Введение. Физические основы электроники

Физические основы электроники

Дисциплина «ФОЭ» является теоретической основой при изучении таких дисциплин, как «Преобразовательная техника», «Электрические и электронные аппара­т­ы», «Микропроцессорные средства в электроприводах и технологических комплексах» и др. Имеет целью изучение общих физических свойств электронных устройств входящих в состав различных электрических и электронных установок, а также характеристик и основ расчета электронных устройств.

К физической электронике относятся электронные и ионные процессы в вакууме, газах и полупроводниках, а также на поверхности раздела между вакуума или газом и твердыми или жидкими телами,

В технической электронике изучаются устройство электронных приборов и их применение в технике.

Область, посвященную применению электронных приборов в про­мышленности, называют – промышленной электроникой.

Основой для электроники являются работы физиков XVIII и XIX вв. В России - Ломоносов и Рихман, в Америке – Франклин, которые независимо друг от друга исследовали электрические разряды в воздухе.

В 1873 г. также независимо друг от друга русский академик Лодыгин и американский изобретатель Эдисон изобрели электровакуумный прибор – лампу накаливания.

В конце XIX, начале XX веков разрабатывается электронная теория. С этого времени начинается развитие электроники: открываются законы фотоэффекта, термоэлектронная эмиссия, изготавливается первая электронно-лучевая трубка. До 30-ых годов XX века создавались и усовершенствовались электронные лампы. С 30-ых годов происходит ин­тенсивное развитие полупроводниковой техники. Особенно большой вклад в это внесли ученые Ленинградского физтеха под руководством академика А. Ф. Иоффе.

С 1949 года в СССР началось производство транзисторов, которые были изобретены в 1948 г. в США. В конце 60-ых, начале 70-ых годов начат выпуск ИМС (БИС).

Промышленность выпускает большое количество различных типов полупроводниковых приборов.

По сравнению с электронными лампами полупроводниковые приборы имеют следующие достоинства:

― малую массу и размеры;

― отсутствие затраты энергии на накал;

― более высокую надежность и срок службы;

― большую механическую прочность;

― более высокий КПД;

― возможность работы при низких питающих напряжениях;

― возможность использования в микроэлектронной аппаратуре;

― более низкую стоимость.

Недостатками полупроводниковых приборов являются:

― параметры и характеристики имеют значительный разброс;

― свойства и параметры сильно зависят от температуры;

― свойства и параметры приборов со временем ухудшаются;

― собственные шумы иногда больше, чем у электронных ламп;

― многие типы транзисторов не пригодны для работы на ВЧ;

― R_вх.тр<К_{вх.ламп};

― полезная мощность ниже, чему электровакуумных приборов;

― работа полупроводниковых приборов резко ухудшается под дей­ствием радиоактивного излучения.