ВСТУП

Основні відомості про електронних приладах. Найважливішими напрямками науково-технічного прогресу є освоєння передових технологій, включаючи лазерну, плазмову і пучкову, і автоматизація, і механізація виробництва. Сучасний етап вирішення завдань в рамках цих напрямів спирається на революцію в електронно-обчислювальної техніки. Для того щоб забезпечити глибокі якісні зміни в продуктивних силах, створення принципово нових видів продукції, техніки і технології, необхідно інтенсивний розвиток і розширення досліджень в галузі природничих та технічних наук, включаючи фізику твердого тіла, мікро- і квантову електроніку і оптику, радіофізику і радіоелектроніку , від рівня розвитку яких залежить загальний індустріальний і науковий потенціал суспільства, включаючи досягнення в автоматизації виробництва, розвитку принципово нових технологій, освое ванні космосу, обчислювальній техніці, медицині, мистецтві, телебаченні і т. д.

Таким чином, характеристики радіоелектронних інформаційних систем, які здійснюють накопичення, передачу, зберігання і переробку інформації, що подається у формі різного роду інформаційних сигналів, визначаються рівнем розвитку електроніки.

Електроніка - це наука про взаємодію електронів з електромагнітними полями, про методи, що охоплюють дослідження і розробку електронних приладів, і про принципи їх використання. Інформаційний сигнал формується за рахунок зміни параметрів будь-якого фізичного процесу. Для передачі і обробки великих обсягів інформації найбільш часто сигнали формуються за допомогою електричного струму (або напруги) і електромагнітного випромінювання. Процес обробки інформації в тому чи іншому вигляді здійснюється за допомогою електронних приладів.

Електронні прилади - це пристрої, робота яких заснована на використанні електричних, теплових, оптичних і акустичних явищ в твердому тілі, рідини, вакуумі, газі або плазмі. Електронні прилади використовуються як елементи радіоелектронної апаратури, що не підлягають складання, розбирання і ремонту.

Основні найбільш загальні функції, що їх приладами, складаються в перетворенні або інформаційних сигналів, або енергії. Як приклади перетворення енергії можна привести перетворення сонячної енергії в електричну, теплової в електричну, перетворення змінного струму в постійний і навпаки.

Сама назва "електронні прилади" пов'язано з тим, що всі процеси перетворення сигналів і енергії відбуваються або тільки за рахунок руху електронів, або при їхній особистій участі. Основними завданнями електронного приладу як перетворювача інформаційних сигналів є: посилення, генерування, передача, накопичення і зберігання сигналів, виділення їх на тлі шумів.

Найбільш часто електронні прилади класифікуються за їх призначенням, фізичним властивостям, основним електричним параметрам, конструктивно-технологічним ознаками, за родом робочого середовища і т. Д.

Залежно від виду сигналів і способу обробки інформації всі існуючі електронні прилади поділяються на електропреобразовательниє , електросветовие , фотоелектричні , термоелектричні , акустичні і механоелектричного.

У електропреобразовательних приладах відбувається перетворення електричних сигналів, в електросветовие приладах електричні сигнали перетворюються в оптичні (світлові), в фотоелектричних і термоелектричних відповідно оптичні та теплові сигнали перетворюються в електричні, в акустоелектронних приладах електричні сигнали перетворюються в акустичні. Механоелектричного перетворять механічний сигнал в електричний.

Електропреобразовательниє прилади представляють найбільшу групу електронних приладів. До них відносяться різні типи напівпровідникових діодів, біполярні і польові транзистори, тиристори, електровакуумні лампи - діоди, тріоди, тетроди, пентоди ін .; газорозрядні прилади - стабілітрони, газотрони, тиратрони і т. д. До електросветовие - світлодіоди, люмінесцентні конденсатори, лазери, електронно

променеві трубки. До фотоелектричним - фотодіоди, фототранзистори, фототиристори, сонячні батареї і ряд інших. До термоелектричним - напівпровідникові діоди, транзистори, термістори. До акустоелектричних - акустоелектричні підсилювачі і генератори, фільтри, лінії затримки на поверхневих акустичних хвилях і ін.

По виду робочого середовища розрізняють наступні класи приладів: напівпровідникові, твердотільні, електровакуумні, газорозрядні, Хемотронниє (робоче середовище - рідина).

Залежно від призначення і виконуваних функцій електронні прилади поділяються на випрямні, підсилювальні, генераторні, переключательние, перетворюючі, індикаторні й т. Д. По діапазону робочих частот - на низькочастотні, високочастотні і надвисокочастотні; по потужності - на малопотужні, середньої потужності і потужні.

Основні поняття про режими і параметри електронних приладів. Поняття режиму електронного приладу включає сукупність умов, що визначають його роботу. Якщо режим роботи приладу відповідає вимогам нормативно-технічної документації для експлуатації приладу даного типу, то такий режим називають типовим. Будь-режим визначається сукупністю величин, які називають параметрами. Параметром режиму електронного приладу називається будь-яка величина, що характеризує режим приладу; наприклад, електричні параметри режиму - це струми, напруги та т. д. Розрізняють електричний режим , який визначає величини напруг на електродах і струми в їх колах, механічний режим - це сукупність механічних впливів на працюючий прилад (удари, трясіння і т. п. ), і кліматичний режим , який визначає інтервал робочих температур, відносну вологість навколишнього середовища, рівень радіації і т. д. Механічні і кліматичні впливу на електронні прилади встановлюють гранично допустимі рівні впливу навколишнього середовища (з м. гл. 15).

Згадані параметри електричного режиму відносяться до функціональних у яких в залежності від виду енергії сигналу відносяться також електромагнітні у світлові , теплові та інші параметри. Чисельні значення функціональних параметрів, встановлені нормативно-технічною документацією, називаються номінальними значеннями. Оптимальні умови роботи приладу при експлуатації, випробуваннях або вимірах його параметрів визначаються номінальним режимом. Крім номінальних, для електронних приладів розглядають граничні параметри , які характеризують гранично допустимі режими роботи приладу, наприклад, максимально допустимі значення напруг на електродах приладу, максимально допустиму потужність , що розсіюється електродом або приладом в цілому, і т. Д.

До електродів електронних приладів підключаються джерела як постійних, так і змінних напруг. Якщо прилад працює при постійних напругах на електродах, то такий режим роботи називають статичним. В цьому випадку всі параметри режиму не змінюються в часі. Режим роботи приладу, при якому хоча б один з параметрів режиму змінюється в часі, називається динамічним.

Іноді параметри приладу змінюються в часі настільки повільно в порівнянні з часом руху носіїв в робочому просторі, що в кожен момент часу вони несуттєво відрізняються від статичних, т. Е. Для приладу залишаються практично справедливими закони статичного режиму. У цьому випадку режим роботи називають квазистатическим.

Крім параметрів режиму, розрізняють параметри електронного приладу , якими називаються фізичні величини, що характеризують загальні властивості приладу (наприклад, коефіцієнт посилення, внутрішній опір, міжелектродні місткості і т. Д.).

Залежність будь-якого параметра режиму або параметра приладу, який прийнятий в якості опції, від іншого параметра, взятого в якості аргументу, за умови, що всі інші величини залишаються незмінними, називається характеристикою електронного приладу. Сукупність характеристик при різних фіксованих значеннях незалежної третьої параметра називають сімейством характеристик. Найважливішими характеристиками електронних приладів є статичні характеристики , що відображають залежність струму в ланцюзі будь-якого електрода від напруги на будь-якому електроді в статичному режимі. Часто назви статичних характеристик пов'язують з назвою електродів, наприклад, анодні, еміттерние і т. Д. Крім цього, існують також і узагальнені назви сімейств статичних характеристик, без вказівки назв електродів, наприклад, вхідні, вихідні і т. Д.

Короткий історичний нарис розвитку електронних приладів.

Історія створення електронних приладів базується на відкриттях і дослідженнях фізичних явищ, пов'язаних із взаємодією вільних електронів з електромагнітними полями і речовиною. Тому перші роботи М. В. Ломоносова, Г. В. Рихмана (Росія) і Б. Франкліна (США) в кінці XVIII в. по дослідженню електрики можуть бути віднесені до початку виникнення електроніки. Відкриття електричної дуги академіком В. В. Петровим в 1802 р є початком технічного використання електрики. Роботи як вітчизняних, так і зарубіжних вчених протягом XIX в. створили фундамент електроніки. Серед найбільш важливих досягнень можна відзначити праці А. Ампера і М. Фарадея, які встановили закони рухомого електрики і електромагнітної індукції, створення теорії електромагнетизму М. Максвеллом і теорії електронів Г. А. Лоренц, експериментальне виявлення електромагнітних хвиль Г. Герцем. Перший в світі електровакуумний прилад - лампа розжарювання - винайдена А. І. Лодигіним (Росія) і вдосконалена Т. А. Едісоном (США). Важливими роботами для створення електронних приладів безсумнівно є відкриття фотоелектронній емісії російським ученим А. Г. Столєтова і термоелектронної емісії Т. А. Едісоном. Великий вплив на розвиток електроніки надали роботи А. С. Попова, К. Ф. Брауна, Д. Томсона, О. В. Річардсона, А. Ейнштейна та ін., Виконані в кінці XIX і початку XX ст. На початку XX ст. були винайдені електровакуумні діоди і тріоди, газотрони. У 1907 р російський вчений Б. Л. Розінг запропонував використовувати електронно-променеву трубку для прийому зображень, що може вважатися початком телебачення. Багато зробили для розвитку вітчизняної електроніки російські вчені та інженери В. І. Коваленков, А. Д. Папалексі, М. А. Бонч-Бруєвич, О. В. Лосєв. У радянський період значний внесок внесли А. А. Чернишов, який висунув ідею створення видикона, Л. А. Кубецким - винахідник фотоелектронного помножувача, А. П. Константинов і С. І. Котов - автори приймальної телевізійної трубки іконоскопа і ін.

Революційні відкриття були зроблені в післявоєнний період (1940-1960-х рр.). У 1948 р американські вчені Д. Бардін, У. Браттейн і У. Шоклі запропонували біполярний транзистор. У 1950-ті р винайдені: польовий транзистор з р -я переходом, сонячні батареї, оптрони, тунельні діоди, тиристори та ін. У 1960 р Д. Кінг і М. Атталі створили МОП-транзистор, а в 1966 р З . Мід розробив польовий транзистор з бар'єром Шотткі.

У 1960-1970-і рр. велику роль в створенні напівпровідникових приладів з гетеропереходами зіграли роботи академіка Ж. І. Алфьорова, за які йому була присуджена в 2000 р Нобелівська премія.

Що стосується приладів квантової електроніки, то вперше питання про квантовий взаємодії між світлом і середовищем був розглянутий в 1916 р А. Ейнштейном, який показав, що між середовищем, що складається з молекул (атомів), і світлом постійно відбувається обмін енергією, що супроводжується народженням ( випусканням) одних і знищенням (поглинанням) інших квантів світла. При цьому Ейнштейн вперше теоретично обгрунтував існування вимушеного випромінювання.

У 1939-1940 рр. при аналізі спектра газового розряду В. А. Фабрикант вказав на можливість посилення світла за рахунок стимульованого (вимушеного, або індукованого) випромінювання, теоретично сформулювавши необхідні для цього умови. У 1950-х рр., Продовжуючи свої роботи, він разом зі співробітниками вперше отримав експериментальне підтвердження своїх розрахунків і опублікував ці результати. У 1954-1955 рр. Н. Г. Басову і А. М. Прохорову (СРСР), Ч. Таунсу, Дж. Гордону і Ж. Цайгеру (США) незалежно один від одного вдалося здійснити посилення і генерацію СВЧ-хвиль на частоті 23 870 МГц, використовуючи пучок молекул аміаку. У 1956 р проф. Н. Бломберген (США) створив твердотільний трирівневий мазер, що працює в безперервному режимі.

У 1957-1958 рр. в СРСР Н. Г. Басов і А. М. Прохоров, а в США Ч. Таунс розробили теоретичні основи процесів, що відбуваються в лазерах. За ці роботи вони отримали Нобелівську премію. У 1960 р Т. Мейманом (США) був створений перший лазер, що працює на рубін, що послужило поштовхом до подальшого прогресу в області квантової електроніки.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >