями и о методах создания электронных приборов (вакуумных, газоразрядных, полупроводниковых)

МИКРОЭЛЕКТРОНИКА – раздел электроники, МЭ связана с созданием электронных функциональных узлов в миниатюрном исполнении, Развивается на основе пп электроники в направлении повышения степени интеграции элементов.

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА – собирательное название ряда областей науки и техники, связанных с передачей и преобразованием информации на основе использования радиочастотных электромагнитных колебаний или волн.

Одно из направлений радиоэлектронки – радиотехника

РАДИОТЕХНИКА - область техники, осуществляющая применение электромагнитных колебаний для передачи информации, радиосвязи, радиолокации и радионавигации.

Радиотехника распадается на ряд областей:

1. генерирование колебаний
2. усиление колебаний
3. преобразование колебаний
4. антенная техника
5. распространение радиоволн
6. воспроизведение принятых сигналов
7. техника управления, регулирования и контроля с использованием р.т методов (телеметрия)

П/П ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ (п/п ЭП)– устройства, работа которых основана на использовании электрических, тепловых, оптических, акустических явлений в твердом теле.

П/п электронные приборы применяют в качестве элементов радиоэлектронной аппаратуры.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ, решаемые с помощью п/п ЭП: усиление, генерация, передача, накопление, преобразование, хранение сигналов и пр.

Пример: некоторые типы электронных приборов:

- диоды,

-биполярные

- полевые транзисторы,

- тиристоры,

- фото и терморезисторы,

- фототранзисторы и пр.

Пример:

- диоды: выпрямительные, генераторные, pin – диоды, стабилитроны, импульсные диоды и пр.;

- биполярные транзисторы: p-n-p, n-p-n;

- полевые транзисторы: с p-n переходом, МОП- транзисторы: с обогащенным и обедненным каналом и пр.

МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УСТРОЙСТВО (МПУ) функционально и конструктивно законченное изделие, состоящее из нескольких микросхем, в состав которых входит микропроцессор; и предназначенное для выполнения определённого набора функций: получение, обработка, передача и преобразование информации, управление другими устройствами и процессами.

МИКРОПРОЦЕ́ССОР -устройство, выполняющее арифметические, логические операции, а также операции управления, записанных в машинном коде), реализуется в виде одной или комплекта специализированных микросхем (в отличие от реализации процессора на элементной базе общего назначения или в виде программы.

МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА (МПС) - функционально законченное изделие, состоящее из одного или нескольких устройств, содержащих микропроцессор и/или микроконтроллер.

МИКРОКОНТРО́ЛЛЕР (англ. Micro Controller Unit, MCU) — микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами, сочетающий на одном кристалле функции процессора, периферийных устройств, ОЗУ или ПЗУ. В сущности, это однокристальный компьютер, способный выполнять простые специализированные задачи.

ИНТЕГРА́ЛЬНАЯ МИКРОСХЕ́МА (ИС, ИМС, м/сх, англ. integrated circuit, IC, microcircuit), чип, микрочи́п (англ. microchip, silicon chip, chip) — - микроэлектронное устройство (электронная схема) произвольной сложности (кристалл или изготовленная на полупроводниковой подложке (пластине или плёнке), помещённая в неразборный корпус и изготовленная в едином технологическом процессе.

ЭЛЕКТРОННАЯ СХЕМА — это сочетание отдельных электронных компонентов, (резисторы, конденсаторы, индуктивности, диоды и транзисторы), соединённых между собой, позволяют выполнять множество простых и сложных операций (усиление сигналов, преобразрвание сигналов и пр.). Электронные схемы строятся на базе дискретных компонентов, а также интегральных схем, которые могут объединять множество различных компонентов на одном полупроводниковом кристалле.

КОМПЬЮ́ТЕР (англ. computer, «вычислитель») — устройство, способное выполнять заданную, чётко определённую последовательность операций. Это операции численных расчётов и манипулирования данными, а также операции ввода-вывода данных.

Описание последовательности операций называется программой.

ЭЛЕКТРО́ННАЯ ВЫЧИСЛИ́ТЕЛЬНАЯ МАШИ́НА, ЭВМ — комплекс технических средств, предназначенных для решения вычислительных и информационных задач.

Название «ЭВМ», принятое в русскоязычной научной и технической литературе, является синонимом компьютера.

Из истории…

ЭЛЕКТРОНИКА, как область техники, возникла в начале ХХ века, главным образом вакуумная, на ее основе были созданы электровакуумные приборы.

40-е гг. ХХ века получила развитие твердотельная электроника, главным образом полупроводниковая, на ее основе были созданы целый класс проводниковых приборов.

60-е гг. ХХ века – расцвет микроэлектроники.

Полупроводниковые приборы в виде точечных диодов, или, как их раньше называли, кристаллические детекторы, применяли еще в первых электронных установках.

Выпрямительные свойства контактов между металлами и некоторыми сернистыми

соединениями были обнаружены еще в 1874 г. А. С. Поповым.

В 1895г. А. С. Поповым при изобретении радио был применен порошковый когерер, в

котором использовались нелинейные свойства зернистых систем.

В 1922г. О. В. Лосев использовал отрицательное дифференциальное сопротивление,

возникающее при определенных условиях на точечных контактах металла с

полупроводником, для генерации высокочастотных электрических колебаний. Кроме того,

им было обнаружено свечение кристаллов карбида кремния при прохождении тока через

точечные контакты.

С конца XIX в. и до середины XX в. успешно развивается техника электровакуумных приборов.

Из-за недостаточного знания строения полупроводников и происходивших в них электрофизических процессов полупроводниковые приборы не получили тогда существенного развития и применения.

Широкое и систематическое исследование свойств полупроводников было начато в 30-е годы XX в.

В этот период были разработаны основы физики полупроводников, открыты наиболее важные эффекты в полупроводниках, на основе которых работают современные полупроводниковые приборы.

При разработке теории выпрямления на границе двух полупроводников разного типа электропроводности (электронной и дырочной) Б. И. Давыдов в 1938 г. установил важную роль неосновных носителей заряда в образовании тока.

В 1940—1941 гг. В. К. Лошкаревым и его сотрудниками экспериментально была подтверждена диффузионная теория выпрямления на p-n переходе.

B начале 40-х гг. были разработаны точечные диоды для промышленного применения.

Пример: в 1942г. в СССР был организован выпуск полупроводниковых термоэлектрических генераторов для непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую. Термогенераторы использовались для питания переносных радиостанций в партизанских отрядах.

Создание и производство этих и многих других приборов в СССР стало возможным благодаря фундаментальным теоретическим и экспериментальным исследованиям свойств полупроводников, проведенным группой ученых под руководством академика А. Ф. Иоффе.

С 1948 г., американскими учеными Дж. Бардиным, У. Браттейном и У. Шокли создан точечный транзистор, начался новый этап развития полупроводниковой электроники.

У. Шокли разработал теорию плоскостного транзистора. В 1952 г. были созданы первые промышленные образцы плоскостных транзисторов, получивших в дальнейшем широкое распространение.

Тогда же У. Шокли предложил полевой транзистор с управляющим p—n переходом.

В 50-х годах были разработаны различные типы биполярных транзисторов, тиристоров, мощных выпрямительных диодов, фотодиодов, фототранзисторов, кремниевых фотоэлементов — солнечных батарей, туннельных диодов и других полупроводниковых приборов.

Принцип действия полевых транзисторов с изолированным затвором был предложен еще в 1926 г. Ю. Лилиенфельдом, но до окончательной разработки этих транзисторов потребовалось почти 30 лет исследований электрофизических процессов на границе полупроводника с диэлек­триком и технологии получения необходимых структур.

Одновременно с разработкой приборов новых типов велись работы по совершенствованию технологических методов их изготовления.

В первой половине 50-х годов был разработан процесс диффузии примесей в полупроводниковые материалы, и в 1956 г. началось производство транзисторов с базой, полученной методом диффузии.

Важным достижением стало появление в начале 60-х годов планарного процесса. Выращивание изолирующего слоя диоксида кремния на поверхности кремниевой подложки и получение в нем топологического рисунка заданной конфигурации с применением процесса фотолитографии позволили осуществлять прецизионный контроль за размерами элементов полупроводниковой структуры.

В 1960 г. был разработан еще один из важнейших технологических процессов - эпитаксиальное наращивание слоев полупроводников требуемых толщины и электрических свойств на монокристаллической подложке.

Достижения полупроводниковой электр оники явились основой создания микроэлектроники.

В 1958—1959-годах появились интегральные микросхемы на кремнии, что означало появление нового направления полупроводниковой электроники — микроэлектроники.

В 1961—1962 гг. появились первые биполярные интегральные микросхемы, а

в 1964 г. — несложные интегральные микросхемы на полевых транзисторах.

С 1967 г. начался выпуск больших интегральных микросхем.

Удалось существенно уменьшить стоимость и повысить надежность устройств электронной техники, значительно уменьшить их массу и габариты путем формирования всех пассивных и активных элементов интегральных микросхем в едином технологическом процессе.

В 80-е годы прошлого столетия стремление к уменьшению размеров активных элементов электроники привело к зарождению еще одного направления — наноэлектроники. (или более правильно — наноразмерной электроника).

Уменьшение размеров активных элементов до нанометров вызвало появление новых физических явлений и, соответственно, возможностей использования этих явлений в новых приборах.

Развитие полупроводниковой электроники идет весьма интенсивно и в нашей стране, о чем свидетельствует присуждение в 2000 г. Нобелевской премии академику Ж. И.Алферову за исследование гетеропереходов, разработку технологий их формирования и за организацию производства полупроводниковых приборов на основе гетеропереходов.

История развития компьютера

в 40-е годы прошлого столетия было положено начало созданию вычислительной машины современной архитектуры и с современной логикой. И вот менее чем за полвека компьютер проделал в своем развитии и совершенствовании такой стремительный путь, в основном благодаря успехам электроники, в частности массовому производству интегральных схем, компьютер превратился из гигантского монстра, занимавшего в 50-е годы целые залы, в довольно компактное создание.

История развития компьютера — http://teleradiokom.kht.ru/a4.files/istoria.htm

Понятие электрического перехода. Виды электрических переходов и их классификация

В полупроводниковых приборах и микросхемах применяют п/п кристаллы, в которых можно выделить следующие объекты (мы познакомились ранее):

- области собственного полупроводника (i -типа);

- области с донорными (n-типа) и акцепторными (р -типа) примесями;

- границы между полупроводниками с разными типами проводимости и с различной концентрацией примеси;

- слои между полупроводником и металлом для организации внешних выводов или других функциональных назначений.

Дата добавления: 2014-01-06