Министерство образования и науки РФ Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
Институт инноватики
Утверждаю Зав.кафедрой «Управление инновациями»
______________ А.Ф. Уваров "_____" ____________ 2011г.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ
«История и методология науки и производства в области электронной техники»
Подготовлена в рамках проекта:
«Апробация программы опережающей профессиональной подготовки (уровень - магистратура) и учебно-методического комплекса, ориентированных на инвестиционные проекты ГК «Роснанотех» по разработке и производству мультимедийных многопроцессорных систем на кристалле»
Заказчик: Фонд инфраструктурных и образовательных программ ОАО «Роснано»)
Факультет инновационных технологий
Кафедра «Управление инновациями»
2011
2
Министерство образования и науки РФ Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
ИНСТИТУТ ИННОВАТИКИ ФАКУЛЬТЕТ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Кафедра «Управление инновациями»
ИСТОРИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ НАУКИ И ПРОИЗВОДСТВА В ОБЛАСТИ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ разработчик доцент, к.ф.– м.н. Дробот П.Н.
Томск 2011
|
3 |
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
1. ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................................................... |
4 |
2. МЕТОДОЛОГИЯ НАУКИ................................................................................................................... |
5 |
2.1. Научное познание и специфика научной деятельности. Критерии научного знания............. |
5 |
2.2. Структура научного знания. Методы и средства научного познания. ..................................... |
7 |
2.3. Этические нормы науки................................................................................................................ |
9 |
2.4. Принципы экспериментального исследования........................................................................ |
10 |
2.5. Научные традиции, открытия, революции................................................................................ |
13 |
2.6. Роль науки в развитии техники.................................................................................................. |
16 |
2.7. Методология науки...................................................................................................................... |
17 |
3. ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СВОЙСТВ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ |
|
ВЕЩЕСТВ В XIX ВЕКЕ........................................................................................................................ |
25 |
3.1. Электропроводность и фотогальванический эффект............................................................... |
25 |
3.1.1 Полупроводниковый характер проводимости кристаллических веществ. ...................... |
25 |
3.1.2. Возникновение фото–электродвижущей силы в полупроводнике при его освещении. 28 |
|
3.2. Эффект выпрямления и эффект Холла...................................................................................... |
29 |
3.2.1. Эффект выпрямления в точечном контакте металла к полупроводнику........................ |
29 |
3.2.2. Классический эффект Холла................................................................................................ |
34 |
4. XIX–XX ВЕК. РАЗВИТИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ ДО ОКОНЧАНИЯ |
|
ВТОРОЙ МИРОВОЙ ВОЙНЫ.............................................................................................................. |
38 |
4.1. Широкое техническое применение полупроводников до конца 30-х годов ХХ века........... |
38 |
4.2. Развитие физики полупроводников и объяснение принципов работы полупроводниковых |
|
приборов.............................................................................................................................................. |
48 |
4.3. Открытие p–n–перехода, развитие полупроводниковой технологии, производство ВЧ |
|
диодов для радиолокации. ................................................................................................................. |
50 |
5. XX ВЕК. ТРАНЗИСТОРНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ ................................................................................. |
53 |
5.1. Изобретение биполярных и полевых транзисторов, туннельных диодов, скачок в развитии |
|
полупроводниковой технологии. ...................................................................................................... |
53 |
5.2. Освоение промышленного производства транзисторной электронной техники. ................. |
61 |
6. XX ВЕК. ИНТЕГРАЛЬНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ.................................................................................... |
64 |
6.1. Изобретение интегральных схем, развитие технологии их производства............................. |
64 |
6.2. Освоение промышленного производства интегральной радиотехники................................. |
66 |
6.3. Развитие советской микроэлектроники, создание НИИ, научных центров и заводов |
|
полупроводниковых приборов. ......................................................................................................... |
69 |
6.4. Создание микропроцессоров и микроконтроллеров, микроминиатюризация, скачок в |
|
развитии технологии производства интегральных схем................................................................. |
72 |
7. ХХ–ХХI ВЕК. ПРОБЛЕМЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ НА РУБЕЖЕ ВЕКОВ. |
|
НАНОЭЛЕКТРОНИКА.......................................................................................................................... |
75 |
7.1 Проблемы микроминиатюризации и качественные изменения в микроэлектронике. .......... |
75 |
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ............................................................................... |
77 |
4
1. ВВЕДЕНИЕ
Дисциплина «История и методология науки и производства в области электронной техники» в соответствии с учебным планом направления подготовки магистров 220600.68 «Инноватика» относится к дисциплинам направления федерального компонента ДНМ.02 и является одной из завершающих в системе подготовки магистров.
При изучении этой дисциплины магистранты знакомятся с историей и методологией науки и производства на примере полупроводниковой электроники и электронной техники; с основами научного познания; с концептуальными основами методологии, с теориями, оказавшими наибольшее влияние на формирование образа науки в сознании современного общества, а также с основными проблемами философии науки. Дисциплина помогает осмыслению теории и практики естественнонаучных дисциплин; вырабатывает способность магистрантов к анализу и аргументации впечатлений и выводов, полученных ими на примере собственной практики. Магистранты учатся применять научную методологию при научно-исследовательской работе и находить решения конкретных научных проблем в различных ситуациях.
В первой части курса «Методология науки» раскрывается специфика научного познания, даётся характеристика основных понятий, принципов, уровней, методов и проблем науки. Читатель знакомится с методами и средствами научного познания, принципами экспериментального исследования, методологией науки. Во второй части «История науки и производства в области электронной техники» показывается процесс возникновения, развития и современное состояние науки и производства электронной техники, в первую очередь твердотельной, начиная с первых открытий полупроводниковых свойств кристаллов, до наших дней, акцентируется внимание на становлении методологической базы науки. Слушатели знакомятся с историей жизни и деятельности выдающихся естествоиспытателей, с историей изобретений важнейших технических средств и устройств полупроводниковой электроники, с логикой, динамикой и трудностями развития электроники и электронной техники.
У слушателей формируются навыки методологически грамотного осмысления конкретнонаучных проблем с видением их в мировоззренческом контексте истории науки, формируется научное мировоззрение; возрастает готовность к восприятию новых научных фактов и гипотез. Усваиваются основы знаний методологии и её уровней; формируется умение ориентироваться в методологических подходах и видеть их в контексте существующей научной парадигмы.
История науки и техники – самостоятельная, оформившаяся отрасль знаний, дисциплинарное формирование которой еще не сформировалось и происходит в настоящее время. Это научная и учебная дисциплина с развитым научным аппаратом и инфраструктурой, вместе с тем нужно учитывать обширность и сложность предмета и методов. Цели и задачи истории научных открытий и технических изобретений чрезвычайно многообразны, а предмет изучения весьма широк. Вместе с тем, по своей сущности данная дисциплина является вводной к изучению специальных дисциплин по управлению инновациями в области современной электронной техники. Поэтому представляется полезным и необходимым сузить круг рассматриваемых исторических и методических вопросов изучением истории и методологии полупроводниковой электроники и производства.
В историческом плане нас будут интересовать открытие удивительных полупроводниковых свойств веществ, их применения в первых образцах твердотельной электронной техники, успешно работающей, хотя теоретического и полного понимания физики работы новых приборов еще не было; великое озарение, наступившее с развитием квантовой физики и, связанный с этим, еще более стремительный прогресс в электронной технике. Наступившие затем великие научно– технические революции: транзисторная и интегральная, компьютерная и информационная и постепенный неизбежный переход к качественно новой твердотельной электронике – наноэлектронике.