1.3 Перспективы развития электроники

Одна из основных проблем, стоящих перед электроникой, связана с требованием увеличения количества обрабатываемой информации вычислительными и управляющими электронными системами с одновременным уменьшением их габаритов и потребляемой энергии. Эта проблема решается путём создания полупроводниковых интегральных схем, обеспечивающих время переключения до 10^-11 сек; увеличением степени интеграции на одном кристалле до миллиона транзисторов размером 1—2 мкм; использованием в интегральных схемах устройств оптической связи и оптоэлектронных преобразователей, сверхпроводников; разработкой запоминающих устройств ёмкостью несколько мегабит на одном кристалле; применением лазерной и электроннолучевой коммутации; расширением функциональных возможностей интегральных схем (например, переход от микропроцессора к микроЭВМ на одном кристалле); переходом от двумерной (планарной) технологии интегральных схем к трёхмерной (объёмной) и использованием сочетания различных свойств твёрдого тела в одном устройстве; разработкой и реализацией принципов и средств стереоскопического телевидения, обладающего большей информативностью по сравнению с обычным; созданием электронных приборов, работающих в диапазоне миллиметровых и субмиллиметровых волн, для широкополосных (более эффективных) систем передачи информации, а также приборов для линий оптической связи; разработкой мощных, с высоким кпд, приборов СВЧ и лазеров для энергетического воздействия на вещество и направленной передачи энергии (например, из космоса). Одна из тенденций развития электроники — проникновение её методов и средств в биологию (для изучения клеток и структуры живого организма и воздействия на него) и медицину (для диагностики, терапии, хирургии). По мере развития электроники и совершенствования технологии производства электронных приборов расширяются области использования достижения электроники во всех сферах жизни и деятельности людей, возрастает роль электроники в ускорении научно-технического прогресса.

Тема 2. Материалы современной электроники

Полупроводниковые материалы - полупроводники, применяемые для изготовления электронных приборов и устройств. Используют главным образом кристаллические полупроводниковые материалы (например, легированные монокристаллы кремния или германия, химические соединения некоторых элементов III и V, II и VI групп периодической системы). Все большее значение приобретают твердые аморфные полупроводниковые вещества и органические полупроводники. Отличительной чертой полупроводников является их очень сильная чувствительность к незначительным внешним воздействиям - температуре, электрическому и магнитному полям, гидростатическому давлению, свету и т. д.

Полупроводниковые материалы — вещества с четко выраженными свойствами полупроводников в широком интервале температур, включая комнатную (~ 300 К). Они являются основой для создания полупроводниковых приборов.

Полупроводниковая электроника - отрасль электроники, занимающаяся исследованием электронных процессов в полупроводниках и их использованием, главным образом, в целях преобразования и передачи информации. Именно с успехами полупроводниковой электроники связаны, в основном, высокие темпы развития электроники в 50—70-х гг. 20 в. и её проникновение в автоматику, связь, вычислительную технику, системы управления, астрономию, физику, медицину, в исследования космического пространства, в быт и т.д.

Краткая историческая справка. Основные вехи развития полупроводниковой электроники — открытие фотоэффекта в селене (Se) (У. Смит, США, 1873), открытие односторонней проводимости контакта металла с полупроводником (К. Ф. Браун, 1874), использование кристаллических полупроводников, например галенита (PbS), в качестве детекторов для демодуляции радиотелеграфных и радиотелефонных сигналов (1900—1905), создание меднозакисных (купроксных) и селеновых выпрямителей тока и фотоэлементов (1920—26), использование кристаллических детекторов для усиления и генерирования колебаний (О. В. Лосев, 1922), изобретение транзистора (У. Шокли, У. Браттейн, Дж. Бардин, 1948), создание планарной технологии (1959), появление интегральной электроники и переход к микроминиатюризации электронного оборудования (1959—61). Большой вклад в создание полупроводниковой электроники внесли советские учёные — физики и инженеры (А. Ф. Иоффе, Н. П. Сажин, Я. И. Френкель, Б. М. Вул, В. М. Тучкевич, Г. Б. Абдулаев, Ж. И. Алферов, К. А. Валиев, Ю. П. Докучаев, Л. В. Келдыш, С. Г. Калашников, В. Г. Колесников, А. В. Красилов, В. Е, Лашкарёв, Я. А. Федотов и многие др.).