1.1. Электроника как наука и отрасль техники

Электроника обязана своим происхождением и названием первой из от­крытых физикой элементарных частиц, которая, как известно, является носите­лем элементарного, т.е. наименьшего в природе, отрицательного электрическо­го заряда.

Поэтому представление об электронике постоянно изменялось и продол­жает формироваться по мере того, как расширяется число известных матери­альных частиц и квазичастиц и пополняются физические представления о них.

К настоящему времени электронику можно охарактеризовать как науку о взаимодействии потоков электронов и других заряженных или нейтральных частиц и квазичастиц с физическими полями и веществом, которая разрабаты­вает методы и принципы создания широкой номенклатуры приборов, устройств и систем, предназначенных для преобразования, усиления, передачи и генера­ции различных видов энергии.

В современном понимании эти частицы и квазичастицы являются носи­телями не только заряда или энергии, но и определённого информационного потенциала. Электронные приборы и устройства охватывают весьма обширную и актуальную область переработки, передачи, хранения и обработки информа­ционных сигналов, что ставит электронику в ряд базовых информационных на­ук.

Кроме того, принимая во внимание электронный характер процессов, происходящих в живой природе, эффективность воздействия электронных средств на эти процессы, а также почти однозначно определившийся путь даль­нейшей концентрации информации через создание биоэлектронных структур, можно с уверенностью утверждать, что современная электроника по своему со­держанию и характеру изучаемых ею объектов выходит за пределы классиче­ской физической электроники.

Электронная техника - это область техники, занимающаяся разработкой, совершенствованием, изготовлением, эксплуатацией и использованием элек­тронных приборов, устройств и систем.

Под электронной промышленностью понимают сеть государственных и частных предприятий, учреждений и корпораций, которые занимаются разра­боткой, выпуском и эксплуатацией электронных приборов, устройств и систем.

Совокупность неделимых первичных электронных компонентов и прибо­ров, из которых складывается электронное устройство, установка, комплекс, сеть и т.д., называется элементной базой электронной техники.

В электронике можно выделить несколько основных направлений, по ко­торым осуществляется специализация отдельных предприятий или подотрас­лей:

• электронное материаловедение - получение и исследование основ­ ных и вспомогательных материалов электронной техники с заданными показа­ телями качества и технологичности;

• электронное приборостроение - изготовление и исследование при­ боров, устройств и систем электронной техники;

• электронное машиностроение — изготовление технологического и метрологического оборудования, а также оснастки для обеспечения производ­ ства изделий электронной техники.

Общим признаком, по которому можно классифицировать электронные приборы (а точнее - приборы для электроники), является рабочая среда, в кото­рой протекают основные физические процессы:

/. Электровакуумные приборы.

В них физические процессы протекают в среде разрежённого газа с дав­лением порядка Ю"⁶ мм рт. ст. Рабочее пространство этих приборов отделено от внешней среды газонепроницаемой оболочкой - баллоном. Электровакуумные приборы в свою очередь подразделяются на: электронные лампы, электронно­лучевые и фотоэлектронные приборы.

2. Ионные приборы.

Рабочим пространством этих приборов, имеющих, как и электровакуум­ные приборы, баллонную конструкцию, является атмосфера инертных газов, водорода, паров ртути и т.д. Эти приборы классифицируют в зависимости от вида электрического разряда (тлеющий, дуговой и т.д.).

3. Твердотельные приборы.

Действие этих приборов основано на физических явлениях в твёрдом те­ле. Роль и место твердотельных приборов в современной электронике доста­точно чётко определяется предложенным нами мнемоническим правилом "трёх девяток": твердотельная электроника составляет ~ 90% всех средств электрони­ки, основу твердотельной электроники составляют полупроводниковые прибо­ры (~ 90%), а полупроводниковые приборы - это более чем на 90% кремниевые приборы.

Магистральная линия развития всей элементной базы современной элек­троники поэтому связана, главным образом, с полупроводниками, которым в дальнейшем изложении и уделяется основное внимание.

4. Биоэлектронные структуры и приборы.

Они представляют собой новый развивающийся класс электронных при­боров и устройств, действие которых основано на электронных механизмах, протекающих в структурах живой природы или в подобных им композициях, созданных искусственным путём. Отличием этих структур является их способ­ность формировать не только обычные электромагнитные поля, но и так назы­ваемые биополя, имеющие особую и пока ещё до конца не установленную при­роду.

Возможно, это связано с существованием четвёртого состояния вещества - плазмы, представляющей собой совокупность ионов, заряд которых компен­сируется зарядом элементарных частиц. В некоторых случаях формируется "холодная" плазма, особым видом которой является так называемая биоплазма,

давшая начало другой материальной субстанции - биополю. В связи с этим на­чинает зарождаться поколение биоэлектронных приборов принципиально ново­го типа, которые позволяют извлекать энергию из биоплазмы и, вероятно, ста­нут очередной ступенькой на пути к созданию искусственного интеллекта.

Роль средств электронной техники в современном обществе является едва ли не определяющей. Производительность труда всегда зависела от уровня применяемых технологий, и те страны, которые овладели более совершенными и высокими технологиями, сумели достичь значительного социального про­гресса, более высокого уровня жизни и военного могущества. Эти страны (США, Англия, Германия, Япония, Южная Корея и др.) стали сейчас общепри­знанными центрами высоких технологий, базирующимися на средствах элек­троники, вычислительной техники и информатики, а созданное ими общество с полным правом стали называть информационным обществом. Для них харак­терно производство продукции наиболее высокой степени готойности, т.е. про­дукции, дающей максимальную прибыль. Так, один килограмм добычи желез­ной руды в США даёт 0,003 доллара прибыли, один килограмм выплавленной стали - 0,03 доллара, один килограмм массы современного автомобиля - 7,0 долларов, один килограмм массы самолёта - 350,0 долларов, один килограмм массы больших интегральных схем - 20000 долларов.

Таким образом, степень "электронизации" той или иной страны почти од­нозначно характеризует её социальное и экономическое состояние и место в мировой иерархии.