Часть третья. ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА

Общие сведения

Возникновение электроники было подготовлено всем ходом развития промышленного производства и в частности электротехники. В цепи замеча­тельных открытий и изобретений в этой области следует особо выделить такие достижения, как открытие явления термоэлектронной эмиссии (1887 г.), создание электровакуумного диода английским ученым Я. Флемингом (1904 г.) и триода Ли де Форестом в США в 1907 г. Эти изобретения позволили генерировать и усиливать электромагнитные колебания. Электроника – важ­нейшая отрасль науки и техники, изучающая физические процессы, происхо­дящие в электровакуумных и полупроводниковых приборах при взаимодейст­вии заряженных частиц и электрических полей, а также занимающаяся разра­боткой и созданием электронных приборов и устройств для измерения, кон­троля, обработки и хранения информации.

Особо следует отметить открытие в 1889 г. русским физиком А.С. Попо­вым возможности использования электромагнитных волн для передачи сигна­лов на большие расстояния и создание им в 1895 г. первого в мире радиопри­емника.

В 1907 г. русский физик Б.Л. Розинг сформулировал основные принципы телевидения.

Огромный скачок в развитии электроники произошел после открытия в 1922 г. О.В. Лосевым явления проводимости в полупроводниках и разработки группой физиков под руководством академика А. Ф. Иоффе теории полупро­водников и их технического применения. После этого использование полупро­водниковых приборов в различных областях электроники, радиотехники, вы­числительной техники приобрело массовый характер.

Современный этап развития электроники и электронной техники харак­теризуется использованием новых материалов и технологий, все более сложных и надежных электронных устройств. В связи с этим наибольшее развитие полу­чила интегральная электроника. Первые интегральные микросхемы были соз­даны в США в 1958 г. Д. Килби и Р. Нойсом.

Создание микросхем позволило существенно снизить размеры и энерго­потребление устройств, повысить их надежность и быстродействие.

Исследование высоких технологий в современном производстве способ­ствовало повышению плотности размещения элементов микросхемы в кри­сталле, что привело к появлению микропроцессоров – основных элементов современных электронно-вычислительных машин.

Современные электронные приборы и устройства широко применяют в различных областях производства при автоматизации технологических процес­сов, в компьютеризации производственных процессов. В связи с этим изучение электроники будущими специалистами производства, независимо от области их деятельности, позволит существенно повысить их профессиональный уровень.

Глава 12. Электронные приборы

12.1. Электровакуумные приборы

Принцип работы электровакуумных приборов основан на явлении тер­моэлектронной эмиссии. Электровакуумные приборы условно можно разде­лить на электронно-управляемые, газоразрядные и электронно-оптические ¹.

В электронно-управляемых приборах – лампах – проводимость обуслов­лена только свободными электронами, возникающими за счет эмиссии. Лампа представляет собой стеклянный или металлический баллон, в котором созда­ется вакуум. В баллон помещают положительный электрод (катод) и отрица­тельный электрод (анод). Кроме того, в лампе могут быть один или несколько управляющих электродов (сеток). Катод нагревают до температуры, при кото­рой свободные электроны покидают металл катода и перемещаются в вакууме к аноду. Число электронов, следовательно, и ток, проходящий через прибор, можно регулировать, изменяя электрический потенциал на управляющих элек­тродах.

Электронные лампы используются в электронных приборах для выпрям­ления переменного тока, усиления сигналов и т.д.

В газоразрядных приборах проводимость обеспечивается в основном на­личием в баллоне какого-либо инертного газа. При воздействии на прибор раз­личных внешних факторов – электромагнитного поля, температуры, светового потока – газ ионизируется (появляются, кроме электронов, положительно и отрицательно заряженные ионы) и в газовой среде возникает электрический разряд. Газоразрядные лампы используют в качестве различных электронных индикаторов и указателей.