Предметом електронної техніки є теорія і практика застосування електронних, іонних і напівпровідникових приладів у пристроях, системах і установках для різних галузей народного господарства. Гнучкість електронної апаратури, високі швидкодії, точність і чутливість відкривають нові можливості в багатьох галузях науки і техніки.
Радіо (від латинського "radiare" - випромінювати, випускати промені) -
1). Спосіб бездротової передачі повідомлень на відстань за допомогою електромагнітних хвиль (радіохвиль), винайдений російським ученим А.С. Поповим у 1895 р.;
2). Галузь науки і техніки, пов'язана з вивченням фізичних явищ, що лежать в основі цього способу, і з його використанням у зв'язку, мовлення, телебаченні, локації і т.д.
Радіо, як вже було сказано вище, відкрив великий російський вчений Олександр Степанович Попов. Датою винаходу радіо прийнято вважати 7 травня 1895 р., коли А.С. Попов виступив з публічною доповіддю і демонстрацією роботи свого радіоприймача на засіданні Фізичного відділення Російського фізико-хімічного товариства в Петербурзі.
Розвиток електроніки після винаходу радіо можна розділити на три етапи: радіотелеграфний, радіотехнічний і етап власне електроніки.
У перший період (близько 30 років) розвивалася радиотелеграфия і розроблялися наукові основи радіотехніки. З метою спрощення пристрою радіоприймача і підвищення його чутливості в різних країнах велися інтенсивні розробки і дослідження різних типів простих і надійних обнаружителей високочастотних коливань - детекторів.
У 1904 р. була побудована перша двоелектродна лампа (діод), яка до цих пір використовується в якості детектора високочастотних коливань і випрямляча струмів технічної частоти, а в 1906 р. з'явився карборундовий детектор.
Трьохелектродна лампа (тріод) була запропонована в 1907 р. У 1913 р. була розроблена схема лампового регенеративного приймача і за допомогою тріода були отримані незгасаючі електричні коливання. Нові електронні генератори дозволили замінити іскрові і дугові радіостанції ламповими, що практично вирішило проблему радіотелефонії. Впровадженню електронних ламп в радіотехніку сприяла перша світова війна. З 1913 р. по 1920 р. радіотехніка стає лампової.
Перші радіолампи в Росії були виготовлені Н.Д. Папалексі в 1914 р. у Петербурзі. Через відсутність досконалої відкачування вони були не вакуумними, а газонаповненими (з ртуттю). Перші вакуумні приймально - підсилювальні лампи були виготовлені в 1916 р. М.А. Бонч-Бруєвич. Бонч-Бруєвич в 1918 р. очолив розробку вітчизняних підсилювачів і генераторних радіоламп в Нижньогородській радіолабораторії. Тоді був створений в країні перший науково - радіотехнічний інститут з широкою програмою дій, що привернув до робіт у галузі радіо багатьох талановитих вчених, молодих ентузіастів радіотехніки. Нижегородська лабораторія стала справжньою кузнею кадрів радіоспеціалістів, в ній зародилися багато напрямків радіотехніки, надалі стали самостійними розділами радіоелектроніки.
У березні 1919 р. почався серійний випуск електронної лампи РП-1. У 1920 р. Бонч-Бруєвич закінчив розробку перших у світі генераторних ламп з мідним анодом і водяним охолодженням потужністю до 1 кВт, а в 1923 р. - потужністю до 25 кВт. У Нижньогородській радіолабораторії О.В. Лосєвим в 1922 р. була відкрита можливість генерувати і підсилювати радіосигнали за допомогою напівпровідникових приладів. Ним був створений безламповий приймач - крістадін. Проте в ті роки не були розроблені способи отримання напівпровідникових матеріалів, і його винахід не набуло поширення.
У другий період (близько 20 років) продовжувало розвиватися радіотелеграфірованіе. Одночасно широкий розвиток і застосування отримали радіотелефонірованіе і радіомовлення, були створені радіонавігація і радіолокація. Перехід від радіотелефонірованія до інших областей застосування електромагнітних хвиль став можливий завдяки досягненням електровакуумної техніки, яка освоїла випуск різноманітних електронних і іонних приладів.
Перехід від довгих хвиль до коротких і середнім, а також винахід схеми супергетеродина зажадали застосування ламп більш досконалих, ніж тріод.
У 1924 р. була розроблена екранована лампа з двома сітками (тетрод), а в 1930 - 1931 р.р. - Пентод (лампа з трьома сітками). Електронні лампи стали виготовляти з катодами непрямого підігріву. Розвиток спеціальних методів радіоприйому зажадало створення нових типів многосеточних ламп (змішувальних та частотно - перетворювальних в 1934 - 1935 р.р.). Прагнення зменшити кількість ламп у схемі і підвищити економічність апаратури призвело до розробки комбінованих ламп.
Освоєння та використання ультракоротких хвиль дала змогу вдосконалити відомих електронних ламп (з'явилися лампи типу "жолудь", металокерамічні тріоди і маячкові лампи), а також розробці електровакуумних приладів з новим принципом управління електронним потоком - багаторезонаторних магнетронів, клистронов, ламп біжучої хвилі. Ці досягнення електровакуумної техніки зумовили розвиток радіолокації, радіонавігації, імпульсної багатоканальної радіозв'язку, телебачення та ін
Одночасно йшов розвиток іонних приладів, в яких використовується електронний розряд у газі. Був значно вдосконалено винайдений ще в 1908 р. ртутний вентиль. З'явилися Газотрон (1928-1929 р.р.), тиратрон (1931 р.), стабілітрон, неонові лампи і т.д.
Розвиток способів передачі зображень та вимірювальної техніки супроводжувалося розробкою та удосконаленням різних фотоелектричних приладів (фотоелементи, фотоелектронні помножувачі, передавальні телевізійні трубки) і електронографіческіх приладів для осцилографів, радіолокації і телебачення.
У ці роки радіотехніка перетворилася на самостійну інженерну науку. Інтенсивно розвивалися електровакуумні промисловість та радіопромисловості. Були розроблені інженерні методи розрахунку радіотехнічних схем, проведені найширші наукові дослідження, теоретичні та експериментальні роботи.
І останній період (60-ті-70-ті роки) становить епоху напівпровідникової техніки і власне електроніки. Електроніка впроваджується в усі галузі науки, техніки і народного господарства. Будучи комплексом наук, електроніка тісно пов'язана з радіофізикою, радіолокацією, радіонавігації, радіоастрономії, радіометеорологів, радіоспектроскопії, електронної обчислювальної і керуючої технікою, радіоуправлінням на відстані, телевимірювань, квантової радіоелектронікою і т.д.
У цей період тривало подальше удосконалення електровакуумних приладів. Велика увага приділяється підвищенню їх міцності, надійності, довговічності. Розроблялися бесцокольние (пальчикові) і надмініатюрні лампи, що дає можливість знизити габарити установок, які налічують велику кількість радіоламп.
Тривали інтенсивні роботи в області фізики твердого тіла і теорії напівпровідників, розроблялися способи одержання монокристалів напівпровідників, методи їх очищення та введення домішок. Великий внесок у розвиток фізики напівпровідників внесла радянська школа академіка А. Ф. Іоффе.
Напівпровідникові прилади швидко і широко поширилися за 50-ті-70-ті роки в усі галузі народного господарства. У 1926 р. був запропонований напівпровідниковий випрямляч змінного струму з закису міді. Пізніше з'явилися випрямлячі з селену та сірчистої міді. Бурхливий розвиток радіотехніки (особливо радіолокації) в період другої світової війни дало новий поштовх до досліджень в галузі напівпровідників. Були розроблені точкові випрямлячі змінних струмів НВЧ на основі кремнію і германію, а пізніше з'явилися площинні германівие діоди. У 1948 р. американські вчені Бардін і Браттейн створили германієвий точковий тріод (транзистор), придатний для посилення і генерування електричних коливань. Пізніше був розроблений кремнієвий точковий тріод. На початку 70-х років точкові транзистори практично не застосовувалися, а основним типом транзистора був площинний, вперше виготовлений в 1951 р. До кінця 1952 р. були запропоновані площинний високочастотний тетрод, польовий транзистор і інші типи напівпровідникових приладів. У 1953 р. був розроблений дрейфовий транзистор. У ці роки широко розроблялися і досліджувалися нові технологічні процеси обробки напівпровідникових матеріалів, способи виготовлення pn - переходів і самих напівпровідникових приладів. На початку 70-х років, крім площинних і дрейфових германієвих і кремнієвих транзисторів, знаходили широке поширення й інші прилади, що використовують властивості напівпровідникових матеріалів: тунельні діоди, керовані і некеровані чотиришарові перемикаючі прилади, фотодіоди та фототранзистори, варикапи, терморезистори і т.д.
Розвиток і вдосконалення напівпровідникових приладів характеризується підвищенням робочих частот і збільшенням допустимої потужності. Перші транзистори володіли обмеженими можливостями (граничні робочі частоти порядку сотні кілогерц та потужності розсіювання близько 100 - 200 мВт) і могли виконувати лише деякі функції електронних ламп. Для того ж діапазону частот були створені транзистори з потужністю в десятки ватт. Пізніше були створені транзистори, здатні працювати на частотах до 5 МГц і розсіювати потужність близько 5 Вт, а вже в 1972 р. були створені зразки транзисторів на робочі частоти 20 - 70 МГц з потужностями розсіювання, що досягають 100 вт і більш. Малопотужні ж транзистори (до 0,5 - 0,7 вт) можуть працювати на частотах понад 500 МГц. Пізніше з'явилися транзистори, що працюють на частотах порядку 1000 МГц. Одночасно велися роботи з розширення діапазону робочих температур. Транзистори, виготовлені на основі германію, мали спочатку робочі температури не вище +55 і 70 ° С, а на основі кремнію - не вище +100 е 120 ° С. Створені пізніше зразки транзисторів на арсеніеде галію виявилися працездатними при температурах до +250 ° С, і їх робочі частоти в результаті довели до 1000 МГц. Є транзистори на карбіді, що працюють при температурах до 350 ° С. Транзистори і напівпровідникові діоди за багатьма показниками у 70-ті роки переважали електронні лампи і в підсумку повністю витіснили їх з областей електроніки.
Перед проектувальниками складних електронних систем, які мають десятки тисяч активних і пасивних компонентів, стоять завдання зменшення габаритів, ваги, споживаної потужності і вартості електронних пристроїв, поліпшення їх робочих характеристик і, що найголовніше, досягнення високої надійності роботи. Ці завдання успішно вирішує мікроелектроніка - напрям електроніки, що охоплює широкий комплекс проблем і методів, пов'язаних з проектуванням та виготовленням електронної апаратури в мікромініатюрних виконанні за рахунок повного або часткового виключення дискретних компонентів.
Основною тенденцією мікромініатюризації є "інтеграція" електронних схем, тобто прагнення до одночасного виготовлення великої кількості елементів і вузлів електронних схем, нерозривно пов'язаних між собою. Тому з різних областей мікроелектроніки найбільш ефективною виявилася інтегральна мікроелектроніка, яка є одним з головних напрямків сучасної електронної техніки. Зараз широко використовуються понад великі інтегральні схеми, на них побудовано все сучасне електронне устаткування, зокрема ЕОМ і т.д.
Використана література:
1. Словник іноземних слів. 9-е изд. Видавництво "Російська мова" 1979 р., испр. - М.: "Російська мова", 1982 р. - 608 с.
2. Виноградов Ю.В. "Основи електронної та напівпровідникової техніки". Вид. 2-е, доп. М., "Енергія", 1972 р. - 536 с.
3. Журнал "Радіо", номер 12, 1978 р.
Московський Енергетичний Інститут
Реферат
за курсом
"Основи Системного Аналізу"
студента групи Р-4-96
Коптєва Іллі В'ячеславовича
Тема:
"Історія та розвиток радіотехніки"
Москва, 1996 р.