Вопрос 45. Основные этапы развития электроники
Роль электроники в жизни современного общества трудно переоценить. Она справедливо считается катализатором научно-технического прогресса и представляет собой бурно развивающуюся область науки.
Первыми в мире исследования электрических разрядов в воздухе осуществили в XVIII в. российские академики М.В. Ломоносов и Г.В. Рихман и независимо от них американский ученый Б. Франклин. В 1802 г. электрическую дугу открыл академик В.В. Петров, а П.Н. Яблочков впервые применил ее для целей освещения в 1876 г. Первый в мире электровакуумный прибор – лампу накаливания – изобрел в 1873 г. русский электротехник А.Н. Лодыгин. Независимо от него такую же лампу создал, а затем усовершенствовал американский изобретатель Т.А. Эдисон.
Выпрямительные свойства контактов между металлами и некоторыми сернистыми соединениями были обнаружены в 1874 г.
В 1895 г. А.С. Попов при создании радио применил порошковый когерер, в котором использовались нелинейные свойства зернистых систем.
Первым поколением элементной базы электроники по праву считаются электровакуумные приборы (ЭВП), применявшиеся в качестве активных элементов. Английский ученый А. Флеминг впервые применил в 1904 г. двухэлектродную лампу (диод) для детектирования высокочастотных колебаний. В 1907 г. американский инженер Л.Д. Форест разработал вакуумный триод, что позволило не только детектировать, но и усиливать электрические сигналы.
Второе поколение элементной базы электроники – дискретные полупроводниковые приборы (диоды, транзисторы и пр.). В 1948 г. американские ученые У. Шокли, Дж. Бардин и У. Браттейн изобрели биполярный транзистор, а в 1956 г. им была вручена Нобелевская премия.
Третье поколение элементной базы электроники – интегральные микросхемы (ИМС), предложенные в 1958 г. Робертом Нойсом и Джеком Килби. Это стало новым историческим этапом развития электроники – микроэлектроники.
Последняя треть прошлого столетия отмечена также рождением наноэлектроники. С ней связывают начало четвертого поколения элементной базы электроники. Характеристические размеры наноструктур лежат в диапазоне 100–10 нм
Этапы развития электроники
1895г. – первый в мире радиоприемник А.Попова. Применение электромагнитных волн для передачи сигналов на большие расстояния.
1914г. – электронные машины Бонч-Бруевича.
20-е – развитие радиосвязи, телевидения, измерительной техники.
30 – 40-е – ПП триоды – транзисторы. Под руководством акад. Иоффе разработана теория ПП и их техническое применение. Исследованы усилительные свойства.
60-е – интегральная микроэлектроника – микросхемы.
80-е – большие интегральные схемы – БИС – микропроцессоры – микро ЭВМ.
90-е – оптоэлектроника – СБИС.
Развитие электроники формировалось всем ходом развития промышленного производства и насчитывает конец XIX – XX века.
Полупроводниковая электроника как наука начала формироваться, когда было введено понятие дырочной проводимости, исследовано влияние примесей на ПП материалы, t0 на механизм электропроводимости, разработана теория выпрямления. Основополагающая роль в разработке теории ПП и их техническом применении принадлежит советской школе физиков под руководством академика А.Ф. Иоффе. В 40-е годы созданы полупроводниковые триоды на базе германия – транзисторы, исследованы их усилительные свойства, что позволило массово использовать ППП в электронике, ВТ, автоматике, энергетике. Одно из главных направлений развития ПП электроники – интегральная микроэлектроника – Микросхемы (60-е годы).
Значительный прогресс в электронике стал заметен с созданием БИС (больших интегральных схем), это дало жизнь микропроцессорам, микро ЭВМ (80-е годы).
В 90-е годы получил развитие новый раздел науки и техники – оптоэлектроника, физическую основу которой составляют процессы преобразования электрических сигналов в оптические и обратно. Преимуществом оптоэлектроники являются большие возможности повышения рабочих частот и использование принципа параллельной обработки информации. Это принципиально новое направление информационной техники, которая открывает путь новому поколению сверхбольших БИС (СБИС) и сверхскоростных интегральных микросхем высокой надежности.
Т.о. Зарождение электроники – конец XIX века.
1895г. – первый в мире радиоприемник А.С.Попова – возможность применения электромагнитных волн для передачи сигналов на большие расстояния;
1914г. – электронные машины – триоды – генераторные машины – М.А. Бонч-Бруевич.
20-е годы – развитие радиосвязи, телевидения, измерительной техники и др.
30 – 40-е годы – огромное количество электронных ламп; но габариты, масса, надежность, достаточно большая энергия заставили ученых разработать электронные приборы с другим принципом действия, но по своим функциональным возможностям близкие – это и были ППП.