Напівпровідникові і електровакуумні прилади, що передували транзистору

Фізична електроніка і мікроелектроніка

ІСТОРИЧНИЙ ОГЛЯД

Технологія виробництва дискретних напівпровідникових приладів і ІС

Електроніка дискретних напівпровідникових приладів, а разом з нею і планарна мікроелектроніка, що має очолюючи значення в наші дні, - обидві ці області спираються на ту або іншу технологію. Цим терміном прийнято позначати сукупність правил, норм і вимог, а також відповідних матеріалів, процесів проектування і виробництва, які використовуються в заданій послідовності і приводять до створення кінцевого виробу — дискретного приладу або ІС.

Планарну технологію можна розглядати як об'єднання ряду приватних технологій виготовлення напівпровідникових приладів. Такі характеристики ИС, як геометричні розміри або ступінь інтеграції, споживана потужність, швидкодія, надійність, істотно залежать від виду використовуваної технології.

Прийнявши друге з двох запропонованих визначень фізичної електроніки, можна вважати, що ера електроніки почалася з відкриття електрона (Дж. Дж. Томсон, 1894—1897) і створення первинного варіанту теорії електропровідності твердого тіла. Можна також пов'язувати дату її народження з відкриттям Эдисоном (1883) явища термоелектронної емісії, услід за яким послідували роботи Річардсона, Дешмена, Зоммерфельда, Ленгмюра і Флемінга. Були виведені рівняння, що описують сімейство вольт-амперних характеристик вакуумного діода. Залишаючи осторонь цей етап фізичної електроніки, розглянемо деякі її аспекти в історичній послідовності.

За небагато років існування електроніки в ній досягнуті вражаючі - успіхи, що обумовлено в першу чергу її численними і важливими додатками. Велику роль зіграла також тенденція взаємного зближення різних областей фізики і техніки. Дійсно, при проектуванні ІС в рівній мірі важливі як фізика

матеріалів, так і теорія ланцюгів з її розвиненим апаратом аналізу і синтезу. Перехід до мікроелектронних виробів дозволяє освоювати все нові, деколи вельми далекі один від одного області застосування.

Вивчення властивостей напівпровідників було почато Фарадєєм (1833) і Беккерелем (1839). Фарадей відкрив, що сульфат срібла має негативний температурний коефіцієнт опору. Беккерель вивчив цю характеристику для різних електролітів.

Амбруаз Флемінг (1905), прагнучи створити детектор електричних коливань, розробив конструкцію вакуумного діода, який з'явився першою електронною лампою. Майже одночасно з цим Гертель і Эльстел (1905) створили фотоелемент. Промисловий випуск фотоелементів почався лише в 20-х роках після винаходу звукового кінематографа і телебачення. Чи услід за цим де Форест розробив вакуумний тріод. Ця електронна лампа могла не тільки детектувати, але і підсилювати електричні сигнали. З 1915 р. як детектори починають використовувати кристали сірчистого свинцю. Приблизно в 20-і роки були запропоновані селенові і купроксні випрямлячі; радіолампи використовувалися спільно з кристалічними детекторами. До 20—40-м рокам відноситься винахід тетрода і пентода. У той же час фізики запропонували ряд теорій. Так, в 1923 р. Шотки опублікував теорію твердотільного випрямляча. Це була перша теоретична робота у області напівпровідників, яка показала необхідність залучення квантово-механичних методів.

Телебачення, мабуть, слід віднести до найвидатніших винаходів нашого часу, якщо мати на увазі його соціальну роль. У 1931 р. У. К. Зворикин розробив іконоскоп—прибор для перетворення оптичного зображення в електричні сигнали. З часом іконоскоп був вдосконалений таким чином, що стало можливим обробляти не окремі точки зображення, а цілі лінії.

Після того, як були подолані численні технічні труднощі, почалося комерційне телевізійне віщання (США, 1945).

Приблизно у 1940 р., під час другої світової війни, для цілей радіолокації був вперше створений кристалічний детектор сантиметрового діапазону довжин хвиль. Електронна промисловість почала розвиватися із запаморочливою швидкістю. Була створена технічна основа мініатюризації виробів. З'явилися легкі і високоміцні матеріали для електронних приладів.

Новий імпульс розвитку дав винахід напівпровідникового діода, хоча вакуумні діоди продовжували використовуватися. Проте стало ясно, що напівпровідникові кремнієві діоди набагато здійснено вакуумних—їх габарити, а значить, і між електродні місткості менше, вони можуть працювати на значно вищих частотах, аж до частот діапазону, радіолокації. Теоретичне дослідження діодів послужило базою для вивчення транзисторів.

Дата добавления: 2014-01-07