بااز کجا شروع کنیمدرس الکترونیک رادیویی؟ چگونه اولین مدار الکترونیکی خود را بسازیم؟ آیا می توان به سرعت لحیم کاری را یاد گرفت؟ این بخش برای کسانی است که چنین سوالاتی می پرسند. "شروع کنید" .

نو صفحاتدر این بخش مقالاتی در مورد آنچه که هر مبتدی در الکترونیک رادیویی باید ابتدا بداند منتشر می کند. برای بسیاری از آماتورهای رادیویی، الکترونیک که زمانی فقط یک سرگرمی بود، با گذشت زمان به یک محیط حرفه ای تبدیل شده و به یافتن شغل و انتخاب حرفه کمک کرده است. با برداشتن اولین گام ها در مطالعه عناصر رادیویی و مدارها، به نظر می رسد که همه اینها به طرز وحشتناکی پیچیده است. اما به تدریج، با انباشته شدن دانش، دنیای اسرارآمیز الکترونیک قابل درک تر می شود.

Eاگراگر همیشه به آنچه در زیر پوشش یک دستگاه الکترونیکی پنهان شده علاقه داشته اید، پس به جای درستی آمده اید. شاید سفری طولانی و هیجان انگیز در دنیای الکترونیک رادیویی از این سایت برای شما آغاز شود!

برای رفتن به مقاله مورد نظرتان، روی پیوند یا تصویر کوچک واقع در کنار آن کلیک کنید توضیح مختصرمواد

اندازه گیری و ابزار دقیق

هر آماتور رادیویی به دستگاهی نیاز دارد که بتوان از آن برای آزمایش قطعات رادیویی استفاده کرد. در بیشتر موارد، علاقه مندان به الکترونیک از مولتی متر دیجیتال برای این اهداف استفاده می کنند. اما همه عناصر را نمی توان با آن آزمایش کرد، به عنوان مثال، ترانزیستورهای MOSFET. ما یک نمای کلی از تستر جهانی ESR L/C/R را به شما ارائه می کنیم که می تواند برای آزمایش اکثر عناصر رادیویی نیمه هادی نیز استفاده شود.

آمپرمتر یکی از ابزارهای مهم در آزمایشگاه یک آماتور رادیویی مبتدی است. با استفاده از آن، می توانید جریان مصرف شده توسط مدار را اندازه گیری کنید، حالت عملکرد یک گره خاص را در یک دستگاه الکترونیکی پیکربندی کنید و موارد دیگر. این مقاله نشان می دهد که چگونه در عمل می توانید از آمپرمتر استفاده کنید که لزوماً در هر مولتی متر مدرن وجود دارد.

ولت متر وسیله ای برای اندازه گیری ولتاژ است. چگونه از این دستگاه استفاده کنیم؟ چگونه در نمودار نشان داده شده است؟ در این مقاله بیشتر با این موضوع آشنا خواهید شد.

از این مقاله یاد خواهید گرفت که چگونه ویژگی های اصلی یک ولت متر اشاره گر را با نمادهای موجود در مقیاس آن تعیین کنید. خواندن قرائت از صفحه ولت متر را یاد بگیرید. یک مثال عملی در انتظار شماست و همچنین با ویژگی جالب ولت متر اشاره گر که می توانید در محصولات خانگی خود استفاده کنید، آشنا خواهید شد.

چگونه ترانزیستور را تست کنیم؟ این سوال توسط همه آماتورهای رادیویی مبتدی پرسیده می شود. در اینجا نحوه تست ترانزیستور دوقطبی با مولتی متر دیجیتال را یاد خواهید گرفت. تکنیک تست ترانزیستور با استفاده از نمونه های خاص با تعداد زیادی عکس و توضیحات نشان داده شده است.

چگونه دیود را با مولتی متر بررسی کنیم؟ در اینجا به طور مفصل در مورد چگونگی تعیین سلامت دیود با مولتی متر دیجیتال صحبت می کنیم. توصیف همراه با جزئیاتتکنیک های تست و برخی از "ترفندها" برای استفاده از عملکرد تست دیود یک مولتی متر دیجیتال.

هر از گاهی این سوال از من پرسیده می شود: "چگونه یک پل دیودی را بررسی کنیم؟" و به نظر می رسد قبلاً در مورد روش آزمایش انواع دیودها با جزئیات کافی صحبت کرده ام ، اما در اینجا روش بررسی است. پل دیودیمن آن را به طور خاص در یک مونتاژ یکپارچه در نظر نگرفتم. بیایید این شکاف را پر کنیم.

اگر هنوز نمی دانید دسی بل چیست، توصیه می کنیم مقاله مربوط به این واحد اندازه گیری جالب سطوح را به آرامی و با دقت مطالعه کنید. از این گذشته ، اگر درگیر الکترونیک رادیویی هستید ، دیر یا زود زندگی به شما کمک می کند تا بفهمید دسی بل چیست.

اغلب در عمل لازم است میکروفارادها به پیکوفاراد، میلی‌هنری‌ها به میکروهنری، میلی‌آمپرها به آمپر و غیره تبدیل شوند. چگونه هنگام محاسبه مجدد مقادیر کمیت های الکتریکی گیج نشویم؟ جدولی از عوامل و پیشوندهای تشکیل مضرب اعشاری و زیرمجموعه به این امر کمک می کند.

در طول فرآیند تعمیر و هنگام طراحی دستگاه های الکترونیکی، نیاز به بررسی خازن ها وجود دارد. خازن های به ظاهر قابل استفاده اغلب دارای نقص هایی مانند خرابی الکتریکی، شکستگی یا از دست دادن ظرفیت هستند. می توانید خازن ها را با استفاده از مولتی مترهای پرکاربرد بررسی کنید.

مقاومت سری معادل (یا ESR) یک پارامتر بسیار مهم یک خازن است. این امر به ویژه برای خازن های الکترولیتی که در مدارهای پالس فرکانس بالا کار می کنند صادق است. چرا EPS خطرناک است و چرا هنگام تعمیر و مونتاژ تجهیزات الکترونیکی باید ارزش آن را در نظر گرفت؟ پاسخ این سوالات را در این مقاله خواهید یافت.

اتلاف توان یک مقاومت یک پارامتر مهم مقاومت است که به طور مستقیم بر قابلیت اطمینان عملکرد این عنصر در یک مدار الکترونیکی تأثیر می گذارد. در این مقاله نحوه ارزیابی و محاسبه توان یک مقاومت برای استفاده در مدار الکترونیکی مورد بحث قرار می گیرد.

کارگاه رادیو آماتور مبتدی

چگونه نمودار مدار را بخوانیم؟ همه علاقه مندان به الکترونیک مبتدی با این سوال روبرو هستند. در اینجا شما یاد می گیرید که چگونه می توانید نام اجزای رادیویی را در نمودار مدار تشخیص دهید و اولین قدم را در درک دستگاه بردارید. مدارهای الکترونیکی.

منبع تغذیه DIY. منبع تغذیه یک ویژگی ضروری در کارگاه رادیویی آماتور است. در اینجا شما یاد خواهید گرفت که چگونه آن را خودتان مونتاژ کنید بلوک قابل تنظیممنبع تغذیه با تثبیت کننده سوئیچینگ.

محبوب ترین دستگاه در آزمایشگاه یک رادیو آماتور تازه کار یک منبع تغذیه قابل تنظیم است. در اینجا شما یاد خواهید گرفت که چگونه یک منبع تغذیه قابل تنظیم 1.2...32 ولت را بر اساس یک ماژول مبدل DC-DC آماده با حداقل تلاش و زمان مونتاژ کنید.

ویرایش متن: Sheremetyev A.N. (آکادمی فناوری دولتی آنگارسک)

پست الکترونیک: [ایمیل محافظت شده]

1. معرفی

الکترونیک شاخه ای از علم و فناوری است که به سرعت در حال توسعه است. او فیزیک و کاربردهای عملی دستگاه های الکترونیکی مختلف را مطالعه می کند. الکترونیک فیزیکی شامل: فرآیندهای الکترونیکی و یونی در گازها و رساناها است. در حد فاصل بین خلاء و گاز، اجسام جامد و مایع. الکترونیک فنی شامل مطالعه طراحی وسایل الکترونیکی و کاربرد آنها می شود. رشته ای که به استفاده از وسایل الکترونیکی در صنعت اختصاص دارد نامیده می شود الکترونیک صنعتی.

پیشرفت در الکترونیک تا حد زیادی با توسعه فناوری رادیویی تحریک شده است. مهندسی الکترونیک و رادیو آنقدر به هم مرتبط هستند که در دهه 50 با هم ترکیب شدند و این رشته از فناوری نام گرفت. رادیو الکترونیک. رادیو الکترونیک امروزه مجموعه‌ای از رشته‌های علم و فناوری است که با مشکل انتقال، دریافت و تبدیل اطلاعات با استفاده از نوسانات و امواج الکترونیکی/مغناطیسی در محدوده فرکانس رادیویی و نوری مرتبط است. دستگاه های الکترونیکی به عنوان عناصر اصلی دستگاه های مهندسی رادیو عمل می کنند و مهمترین شاخص های تجهیزات رادیویی را تعیین می کنند. از سوی دیگر، مشکلات فراوان در مهندسی رادیو منجر به اختراع وسایل الکترونیکی جدید و بهبود آنها شده است. این دستگاه ها در ارتباطات رادیویی، تلویزیون، ضبط و پخش صدا، پوشش رادیویی، ناوبری رادیویی، کنترل از راه دور رادیویی، اندازه گیری های رادیویی و سایر زمینه های مهندسی رادیو استفاده می شوند.

مشخصه مرحله کنونی توسعه فناوری، نفوذ روزافزون الکترونیک به تمام حوزه‌های زندگی و فعالیت‌های مردم است. طبق آمار آمریکا، تا 80 درصد کل صنعت را الکترونیک اشغال کرده است. پیشرفت در زمینه الکترونیک به حل موفقیت آمیز پیچیده ترین مشکلات علمی و فنی کمک می کند. افزایش کارایی تحقیقات علمی، ایجاد انواع جدید ماشین آلات و تجهیزات. توسعه فن آوری های موثر و سیستم های کنترل: به دست آوردن مواد با خواص منحصر به فرد، بهبود فرآیندهای جمع آوری و پردازش اطلاعات. الکترونیک با پوشش طیف گسترده ای از مشکلات علمی، فنی و صنعتی بر اساس دستاوردها در زمینه های مختلف دانش است. در عين حال، الكترونيك از يك سو، علوم و توليدات ديگر را با چالش هايي مواجه مي كند و توسعه بيشتر آنها را تحريك مي كند و از سوي ديگر، آنها را به ابزارهاي فني و روش هاي تحقيقاتي كيفي جديد مجهز مي كند. موضوعات تحقیق علمی در الکترونیک عبارتند از:

1. مطالعه قوانین برهمکنش الکترون ها و دیگر ذرات باردار با میدان های الکتریکی/مغناطیسی.

2. توسعه روش هایی برای ایجاد دستگاه های الکترونیکی که در آن از این تعامل برای تبدیل انرژی به منظور انتقال، پردازش و ذخیره اطلاعات، خودکارسازی فرآیندهای تولید، ایجاد دستگاه های انرژی، ایجاد ابزار دقیق، ابزارهای آزمایش علمی و سایر اهداف استفاده می شود.

اینرسی بسیار کم الکترون امکان استفاده موثر از برهمکنش الکترون ها، هم با میدان های ماکرو در داخل دستگاه و هم با میدان های میکرو در داخل اتم، مولکول و شبکه کریستالی را برای ایجاد تبدیل و دریافت نوسانات الکتریکی/مغناطیسی با فرکانس تا 1000 گیگاهرتز و همچنین اشعه مادون قرمز، مرئی، اشعه ایکس و گاما. تسلط عملی مداوم بر طیف نوسانات الکتریکی/مغناطیسی است ویژگی مشخصهتوسعه الکترونیک

2. بنیاد توسعه الکترونیک

2.1 اساس الکترونیک توسط آثار فیزیکدانان در قرن 18-19 پایه ریزی شد. اولین مطالعات جهان در مورد تخلیه الکتریکی در هوا توسط دانشگاهیان لومونوسوف و ریچمن در روسیه و مستقل از آنها توسط دانشمند آمریکایی فرانکل انجام شد. در سال 1743، لومونوسوف، در قصیده خود "بازتاب های عصرانه در مورد عظمت خدا"، ایده ماهیت الکتریکی رعد و برق و چراغ های شمالی را بیان کرد. قبلاً در سال 1752، فرانکل و لومونوسوف به طور تجربی با کمک یک "ماشین تندر" نشان دادند که رعد و برق و رعد و برق تخلیه های الکتریکی قدرتمندی در هوا هستند. لومونوسوف همچنین ثابت کرد که تخلیه الکتریکی در هوا حتی در غیاب رعد و برق وجود دارد، زیرا و در این صورت امکان استخراج جرقه از "ماشین تندر" وجود داشت. "ماشین تندر" یک کوزه لیدن بود که در یک اتاق نشیمن نصب شده بود. یکی از صفحات را با سیم به یک شانه یا نقطه فلزی که روی یک تیرک در حیاط نصب شده بود متصل می کردند.

در سال 1753، طی آزمایش‌هایی، پروفسور ریچمن که در حال انجام تحقیقات بود، بر اثر صاعقه‌ای که به یک قطب برخورد کرد، کشته شد. لومونوسوف همچنین یک نظریه کلی درباره پدیده های رعد و برق ایجاد کرد که نمونه اولیه نظریه مدرن رعد و برق است. لومونوسوف همچنین درخشش هوای کمیاب را تحت تأثیر یک ماشین با اصطکاک بررسی کرد.

در سال 1802، استاد فیزیک در آکادمی پزشکی و جراحی سن پترزبورگ، واسیلی ولادیمیرویچ پتروف، برای اولین بار، چندین سال قبل از فیزیکدان انگلیسی دیوی، پدیده قوس الکتریکی را در هوا بین دو الکترود کربن کشف و توصیف کرد. . علاوه بر این کشف اساسی، پتروف مسئول توصیف انواع درخشش هوای کمیاب در هنگام عبور جریان الکتریکی از آن است. پتروف کشف خود را چنین توصیف می کند: اگر 2 یا 3 ذغال روی یک کاشی شیشه ای یا یک نیمکت با پایه های شیشه ای قرار داده شود، و اگر راهنماهای عایق فلزی متصل به هر دو قطب یک باتری بزرگ با فاصله یک تا سه خط به یکدیگر نزدیکتر شوند، آنگاه بسیار روشن است. نور سفید بین آنها ظاهر می شود، رنگ های نور یا شعله، که از آنها این زغال سنگ ها سریعتر یا آهسته تر شعله ور می شوند و از آنها می توان صلح تاریکی را روشن کرد."آثار پتروف فقط به زبان روسی تفسیر شد؛ آنها برای دانشمندان خارجی قابل دسترسی نبودند. در روسیه اهمیت آثار درک نشد و آنها فراموش شدند. بنابراین، کشف تخلیه قوس به فیزیکدان انگلیسی دیوی نسبت داده شد."

آغاز مطالعه طیف های جذب و نشر اجسام مختلف، دانشمند آلمانی Plücker را به ایجاد لوله های هوسلر سوق داد. در سال 1857، پلوکر ثابت کرد که طیف یک لوله هوسلر به داخل یک مویرگ گسترش یافته و در مقابل یک شکاف طیف سنجی قرار داده شده است، به طور واضح ماهیت گاز موجود در آن را مشخص می کند و سه خط اول از سری طیفی هیدروژن به اصطلاح بالمر را کشف کرد. . شاگرد Plücker، Hittorf، تخلیه تابش را مطالعه کرد و در سال 1869 یک سری مطالعات در مورد هدایت الکتریکی گازها منتشر کرد. او به همراه پلوکر مسئول اولین مطالعات پرتوهای کاتدی بود که توسط کروکس انگلیسی ادامه یافت.

تغییر قابل توجهی در درک پدیده تخلیه گاز توسط کار دانشمند انگلیسی تامسون ایجاد شد که وجود الکترون ها و یون ها را کشف کرد. تامسون آزمایشگاه کاوندیش را ایجاد کرد که تعدادی فیزیکدان از آنجا بیرون آمدند تا بارهای الکتریکی گازها را مطالعه کنند (تاونسن، استون، رادرفورد، کروکس، ریچاردسون). پس از آن، این مدرسه کمک بزرگی به توسعه الکترونیک کرد. از جمله فیزیکدانان روسی که روی مطالعه قوس و کاربرد عملی آن برای روشنایی کار کردند عبارتند از: یابلوچکوف (1847-1894)، چیکولف (1845-1898)، اسلاویانوف (جوشکاری، ذوب فلزات با قوس)، برناردوس (استفاده از یک قوس برای روشنایی). کمی بعد، لاچینف و میتکویچ قوس را مطالعه کردند. در سال 1905، میتکویچ ماهیت فرآیندها را در کاتد تخلیه قوس مشخص کرد. استولتوف (1881-1891) با تخلیه هوای مستقل سروکار نداشت. استولتوف در طول مطالعه کلاسیک خود در مورد اثر فوتوالکتریک در دانشگاه مسکو، به طور تجربی یک "عنصر هوا" (A.E.) با دو الکترود در هوا ساخت که تنها زمانی که کاتد از بیرون روشن می شود، جریان الکتریکی را بدون وارد کردن EMF خارجی به مدار می دهد. استولتوف این اثر را اکتینو الکتریک نامید. او این اثر را در فشار اتمسفر بالا و پایین مطالعه کرد. تجهیزات ویژه ساخته شده توسط Stoletov امکان ایجاد فشار کاهش یافته تا 0.002 میلی متر را فراهم می کند. rt. ستون تحت این شرایط، اثر اکتینو الکتریک نه تنها یک جریان نوری بود، بلکه یک جریان نوری بود که توسط تخلیه گاز مستقل افزایش می‌یابد. استولتوف مقاله خود در مورد کشف این اثر را اینگونه به پایان رساند: مهم نیست که چگونه باید در نهایت توضیح تخلیه‌های اکتینو الکتریک را فرموله کرد، نمی‌توان برخی از تشابهات عجیب و غریب بین این پدیده‌ها و تخلیه‌های قدیمی هوسلر و کروکس را که مدت‌ها آشنا بود، اما هنوز به خوبی درک نشده بود، تشخیص داد. در طول اولین آزمایش‌هایم، که می‌خواستم خودم را در میان پدیده‌هایی که توسط خازن مشبکم نمایش داده می‌شود، جهت‌گیری کنم، ناخواسته به خودم گفتم که این یک لوله هوسلر است که می‌تواند بدون کمیاب کردن هوا با نور اضافی کار کند. اینجا و آنجا، پدیده های الکتریکی با پدیده های نوری ارتباط تنگاتنگی دارند. اینجا و اینجا کاتد نقش ویژه ای دارد و ظاهراً پاشیده می شود. مطالعه تخلیه های اکتینو الکتریک نوید روشن کردن فرآیندهای انتشار الکتریسیته در گازها را به طور کلی می دهد."این سخنان استولتوف کاملاً موجه بود.

در سال 1905، اینشتین اثر فوتوالکتریک مرتبط با کوانتوم های نور را تفسیر کرد و قانونی را به نام او وضع کرد. بنابراین، اثر فوتوالکتریک کشف شده توسط استولتوف با قوانین زیر مشخص می شود:

1) قانون استولتوف - تعداد الکترون های شبیه سازی شده در واحد زمان با شدت نور تابیده شده بر سطح کاتد متناسب است. شرایط برابر در اینجا باید به عنوان روشنایی سطح کاتد با نور تک رنگ با طول موج یکسان درک شود. یا نور از همان ترکیب طیفی.

- بزرگی کوانتوم انرژی تابش تک رنگی که بر سطح کاتد وارد می شود.

- تابع کار الکترون که از فلز خارج می شود.

3) سرعت خروج فوتوالکترون ها از سطح کاتد به شدت تابش تابشی روی کاتد بستگی ندارد.

اثر فوتوالکتریک خارجی اولین بار توسط فیزیکدان آلمانی هرتز (1887) کشف شد. در حال آزمایش با میدان الکترومغناطیسی که او کشف کرد. هرتز متوجه شد که در شکاف جرقه مدار گیرنده، جرقه‌ای که وجود نوسانات الکتریکی را در مدار تشخیص می‌دهد، می‌پرد، در صورتی که نور ناشی از تخلیه جرقه در مدار ژنراتور بر روی شکاف جرقه بیفتد، سایر موارد مساوی هستند.

در سال 1881، ادیسون برای اولین بار پدیده انتشار ترمیونی را کشف کرد. او با انجام آزمایش‌های مختلف با لامپ‌های رشته‌ای کربنی، لامپی ساخت که در خلاء، علاوه بر رشته کربن، یک صفحه فلزی A که هادی P از آن کشیده شده بود. رشته، سپس جریانی از گالوانومتر عبور می کند، اگر به منفی متصل شود، جریانی تشخیص داده نمی شود. این پدیده اثر ادیسون نامیده شد. پدیده گسیل الکترون توسط فلزات داغ و اجسام دیگر در خلاء یا گاز نامیده شد انتشار ترمیونی

3. مراحل توسعه الکترونیک

مرحله ی 1. مرحله اول شامل اختراع لامپ رشته ای در سال 1809 توسط مهندس روسی لادیگین بود.

کشف در سال 1874 توسط دانشمند آلمانی براون از اثر یکسو کننده در تماس های فلز-نیمه هادی. استفاده از این اثر توسط مخترع روسی پوپوف برای تشخیص سیگنال های رادیویی به او اجازه ساخت اولین گیرنده رادیویی را داد. تاریخ اختراع رادیو 7 مه 1895 در نظر گرفته می شود، زمانی که پوپوف گزارش و نمایشی را در جلسه ای از بخش فیزیک انجمن فیزیکوشیمیایی روسیه در سن پترزبورگ ارائه داد. و در 24 مارس 1896، پوپوف اولین پیام رادیویی را در فاصله 350 متری مخابره کرد. موفقیت های الکترونیک در این دوره از توسعه آن به توسعه رادیو تلگراف کمک کرد. همزمان در حال توسعه بودیم مبنای علمیمهندسی رادیو به منظور ساده سازی طراحی گیرنده رادیویی و افزایش حساسیت آن. در کشورهای مختلف، توسعه و تحقیق بر روی انواع مختلف آشکارسازهای ساده و قابل اعتماد ارتعاشات فرکانس بالا - آشکارسازها انجام شد.

در خلاء زیاد، تخلیه گاز بین الکترودها به گونه ای است که میانگین مسیر آزاد الکترون ها به طور قابل توجهی از فاصله بین الکترودها بیشتر می شود، بنابراین، در ولتاژ مثبت Va در آند نسبت به کاتد، الکترون ها به سمت آند حرکت می کنند. باعث ایجاد جریان I a در مدار آند می شود. هنگامی که ولتاژ آند V a منفی است، الکترون های ساطع شده به کاتد باز می گردند و جریان در مدار آند صفر می شود. بنابراین، دیود خلاء دارای رسانایی یک طرفه است که هنگام اصلاح جریان متناوب استفاده می شود. در سال 1907، مهندس آمریکایی Lee de Forest ثابت کرد که با قرار دادن یک شبکه فلزی (c) بین کاتد (K) و آند (A) و اعمال ولتاژ Vc به آن، می توان جریان آند I a را عملاً بدون اینرسی کنترل کرد. و با مصرف کم انرژی اینگونه بود که اولین لوله تقویت الکترونیکی - یک تریود (شکل 3) ظاهر شد. خواص آن به عنوان وسیله ای برای تقویت و تولید نوسانات با فرکانس بالا منجر به توسعه سریع ارتباطات رادیویی شد. اگر چگالی گازی که سیلندر را پر می کند آنقدر زیاد باشد که میانگین مسیر آزاد الکترون ها کمتر از فاصله بین الکترودها باشد، جریان الکترون که از فاصله بین الکترود می گذرد، با محیط گازی برهم کنش می کند که در نتیجه آن خواص محیط به شدت تغییر می کند. محیط گاز یونیزه می شود و به حالت پلاسما تبدیل می شود که با هدایت الکتریکی بالا مشخص می شود. این خاصیت پلاسما توسط دانشمند آمریکایی Hell در دیود یکسو کننده قدرتمند پر از گاز که در سال 1905 ساخته شد، مورد استفاده قرار گرفت. اختراع گاسترون آغاز توسعه دستگاه های خلاء الکتریکی تخلیه گاز بود. تولید لوله های خلاء به سرعت در کشورهای مختلف شروع به توسعه کرد. این پیشرفت به ویژه با اهمیت نظامی ارتباطات رادیویی به شدت تحریک شد. بنابراین، 1913-1919 دوره توسعه سریع فناوری الکترونیک بود. در سال 1913، مهندس آلمانی مایسنر مداری را برای یک گیرنده احیا کننده لوله ایجاد کرد و با استفاده از یک تریود، نوسانات هارمونیک میرایی نشده را به دست آورد. ژنراتورهای الکترونیکی جدید جایگزینی ایستگاه های رادیویی جرقه و قوس را با ایستگاه های لوله ای امکان پذیر کردند که عملاً مشکل تلفن رادیویی را حل کرد. از آن زمان، فناوری رادیویی به فناوری لوله تبدیل شده است. در روسیه، اولین لوله های رادیویی در سال 1914 در سن پترزبورگ توسط نیکولای دیمیتریویچ پاپالکسی، مشاور انجمن تلگراف بی سیم روسیه، آکادمیک آینده آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، ساخته شد. پاپالکسی از دانشگاه استراسبورگ فارغ التحصیل شد و در آنجا زیر نظر براون کار کرد. اولین لوله های رادیویی Papaleksi به دلیل عدم پمپاژ کامل، خلاء نبودند، بلکه پر از گاز (جیوه) بودند. از 1914 - 1916 پاپالکسی آزمایشاتی روی رادیو تلگراف انجام داد. او در زمینه ارتباطات رادیویی با زیردریایی ها فعالیت می کرد. او توسعه اولین نمونه های لوله های رادیویی داخلی را رهبری کرد. از 1923 تا 1935 او به همراه ماندلشتام ریاست بخش علمی آزمایشگاه مرکزی رادیو در لنینگراد را بر عهده داشت. از سال 1935، او به عنوان رئیس شورای علمی رادیوفیزیک و مهندسی رادیو در آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی مشغول به کار شد.

اولین لوله های رادیویی گیرنده و تقویت کننده خلاء الکتریکی در روسیه توسط Bonch-Bruevich ساخته شد. او در اورل (1888) به دنیا آمد. در سال 1909 از دانشکده مهندسی در سن پترزبورگ فارغ التحصیل شد. در سال 1914 از دانشکده مهندسی برق افسری فارغ التحصیل شد. از سال 1916 تا 1918 او به ایجاد لوله های الکترونیکی مشغول بود و تولید آنها را سازماندهی کرد. در سال 1918، او ریاست آزمایشگاه رادیو نیژنی نووگورود را بر عهده گرفت و بهترین متخصصان رادیو آن زمان (اوستریاکوف، پیستولکور، شورین، لوسف) را گرد هم آورد. در مارس 1919، تولید سریال لوله خلاء الکتریکی RP-1 در آزمایشگاه رادیویی نیژنی نووگورود آغاز شد. در سال 1920، Bonch-Bruevich توسعه اولین لامپ ژنراتور جهان را با آند مسی و خنک کننده آب، با قدرت تا 1 کیلو وات تکمیل کرد. دانشمندان برجسته آلمانی با آشنایی با دستاوردهای آزمایشگاه نیژنی نووگورود، اولویت روسیه را در ایجاد لامپ های ژنراتور قدرتمند تشخیص دادند. کار گسترده بر روی ایجاد دستگاه های خلاء الکتریکی در پتروگراد آغاز شد. چرنیشف، بوگوسلوفسکی، وکشینسکی، اوبولنسکی، شاپوشنیکوف، زوسمانوفسکی، الکساندروف در اینجا کار می کردند. اختراع کاتد گرم شده برای توسعه فناوری خلاء الکتریکی مهم بود. در سال 1922، یک کارخانه خلاء الکتریکی در پتروگراد ایجاد شد که با کارخانه لامپ الکتریکی سوتلانا ادغام شد. در آزمایشگاه تحقیقاتی این گیاه، وکشینسکی تحقیقات چند جانبه ای در زمینه فیزیک و فناوری دستگاه های الکترونیکی (در مورد خواص انتشاری کاتدها، انتشار گاز فلز و شیشه و غیره) انجام داد.

انتقال از امواج بلند به امواج کوتاه و متوسط، و اختراع ابر هتروداین و توسعه پخش رادیویی، نیاز به توسعه لوله های پیشرفته تری نسبت به تریود داشت. یک لامپ محافظ با دو شبکه (تترود) که در سال 1924 ساخته شد و در سال 1926 توسط جهنم آمریکایی بهبود یافت، و یک لامپ خلاء الکتریکی با سه شبکه (پنتود) که در سال 1930 توسط وی پیشنهاد شد، مشکل افزایش فرکانس های کاری رادیو را حل کرد. صدا و سیما. پنتودها به رایج ترین لوله های رادیویی تبدیل شده اند. توسعه روش های خاص دریافت رادیو باعث ظهور انواع جدیدی از لوله های رادیویی تبدیل کننده فرکانس چند شبکه ای در سال های 1934-1935 شد. انواع لوله های رادیویی ترکیبی نیز ظاهر شد که استفاده از آنها باعث شد تا تعداد لوله های رادیویی در گیرنده به میزان قابل توجهی کاهش یابد. رابطه بین الکترووکیوم و مهندسی رادیو به ویژه در دوره ای مشخص شد که مهندسی رادیو به سمت توسعه و استفاده از محدوده VHF (امواج فوق کوتاه - محدوده های متر، دسی متر، سانتی متر و میلی متر) حرکت کرد. برای این منظور، اولا، لوله های رادیویی از قبل شناخته شده به طور قابل توجهی بهبود یافته اند. ثانیاً، دستگاه‌های خلاء الکتریکی با اصول جدیدی برای کنترل جریان الکترون توسعه یافتند. اینها شامل مگنترون های چند حفره ای (1938)، کلیسترون ها (1942)، لامپ های BWO با موج عقب (1953) هستند. چنین دستگاه هایی می توانند نوسانات فرکانس بسیار بالا از جمله محدوده موج میلی متری را تولید و تقویت کنند. این پیشرفت ها در فناوری الکترو وکیوم منجر به توسعه صنایعی مانند ناوبری رادیویی، پوشش رادیویی و ارتباطات چند کاناله پالسی شد.

در سال 1932، روژانسکی رادیوفیزیکدان شوروی، ایجاد دستگاه هایی با مدولاسیون جریان الکترون در سرعت را پیشنهاد کرد. بر اساس ایده او، آرسنیف و هایل در سال 1939 اولین دستگاه هایی را برای تقویت و تولید نوسانات مایکروویو (فرکانس های فوق العاده بالا) ساختند. پراهمیتبرای تکنیک موج دسی متر، کارهای Devyatkov، Khokhlov، Gurevich بود که در سال های 1938 - 1941 تریودهایی را با الکترودهای دیسک تخت طراحی کردند. با استفاده از همین اصل، لامپ های فلزی-سرامیکی در آلمان و لامپ های بیکن در ایالات متحده آمریکا ساخته شدند.

در سال 1943 ایجاد شد لوله‌های موج مسافرتی Compfner (TWTs) توسعه بیشتر سیستم‌های ارتباطی رله رادیویی مایکروویو را تضمین کردند. برای ایجاد نوسانات مایکروویو قدرتمند، یک مگنترون در سال 1921 توسط جهنم پیشنهاد شد. تحقیقات روی مگنترون توسط دانشمندان روسی - اسلوتسکی، گرخووا، اشتاینبرگ، کالینین، زوسمانوفسکی، برود، در ژاپن - یاگی، اوکابه انجام شد. مگنترون‌های مدرن در سال‌های 1936 - 1937 سرچشمه می‌گیرند، زمانی که بر اساس ایده Bonch-Bruevich، همکاران او، Alexeev و Molyarov، مگنترون‌های چند حفره‌ای را توسعه دادند.

در سال 1934، کارمندان آزمایشگاه رادیویی مرکزی، کورووین و رومیانتسف، اولین آزمایش را در مورد استفاده از مکان یابی رادیویی و تعیین یک هواپیمای پرنده انجام دادند. در سال 1935، مبانی نظری شیردهی رادیواکتیو در موسسه فیزیک و فناوری لنینگراد توسط کوبزارف ایجاد شد. همزمان با توسعه دستگاه های الکتریکی خلاء، در مرحله دوم توسعه الکترونیک، دستگاه های تخلیه گاز ایجاد و بهبود یافتند.

در سال 1918، در نتیجه کار تحقیقاتیدکتر شروتر، شرکت آلمانی Pintsch اولین لامپ های درخشنده صنعتی را با ولتاژ 220 ولت تولید کرد. با شروع در سال 1921، شرکت هلندی فیلیپس اولین لامپ های درخشان نئونی را با ولتاژ 110 ولت تولید کرد. در ایالات متحده آمریکا، اولین لامپ های نئونی مینیاتوری در سال 1929 ظاهر شد.

در سال 1930، ناولز برای اولین بار شرحی از یک لامپ تخلیه نور نئونی منتشر کرد که در آن الکترود سوم باعث ایجاد تخلیه بین آند و کاتد می شود. اولین تیراترون تخلیه درخشان (شکل 4) که کاربرد وسیعی پیدا کرد، در سال 1936 توسط مخترع شرکت تلفن بل طراحی شد. در آن زمان به آن "لامپ - 313A" می گفتند. در همان سال، مخترع دیگری به نام ویتلی، طرح خود را از تیراترون پیشنهاد داد. جایی که با کمک جریان (I c) الکترود کنترل (c) سطح اولیه غلظت الکترون ها و یون ها ایجاد می شود، در شکاف خلاء آند - کاتد. این سطح ظاهر یک تخلیه درخشان را تضمین می کند. همین اثر در دکاترون پیشنهاد شده توسط اریکسون استفاده شده است. دکاترون یک کلید ده کاتدی است (شکل 5)، متشکل از یک آند (A) و ده کاتد (K1، K2، K3...، K10) و زیر کاتدهایی که بین کاتدها قرار دارند. 1, 2) . بار از یک کاتد به کاتد دیگر با اعمال متوالی جفت پالس های کنترلی به زیر کاتدها منتقل می شود. اگر پتانسیل زیر کاتد وجود داشته باشد، اجازه دهید بین کاتد K1 و آند A یک بار درخشندگی وجود داشته باشد 1 کمتر از K1 خواهد بود و بار به زیر کاتد منتقل می شود 1 . اعمال یک پالس منفی به زیر کاتد 1 و سپس در 2 ، انتقال شارژ به K1 و K2.

اولین تیراترون تخلیه درخشان شوروی در سال 1940 در آزمایشگاه کارخانه سوتلانا ساخته شد. از نظر پارامترهای آن به پارامترهای شرکت RCA نزدیک بود. درخششی که همراه با تخلیه گاز است در نشانگرهای تخلیه گاز استفاده می شود: هنگامی که ولتاژ به یک یا آن کاتد (علامت) اعمال می شود، یک تصویر درخشان ظاهر می شود.

در دهه 1930 پایه های رادیو تلویزیون گذاشته شد. اولین پیشنهادات برای لوله های انتقال ویژه به طور مستقل توسط Konstantinov و Kataev ارائه شد. لوله های مشابهی به نام iconoscopes در ایالات متحده توسط ولادیمیر کنستانتینویچ زووریکین ساخته شد. در سال 1912 از مؤسسه اقتصادی سن پترزبورگ فارغ التحصیل شد. در سال 1914، کالج دو فرانس در پاریس. در سال 1917 به آمریکا مهاجرت کرد. در سال 1920 به شرکت وستینگهاوس الکتریک پیوست. او در سال 1929 ریاست آزمایشگاه شرکت رادیویی آمریکایی کامدم و پریستون را بر عهده داشت. در سال 1931، Zworykin اولین نماد نما را ایجاد کرد - یک لوله انتقال که توسعه سیستم های تلویزیون الکترونیکی را ممکن کرد. در سال 1933، Shmakov و Timofeev لوله های انتقال حساس تری را پیشنهاد کردند - یک سوپریکونوسکوپ. امکان پخش تلویزیونی بدون نور مصنوعی قوی. شماکوف در سال 1885 متولد شد، در سال 1912 از دانشگاه دولتی مسکو فارغ التحصیل شد، (30-1924) در دانشگاه فنی عالی مسکو کار کرد، (1930-1932) در موسسه مهندسی برق مسکو کار کرد، در سال 1933 سوپریکونوسکوپ را اختراع کرد، (1935-1937) سرپرستی آزمایشگاهی در مؤسسه تحقیقاتی تلویزیون در لنینگراد. تیموفیف در سال 1902 متولد شد، در سال 1925 از دانشگاه دولتی مسکو فارغ التحصیل شد، (1925-1928) در مدرسه عالی فنی مسکو کار کرد و در سال 1933، همراه با شماکوف، شمایل نما را اختراع کرد. کارهای باقی مانده مربوط به زمینه: اثر فوتوالکتریک، انتشار الکترون ثانویه، تخلیه در گازها، نوری الکترون. طرح‌هایی برای ضرب‌کننده‌های الکترون و مبدل‌های نوری الکترون ایجاد شده است.

در سال 1939، دانشمند شوروی Braude ایده ایجاد یک لوله انتقال حساس تر به نام superorthikon را پیشنهاد کرد. اولین آزمایش ها با دستگاه های انتقال بسیار ساده به نام ویدیکون ها به دهه 1930 برمی گردد. ایده ایجاد یک ویدئوکن توسط چرنیشف در سال 1925 مطرح شد. اولین نمونه های عملی ویدیکون ها در سال 1946 در ایالات متحده ظاهر شد.

آیکونوسکوپ (شکل 7) یک لوله پرتو کاتدی است که در آن با استفاده از یک پرتو الکترونی و یک موزاییک حساس به نور، انرژی نور به پالس های ویدئویی الکتریکی تبدیل می شود. آیکونوسکوپ دارای یک ظرف شیشه ای (4) است که در آن یک موزاییک حساس به نور (6) وجود دارد که از چندین میلیون دانه نقره (Ag) جدا شده از یکدیگر، پوشیده شده با سزیم (Cs) تشکیل شده است. موزاییک روی یک صفحه نازک میکا به ابعاد 100x100 میلی متر اعمال می شود. در قسمت پشتی صفحه میکا یک صفحه سیگنال (5) وجود دارد که یک فوتوکاتد مینیاتوری است که هنگام قرار گرفتن در معرض نور، الکترون های آزاد از خود ساطع می کند. هر دانه از یک موزاییک حساس به نور، همراه با یک صفحه سیگنال، می تواند به عنوان یک خازن اولیه با دی الکتریک میکا در نظر گرفته شود. هنگامی که موزاییک از طریق عدسی (2) با نور منعکس شده از تصویر ارسال شده (1) روشن می شود، موزاییک به سیستمی از خازن ها تبدیل می شود که بار آن متناسب با روشنایی دانه های مربوطه است. الکترون های آزاد ساطع شده توسط فوتوکاتد (5) توسط یک کلکتور (3) جمع آوری می شوند که ولتاژ مثبت نسبت به صفحه سیگنال روی آن افت می کند. کلکتور یک لایه رسانا است که روی دیواره داخلی آیکونوسکوپ اعمال می شود. نورافکن الکترونیکی (8) پرتویی را ایجاد می کند که با استفاده از یک سیستم انحراف (7)، خط به خط تمام دانه های موزاییک را می گذراند و بار مثبت را از آنها حذف می کند. الکترون‌های آزاد پرتو الکترونی جای الکترون‌هایی را می‌گیرند که در نتیجه گسیل فوتوالکترون از موزاییک ساطع می‌شوند. تخلیه خازن های میکروسکوپی باعث عبور جریان از مقاومت بار (Rn) و مدار کاتد (K) نورافکن الکترونیکی می شود. افت ولتاژ در مقاومت (Rn) متناسب با روشنایی بخش های ابتدایی موزاییک است که پرتو الکترونی در حال حاضر بار مثبت را از آن جدا می کند. نقطه ضعف آیکونوسکوپ راندمان پایین و حساسیت کم آن است. برای کارکرد چنین نمادی، نور بسیار زیاد جسم منتقل شده مورد نیاز است.

(شکل 8) نشان می دهد مدار vidicon. یک لایه طلایی شفاف روی سطح انتهایی داخلی سیلندر ویدیکن اعمال می‌شود که به عنوان صفحه سیگنال عمل می‌کند (9). فوتوریست (8) روی این لایه اعمال می شود - این سلنیوم کریستالی یا تری سولفید آنتیموان است. الکترون های آزاد ساطع شده از کاتد (K) با استفاده از یک الکترود کنترل (11) و دو آند شتاب دهنده (5 و 6) به یک پرتو الکترونی تبدیل می شوند. پرتو با استفاده از یک سیم پیچ متمرکز (3) متمرکز می شود. شبکه (7) واقع در مقابل نور مقاوم، یک میدان ترمز یکنواخت ایجاد می کند، که از تشکیل یک نقطه یونی جلوگیری می کند و از بروز طبیعی پرتو الکترونی اطمینان می دهد. سیم پیچ های انحراف (4) توسط جریان های دندانه اره ای تغذیه می شوند و پرتو الکترونی را مجبور می کنند تا خط به خط در اطراف ناحیه کار مقاومت نوری (8) بچرخد. سیم پیچ های اصلاح (1) و مرکز (2) حرکت پرتو الکترونی را در 2 ناحیه متقابل عمود بر هم ممکن می کند. رسانایی الکتریکی یک مقاوم به نور بستگی به روشنایی آن دارد. برخورد پرتو الکترونی به سطح هدف، الکترون‌های ثانویه را که تعداد آنها بیشتر از الکترون‌های اولیه است، از بین می‌برد، بنابراین سطح هدف رو به نور کانون الکترون، تا پتانسیل نزدیک به پتانسیل آند شتاب‌دهنده بار مثبت دارد (5). پتانسیل های طرف دیگر هدف، رو به تصویر ارسالی، نزدیک به پتانسیل صفحه سیگنال است. هر عنصر هدف را می توان به عنوان یک خازن با تلفات در نظر گرفت که هدایت الکتریکی آن به شدت روشنایی بستگی دارد. تغییر در پتانسیل عناصر هدف توسط پرتو الکترونی، سیگنال ویدئویی است که از مقاومت بار Rn گرفته شده است. ولتاژ حذف شده از مقاومت Rn متناسب با روشنایی عنصری است که پرتو الکترونی در حال حاضر روی آن قرار دارد.

4. دوره سوم توسعه الکترونیک

4.1 اختراع ترانزیستور نقطه نقطه.

سومین دوره در توسعه الکترونیک، دوره ایجاد و اجرای دستگاه های نیمه هادی گسسته است که با اختراع ترانزیستور نقطه نقطه آغاز شد. در سال 1946، گروهی به رهبری ویلیام شاکلی در آزمایشگاه تلفن بل ایجاد شد که تحقیقاتی را در مورد خواص نیمه هادی ها بر روی سیلیکون (Sc) و آلمان (Ge) انجام داد [ادبیات: J. Grick "فیزیک قرن 20. آزمایش های کلیدی "، M. 1978 g.] این گروه مطالعات نظری و تجربی را در مورد فرآیندهای فیزیکی در سطح مشترک بین دو نیمه هادی با انواع مختلف هدایت الکتریکی انجام دادند. در نتیجه، دستگاه های نیمه هادی سه الکترودی - ترانزیستورها اختراع شدند. بسته به تعداد حامل های بار، ترانزیستورها به موارد زیر تقسیم می شوند:

- تک قطبی (میدان)، که در آن از رسانه های تک قطبی استفاده شده است.

- دوقطبی، که در آن از حامل های قطبی مختلف (الکترون ها و سوراخ ها) استفاده شده است.

ایده های ایجاد ترانزیستورهای اثر میدانی زودتر از ترانزیستورهای دوقطبی ظاهر شدند، اما امکان اجرای عملی این ایده ها وجود نداشت. موفقیت در 23 دسامبر 1947 توسط کارکنان آزمایشگاه تلفن بل - باردین و براتین، تحت رهبری شاکلی به دست آمد. باردین و براتین، از طریق تکرارهای متعدد، به یک دستگاه نیمه هادی کارآمد دست یافتند. اطلاعات مربوط به این اختراع در مجله The Physical Review در جولای 1948 ظاهر شد. در اینجا نحوه نوشتن خود نویسندگان در مورد این اختراع آمده است: توضیحاتی در مورد یک دستگاه الکترونیکی سه عنصری با استفاده از یک اصل جدید کشف شده ارائه شده است که مبتنی بر استفاده از یک نیمه هادی به عنوان عنصر اصلی است. این دستگاه را می توان به عنوان تقویت کننده، ژنراتور و برای اهداف دیگری که معمولاً از لوله های خلاء استفاده می شود استفاده کرد. این دستگاه از سه الکترود تشکیل شده است که بر روی یک بلوک ژرمانیوم قرار گرفته اند، همانطور که در نشان داده شده استبرنج. 4.1

دو تا از این الکترودها امیتر نامیده می شوند(E) و کلکسیونر(به)، یکسو کننده های تماس نقطه ای هستند و در مجاورت یکدیگر در سطح بالایی قرار دارند. الکترود سوم، منطقه بزرگ و شعاع کوچک، به پایه - پایه اعمال می شود(ب). استفاده شدهGE n-نوع تماس های نقطه ای از تنگستن و برنز فسفر ساخته شده اند. هر تماس نقطه ای به صورت جداگانه، همراه با الکترود پایه، یکسو کننده با مقاومت معکوس بالا را تشکیل می دهد. جریانی که جهت آن نسبت به کل حجم کریستال مستقیم است، توسط سوراخ هایی ایجاد می شود، یعنی. حامل هایی که دارای علامت مخالف نسبت به حامل ها هستند معمولاً در حجم بیش از حد وجود دارندGE. هنگامی که دو کنتاکت نقطه ای بسیار نزدیک به یکدیگر هستند و ولتاژ ثابتی به آنها اعمال می شود، کنتاکت ها بر یکدیگر تأثیر متقابل دارند. به لطف این تأثیر، می توان از این دستگاه برای تقویت سیگنال AC استفاده کرد. مدار الکتریکی که با آن می توان به آن دست یافت در نشان داده شده استبرنج. 4.1 یک ولتاژ مثبت کوچک در جهت رو به جلو به امیتر اعمال می شود که باعث می شود جریانی چند میلی آمپری از سطح عبور کند. یک ولتاژ معکوس به کلکتور اعمال می شود که به اندازه کافی بزرگ است که باعث شود جریان کلکتور برابر یا بیشتر از جریان امیتر باشد.(I k ≥ I e). علامت ولتاژ روی کلکتور به گونه ای است که سوراخ هایی را که از امیتر می آیند را جذب می کند. در نتیجه بیشتر جریان امیتر از کلکتور عبور می کند. کلکتور مقاومت زیادی برای الکترون‌هایی که در نیمه‌رسانا جریان می‌یابند ایجاد می‌کند و تقریباً با جریان سوراخ‌ها به نقطه یک تداخل نمی‌کند. اگر جریان امیتر توسط ولتاژ سیگنال مدوله شود، این منجر به تغییر متناظر در جریان کلکتور می شود. مقدار زیادی از نسبت ولتاژ خروجی به ولتاژ ورودی، به همان ترتیب نسبت امپدانس های تماس نقطه یکسو کننده در جهت معکوس و رو به جلو، به دست آمد. این منجر به افزایش متناظر در قدرت سیگنال خروجی می شود. ما 100 برابر قدرت گرفتیم. چنین دستگاه هایی به عنوان تقویت کننده در فرکانس های تا 10 مگاهرتز (مگا هرتز) کار می کنند.

دستگاه اختراع شده توسط Bardeen و Brattain ترانزیستور نقطه نقطه نوع A نام داشت و طرحی بود که در شکل نشان داده شده است. 4.2 جایی که (1) کریستال آلمان، (2) ترمینال امیتر، (3) پایانه پایه. سیگنال به دلیل تفاوت زیاد در مقادیر مقاومت، ورودی با مقاومت کم و خروجی با مقاومت بالا تقویت شد. بنابراین، سازندگان دستگاه جدید آن را به اختصار ترانزیستور نامیدند (از انگلیسی به عنوان "مبدل مقاومت" ترجمه شده است).

4.2 اختراع ترانزیستور دوقطبی مسطح.

در همان زمان، بین آوریل 1947 و ژانویه 1948، شاکلی نظریه ترانزیستورهای دوقطبی مسطح را منتشر کرد. با در نظر گرفتن دستگاه های یکسو کننده نیمه هادی ساخته شده از کریستال های نیمه هادی که دارای محل اتصال بین نواحی نوع p و n هستند. (شکل 4.3)

این دستگاه که یکسو کننده نیمه هادی مسطح نامیده می شود، زمانی که ناحیه p نسبت به ناحیه n مثبت باشد، مقاومت کمی دارد. ویژگی های یکسو کننده مسطح را می توان به صورت تئوری دقیقاً تعیین کرد. در مقایسه با یکسو کننده نقطه، یکسو کننده صفحه اجازه بارگذاری بیشتری را می دهد زیرا منطقه تماس را می توان بسیار بزرگ ساخت. از طرف دیگر، با افزایش مساحت، ظرفیت تماس شنت افزایش می یابد. بعد، شاکلی نظریه یک ترانزیستور مسطح ساخته شده از یک کریستال نیمه هادی حاوی دو اتصال p-n را در نظر گرفت (شکل 4.4). . بنابراین، به جای کنتاکت های نقطه ای فلزی، از دو ناحیه p-n استفاده می شود. در یک ترانزیستور اتصالی، دو اتصال فلزی باید خیلی نزدیک به هم قرار می گرفتند و در یک ترانزیستور پیوندی، هر دو اتصال باید بسیار نزدیک به هم قرار می گرفتند. سطح پایه بسیار نازک است - کمتر از 25 میکرون. ترانزیستورهای مسطح دارای چندین مزیت نسبت به ترانزیستورهای نقطه ای هستند: آنها برای تجزیه و تحلیل تئوری قابل دسترسی تر هستند، سطح نویز کمتری دارند و قدرت بیشتری ارائه می دهند. برای عملکرد عادیترانزیستور، به عنوان یک تقویت کننده، لازم است که یک بایاس مستقیم به امیتر، و یک بایاس معکوس به کلکتور، نسبت به پایه اعمال شود. برای یک ترانزیستور pnp، شرایط مربوط به یک امیتر مثبت و یک کلکتور منفی است. برای n-p-n - قطبیت معکوس یعنی. ساطع کننده منفی و جمع کننده مثبت.

اختراع ترانزیستور نقطه عطف مهمی در تاریخ الکترونیک بود و به همین دلیل جان باردین، والتر براتین و ویلیام شاکلی نویسندگان آن جایزه نوبل فیزیک در سال 1956 را دریافت کردند.

4.3 پیش نیازهای ظاهری ترانزیستورها.

ظهور ترانزیستورها نتیجه کار پر زحمت ده ها دانشمند برجسته و صدها متخصص برجسته است که در دهه های گذشته علم نیمه هادی ها را توسعه دادند. در میان آنها نه تنها فیزیکدانان، بلکه متخصصان الکترونیک، شیمی فیزیک و علم مواد نیز حضور داشتند.

شروع تحقیقات جدی به سال 1833 برمی گردد، زمانی که مایکل فارادی با کار با سولفید نقره متوجه شد که رسانایی نیمه هادی ها با افزایش دما افزایش می یابد، برخلاف رسانایی فلزات که در این حالت کاهش می یابد.

در پایان قرن نوزدهم، سه ویژگی مهم نیمه هادی ها ایجاد شد:

1. ظاهر EMF هنگام روشن کردن یک نیمه هادی.

2. افزایش رسانایی الکتریکی یک نیمه هادی تحت نور.

3. یکسو کننده خاصیت تماس نیمه هادی و فلز.

در دهه 20 قرن بیستم. خواص یکسو کننده تماس بین نیمه هادی ها و فلز به طور عملی در مهندسی رادیو مورد استفاده قرار گرفت. در سال 1922، یک متخصص رادیو از آزمایشگاه مهندسی رادیو نیژنی نووگورود، اولگ لوسف، موفق شد از یک دستگاه یکسو کننده در تماس فولاد با کریستال روی به عنوان آشکارساز، در گیرنده آشکارساز به نام "کریستادین" استفاده کند. مدار کریستادین (شکل 4.5) شامل یک مدار ورودی قابل تنظیم L 1 C 1 است که یک آنتن خارجی A و زمین به آن متصل شده است. با استفاده از کلید P 1، آشکارساز D 1 به موازات مدار ورودی متصل می شود. چنین آشکارساز نه تنها می تواند سیگنال را تشخیص دهد، بلکه می تواند از قبل تقویت کند، زمانی که نقطه کار آن در بخش سقوط مشخصه ولتاژ جریان است (شکل 4.5(b)). در این بخش از مشخصه جریان-ولتاژ، مقاومت آشکارساز منفی می شود که منجر به جبران جزئی تلفات در مدار L 1 C 1 می شود و سپس گیرنده به ژنراتور تبدیل می شود.

پتانسیومتر R 1 جریان آشکارساز را تنظیم می کند. گوش دادن به سیگنال های دریافتی توسط ایستگاه رادیویی بر روی یک تلفن سطح پایین انجام می شود که سیم پیچ های آن از طریق سلف Dr 1 و سیم پیچ L 2 به صورت سری به منبع تغذیه متصل می شوند.

اولین نمونه کریستادین توسط Losev در سال 1923 ساخته شد. در این زمان، یک ایستگاه تلفن رادیویی مرکزی در مسکو شروع به کار کرد، که ارسال آن در گیرنده های آشکارساز ساده فقط در نزدیکی پایتخت قابل دریافت بود. کریستادین لوسوا نه تنها اجازه داد تا محدوده دریافت ایستگاه رادیویی را افزایش دهد، بلکه ساده تر و ارزان تر بود. در آن زمان علاقه زیادی به کریستادین وجود داشت. "اختراع هیجان انگیز" - تحت این عنوان مجله آمریکایی "رادیو نیوز" سرمقاله ای را به کار لوسف در سپتامبر 1924 منتشر کرد. این مجله با ابراز امیدواری از جایگزینی یک لوله خلاء پیچیده به زودی با یک قطعه زینسیت یا ماده دیگری که ساخت و استفاده آسان است، نوشت: «کشف لوسف یک دوره می‌سازد».

لوسف در ادامه تحقیقات خود بر روی آشکارسازهای کریستالی، درخشش کربوراندوم را هنگام عبور جریان الکتریکی از آن کشف کرد. 20 سال بعد، همین پدیده توسط فیزیکدان آمریکایی Destrio کشف شد و الکترولومینسانس نام گرفت. نقش مهمی در توسعه تئوری نیمه هادی ها در اوایل دهه 30 توسط کارهای انجام شده در روسیه تحت رهبری آکادمیک A.F. آیوف. در سال 1931 مقاله ای با عنوان نبوی: نیمه هادی ها - مواد الکترونیکی جدید منتشر کرد. دانشمندان شوروی سهم قابل توجهی در تحقیقات نیمه هادی ها داشتند - B.V. کورچاتوف، V.P. جوز و همکارانشان در کارشان «در مورد رسانایی الکتریکی اکسید مس» که در سال 1932 منتشر شد، نشان دادند که مقدار و نوع هدایت الکتریکی با غلظت و ماهیت ناخالصی تعیین می شود. کمی بعد، فیزیکدان شوروی Ya.N. فرنکل نظریه تحریک حامل های بار جفتی را در نیمه هادی ها ایجاد کرد: الکترون ها و حفره ها. در سال 1931، ویلسون انگلیسی موفق به ایجاد یک مدل نظری از یک نیمه هادی بر اساس این واقعیت شد که در یک جامد، سطوح انرژی گسسته الکترون های اتم های منفرد به نوارهای پیوسته ای که توسط شکاف های نواری از هم جدا می شوند، تار می شوند (مقادیر انرژی که الکترون ها هستند. نمی توان قبول کرد) - "نظریه نوار نیمه هادی ها." ".

در سال 1938، موت در انگلستان، داویدوف در اتحاد جماهیر شوروی، و والتر شاتکی در آلمان به طور مستقل تئوری عمل یکسو کننده یک تماس فلز-نیمه هادی را فرموله کردند. این برنامه تحقیقاتی گسترده که توسط دانشمندان کشورهای مختلف انجام شد، منجر به ایجاد آزمایشی ابتدا یک ترانزیستور نقطه‌ای و سپس یک ترانزیستور مسطح شد.

4.4 تاریخچه توسعه ترانزیستورهای اثر میدانی.

4.4.1 اولین ترانزیستور اثر میدانی در ایالات متحده آمریکا در سال های 1926/30، 1928/32 به ثبت رسید. و 1928/33 Lilienfeld نویسنده این پتنت ها است. او در سال 1882 در لهستان به دنیا آمد. از سال 1910 تا 1926 استاد دانشگاه لایپزیگ بود. در سال 1926 به ایالات متحده مهاجرت کرد و برای ثبت اختراع اقدام کرد.

ترانزیستورهای پیشنهادی لیلینفلد به تولید نرسیدند. ترانزیستور مطابق یکی از اولین اختراعات شماره 1900018 در شکل نشان داده شده است. 4.6

مهمترین ویژگی اختراع لیلینفلد این است که او عملکرد ترانزیستور را بر اساس اصل مدولاسیون هدایت بر اساس الکترواستاتیک درک کرد. مشخصات ثبت اختراع بیان می کند که رسانایی ناحیه نازکی از کانال نیمه هادی توسط سیگنال ورودی که از طریق ترانسفورماتور ورودی به گیت ارسال می شود، مدوله می شود.

در سال 1935، مخترع آلمانی O. Heil حق امتیاز یک ترانزیستور اثر میدانی را در انگلستان دریافت کرد.

نمودار از ثبت اختراع شماره 439457 در شکل نشان داده شده است. 4.7 که در آن:

1- الکترود کنترل

2- لایه نازک نیمه هادی (تلوریم، ید، اکسید مس، پنتوکسید وانادیوم)

3،4 - تماس های اهمی با نیمه هادی

5- منبع DC

6- منبع ولتاژ AC

الکترود کنترل (1) به عنوان یک دروازه، الکترود (3) به عنوان یک تخلیه و الکترود (4) به عنوان منبع عمل می کند. با اعمال یک سیگنال متناوب به دروازه ای که بسیار نزدیک به هادی قرار دارد، تغییری در مقاومت نیمه هادی (2) بین تخلیه و منبع بدست می آوریم. در فرکانس های پایین، می توان سوزن آمپرمتر (7) را در نوسان مشاهده کرد. این اختراع نمونه اولیه یک ترانزیستور اثر میدانی گیت عایق شده است.

موج بعدی اختراعات ترانزیستور در سال 1939 اتفاق افتاد، زمانی که پس از سه سال تحقیق بر روی تقویت کننده حالت جامد در BTL (آزمایشگاه های تلفن بل)، شاکلی برای پیوستن به تحقیقات براتین در مورد یکسو کننده اکسید مس دعوت شد. کار با جنگ جهانی دوم قطع شد، اما قبل از رفتن به جبهه، شاکلی دو ترانزیستور را پیشنهاد کرد. تحقیقات ترانزیستور پس از جنگ از سر گرفته شد، زمانی که شاکلی در اواسط سال 1945 به BTL بازگشت و به دنبال آن باردین در سال 1946 بازگشت.

در سال 1952، شاکلی یک ترانزیستور تک قطبی (اثر میدان) را با یک الکترود کنترلی که در شکل نشان داده شده است، توصیف کرد. 4.8، از یک اتصال p-n بایاس معکوس. ترانزیستور اثر میدانی پیشنهاد شده توسط شاکلی از یک میله نیمه هادی نوع n (کانال نوع n) با سرهای اهمی در انتهای آن تشکیل شده است. سیلیکون (Si) به عنوان نیمه هادی استفاده می شود. یک اتصال p-n بر روی سطح کانال در طرفین مخالف تشکیل می شود، به طوری که با جهت جریان در کانال موازی است. بیایید در نظر بگیریم که چگونه جریان بین کنتاکت های اهمی منبع و تخلیه جریان می یابد. رسانایی یک کانال توسط حامل های بار اصلی برای یک کانال مشخص تعیین می شود. در مورد ما، الکترون ها در کانال نوع n هستند. خروجی ای که حامل ها سفر خود را از آن آغاز می کنند، منبع نامیده می شود. در شکل 4.8 الکترود منفی است. دومین الکترود اهمی که الکترون ها به آن نزدیک می شوند، تخلیه است. سومین خروجی از محل اتصال pn گیت نامیده می شود.

توصیف دقیق فرآیندها در یک ترانزیستور اثر میدانی مشکلات خاصی را به همراه دارد. بنابراین، شاکلی تئوری ساده شده ای از ترانزیستور تک قطبی ارائه کرد که عمدتاً ویژگی های این دستگاه را توضیح می دهد. هنگامی که ولتاژ ورودی (منبع- گیت) تغییر می کند، ولتاژ معکوس در اتصال p-n تغییر می کند که منجر به تغییر ضخامت لایه مسدود می شود. بر این اساس، سطح مقطع کانال n که جریان حامل های بار اصلی از آن عبور می کند تغییر می کند، یعنی. جریان خروجی در ولتاژ بالالایه مسدود کننده گیت ضخیم تر می شود و سطح مقطع به صفر کاهش می یابد و مقاومت کانال تا بی نهایت افزایش می یابد و ترانزیستور خاموش می شود.

در سال 1963، هافستاین و هیمن طرح دیگری از ترانزیستور اثر میدانی را توصیف کردند که از میدانی در دی الکتریک واقع بین یک ویفر نیمه هادی و یک فیلم فلزی استفاده می کند. این گونه ترانزیستورها با ساختار فلز-عایق-نیمه هادی ترانزیستور MIS نامیده می شوند. بین سالهای 1952 و 1970 ترانزیستورهای اثر میدانی در مرحله آزمایشگاهی توسعه باقی ماندند. سه عامل در توسعه سریع ترانزیستورهای اثر میدانی در دهه 70 نقش داشتند:

1) توسعه فیزیک نیمه هادی ها و پیشرفت در فناوری نیمه هادی ها که امکان دستیابی به دستگاه هایی با ویژگی های مشخص را فراهم می کند.

2) ایجاد روش های فن آوری جدید، مانند فناوری های لایه نازک برای به دست آوردن ساختار دروازه عایق.

3) معرفی گسترده ترانزیستورها به تجهیزات الکتریکی.

4.5 تاریخچه توسعه تولید سریال ترانزیستورها در ایالات متحده آمریکا و اتحاد جماهیر شوروی

توسعه و تولید سریع ترانزیستورها در ایالات متحده آمریکا در دره سیلیکون واقع در 80 کیلومتری سانفرانسیسکو انجام شد. ظهور دره سیلیکون با نام F. Theremin، رئیس دانشکده مهندسی دانشگاه استنفورد مرتبط است، زمانی که دانشجویان او هیولت، پاکارد و برادران واریان شرکت هایی را ایجاد کردند که نام خود را در طول جنگ جهانی دوم مشهور کردند.

رونق دره سیلیکون زمانی شروع شد که شاکلی BTL را ترک کرد و شرکت ترانزیستور سیلیکونی خود را با کمک مالی A. Beckman فارغ التحصیل Cal Poly تأسیس کرد. شرکت او در پاییز 1955 به عنوان شعبه ای از Beckman Instruments در پادگان ارتش پائولو آلتو شروع به کار کرد. شاکلی 12 متخصص را دعوت کرد (هورسلی، نویس، مور، گرینیچ، رابرتز، هورنی، لاست، جونز، کلینر، بلنک، ناپیک، سا). در سال 1957، این شرکت نام خود را به Shockly Transistor Corporation تغییر داد. به زودی، 8 متخصص (Noyce، Moore، Grinich، Roberts، Horney، Last، Kleiner، Blank) با Beckman به توافق رسیدند و یک شرکت مستقل جداگانه به نام Fairchild Semiconductor Corporation بر اساس تولید انبوه ترانزیستورهای دوقطبی سیلیکونی با کیفیت بالا ایجاد کردند. اولین محصول انتخاب شده در سال 1957 ترانزیستور سیلیکونی npn mesa با انتشار دوگانه نوع 2N696 بود. برای ایجاد امیتر و تماس های فلزی، تنها به دو فرآیند فوتولیتوگرافی نیاز بود. اصطلاح mesatransistor توسط Earley از BTL ابداع شد. هورنای با ارائه یک عملیات فوتولیتوگرافی اضافی، ساختار کلکتور را با یک پاکت انتشار جایگزین کرد و محل تلاقی اتصالات امیتر و کلکتور با سطح را با اکسید حرارتی (1000 درجه سانتیگراد) بست. هورنی فناوری چنین ترانزیستورهایی را فرآیند مسطح نامید. در سال 1961، تولید در مقیاس بزرگ دو ترانزیستور دوقطبی سیلیکونی مسطح 2N613 (n-p-n)، 2N869 (p-n-p) آغاز شد.

مؤسسه مواد و تجهیزات نیمه هادی (ایالات متحده آمریکا) یک شجره نامه را گردآوری کرد و اولین شاخه هایی که از شاکلی بیرون آمدند به این شکل است: Last و Horney در سال 1961 شرکت Amelco را تأسیس کردند که بعداً به Teledyne Semiconductor تبدیل شد. هورنی یونیون کورباید الکترونیکس را در سال 1964 و اینترسیل را در سال 1967 تأسیس کرد. چهار شرکت هر سال ایجاد می‌شد و بین سال‌های 1957 تا 1983، بیش از 100 شرکت در سیلیکون ولی ایجاد شد. رشد امروز ادامه دارد. نزدیکی استانفورد و دانشگاه کالیفرنیا و مشارکت فعال کارکنان آنها در سازماندهی شرکتها برانگیخته می شود (شکل 4.9).

برنج. 4.9 دینامیک توسعه دره سیلیکون.

اولین ترانزیستورهای تولید شده توسط صنایع داخلی، ترانزیستورهای نقطه ای بودند که برای تقویت و ایجاد نوسانات با فرکانس تا 5 مگاهرتز در نظر گرفته شده بودند. در فرآیند تولید اولین ترانزیستورهای جهان، فردی فرآیندهای تکنولوژیکیو روش هایی برای پایش پارامترها توسعه داده شده است. تجربه انباشته شده به ما اجازه داد تا به سمت تولید دستگاه های پیشرفته تری برویم که می توانستند در فرکانس های تا 10 مگاهرتز کار کنند. بعدها ترانزیستورهای نقطه ای با ترانزیستورهای مسطح جایگزین شدند که خواص الکتریکی و عملکردی بالاتری داشتند. اولین ترانزیستورهای نوع P1 و P2 برای تقویت و تولید نوسانات الکتریکی با فرکانس تا 100 کیلوهرتز در نظر گرفته شده بودند. سپس ترانزیستورهای با فرکانس پایین قدرتمندتر P3 و P4 ظاهر شدند که استفاده از آنها در تقویت کننده های 2 سیکل امکان به دست آوردن توان خروجیتا چند ده وات. با توسعه صنعت نیمه هادی، انواع جدیدی از ترانزیستورها از جمله P5 و P6 توسعه یافتند که ویژگی های بهبود یافته ای نسبت به پیشینیان خود داشتند. با گذشت زمان، روش های جدید ساخت ترانزیستورها تسلط یافتند و ترانزیستورهای P1 - P6 دیگر نیازهای فعلی را برآورده نکردند و متوقف شدند. در عوض، ترانزیستورهایی از انواع P13 - P16، P201 - P203 ظاهر شدند که همچنین متعلق به فرکانس های پایین بیش از 100 کیلوهرتز بودند. چنین محدودیت فرکانس پایینی با روش ساخت این ترانزیستورها که با روش همجوشی انجام می شود توضیح داده می شود. بنابراین ترانزیستورهای P1 - P6، P13 - P16، P201 - P203 آلیاژی نامیده می شوند. ترانزیستورهایی که قادر به تولید و تقویت نوسانات الکتریکی با فرکانس ده ها و صدها مگاهرتز بودند بسیار دیرتر ظاهر شدند - این ترانزیستورهای نوع P401 - P403 بودند که شروع استفاده از روش انتشار جدید برای ساخت دستگاه های نیمه هادی را نشان داد. چنین ترانزیستورهایی را ترانزیستورهای انتشار می نامند. توسعه بیشتر مسیر بهبود ترانزیستورهای آلیاژی و انتشاری و همچنین ایجاد و توسعه روش های جدید برای ساخت آنها را دنبال کرد.

5. پیش نیازهای پیدایش میکروالکترونیک

5.1 الزامات برای کوچک سازی عناصر رادیویی الکتریکی از سوی توسعه دهندگان تجهیزات رادیویی.

با ظهور ترانزیستورهای اثر میدان دوقطبی، ایده هایی برای توسعه رایانه های کوچک شروع شد. بر اساس آنها، آنها شروع به ایجاد سیستم های الکترونیکی داخلی برای فناوری هوانوردی و فضایی کردند. از آنجایی که این دستگاه ها حاوی هزاران ERE (عناصر الکترو-رادیویی) منفرد بودند و افزایش آنها دائماً مورد نیاز بود، مشکلات فنی به وجود آمد. با افزایش تعداد عناصر سیستم های الکترونیکی، اطمینان از عملکرد آنها بلافاصله پس از مونتاژ و اطمینان از قابلیت اطمینان سیستم ها در آینده عملا غیرممکن بود. حتی مونتاژ کننده ها و تنظیم کننده های کامپیوتر با تجربه در هر 1000 لحیم کاری چندین خطا انجام می دادند. توسعه دهندگان مدارهای امیدوار کننده جدیدی را متصور بودند، اما سازندگان نمی توانستند این مدارها را بلافاصله پس از مونتاژ راه اندازی کنند زیرا در حین نصب، امکان جلوگیری از خطاها، شکستن مدار به دلیل لحیم کاری اشتباه و اتصال کوتاه. یک تنظیم طولانی و پر زحمت لازم بود. مشکل کیفیت کار نصب و مونتاژ به مشکل اصلی سازندگان در حصول اطمینان از عملکرد و قابلیت اطمینان دستگاه های رادیویی الکترونیکی تبدیل شده است. راه حل مشکل اتصال پیش نیاز برای ظهور میکروالکترونیک بود. نمونه اولیه ریزمدارهای آینده یک برد مدار چاپی بود که در آن همه هادی های منفرد در یک کل واحد ترکیب می شوند و به طور همزمان در یک روش گروهی با اچ کردن فویل مسی با صفحه دی الکتریک فویل ساخته می شوند. تنها نوع ادغام در این مورد هادی ها هستند. اگرچه استفاده از بردهای مدار چاپی مشکل کوچک سازی را حل نمی کند، اما مشکل افزایش قابلیت اطمینان اتصالات را حل می کند. فناوری ساخت برد مدار چاپی امکان ساخت همزمان سایر عناصر غیرفعال غیر از هادی ها را فراهم نمی کند. به همین دلیل است که بردهای مدار چاپی به مدارهای مجتمع به معنای مدرن تبدیل نشده اند. مدارهای هیبریدی لایه ضخیم اولین مدارهایی بودند که در اواخر دهه 40 توسعه یافتند؛ تولید آنها بر اساس فناوری از قبل اثبات شده برای ساخت خازن های سرامیکی، با استفاده از روش اعمال خمیرهای حاوی نقره و پودر شیشه بر روی یک بستر سرامیکی از طریق شابلون انجام شد. انتقال به ساخت چندین خازن به هم پیوسته روی یک بستر، و سپس اتصال آنها با مقاومت های کامپوزیت، همچنین با استفاده از شابلون و به دنبال آن سوزاندن، منجر به ایجاد مدارهای ترکیبی متشکل از خازن ها و مقاومت ها شد. مدارهای هیبریدی به زودی شامل اجزای فعال و غیرفعال گسسته بودند: خازن های پد، دیودها و ترانزیستورها. در توسعه بیشتر مدارهای هیبریدی، لوله های خلاء مینیاتوری در نصب سطحی گنجانده شد. چنین مدارهایی مدارهای مجتمع ترکیبی لایه ضخیم (GIC) نامیده می شوند. فناوری لایه نازک برای تولید مدارهای مجتمع شامل اعمال لایه های نازک از مواد مختلف (رسانا، دی الکتریک، مقاومتی) بر روی سطح صاف زیرلایه های دی الکتریک در خلاء است.

در دهه 60، تلاش های تحقیقاتی عظیمی با هدف ایجاد عناصر فعال لایه نازک صورت گرفت. با این حال، دستیابی به ترانزیستورهای قابل اعتماد با ویژگی‌های تکرارپذیر ممکن نبود، بنابراین عناصر پیوست فعال همچنان در GIS لایه نازک استفاده می‌شوند. در زمان اختراع مدارهای مجتمع، آنها قبلاً یاد گرفته بودند که چگونه ترانزیستورها و مقاومت های مجزا از مواد نیمه هادی بسازند. برای ساخت یک خازن، از ظرفیت یک اتصال p-n با بایاس معکوس قبلا استفاده شده است. برای ساخت مقاومت ها از خواص اهمی کریستال نیمه هادی استفاده شد. کار بعدی ترکیب همه این عناصر در یک دستگاه بود.

5.2 مبانی توسعه فناوری میکروالکترونیک.

توسعه میکروالکترونیک با سطح میکروفناوری به دست آمده تعیین می شود.

تکنولوژی مسطح. فناوری Planar به توانایی الگوبرداری از لایه‌های نازک مواد با ویژگی‌های الکتریکی متفاوت برای ایجاد یک مدار الکترونیکی نیاز دارد. یکی از ویژگی های مهم فناوری مسطح ماهیت دسته ای آن است: تمام مدارهای مجتمع (IC) روی یک ویفر در یک چرخه تولید تولید می شوند که امکان تولید همزمان چندین مدار نیمه هادی را فراهم می کند.

فرآیندهای تکنولوژیکی برای تولید لایه های نازک.

اپیتاکسی مایع ساختارهای متعددی را از مواد مختلف تولید می کند. در شکل 5.2: 1، 2، 3، 4 - راه حل

5 – نگهدارنده محلول گرافیت کشویی

6- بستر

7 – نگهدارنده اصلی گرافیت

8 - فشار دهنده

9- فر برقی

10- لوله کوارتز

11 - نور حرارتی

یک ساختار متحرک با محلول های مختلف به طور متوالی محلول ها را به زیرلایه می رساند. به این ترتیب پیوندهای ناهمگون با مواد مختلف با ضخامت کمتر از 1 میکرومتر به دست می آید (Ge – Si, GaAs – GaP)

اپیتاکسی پرتو مولکولی در خلاء فوق العاده بالا انجام می شود و بر اساس برهمکنش چندین پرتو مولکولی با یک بستر تک کریستالی گرم شده است. در شکل شکل 5.3 فرآیند بدست آوردن ترکیب Al x Ga 1-x As را نشان می دهد. هر بخاری حاوی یک بوته است که منبع پرتو مولکولی یکی از عناصر اصلی فیلم است. دمای هر بخاری طوری انتخاب می شود که فشار بخار مواد تبخیر شده برای تشکیل پرتوهای مولکولی کافی باشد. با انتخاب دمای هیتر و بستر، فیلم هایی با کمپلکس ترکیب شیمیایی. کنترل اضافی فرآیند رشد با استفاده از دمپرهای مخصوصی که بین بخاری و بستر قرار دارد انجام می شود. روش اپیتاکسی پرتو مولکولی برای الکترونیک حالت جامد بسیار امیدوار کننده است، که در آن ساختارهای لایه ای با اندازه زیر میکرون نقش مهمی ایفا می کنند.

2) اکسیداسیون لایه ای از دی اکسید سیلیکون معمولا بر روی بستر تشکیل می شود به دلیل ترکیب شیمیاییاتم های سیلیکون با اکسیژن، که در یک کوره فنی گرم شده تا دمای 900-1200 درجه سانتیگراد به سطح بستر سیلیکون می رسد.

برنج. 5.4: 1 - بستر

2 - قایق کوارتز

3- بخاری

4- لوله کوارتز

محیط اکسید کننده می تواند اکسیژن خشک یا مرطوب باشد. اکسیداسیون در اتمسفر اکسیژن مرطوب سریعتر اتفاق می افتد، به همین دلیل است که از آن برای تولید فیلم های ضخیم SiO 2 استفاده می شود. متداول‌ترین ضخامت اکسیدی که استفاده می‌شود دهم میکرون است و حد عملی بالایی آن 1 تا 2 میکرون است.

5.2.2 فرآیندهای لیتوگرافی مورد استفاده برای تشکیل توکولوژی میکرو مدار.

5.2.2.1 فتولیتوگرافی.

فتولیتوگرافی فرآیند تکنولوژیکی اصلی در میکروالکترونیک برای به دست آوردن خطوط تا عرض 1 میکرون و کسرهای آن است. اول، توپولوژی تراشه اصلی در اندازه بسیار بزرگ شده (تا 500 برابر) ساخته شده است. سپس با کاهش 100 برابری و سپس 10 برابری و غیره عکس می گیرند. تا تصویر نهایی روی صفحه دقیقاً با مدار مورد نیاز مطابقت داشته باشد. صفحه عکاسی حاصل به عنوان ماسک برای انتقال الگو به سطح زیرلایه استفاده می شود. یک فرآیند فوتولیتوگرافی برای ایجاد سوراخ در لایه ای از دی اکسید سیلیکون واقع بر روی یک بستر در نظر بگیرید. برنج. 5.5

1 – ماسک عکس شیشه ای

2 - مقاوم به نور

3 - SiO 2 (اکسید سیلیکون)

4- بستر سیلیکونی

5- الگوی ضد نور روی امولسیون عکس

6- اشعه ماوراء بنفش

الف) پوشش اولیه

ب) چاپ تماسی

ج) پس از تجلی

د) پس از اچینگ

ه) پس از برداشتن فتوریست

ابتدا یک فوتوریست (2) روی لایه اکسید اعمال می شود، سپس یک ماسک نوری شیشه ای (1) با الگوی مربوط به قسمتی از اکسید که باید حذف شود (5) روی فتوریست اعمال می شود. ماسک نوری در معرض اشعه ماوراء بنفش قرار می گیرد (6). نشان می دهند. در طول فرآیند توسعه، مناطق در معرض نور مقاوم نور (2) حل می شوند. لایه اکسیدی در پنجره با محلول اسیدی بریده می شود و لایه باقیمانده از مقاومت نوری برداشته می شود - به این روش روش چاپ تماسی می گویند. علاوه بر این، زمانی که لنزهای نوری بین ماسک نوری و زیرلایه قرار می گیرند، از چاپ پروجکشن استفاده می شود.

5.2.2.2 لیتوگرافی پرتوی الکترونی.

برای به دست آوردن یک الگو با استفاده از لیتوگرافی الکترونی، از دو روش استفاده می شود:

1) یک پرتو الکترونی که توسط کامپیوتر کنترل می شود، به شیوه ای مشخص در امتداد سطح بستر حرکت می کند.

2) پرتو الکترونی از ماسک های مخصوص عبور می کند.

در مورد اول، از دو نوع سیستم اسکن استفاده می شود - شطرنجی و برداری. در یک سیستم شطرنجی، پرتو الکترونی از نظر شدت مدوله می شود و خط به خط از کل سطح زیرلایه عبور می کند. در یک سیستم برداری، پرتو الکترونی منحرف می شود تا اثر آن روی مقاومت دقیقاً با الگوی مورد نظر مطابقت داشته باشد.

در نسخه دوم، فوتوکاتد روی سطح یک ماسک نوری با الگوی مشخص قرار می گیرد. پرتو های فرابنفشفتوکاتد از طریق ماسک تابش می شود که منجر به گسیل الکترون از فوتوکاتد در مناطق مربوط به الگو می شود. این الکترون‌ها با استفاده از میدان‌های الکترواستاتیکی و مغناطیسی یکنواخت که در جهت منطبق هستند، بر روی سطح مقاومت پرتاب می‌شوند. وضوح چنین سیستمی با ابعاد زیر میکرون در کل سطح زیرلایه مطابقت دارد.

5.2.2.3 لیتوگرافی اشعه ایکس.

روش لیتوگرافی اشعه ایکس در شکل 1 نشان داده شده است. 5.6:

1a - پرتو الکترونی

2a - هدف

3a - اشعه ایکس

1- مواد شفاف

2- جاذب

3 - واشر

4- فیلم پلیمری (مقاومت)

5- بستر

این ماسک از یک غشاء (4) شفاف برای اشعه ایکس تشکیل شده است که از یک فیلم که دارای یک الگوی مشخص است و از ماده ای ساخته شده است که به شدت اشعه ایکس را جذب می کند، حمایت می کند. این ماسک بر روی یک بستر پوشش داده شده با مقاومت حساس به تشعشع قرار دارد. در فاصله D از ماسک یک منبع نقطه‌ای از تابش اشعه ایکس وجود دارد که زمانی رخ می‌دهد که یک پرتو الکترونی متمرکز با یک هدف برهم‌کنش می‌کند. اشعه ایکس به ماسک تابش می کند و سایه هایی را از جاذب اشعه ایکس بر روی لایه های پلیمری ایجاد می کند. پس از قرار گرفتن در معرض، یا نواحی تابیده شده با مقاومت مثبت یا نواحی بدون تابش با مقاومت منفی حذف می شوند. در این حالت، برجستگی مربوط به الگو بر روی سطح مقاومت ایجاد می شود. پس از به دست آوردن تسکین بر روی مقاومت، بستر توسط اچ کردن، ساختن پردازش می شود مواد اضافیدوپینگ، رسوب مواد از طریق پنجره در الگوی مقاومت.

5.2.2.4 لیتوگرافی پرتو یونی.

در نتیجه جستجو برای راه‌هایی برای غلبه بر محدودیت‌های لیتوگرافی الکترونی و اشعه ایکس ظاهر شد. دو راه ممکن برای تشکیل یک تصویر روی یک یونوریست وجود دارد: اسکن با یک پرتو متمرکز و نمایش توپولوژی از یک الگو به سطح زیرلایه. لیتوگرافی پرتو الکترونی روبشی مشابه لیتوگرافی الکترونی روبشی است. یون های He + , H + , Ar + تشکیل شده در منبع یونی از منبع بیرون کشیده می شوند، شتاب می گیرند و به صفحه زیرلایه سیستم الکترون نوری متمرکز می شوند. اسکن در قاب هایی به مساحت 1 میلی متر مربع با حرکت مرحله به مرحله صحنه با بستر و هم ترازی در هر فریم انجام می شود. اسکن پرتو یون متمرکز برای به دست آوردن توپولوژی با اندازه های ویژگی در محدوده 0.03-0.3 میکرومتر طراحی شده است. لیتوگرافی پرتو یونی پروجکشن با یک پرتو یونی همسو شده گسترده به مساحت 1 سانتی متر مربع انجام می شود.

چشم انداز توسعه فن آوری مسطح در ایالات متحده در "نقشه ملی تکنولوژیک مسیر الکترونیک نیمه هادی" بیان شده است که منعکس کننده توسعه میکروالکترونیک تا سال 2010 است. طبق پیش بینی های این کار، ماده اصلی در تولید تراشه های انبوه VLSI همچنان سیلیکون خواهد بود. تولید VLSI شامل استفاده از فرآیندهای میکرولیتوگرافی پیشرفته با استفاده از ماسک های مقاومتی است که تحت تابش اشعه ماوراء بنفش یا اشعه ایکس برای ایجاد الگوهای جریان شناسی روی ویفرهای نیمه هادی تشکیل شده است.

تا سال 2010، برنامه ریزی شده است که قطر ویفرها به 400 میلی متر افزایش یابد و اندازه بحرانی عنصر تراشه (به عنوان مثال، عرض دروازه) به 70 نانومتر کاهش یابد. گام سیم کشی را به 0.3 میکرومتر کاهش دهید. لیتوگرافی نوری همچنان پیشرو در تولید VLSI (مدار مجتمع بسیار بزرگ) تا 150 نانومتر است که پیش‌بینی می‌شود در اوایل سال 2003 به دست آید.

6. دوره چهارم توسعه الکترونیک

6.1 اختراع اولین مدار مجتمع

در سال 1960، رابرت نویس از Fairchild ایده یک مدار مجتمع یکپارچه (اختراع ایالات متحده 2981877) را پیشنهاد و ثبت اختراع کرد و با استفاده از فناوری مسطح اولین مدارهای مجتمع یکپارچه سیلیکونی را تولید کرد. در یک مدار مجتمع یکپارچه، ترانزیستورها و مقاومت های سیلیکونی دوقطبی انتشار مسطح توسط نوارهای نازک و باریک آلومینیومی که روی یک اکسید غیرفعال قرار گرفته اند، به هم متصل می شوند. مسیرهای اتصال آلومینیوم با فتولیتوگرافی، با حکاکی یک لایه آلومینیومی که روی کل سطح اکسید قرار گرفته است، ساخته می‌شوند. این فناوری را فناوری مدار مجتمع یکپارچه می نامند. در همان زمان، کیلبی از تگزاس اینسترومنتز، ماشه ای را روی یک بلور ژرمانیوم ایجاد کرد و با سیم های طلایی اتصال برقرار کرد. این فناوری را فناوری مدار مجتمع هیبریدی می نامند. دادگاه استیناف ایالات متحده درخواست کیلبی را رد کرد و نویس را به عنوان مخترع یک ​​فناوری یکپارچه با یک اکسید روی سطح، راه‌های جداسازی شده و مسیرهای اکسیدی متصل به هم که از لایه‌ای از آلومینیوم رسوب‌شده توسط فوتولیتوگرافی حک شده‌اند، به رسمیت شناخت. اگرچه واضح است که ماشه کیلبی آنالوگ یک IC یکپارچه است.

خانواده ای از عناصر منطقی ترانزیستور ترانزیستور یکپارچه با چهار یا چند ترانزیستور دوقطبی روی یک تراشه سیلیکونی منفرد توسط Fairchild در فوریه 1960 منتشر شد و "micrologics" نامیده شد. فناوری مسطح Horney و فناوری یکپارچه Noyce پایه و اساس توسعه مدارهای مجتمع را در سال 1960، برای اولین بار در ترانزیستورهای دوقطبیو سپس 1965-1985 در ترانزیستورهای اثر میدانی و ترکیبی از هر دو. فاصله زمانی کم بین ایده و تولید سریال مدارهای مجتمع با کارایی توسعه دهندگان توضیح داده شده است. بنابراین در سال 1959، هورنی، با انجام آزمایش‌های متعدد، خود فناوری اکسیداسیون و انتشار ویفرهای سیلیکونی را به منظور یافتن عمق انتشار بهینه بور و فسفر و شرایط پوشش با اکسید توسعه داد. در همان زمان، Noyce، در یک اتاق تاریک، در عصرها، در تعطیلات آخر هفته، به طور مداوم بر روی بسیاری از ویفرهای سیلیکونی با اکسید و آلومینیوم در جستجوی نور مقاومت می کند و در معرض نور قرار می دهد. حالت های بهینهحکاکی آلومینیوم گرینیچ شخصاً با ابزارها کار می کند و ویژگی های ترانزیستورها و مدارهای مجتمع را در نظر می گیرد. هنگامی که هیچ داده قبلی یا تجربی وجود ندارد، کوتاه ترین مسیر برای اجرای عملی این است که "این کار را خودتان انجام دهید". راهی که چهار پیشگام انتخاب کردند - گرینیچ، هورنی، مور، نویس.

6.2 توسعه تولید سریال مدارهای مجتمع.

دو تصمیم سیاسی در سال های 1961-1962 اتخاذ شد. بر توسعه تولید ترانزیستورهای سیلیکونی و آی سی تأثیر گذاشت.

1) تصمیم IBM (نیویورک) برای توسعه یک رایانه امیدوارکننده نه دستگاه های ذخیره سازی فرومغناطیسی، بلکه دستگاه های حافظه الکترونیکی مبتنی بر ترانزیستورهای اثر میدانی کانال n (فلز-اکسید-نیمه هادی - MOS). نتیجه اجرای موفقیت آمیز این طرح، انتشار یک کامپیوتر جهانی با حافظه MOS - IBM-370/158 در سال 1973 بود.

2) تصمیمات بخشنامه شرکت Fairchild مبنی بر گسترش کار در آزمایشگاه تحقیقاتی نیمه هادی برای مطالعه دستگاه ها و مواد سیلیکونی برای آنها.

مور، نویس و گرینیچ از فیرچایلد در سال 1961 معلمی را از دانشگاه ایلینویز، کالیفرنیا استخدام کردند که دوره باردین را در فیزیک نیمه هادی ها در آنجا تدریس می کرد تا متخصصان جوان را به خدمت بگیرد. SA متخصصانی را استخدام کرد که به تازگی تحصیلات تکمیلی خود را به پایان رسانده بودند (شکل 4.9 را ببینید). اینها وانلس، اسنو - متخصصان فیزیک حالت جامد، اندرو گروو - شیمیدان فارغ التحصیل از دانشگاه برکلی، دیل - یک شیمیدان عملی بودند.

پروژه Instrument Physics and Materials توسط Deal، Grove و Snow معرفی شد. پروژه برنامه های کاربردی مدار توسط Wanless معرفی شد. نتایج تحقیقات این چهار هنوز در فناوری VLSI استفاده می شود.

در جولای 1968، گوردون مور و رابرت نویس بخش نیمه هادی فیرچایلد را ترک کردند و در 28 ژوئن 1968 یک شرکت کوچک به نام اینتل را با دوازده نفر که اتاقی را در مونتین ویو، کالیفرنیا اجاره کردند، تشکیل دادند. وظیفه مور، نویس و متخصص فناوری شیمیایی که به آنها پیوست، اندرو گروو، برای خود تعیین کردند، استفاده از پتانسیل عظیم ادغام تعداد زیادی از قطعات الکترونیکیبر روی یک تراشه نیمه هادی واحد برای ایجاد انواع جدیدی از دستگاه های الکترونیکی.

در سال 1997، اندرو گروو به «شخصیت سال» تبدیل شد و شرکتی که او رهبری می‌کرد، اینتل، که به یکی از شرکت‌های پیشرو در سیلیکون ولی در کالیفرنیا تبدیل شد، شروع به تولید ریزپردازنده‌ها برای 90 درصد رایانه‌های شخصی روی کره زمین کرد. از 1 ژانویه 1998، ارزش شرکت 15 میلیارد دلار، درآمد سالانه 5.1 میلیارد دلار است. گرو به عنوان رئیس هیئت مدیره فعالیت می کند. در سال 1999، این شرکت ماهانه 4 کوادریلیون ترانزیستور تولید کرد، یعنی. بیش از نیم میلیون برای هر ساکن کره زمین. صنعتگران اینتل تراشه های معروف Pemtium I, II, III را ایجاد می کنند.

اندرو گروو در 2 سپتامبر 1936 در مجارستان به دنیا آمد، نام او در آن زمان آندروس گروف بود. هنگامی که تانک های شوروی در سال 1956 وارد بوداپست شدند، آندروس به اتریش و از آنجا به نیویورک گریخت. او با درجه ممتاز از سیتی کالج فارغ التحصیل شد و از دکترای خود در دانشگاه کالیفرنیا در برکلی دفاع کرد. بسیاری از شرکت های بزرگ می خواستند یک دانشمند و مهندس جوان به دست آورند. با تشکر از Ca، Grove به Fairchild رفت.

تاریخچه دستگاه های ذخیره سازی الکترونیکی به اختراع سلول حافظه با دسترسی تصادفی پویا تک ترانزیستوری (DRRAM) در سال 1967 توسط دینارد از IBM برمی گردد. این اختراع تأثیر قوی و ماندگاری بر صنعت الکترونیک امروز و آینده‌ی دور داشته است. تأثیر آن به طور گسترده با اختراع خود ترانزیستور قابل مقایسه است. این سلول یک سوئیچ MOSPT و یک خازن را ترکیب می کند. ماسفت به عنوان سوئیچ برای شارژ (نوشتن) و تخلیه (خواندن) عمل می کند. تا سال 1988، تولید چنین سلول‌هایی از نظر تعداد تمام اجرام مصنوعی در سیاره ما رتبه اول را به خود اختصاص داد. سا تولید سالانه این سلول ها را در ابتدای قرن بیست و یکم 1020 واحد پیش بینی کرد.

در شکل شکل 6.1 مقطعی از یک سلول از یکی از اولین DRAMهای تجاری موجود (حافظه دسترسی تصادفی پویا) (ظرفیت 256 کیلوبیت) را نشان می دهد. خازن ذخیره دارای یک دی الکتریک دو لایه سیلیکون نیترید است لایه ی نازکاکسید سیلیکون رشد یافته حرارتی ثابت دی الکتریک نیترید ε = 7.5 بیشتر از اکسید ε = 3.9 است که ظرفیت بیشتری را در واحد سطح ایجاد می کند. انباشت بار بیشتر در یک منطقه کوچکتر و چگالی اطلاعات بالاتر. در شکل 6.1:

1 – باس بیت آلومینیومی

2 – اتوبوس های کلمه ای ساخته شده از فلز نسوز سیلیسید

3- صفحه خازن ساخته شده از پلی سیلیکون

4 - دی الکتریک دروازه ساخته شده از دی اکسید سیلیکون

اطلاعات نوشته شده در این سلول با خاموش شدن منبع تغذیه (ROM فرار) از بین می رود. در سال 1971، فرومن-بنچکوفسکی، کارمند اینتل، یک دستگاه حافظه فقط خواندنی قابل برنامه ریزی غیرفرار قابل پاک شدن را پیشنهاد و به تولید انبوه رساند. رفع شارژ در گیت های شناور این رام ها با نور فرابنفش انجام شد. بعدها، مهندسان اینتل رام‌های پاک‌شدنی الکتریکی را با سرعت بالا پیشنهاد کردند.

ظهور مدارهای مجتمع نقش تعیین کننده ای در توسعه الکترونیک ایفا کرد و مرحله جدیدی از میکروالکترونیک را آغاز کرد. میکروالکترونیک دوره چهارم شماتیک نامیده می شود، زیرا در ترکیب عناصر اصلی اصلی می توان عناصری معادل عناصر الکترو-رادیویی گسسته را تشخیص داد و هر مدار یکپارچه مربوط به یک مدار الکتریکی اساسی خاص است، همانطور که برای اجزای الکترونیکی تجهیزات نسل های قبلی

اهمیت ویژه ای برای تولید انبوهطراحی تراشه یک روش طراحی تراشه است که توسط Dennard از IBM توسعه یافته است. در سال 1973، دنارد و همکارانش نشان دادند که اندازه یک ترانزیستور را می توان بدون بدتر شدن مشخصات جریان-ولتاژ آن کاهش داد. این روش طراحی را قانون مقیاس بندی می نامند.

6.3 مراحل توسعه میکروالکترونیک

مدارهای مجتمع شروع به نامیدن دستگاه های میکروالکترونیک کردند که به عنوان یک محصول واحد با چگالی بالای عناصر معادل عناصر یک مدار معمولی در نظر گرفته می شود. پیچیدگی عملکردهای انجام شده توسط ریز مدارها با افزایش درجه یکپارچگی به دست می آید.

توسعه تولید سریال مدارهای مجتمع در مراحل زیر انجام شد:

1) 1960 - 1969 - مدارهای مجتمع با درجه یکپارچگی پایین، 10 2 ترانزیستور روی یک تراشه 0.25 x 0.5 میلی متر در اندازه (MIS).

2) 1969 - 1975 - مدارهای مجتمع با درجه یکپارچگی متوسط، 10 3 ترانزیستور روی یک تراشه (SIS).

3) 1975 - 1980 - مدارهای مجتمع با درجه یکپارچگی بالا، 10 4 ترانزیستور روی یک تراشه (LSI).

4) 1980 - 1985 - مدارهای مجتمع با درجه یکپارچگی بسیار بالا، 10 5 ترانزیستور روی یک تراشه (VLSI).

5) از سال 1985 - مدارهای مجتمع با درجه یکپارچگی فوق العاده بالا، 10 7 ترانزیستور یا بیشتر روی یک تراشه (UBIS).

انتقال از MIS به UBIS بیش از یک ربع قرن انجام شد. به عنوان پارامتری که به طور کمی این فرآیند را نشان می دهد، از تغییر سالانه تعداد عناصر n قرار داده شده در یک تراشه استفاده می شود که با درجه یکپارچگی مطابقت دارد. طبق قانون مور، تعداد عناصر روی یک آی سی هر سه سال 4 برابر افزایش می یابد. محبوب ترین و سودآورترین کریستال های منطقی با چگالی بالا - ریزپردازنده های اینتل و موتورولا بودند.

در سال های 1981-1982، پیشرفت مدارهای مجتمع VLSI با در دسترس بودن فناوری لیتوگرافی (پرتو الکترونی، اشعه ایکس و لیزر اکسایمر عمیق فرابنفش) و در دسترس بودن تجهیزات ساخت تحریک شد. قبلاً در سال 1983 ، همانطور که مور (در یک کنفرانس بین المللی) اشاره کرد ، به دلیل شکل گیری ظرفیت تولید مازاد ، هم در ایالات متحده و هم در آسیا ، پیشرفت در توسعه میکروالکترونیک فقط با توجه به وضعیت بازار تعیین شد. بنابراین قبلاً در سالهای 1985 - 1987 ، 80٪ از کل DZUPV در ایالات متحده قبلاً توسط ژاپن تأمین می شد ، زیرا آنها موفق به بهبود فناوری و کاهش قیمت شدند.

6.4 تاریخچه ایجاد میکروالکترونیک در اتحاد جماهیر شوروی ("بولتن شعبه خاور دور آکادمی علوم روسیه"، 1993، شماره 1)

بر اساس داده های منتشر شده در خبرنامه، بنیانگذار میکروالکترونیک در اتحاد جماهیر شوروی استاروس فیلیپ جورجیویچ بود. او در سال 1918 در حومه نیویورک در خانواده ای از اهل یونان به نام سارانت به دنیا آمد. او در سال 1941 در رشته مهندسی برق از دانشگاه فارغ التحصیل شد، در مراکز تحقیقات دفاعی کار کرد و عصرها برای قبولی در آزمون کارشناسی ارشد مهندسی درس خواند. در دوران دانشجویی در جنبش ضد فاشیستی شرکت کرد، به حزب کمونیست آمریکا پیوست و با روزنبرگ ها دوست بود. وقتی روزنبرگ ها دستگیر شدند، اف بی آی با سارانت تماس گرفت. پس از اولین بازجویی توسط FBI، سارانت به اتحاد جماهیر شوروی مهاجرت کرد و نام و نام خانوادگی خود را تغییر داد. بنابراین ما یک متخصص - Staros F.G. را گرفتیم که به عنوان طراح ارشد موسسه فنی و نظامی به چکسلواکی فرستاده شد. هنگامی که خروشچف در سال 1955 دوره ای را برای انقلاب علمی و فناوری تعیین کرد، استاروس به اتحاد جماهیر شوروی دعوت شد و به ریاست آزمایشگاه ویژه ای که در لنینگراد تحت نظارت کمیته فناوری هوانوردی ایجاد شد، پیشنهاد شد. قبلاً در سال 1958 استاروس در یک جلسه بسته از کارگران برجسته صنعت الکترونیک با گزارشی حاوی پیشنهادی برای توسعه یک پایه عنصر جدید و در واقع با برنامه ای برای ایجاد شاخه جدیدی از علم و فناوری - میکروالکترونیک صحبت کرد. این ایده ها در رده های بالای قدرت مورد حمایت قرار گرفتند و در سال 1959 استاروس این فرصت را داشت که دفتر طراحی و فناوری خود (AKTB) را ایجاد کند. در اوایل دهه 60، در آنجا، تحت رهبری Staros، یک ماشین کنترل دیجیتال (UM-1) با سرعت 8 هزار عملیات در ثانیه توسعه یافت. و زمان کار 250 ساعت هنوز از ریز مدارها استفاده نکرده است (زیرا قابلیت اطمینان آنها در آن زمان بسیار پایین بود) و عناصر فعال ترانزیستورهای ژرمانیومی P15. با این حال، به لطف نصب صفحه، یک دستگاه فشرده و ارزان به دست آمد. در سال 1960 استاروس برای ایجاد این دستگاه جایزه دولتی دریافت کرد. نزدیکترین دستیار استاروس، یوسیو وینیامینوویچ برگ (جوئل بور سابق) است. برگ، پس از مهاجرت ناگهانی سارانتا، برای جستجوی او به اروپا رفت و زمانی که آماده رفتن به پراگ بود، او را در مسکو یافت. بور برگ شد.

در سال 1962، خروشچف از AKTB بازدید کرد. ماشین های UM-1 و Elektronika-200 به او نشان داده شد. بعدها، کارشناسان آمریکایی خاطرنشان کردند که Elektronika-200 اولین کامپیوتر ساخت شوروی است که می تواند به خوبی طراحی شده و به طور شگفت انگیزی مدرن در نظر گرفته شود. این دستگاه با استفاده از اولین مدارهای مجتمع شوروی قادر به انجام 40 هزار عملیات در ثانیه بود. خروشچف خوشحال شد.

در این زمان، کمیته ایالتی برای صنعت الکترونیک وجود داشت که برای دفاع کار می کرد و توسط الکساندر شوکین، مردی با دیدگاه های مترقی، رهبری می شد. او پیشنهاد کرد استاروس یک مرکز علمی و فنی برای الکترونیک در منطقه مسکو (زلنوگراد) ایجاد کند. استاروس مشتاقانه دست به کار شد و در عرض چند هفته یک طرح دقیق برای سازماندهی مجموعه ای از چندین موسسه و یک کارخانه آزمایشی تهیه کرد. این طرح در راس تصویب شد و استاروس به عنوان مدیر علمی مرکز آینده منصوب شد.

تاریخچه و توسعه مهندسی رادیو

موضوع مهندسی الکترونیک تئوری و عمل استفاده از دستگاه های الکترونیکی، یونی و نیمه هادی در دستگاه ها، سیستم ها و تاسیسات برای حوزه های مختلف اقتصاد ملی است. انعطاف‌پذیری تجهیزات الکترونیکی، سرعت بالا، دقت و حساسیت فرصت‌های جدیدی را در بسیاری از شاخه‌های علم و فناوری باز می‌کند.

رادیو (از لاتین "radiare" - ساطع کردن، انتشار پرتوها) -

1). روشی برای انتقال بی سیم پیام ها از راه دور با استفاده از امواج الکترومغناطیسی (امواج رادیویی) که توسط دانشمند روسی A.S. پوپوف در 1895;

2). حوزه علم و فناوری مرتبط با مطالعه پدیده‌های فیزیکی زیربنای این روش و استفاده از آن در ارتباطات، پخش، تلویزیون، مکان‌یابی و غیره است.

رادیو، همانطور که در بالا ذکر شد، توسط دانشمند بزرگ روسی الکساندر استپانوویچ پوپوف کشف شد. تاریخ اختراع رادیو را 7 می 1895 می دانند که A.S. پوپوف گزارش عمومی و نمایش عملکرد گیرنده رادیویی خود را در جلسه ای از گروه فیزیک انجمن فیزیک-شیمیایی روسیه در سن پترزبورگ ارائه داد.

توسعه الکترونیک پس از اختراع رادیو را می توان به سه مرحله تقسیم کرد: رادیو تلگراف، مهندسی رادیو و مرحله خود الکترونیک.

در دوره اول (حدود 30 سال) رادیوتلوگرافی توسعه یافت و مبانی علمی مهندسی رادیو توسعه یافت. به منظور ساده سازی طراحی گیرنده رادیویی و افزایش حساسیت آن، توسعه و تحقیقات فشرده در کشورهای مختلف بر روی انواع آشکارسازهای ساده و قابل اعتماد نوسانات فرکانس بالا - آشکارسازها انجام شد.

در سال 1904 اولین لامپ دو الکترودی (دیود) ساخته شد که هنوز به عنوان آشکارساز نوسانات فرکانس بالا و یکسو کننده جریان های فرکانس فنی استفاده می شود و در سال 1906 یک آشکارساز کربوراندوم ظاهر شد.

یک لامپ سه الکترودی (تریود) در سال 1907 پیشنهاد شد. در سال 1913، مداری برای گیرنده احیا کننده لامپ ایجاد شد و نوسانات الکتریکی پیوسته با استفاده از یک تریود به دست آمد. ژنراتورهای الکترونیکی جدید جایگزینی ایستگاه های رادیویی جرقه و قوس را با ایستگاه های لوله ای امکان پذیر کردند که عملاً مشکل تلفن رادیویی را حل کرد. ورود لوله های خلاء به مهندسی رادیو توسط جنگ جهانی اول تسهیل شد. از سال 1913 تا 1920، فناوری رادیویی به فناوری لوله تبدیل شد.

اولین لوله های رادیویی در روسیه توسط N.D. پاپالکسی در سال 1914 در سن پترزبورگ. به دلیل عدم پمپاژ کامل، آنها خلاء نبودند، بلکه پر از گاز (با جیوه) بودند. اولین لوله های دریافت و تقویت کننده خلاء در سال 1916 توسط M.A. ساخته شد. بونش بروویچ. Bonch-Bruevich در سال 1918 توسعه تقویت کننده های داخلی و لوله های رادیویی ژنراتور را در آزمایشگاه رادیویی نیژنی نووگورود رهبری کرد. سپس اولین مؤسسه علمی و مهندسی رادیو در کشور با برنامه ای گسترده ایجاد شد که بسیاری از دانشمندان مستعد و علاقمندان جوان مهندسی رادیو را به فعالیت در عرصه رادیو جذب کرد. آزمایشگاه نیژنی نووگورود به یک جعل واقعی متخصصان رادیو تبدیل شد؛ بسیاری از زمینه های مهندسی رادیو در آن متولد شدند که بعداً به بخش های مستقل الکترونیک رادیویی تبدیل شدند.

در مارس 1919، تولید سریال لوله الکترونی RP-1 آغاز شد. در سال 1920، Bonch-Bruevich توسعه اولین لامپ ژنراتور جهان را با یک آند مسی و خنک کننده آب با قدرت تا 1 کیلو وات و در سال 1923 - با قدرت تا 25 کیلو وات تکمیل کرد. در آزمایشگاه رادیویی نیژنی نووگورود O.V. Losev در سال 1922 امکان تولید و تقویت سیگنال های رادیویی را با استفاده از دستگاه های نیمه هادی کشف کرد. او یک گیرنده بدون لوله ایجاد کرد - کریستادین. اما در آن سال ها روش های تولید مواد نیمه هادی توسعه نیافت و اختراع او فراگیر نشد.

در دوره دوم (حدود 20 سال) رادیوتلوگرافی به توسعه خود ادامه داد. در همان زمان، رادیو تلفن و پخش رادیویی به طور گسترده توسعه یافت و مورد استفاده قرار گرفت و ناوبری رادیویی و مکان یابی رادیویی ایجاد شد. انتقال از تلفن رادیویی به برنامه های کاربردی دیگر امواج الکترومغناطیسیبه لطف دستاوردهای فناوری الکترو وکیوم، که بر تولید دستگاه های مختلف الکترونیکی و یونی تسلط داشت، امکان پذیر شد.

انتقال از امواج بلند به امواج کوتاه و متوسط ​​و همچنین اختراع مدار سوپرهتروداین، مستلزم استفاده از لامپ های پیشرفته تری نسبت به تریود بود.

در سال 1924، یک لامپ محافظ با دو شبکه (تترود) ساخته شد و در سال 1930 - 1931. - پنتود (لامپ با سه شبکه). تولید لوله های الکترونیکی با کاتدهای غیرمستقیم شروع شد. توسعه روش های خاص دریافت رادیویی مستلزم ایجاد انواع جدیدی از لامپ های چندشبکه ای (اختلاط و تبدیل فرکانس در 1934 - 1935) بود. تمایل به کاهش تعداد لامپ ها در یک مدار و افزایش کارایی تجهیزات منجر به توسعه لامپ های ترکیبی شد.

توسعه و استفاده از امواج فوق کوتاه منجر به بهبود لوله های الکترونیکی شناخته شده (لوله های نوع بلوط، تریودهای فلزی-سرامیکی و لوله های فانوس دریایی) و همچنین توسعه دستگاه های الکترووکیوم با اصل جدید کنترل جریان الکترون - مگنترون های چند حفره ای شد. ، کلیسترون ها، لوله های موج سفر. این دستاوردهای فناوری الکترو وکیوم منجر به توسعه رادار، ناوبری رادیویی، ارتباطات رادیویی چند کاناله پالسی، تلویزیون و غیره شد.

در همان زمان، دستگاه‌های یونی توسعه یافتند که از تخلیه الکترون در گاز استفاده می‌کردند. شیر جیوه ای که در سال 1908 اختراع شد، به طور قابل توجهی بهبود یافت. یک گاسترون (1928-1929)، یک تیراترون (1931)، یک دیود زنر، لامپ های نئون و غیره ظاهر شد.

توسعه روش‌هایی برای انتقال تصاویر و تجهیزات اندازه‌گیری با توسعه و بهبود دستگاه‌های فوتوالکتریک مختلف (فتوسل‌ها، فتو ضرب‌کننده‌ها، لوله‌های تلویزیونی فرستنده) و دستگاه‌های پراش الکترونی برای اسیلوسکوپ‌ها، رادار و تلویزیون همراه بود.

در این سالها مهندسی رادیو به یک علم مهندسی مستقل تبدیل شد. صنایع الکترو وکیوم و رادیو به شدت توسعه یافتند. روش های مهندسی برای محاسبه مدارهای مهندسی رادیویی توسعه یافتند و تحقیقات گسترده ای انجام شد. تحقیق علمی، آثار نظری و تجربی.

و آخرین دوره (دهه 60-70) عصر فناوری نیمه هادی و خود الکترونیک است. الکترونیک در حال ورود به تمام شاخه های علم، فناوری و اقتصاد ملی است. الکترونیک به عنوان مجموعه ای از علوم، ارتباط نزدیکی با فیزیک رادیویی، رادار، ناوبری رادیویی، نجوم رادیویی، هواشناسی رادیویی، طیف سنجی رادیویی، محاسبات الکترونیکی و فناوری کنترل، کنترل رادیویی از راه دور، تله متری، الکترونیک رادیویی کوانتومی و غیره دارد.

در این دوره بهبود بیشتر دستگاه های وکیوم برقی ادامه یافت. توجه زیادی به افزایش استحکام، قابلیت اطمینان و دوام آنها می شود. لامپ های بی پایه (نوع انگشتی) و ساب مینیاتوری توسعه یافتند که امکان کاهش ابعاد تاسیسات حاوی تعداد زیادی لامپ رادیویی را فراهم می کند.

کار فشرده در زمینه فیزیک حالت جامد و نظریه نیمه هادی ها ادامه یافت؛ روش هایی برای تولید تک بلورهای نیمه هادی ها، روش هایی برای خالص سازی آنها و معرفی ناخالصی ها توسعه یافت. مدرسه شوروی آکادمیک A.F. Ioffe سهم بزرگی در توسعه فیزیک نیمه هادی ها داشت.

دستگاه های نیمه هادی به سرعت و به طور گسترده ای در دهه 50-70 در تمام زمینه های اقتصاد ملی گسترش یافتند. در سال 1926، یکسو کننده AC نیمه هادی ساخته شده از اکسید مس پیشنهاد شد. بعداً یکسو کننده های ساخته شده از سلنیوم و سولفید مس ظاهر شدند. توسعه سریع فناوری رادیویی (به ویژه رادار) در طول جنگ جهانی دوم انگیزه جدیدی به تحقیقات در زمینه نیمه هادی ها داد. یکسو کننده های نقطه جریان متناوب مایکروویو مبتنی بر سیلیکون و ژرمانیوم توسعه یافتند و بعداً دیودهای ژرمانیوم مسطح ظاهر شدند. در سال 1948، دانشمندان آمریکایی Bardeen و Brattain یک ترانزیستور نقطه نقطه ژرمانیوم ایجاد کردند که برای تقویت و تولید نوسانات الکتریکی مناسب بود. بعداً یک تریود نقطه سیلیکونی ساخته شد. در اوایل دهه 70 ترانزیستورهای نقطه‌ای عملاً مورد استفاده قرار نمی‌گرفتند و نوع اصلی ترانزیستور یک ترانزیستور مسطح بود که برای اولین بار در سال 1951 ساخته شد. در پایان سال 1952، یک تترود با فرکانس بالا مسطح، یک ترانزیستور اثر میدان و موارد دیگر. انواع دستگاه های نیمه هادی پیشنهاد شد. در سال 1953 ترانزیستور دریفت توسعه یافت. در طی این سال ها، فرآیندهای فن آوری جدید برای پردازش مواد نیمه هادی و روش های ساخت به طور گسترده توسعه و مطالعه شد. اتصالات pnو خود دستگاه های نیمه هادی. در اوایل دهه 70، علاوه بر ترانزیستورهای مسطح و دریفت ژرمانیوم و سیلیکون، وسایل دیگری که از خواص مواد نیمه هادی استفاده می کردند نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفتند: دیودهای تونلی، دستگاه های سوئیچینگ چهار لایه کنترل شده و کنترل نشده، فتودیودها و ترانزیستورهای نوری، واریکاپ ها، ترمیستورها و غیره. .

توسعه و بهبود دستگاه های نیمه هادی با افزایش فرکانس های کاری و افزایش توان مجاز مشخص می شود. اولین ترانزیستورها قابلیت های محدودی داشتند (حداکثر فرکانس کاری صدها کیلوهرتز و توان اتلاف مرتبه 100 تا 200 مگاوات) و فقط می توانستند برخی از عملکردهای لوله های خلاء را انجام دهند. برای همان محدوده فرکانس، ترانزیستورهایی با توان ده ها وات ایجاد شد. بعداً ترانزیستورهایی ساخته شدند که قادر به کار در فرکانس های تا 5 مگاهرتز و اتلاف توان 5 وات بودند و قبلاً در سال 1972 نمونه هایی از ترانزیستورها برای فرکانس های کاری 20 - 70 مگاهرتز با توان اتلاف به 100 وات ساخته شد. یا بیشتر. ترانزیستورهای کم مصرف (حداکثر 0.5 - 0.7 وات) می توانند در فرکانس های بالاتر از 500 مگاهرتز کار کنند. بعداً ترانزیستورهایی ظاهر شدند که در فرکانس های حدود 1000 مگاهرتز کار می کردند. در همان زمان، کار برای گسترش محدوده دمای عملیاتی انجام شد. ترانزیستورهای ساخته شده بر اساس ژرمانیوم در ابتدا دمای کاری بالاتر از +55 ¸ 70 درجه سانتیگراد نداشتند و آنهایی که بر اساس سیلیکون بودند - بالاتر از +100 ¸ 120 درجه سانتیگراد نداشتند. نمونه‌های ترانزیستورهای آرسنید گالیم که بعداً ایجاد شدند در دمای تا +250 درجه سانتی‌گراد قابل استفاده بودند و فرکانس‌های کاری آنها در نهایت به 1000 مگاهرتز افزایش یافت. ترانزیستورهای کاربید وجود دارند که تا دمای 350 درجه سانتیگراد کار می کنند. ترانزیستورها و دیودهای نیمه هادی در دهه 70 از بسیاری جهات بر لوله های خلاء برتری داشتند و در نهایت به طور کامل جایگزین آنها از حوزه الکترونیک شدند.

طراحان سیستم‌های الکترونیکی پیچیده، به تعداد ده‌ها هزار قطعه فعال و غیرفعال، با وظیفه کاهش اندازه، وزن، مصرف برق و هزینه دستگاه‌های الکترونیکی، بهبود ویژگی‌های عملکرد آنها و از همه مهم‌تر دستیابی به قابلیت اطمینان عملیاتی بالا مواجه هستند. این مشکلات با موفقیت توسط میکروالکترونیک حل می شود - شاخه ای از الکترونیک که طیف گسترده ای از مشکلات و روش های مرتبط با طراحی و ساخت تجهیزات الکترونیکی در طراحی میکرومینیاتور را به دلیل حذف کامل یا جزئی اجزای گسسته پوشش می دهد.

روند اصلی در ریزمینیاتورسازی "ادغام" مدارهای الکترونیکی است، یعنی. تمایل به ساخت همزمان تعداد زیادی از عناصر و اجزای مدارهای الکترونیکی که به طور جدایی ناپذیری به هم مرتبط هستند. بنابراین، در میان حوزه‌های مختلف میکروالکترونیک، میکروالکترونیک یکپارچه که یکی از حوزه‌های اصلی فناوری الکترونیک مدرن است، مؤثرترین است. امروزه مدارهای مجتمع بسیار بزرگ به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند؛ تمام تجهیزات الکترونیکی مدرن، به ویژه رایانه ها و غیره، بر روی آنها ساخته می شوند.

کتاب های مورد استفاده:

1. فرهنگ لغت کلمات خارجی. ویرایش نهم انتشارات "زبان روسی" 1979، rev. - M.: "زبان روسی"، 1982 - 608 ص.

2. Vinogradov Yu.V. "مبانی فناوری الکترونیک و نیمه هادی." اد. دوم، اضافه کنید. م.، "انرژی"، 1972 - 536 ص.

3. مجله رادیو، شماره 12، 1357

سخنرانی شماره 1

1. معرفی. موضوع و مفاهیم اولیه رادیو الکترونیک.

2. اصول اولیه انتقال و دریافت اطلاعات.

معرفی. موضوع و مفاهیم اولیه رادیو الکترونیک.

رادیوالکترونیک نام جمعی برای طیف وسیعی از زمینه های علم و فناوری است که با مشکلات انتقال، دریافت و تبدیل اطلاعات با استفاده از نوسانات الکترومغناطیسی در محدوده فرکانس رادیویی مرتبط است. پوشش های الکترونیک رادیویی مهندسی رادیو، فیزیک رادیویی و الکترونیکو همچنین تعدادی حوزه جدید که در نتیجه توسعه و تمایز آنها پدید آمدند. اساساً، رادیو الکترونیک موظف به موفقیت در توسعه مهندسی رادیو است.

مهندسی رادیو (از رادیو لاتین - انتشار پرتوها؛ از یونانی techne - هنر، مهارت) پایه اصلی الکترونیک رادیویی است و بنابراین اصطلاح "الکترونیک رادیویی" اغلب به عنوان مهندسی رادیو درک می شود. در بعد فنی، مهندسی رادیو با توسعه سیستم های مختلف طراحی شده برای انتقال و دریافت اطلاعات با استفاده از امواج الکترومغناطیسی (از جمله نوری) همراه است.

سیستم های رادیویی عبارتند از:

سیستم های پخش صدا و تلویزیون؛

فضای جهانی (ماهواره ای) ارتباطات رادیویی، پخش تلویزیونی و سیستم های ناوبری رادیویی؛

سیستم های ارتباط رادیویی سیار با استفاده از وسایل زمینی - سلولی،

حرفه ای (ترانکینگ)، پیجینگ و ارتباطات بی سیم؛

سیستم های ارتباطی با اجسام هوابرد و زمینی متحرک،

کشتی های سطح دریا و زیر آب و سایر انواع ارتباطات رادیویی؛

سیستم های کنترل رادیویی، بیوتلمتری و رادیوتلمتری

کنترل اشیاء مختلف؛

سیستم های مهندسی رادیو رادار، دفاع هوایی و سیستم های دفاع موشکی؛

سیستم های هواشناسی و اندازه گیری اطلاعات و سیستم های نظارتی مختلف از جمله فضایی.

چند رسانه ای و سیستم های دیگر.

مهندسی رادیو همچنین شامل نجوم رادیویی، رادیوگرافی، دید رادیویی، شناسایی رادیویی و اقدامات متقابل رادیویی، الکترونیک صنعتی و

مهندسی رادیو، مهندسی رادیو پزشکی و غیره

رادیوفیزیک - شاخه ای از فیزیک که در آن مبانی فیزیکی مهندسی رادیو مطالعه می شود. مهم ترین مسائل رادیوفیزیک مطالعه برانگیختگی و تبدیل سیگنال های الکتریکی و تداخل و همچنین تابش و انتشار نوسانات الکترومغناطیسی است.

توسعه مهندسی رادیو به طور مستقیم با ایجاد یک پایه عنصری مرتبط است، به ویژه با توسعه دستگاه های الکترونیکی برای سیستم هایی برای انتقال اطلاعات از راه دور با استفاده از نوسانات الکترومغناطیسی. توسعه بیشتر مهندسی رادیو به طور مداوم وظایفی را برای ایجاد و اجرای عناصر و اجزای الکترونیکی جدید ایجاد کرد که منجر به ظهور شاخه مستقل علم - الکترونیک شد.

الکترونیک - علم برهم کنش ذرات باردار (الکترون ها، یون ها) با میدان های الکترومغناطیسی و روش هایی برای ایجاد ابزار و وسایل الکترونیکی که عمدتاً برای انتقال، ذخیره و پردازش اطلاعات استفاده می شود، در آغاز قرن بیستم پدید آمد. الکترونیک خلاء در ابتدا توسعه یافت. بر اساس آن، دستگاه های خلاء الکتریکی ایجاد شد. الکترونیک به وضوح به الکترونیک انرژی یا قدرت (یکسو کننده های قدرت، اینورترها و غیره) و میکروالکترونیک تقسیم می شود. میکروالکترونیک- بخشی از الکترونیک مرتبط با ایجاد مدارهای مجتمع - محصولات غیرقابل تقسیم که عملکردهای خاصی را برای تبدیل و پردازش سیگنال ها انجام می دهند و چگالی بسته بندی بالایی دارند.

عناصر متصل به برق

اصول اولیه انتقال و دریافت اطلاعات.

در رادیو الکترونیک و فناوری ارتباطات، انتقال اطلاعات در فضا با استفاده از نوسانات الکترومغناطیسی (امواج) انجام می شود. طبق تعریف K. Shannon: "اطلاعات پیامی است که عدم قطعیت را کاهش می دهد." اطلاعات یک ویژگی ناملموس ماده است و تابع قوانین خاصی است. مهمترین آنها قانون حفظ اطلاعات است: "اطلاعات تا زمانی که حامل اطلاعات، حافظه، بدون تغییر باقی بماند، معنای خود را بدون تغییر حفظ می کند." مجموعه ای از علائم (نمادها) که اطلاعات را نمایش می دهند (حمل کننده) نامیده می شود پیام. پیام را می توان در قالب متن تلگرام، اطلاعات ارسال شده از طریق تلفن، رادیو، تلویزیون و سایر انواع ارتباطات رادیویی، مجموعه ای از داده های الکترونیکی ذخیره شده در رسانه های مغناطیسی - دیسک ها، حافظه فلش (از انگلیسی Flash - "فلش"؛ حافظه قابل برنامه ریزی مجدد و غیر فرار قابل بازنویسی مجدد) که در رایانه ها استفاده می شود. آخرین نوع اطلاعات نامیده می شود الکترونیکی. آنها با استفاده از یک رسانه ملموس پیامی را منتقل می کنند. به عنوان مثال، هنگام ارسال پیام از طریق پست، رسانه کاغذی است. در مهندسی رادیو و ارتباطات رادیویی از سیگنال های مختلفی به عنوان حامل استفاده می شود. علاوه بر این، برای انتقال اطلاعات، از سیگنال های خاصی استفاده می شود - فرآیندهای فیزیکی که مقادیر پارامتر آنها پیام های ارسال شده را منعکس می کند. هر فرآیند فیزیکی که مطابق با پیام ارسال شده تغییر کند می تواند به عنوان سیگنال استفاده شود. علامت- یک فرآیند فیزیکی (یا پدیده) که حامل اطلاعاتی در مورد وضعیت یک شیء مشاهده است. سیگنال های مهندسی رادیو با توجه به ماهیت فیزیکی خود عبارتند از: سیگنال های الکتریکی، الکترومغناطیسی، نوری، صوتی، مغناطیس استاتیک و غیره. کمیت فیزیکی که یک سیگنال الکتریکی را مشخص می کند ولتاژ و به طور معمول جریان (گاهی اوقات توان) است.

سیگنال الکتریکی u(t) نشان دهنده ولتاژ در مقابل زمان است. سیگنال هایی که اطلاعات را منعکس می کنند می توانند بر مبدل ها و تقویت کننده های سیگنال تأثیر بگذارند. مبدل های سیگنال به دو دسته تقسیم می شوند. مبدل های یک کلاس تحت تأثیر یک فرآیند فیزیکی با یک ماهیت (مثلاً یک سیگنال صوتی) قرار می گیرند و خروجی سیگنالی با ماهیت متفاوت است (به ویژه سیگنال الکتریکی در خروجی میکروفون، دوربین تلویزیون و غیره .). در مبدل (و تقویت کننده) کلاس دیگر، به عنوان یک قاعده، تبدیل (و تقویت) سیگنال های الکتریکی بدون تغییر ماهیت فیزیکی آنها انجام می شود. منتقل شده (از این پس اغلب، مفید) سیگنال ها با تغییر پارامترهای خاصی از محیط فیزیکی مطابق با پیام ارسال شده تولید می شوند. این فرآیند تغییر پارامترهای یک حامل پیام در مهندسی رادیو و ارتباطات را مدولاسیون می گویند. توصیه می شود پارامترهای سیگنال ارسالی را که از نظر انتقال آن اساسی هستند وارد کنید. این پارامترها مدت زمان سیگنال هستند Ts، عرض طیفی آن Fcو محدوده دینامیکی دی سی. مدت زمان سیگنال Tc پارامتر طبیعی آن است که فاصله زمانی وجود این سیگنال را تعیین می کند. پهنای طیف سیگنال ارسالی Fc ایده ای از نرخ تغییر این سیگنال در فاصله زمانی وجود آن را می دهد. طیف سیگنال ارسالی در اصل می تواند نامحدود باشد. با این حال، برای هر سیگنال، می توانید محدوده فرکانسی که انرژی اصلی آن (تا 90٪) در آن متمرکز است را مشخص کنید. این محدوده پهنای طیف سیگنال مفید را تعیین می کند.

منبع پیام (منبع اطلاعات) می تواند آنالوگ یا گسسته باشد. خروجی یک منبع آنالوگ می تواند هر مقداری از یک دامنه پیوسته از دامنه ها باشد، در حالی که خروجی یک منبع اطلاعات گسسته می تواند مقادیری از یک مجموعه محدود از دامنه ها باشد.

در هر دو مورد، از یک موج حامل برای انتقال یک پیام استفاده می شود. حامل برای حل دو مشکل مورد نیاز است:

الف) کاهش اندازه آنتن ها (h=λ/4؛ λ=3*10 8 / f );

ب) قرار دادن تعداد زیادی ایستگاه روی هوا.

فرآیندی که در نتیجه آن یک یا چند پارامتر از نوسان حامل بر اساس قانون پیام ارسالی تغییر می کند، نامیده می شود. مدولاسیوننوسان فرکانس بالا مدوله شده به عنوان سیگنال ثانویه طبقه بندی می شود و سیگنال رادیویی نامیده می شود.

برنج. نمودارهای زمان بندی برای فرآیند مدولاسیون دامنه:

الف - سیگنال تعدیل کننده؛ ب - ارتعاش حامل؛ ج - سیگنال AM

برای یک حامل، وابستگی ولتاژ به زمان توسط عبارت داده می شود

که در آن U H دامنه است (حداکثر ارتفاع سینوسی؛ توجه داشته باشید که دامنه سیگنال مدول بیشترین انحراف آن از صفر است، بنابراین، دامنه همیشه مثبت است) در غیاب مدولاسیون (دامنه نوسان حامل). )<ω 0 - угловая (круговая) частота; φ 0 - начальная фаза; Ψ= ω 0 t + φ 0 - полная (текущая или мгновенная) фаза.

فرکانس دایره ای ω 0، دوره نوسان T 0 و فرکانس چرخه ای f 0 = 1/T 0

از طریق رابطه با یکدیگر مرتبط هستند

با مدولاسیون دامنه، پوشش سیگنال مدوله شده با دامنه (سیگنال AM) U H (t) از نظر شکل با سیگنال تعدیل کننده منطبق است، بنابراین عبارت به شکل زیر خواهد بود:

در اینجا k A یک ضریب تناسب بدون بعد است، به طوری که U H (t) ≥ 0 باشد.

سیستم های ارتباط رادیویی آنالوگیک بلوک دیاگرام ساده شده از یک کانال سیستم ارتباط رادیویی آنالوگ (با سیگنال های پیوسته) (کانال رادیویی) با به اصطلاح مدولاسیون دامنه (AM) یک موج حامل در شکل نشان داده شده است.

برنج. بلوک دیاگرام ساده شده یک کانال سیستم ارتباط رادیویی آنالوگ

که در
به طور کلی، پیام اولیه s = s(t) الکتریکی نیست، می تواند هر ماهیت فیزیکی داشته باشد (تصویر متحرک، لرزش صدا و غیره) و بنابراین باید به سیگنال الکتریکی (اولیه) y(t) تبدیل شود. با استفاده از مبدل سیگنال الکتروفیزیکی (SFSC)، ساده تر از مبدل سیگنال، که اغلب با یک دستگاه رمزگذاری - یک رمزگذار ترکیب می شود. منبع پیام در یک انتقال تلفنی بلندگو است. برای تلویزیون - تصویر ارسال شده و غیره. هنگام انتقال گفتار و موسیقی، یک میکروفون به عنوان مبدل سیگنال و رمزگذار عمل می کند. هنگام انتقال تصاویر - انتقال لوله های تلویزیونی یا ماتریس های خاص. در تلگراف، هنگام تبدیل سیگنال، دنباله ای از عناصر یک پیام نوشتاری (حروف) با استفاده از دستگاه تلگراف با دنباله ای از نمادهای رمزی (0، 1 یا نقطه، خط تیره) جایگزین می شود که به طور همزمان به دنباله ای مستقیم تبدیل می شود. پالس های الکتریکی فعلی با مدت زمان های مختلف، قطبیت ها و غیره

سیستم های ارتباط رادیویی دیجیتال (گسسته) (DCS).اینها سیستم هایی هستند که در آنها هر دو سیگنال ارسالی و دریافتی دنباله ای از نمادهای گسسته هستند. یک مثال معمولی از چنین سیستمی تلگراف است که در آن پیام و سیگنال دنباله ای از نقاط، خط تیره و فاصله بین آنها هستند. در سیستم های انتقال اطلاعات دیجیتال (گسسته، پالسی)، انرژی سیگنال مفید به طور مداوم منتشر نمی شود (مانند یک حامل سینوسی - یک حامل هارمونیک)، بلکه به شکل پالس های کوتاه است. این اجازه می دهد تا با همان انرژی تابشی کل مانند یک حامل پیوسته، اوج (حداکثر) توان را در پالس مربوطه افزایش دهید و در نتیجه ایمنی دریافت نویز را افزایش دهید. در سیستم های ارتباطات دیجیتال، وظیفه گیرنده بازتولید دقیق سیگنال ارسالی نیست، بلکه بر اساس سیگنال تحریف شده توسط نویز، تعیین می کند که کدام سیگنال از مجموعه نهایی توسط فرستنده ارسال شده است. یک توالی دوره ای از پالس های ویدئویی و رادیویی به عنوان حامل سیگنال اولیه e(t) در سیستم های ارتباطی رادیویی دیجیتال استفاده می شود.

بلوک دیاگرام ساده شده یک کانال رادیویی یک سیستم ارتباط دیجیتال

برنج. مسیرهای انتشار موج در زوایای بروز مختلف

برنج. نوسانات الکترومغناطیسی هاپ متر، انتشار امواج توسط پرتوهای فضایی

برنج. انتشار امواج متر

آژانس فدرال برای آموزش

موسسه آموزشی دولتی

آموزش عالی حرفه ای

"دانشگاه ایالتی پنزا"

________________________________________________________________

P. G. Andreev، I. Yu. Naumova

اصول طراحی الکترونیکی

آموزش

انتشارات

ایالت پنزا

دانشگاه

UDC 621.396.6.001.2

بازبینان:

گروه فناوری اطلاعات و سیستم ها

GOUVPO "آکادمی فناوری دولتی پنزا"

دکترای علوم فنی، مدیر کل شرکت فدرال واحد ایالتی "موسسه تحقیقاتی دستگاه های الکترونیکی و مکانیکی"

V. G. Nedorezov

A65 Andreev، P. G.

مبانی طراحی الکترونیک: کتاب درسی. کمک هزینه / P. G. Andreev, I. Yu. Naumova. – پنزا: انتشارات پنز. حالت دانشگاه، 2009. – 147 ص.

رویکردهای اصلی برای تعریف فرآیند طراحی مشخص شده است، و یک رویکرد سیستماتیک برای طراحی دستگاه های الکترونیکی در نظر گرفته شده است. توجه زیادی به عوامل مؤثر در طراحی دستگاه های الکترونیکی، شرایط عملیاتی، توصیف سازه های باربر پایه و مشکلات سنتز و تجزیه و تحلیل در طراحی دستگاه های الکترونیکی می شود. اهداف اصلی برنامه ریزی آزمایش با جزئیات کافی شرح داده شده است.

این کتاب درسی در گروه "طراحی و تولید تجهیزات رادیویی" تهیه شده است و برای دانشجویان متخصص در الکترونیک رادیویی در نظر گرفته شده است.

UDC 621.396.6.001.2

© Andreev P. G.، Naumova I. Yu.، 2009

© انتشارات پنزا

دانشگاه دولتی، 2009

معرفی

هدف از مطالعه رشته"مبانی طراحی دستگاه های الکترونیکی (ES)" آماده سازی دانش آموزان برای طراحی ES است: آشنایی با یک رویکرد سیستماتیک برای توسعه آنها. این رشته درکی از روش شناسی طراحی سیستم های الکتریکی با استفاده گسترده از سیستم های طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) ارائه می دهد.

موضوع مطالعه رشته- یک روش طراحی ("استراتژی") که طراحی را به عنوان یک فرآیند و یک محصول تعریف می کند.

اهداف مطالعه رشته:با مطالعه ES به عنوان یک سیستم فنی بزرگ، رویکرد سیستمی به عنوان مبنایی روش شناختی برای طراحی سازه ها و فناوری های تجهیزات رادیویی الکترونیکی (RES)، چارچوب نظارتی برای طراحی، استانداردها، جریان اسناد، پایه و پایه طراحی.

هدف: آماده سازی دانشجویان برای کار مستقل در زمینه طراحی سیستم های الکتریکی مبتنی بر سیستم های خودکار با در نظر گرفتن تأثیر اسناد نظارتی، تأثیر شی نصب، عوامل بی ثبات کننده داخلی و خارجی.

موارد فوق را می توان در شکل 1 نشان داد.

شکل 1 - موضوع، اهداف و هدف از مطالعه رشته

مطالعه متدولوژی طراحی، طراحی مهندسی با استفاده از کامپیوتر مهمترین در سیستم آموزشی است مهندس گرایش طراحی و فناوری تجهیزات رادیویی الکترونیکی

کتاب درسی شامل بخش هایی در مورد مسائل اصلی رشته "مبانی طراحی دستگاه های الکترونیکی" است. این بخش ها شامل فصل هایی است که شرح مفصلی از موضوع طراحی ارائه می دهد.

کتاب درسی بر اساس سخنرانی هایی نوشته شده است که نویسندگان چندین سال است که در زمینه "مبانی طراحی الکترونیکی" ارائه کرده اند.

بخش 1 مسائل کلی طراحی ES

فصل 1مفاهیم و تعاریف اساسی

مفهوم ES. تعریف فرآیند طراحی جهت های اصلی توسعه تاریخی ES. زمینه های کاربرد الکترونیک رادیویی. ارتباط الکترونیک رادیویی با سایر حوزه های علم و فناوری.

تعریف ES

دستگاه الکترونیکی محصول و اجزای آن است که عملکرد آن بر اساس اصول تبدیل انرژی الکترومغناطیسی است.

اصطلاح «تجهیزات الکترونیکی» به هر نوع تجهیزات رادیویی الکترونیکی، محاسباتی الکترونیکی و کنترلی است که با استفاده از پایه عناصر میکروالکترونیک ساخته شده است.

در ادبیات آموزشی و علمی-فنی مدرن، اصطلاحات "تجهیزات رادیویی الکترونیکی (REA)"، "کامپیوتر"، "ماشین محاسباتی الکترونیکی - COMPUTER"، "تجهیزات محاسباتی الکترونیکی - EVA"، "تجهیزات محاسباتی الکترونیکی - EVS"، " وسایل رادیویی الکترونیکی - RES، "تجهیزات زیست پزشکی" و غیره که از نظر طراحی و طراحی تکنولوژیک تفاوت اساسی بین این اصطلاحات وجود ندارد. بنابراین می توانیم از این اصطلاح استفاده کنیم "وسیله الکترونیکی - ES".

وسایل الکترونیکی شامل وسایل رادیویی الکترونیکی و تجهیزات رادیویی الکترونیکی می شود.

RES یک محصول و اجزای آن است که اساس عملکرد آن اصول مهندسی رادیو و الکترونیک است (GOST 26632-85). نمونه هایی از RES: گیرنده رادیویی، تلویزیون، ضبط صوت، فرستنده رادیویی، ایستگاه رادار، ابزار اندازه گیری رادیویی.

REA مجموعه ای از ابزارهای فنی است که برای انتقال، دریافت و (یا) تبدیل اطلاعات با استفاده از انرژی الکترومغناطیسی استفاده می شود (GOST R 52907-2008).

از دیدگاه سایبرنتیک، ES (RES) را می توان به عنوان یک "جعبه سیاه" (شکل 2) نشان داد که دارای - پارامترهای خروجی (به عنوان مثال، برای یک گیرنده اینها قدرت خروجی، محدوده فرکانس، حساسیت، وزن، ابعاد کلی، هزینه، شاخص های قابلیت اطمینان) هستند، به طور کلی، اینها ویژگی های اصلی RES هستند. - پارامترهای اولیه (پارامترهای عناصر RES: مقادیر مقاومت مقاومت، پارامترهای ترانزیستورها، ریزپردازنده ها، خازن ها، جرم عناصر رادیویی الکتریکی - ER، ابعاد کلی آنها) که بر پارامترهای خروجی تأثیر می گذارد. - پارامترهای ورودی (به عنوان مثال، سطح سیگنال ورودی، ولتاژ تغذیه)؛ - پارامترهای تأثیرات خارجی (دما، رطوبت، پارامترهای تأثیرات مکانیکی، نوسانات ولتاژ در شبکه).

شکل 2 - مدل سایبرنتیکی "جعبه سیاه" ES

این نمایش ES امکان برقراری ارتباط بین پارامترهای خروجی و ورودی، تأثیرات خارجی را در قالب یک "عملکرد ارتباطی" فراهم می کند:

, (1.1)

جایی که j= 1, 2, ..., n;من = 1, 2, ..., متر, f= 1، 2، ...، l، ساعت = 1, 2, ..., ک.

روند طراحی

پیچیدگی مسئله یافتن نوع معادله (1) منجر به بسیاری از رویکردهای خاص برای طراحی ES می شود.

طراحی چیست؟ این:

- "فعالیت هدفمند برای حل مشکلات" (L. B. Archer)؛

- "تصمیم گیری در شرایط عدم اطمینان با عواقب جدی در صورت خطا!" (A. Azimov)؛

- ارضای بهینه از مجموع نیازهای واقعی تحت مجموعه ای از شرایط خاص (E. Matchett)؛

- «جهشی الهام‌بخش از حقایق حال به احتمالات آینده» (J. K. Page).

به نظر می رسد که به تعداد نویسندگانی که این فرآیند را توصیف می کنند، فرآیندهای طراحی متفاوتی وجود دارد.

با این حال، بدون توجه به آنچه ما طراحی می کنیم (هواپیما، مخزن، نیروگاه) روند طراحی یکسان است. و ماهیت طراحی بسته به شرایط تغییر می کند (توسعه نقشه ها، پرورش ایده های طراحی).

تعریف کلی طراحی توسط جی سی جونز بر اساس نتایج طراحی ارائه شده است.

"هدف از طراحی ایجاد تغییرات در محیط ساخته شده در اطراف انسان است." در نتیجه، یک RES ایجاد می شود - یک شی پیچیده که به محیط موجود متصل است، به آن وابسته است و بر آن تأثیر می گذارد (شکل 3).

شکل 3 - هدف طراحی

طراحی ES باید از دو جنبه در نظر گرفته شود: به عنوان فرآیندی برای ترسیم توصیف یک محصول آینده و به عنوان یک محصول نهایی (محصول) (شکل 4).

شکل 4 - رویکردهای طراحی

اولین رویکرد، طراحی به عنوان فرآیند ترسیم شرح یک محصول آینده است، یعنی مجموعه ای از اقدامات انجام شده توسط طراحان (فعالیت های طراحان به عنوان). در این صورت، نتیجه طراحی، خود شی مادی نیست، بلکه مدل آن است. این مدل کاربردی از یک شی نشان می دهد که دقیقاً چه چیزی، در چه مقدار، با چه ترتیبی و به چه شکلی باید گرفته شود و ساخته شود تا یک شی فنی مادی به دست آید.

رویکرد دوم طراحی به عنوان محصول این اقدامات است، یعنی یک شیء فنی مادی که به صورت پروژه یا به صورت ماکت، نمونه یا محصول نهایی ارائه می شود.

جهت های اصلی توسعه تاریخی ES

تاریخچه طراحی RES از سال 1895 آغاز می شود، شامل 9 مرحله اصلی است و با ظهور مشکلات اصلی طراحی مرتبط است: کاهش هزینه، افزایش قابلیت اطمینان و کوچک سازی جامع RES. تاریخچه توسعه طرح های RES باید نه تنها بر اساس پیچیدگی طرح ها و ظهور ویژگی های جدید، بلکه بر اساس رابطه بین طراحی RES و طراحی مدار، فناوری و بهره برداری تحلیل شود.

طراحی RES همزمان با توسعه مهندسی رادیو آغاز شد.

در 7 مه 1895 در سن پترزبورگ، در جلسه انجمن فیزیک و شیمی روسیه، پروفسور A. S. Popov عملکرد دستگاهی را برای دریافت امواج الکترومغناطیسی به نمایش گذاشت. ظاهر گیرنده با زنگ الکتریکی و نمودار مدار گیرنده A. S. Popov در شکل 5 نشان داده شده است.

شکل 5 - گیرنده A. S. Popov:

الف) ظاهر گیرنده با زنگ الکتریکی، ب) نمودار مدار گیرنده

در سال 1906، مهندس آمریکایی، لی دی فارست، یک لامپ سه الکترودی (تریود) اختراع کرد که آغاز توسعه مبانی علمی و اصول ساخت وسایل الکترونیکی بود (شکل 6).

شکل 6 - اولین لوله های خلاء با شبکه لی دو فارست

در سال 1907، مهندس انگلیسی H. D. Round، که در آزمایشگاه معروف جهانی مارکونی کار می کرد، به طور تصادفی متوجه شد که درخششی در اطراف تماس نقطه ای یک آشکارساز کار ظاهر می شود که شروع توسعه و ایجاد LED ها را نشان می دهد.

در سال 1922، اولگ ولادیمیرویچ لوسف، آماتور رادیویی 18 ساله، در طول ساعت های رادیویی شبانه خود، درخشش یک آشکارساز کریستال را کشف کرد، خود را به بیان این واقعیت محدود نکرد، سعی کرد یک کاربرد عملی برای آن بیابد و به آزمایش های اصلی رفت. . آشکارساز نور را می توان به عنوان رله نور به عنوان منبع نور اینرسی استفاده کرد.

اولین LED های صنعتی مهم در دهه 60 قرن گذشته ساخته شدند. سهم عمده ای در کار بر روی مطالعه فرآیندهای فیزیکی در زمینه بهبود LED ها توسط دانشمند روسی Zh.I. Alferov (1970) انجام شد که در سال 2000 جایزه نوبل را دریافت کرد.

دستگاه رادیو الکترونیکی اوایل قرن بیستم. جعبه ای چوبی بود (شکل 5 الف) که قسمت های اصلی آن از بیرون بر روی دیوارهای آن قرار داشت: لامپ، سلف، مقاومت سیم و در داخل نصب با سیم برهنه انجام می شد. اتصال با قطعات رزوه دار (پیچ و مهره) انجام شد.

مرحله اولتاریخچه طراحی REA با ظهور در دهه 20 یک راه حل طراحی جدید مرتبط است: یک تخته چوبی افقی در یک جعبه نصب شد - یک پانل باربر، قطعات روی آن قرار گرفتند و فقط دستگیره های کنترل روی آبنیت قرار داشتند. پنل جلویی این تصمیم به این دلیل بود که در این دوره بود که REA از موضوع مطالعه یک مهندس حرفه ای و آماتور رادیویی به یک شی مورد استفاده انبوه تبدیل شد. مصرف کننده علاقه مند به روشن کردن، تنظیم ایستگاه مورد نظر، خاموش کردن گیرنده و ظاهر آن بود.

قبلاً در اولین مرحله از تاریخچه طراحی تجهیزات الکترونیکی، رابطه بین راه حل طراحی (ساختار) و "اپراتور انسانی" ظاهر شد و نیاز به در نظر گرفتن الزامات عملیاتی ایجاد شد: سهولت استفاده و الزامات زیبایی شناختی.

تولید دستگاه های الکترونیکی در این دوره بسیار ساده بود: چندین قسمت از هر اندازه، شکل و نوع به یکدیگر متصل می شدند، به برق متصل می شدند و تنظیم می شدند تا زمانی که به طور معمول شروع به کار کنند.

تجربه طراحی بر اساس سنت های تلگراف و تجهیزات الکتریکی بود.

مرحله دوم تاریخیدر سال 1924 یک لامپ با یک شبکه غربالگری و در سال 1928 یک لامپ سه شبکه - یک پنتود مرتبط است. پیچیدگی عملکردی تجهیزات (افزایش بهره، افزایش تعداد مراحل) منجر به نیاز به محافظ شد. در ابتدا قطعات چوبی با استفاده از میخ و چسب با فویل فلزی پوشانده می شد و بعداً از شاسی برنجی ورق و حفاظ بین پله ای برای ترکیب الزامات ساختاری و محافظ استفاده شد. بعدها مس و آلومينيوم جايگزين برنج شد و حفاظ سلفهاي مراحل تقويت فركانس بالا و متوسط ​​معرفي شد كه امروزه نيز مورد استفاده قرار مي گيرد.

REA در این مرحله یک شاسی جعبه‌شکل فلزی (که بعداً فولادی با محافظ خوردگی بود) با نصب در پایین و یک پانل جلوی فلزی بود.

مرحله سوم در تاریخ طراحی REAمرتبط با معرفی پانل های استاندارد در دهه 30، عرض 482 میلی متر و ارتفاع مضربی از 43 میلی متر، که اجازه می دهد کاهش هزینه های استانداردقاب قفسه، کابینت، قطعات مخصوص آنها. این آغازی برای معرفی استانداردسازی در تولید تجهیزات رادیویی بود و رابطه ای بین راه حل طراحی و فرآیند تولید برقرار کرد. معرفی یک فرآیند تکنولوژیکی جدید منجر به جایگزینی اتصالات رزوه ای عناصر نصب با لحیم کاری شد. ابعاد مجموعه تماس کاهش یافته است، امکان قرار دادن عناصر نزدیکتر شده است، اما اتصالات الکتریکی و الکترومغناطیسی ناخواسته در داخل REA افزایش یافته است و این سوال در مورد تأثیر ابعاد هندسی REA بر عملکرد دستگاه ایجاد شده است. دستگاه

مرحله چهارم در تاریخ طراحی REA، پایان دهه 30، با گسترش مناطق استفاده از REA مشخص می شود. در شرایط صحرایی استفاده می شود (شکل 7)، روی هواپیما، کشتی ها و اتومبیل ها نصب می شود.

استفاده از REA در شرایط مزرعه وظیفه محافظت از رطوبت و محافظت در برابر تأثیرات آب و هوایی و استفاده از REA در اتومبیل ها، هواپیماها، کشتی ها - وظیفه محافظت در برابر تأثیرات مکانیکی را به همراه داشت. موضوع آب بندی REA چالش حصول اطمینان از حذف گرما را ایجاد کرده است.

شکل 7 - REA در میدان

اما مهمترین چیز این بود که قابلیت اطمینان تجهیزات از اهمیت بالایی برخوردار بود. تجهیزات در رابطه با هدف نصب شروع به توسعه کردند. راه حل طراحی به شرایط عملیاتی و ویژگی های "اپراتور انسانی" بستگی داشت.

مرحله پنجم تاریخ طراحیبا ظهور سیم کشی چاپی و روش های مونتاژ خودکار در دهه 40 مرتبط است. نصب چاپی به طور چشمگیری اندازه محصول را کاهش داده است، استفاده موثر از قطعات استاندارد با اندازه کوچک و استفاده از لحیم کاری خودکار را ممکن ساخته است. با این حال، با افزایش تراکم نصب، مشکل اتلاف گرما به وجود آمد. استفاده از عناصر غیرفعال مینیاتوری هنگام استفاده از لامپ های پرقدرت، ایده کوچک سازی را نفی می کند.

در REA، تا پایان دهه 40، لوله های خلاء الکترون به عنوان یک عنصر فعال استفاده می شد. این تجهیزات متعلق به نسل 1اصطلاح "نسل" برای رایانه ها معرفی شد، اما بعداً به انواع سیستم های الکترونیکی گسترش یافت.

مرحله ششم توسعه طرح های REAبا ظهور ترانزیستور در سال 1948 که توسط فیزیکدانان آمریکایی V. Shockley، W. Brattain، J. Bardeen ساخته شد، شروع شد. استفاده از ترانزیستورها باعث شده است تا برخی از ویژگی های REA به خصوص از نظر قابلیت اطمینان، توان مصرفی و ابعاد کلی به میزان قابل توجهی بهبود یابد. در دهه 50، توسعه سریع فناوری رایانه الکترونیکی آغاز شد.

قدمت تجهیزات این دوره به نسل 2. برای REA نسل دوم، واحد ساختاری اصلی ماژول است. ماژول های مورد استفاده مجموعه هایی بر روی بردهای مدار چاپی با ترانزیستورهای بسته بندی شده و عناصر نصب شده مجزا و همچنین مجموعه هایی از نوع قفسه ای (شکل 8) و میکرو ماژول های نوع تخت هستند. بلوک ها هنوز توسط مهارها، کابل ها، پین ها و کانکتورهای دوشاخه به هم متصل هستند.

شکل 8 - برد مدار چاپی با مجموعه های میکرو ماژول انباشته شده

مرحله هفتم در تاریخ طراحی REAبا توسعه تجهیزاتی که قادر به تحمل شرایط محیطی بحرانی هستند مشخص می شود. REA اواخر دهه 60 روی موشک ها، ماهواره های مصنوعی زمین (AES)، موشک های هدایت شونده و فضاپیماها نصب شده است. پیچیدگی دستگاه ها به دلیل پیچیدگی عملکردهای انجام شده توسط تجهیزات از یک سو به شدت در حال افزایش است و از سوی دیگر، گسترش حوزه های استفاده از دستگاه های الکترونیکی نیاز به وزن، ابعاد کلی، قابلیت اطمینان و هزینه. این تضادها منجر به پیدایش مشکلاتی شد که به آنها مشکل ریزمینیاتورسازی پیچیده می گفتند.

پس از ظهور مدار مجتمع در سال 1958، REA شروع به توسعه کرد نسل سوم. پایه های نسل سوم REA مدارهای مجتمع (IC) هستند. آنها حاوی حداکثر 10 تا 40 عنصر معادل هستند و یک واحد عملکردی (ماشه، تهویه کننده سیگنال، تقویت کننده، و غیره) را نشان می دهند که در یک مسکن فردی قرار گرفته است. آی سی روی یک برد مدار چاپی مشترک (تک لایه یا چند لایه) قرار می گیرد (شکل 9).

شکل 9 - برد مدار چاپی با ریزمدار

این دوره با تغییرات اساسی در ساخت سازه ها مشخص می شود. روش های طراحی جدید مبتنی بر استفاده از آخرین فناوری شروع به استفاده کرد. روش طراحی گره عملکردی با یکسان سازی اندازه گره ها و بلوک های عملکردی گسترده شده است (شکل 10).

شکل 10 – واحد عملکردی

ظهور لیزر در سال 1960 (کشف دانشمندان شوروی باسوف و پروخوروف) منجر به توسعه ارتباطات نوری شد.

مرحله هشتم توسعه طرح های REA(دهه 70 قرن گذشته) با عارضه REA مشخص می شود. تجهیزات نسل چهارمشامل مدارهای مجتمع در مقیاس بزرگ (LSI)، آی سی های هیبریدی در مقیاس بزرگ (LHC). در این مرحله، مشکل ریزمینیاتورسازی پیچیده مرتبط با توسعه عناصر رادیویی الکتریکی با اندازه کوچک (ERE) حاد است.

پیچیدگی بیشتر RES با معرفی الکترونیک رادیویی به حوزه های مختلف فعالیت انسانی (به ویژه توسعه تجهیزات زیست پزشکی) همراه است.

مرحله نهم(اواسط دهه 80) - توسعه شبکه های توزیع نسل V، که در آن از وسایل الکترونیکی کاربردی استفاده می شود.

دستگاه های الکترونیکی کاربردی بر روی رسانه ها با پارامترهای توزیع شده ساخته می شوند. در چنین محیط هایی، در لحظه مناسب، تحت تأثیر یک سیگنال کنترل، ناهمگونی های دینامیکی به وجود می آیند. این ناهمگونی ها عبور سیگنال را کنترل می کنند. استفاده از دستگاه های میکروالکترونیک عملکردی معادل افزایش شدید درجه یکپارچگی در مقایسه با آی سی های معمولی است.

دستگاه‌های الکترونیکی کاربردی شامل فیلترهای پیزوسرامیک، دستگاه‌های ذخیره‌سازی در حوزه‌های مغناطیسی استوانه‌ای و ریزپردازنده‌ها هستند.

حوزه های کاربردی الکترونیک رادیویی

در حال حاضر، RES برای ارتباطات رادیویی، پخش رادیویی، تلویزیون، رادار، ناوبری رادیویی، کنترل رادیویی، تله متری رادیویی، اندازه گیری های رادیویی، نجوم رادیویی، هواشناسی رادیویی و شناسایی رادیویی استفاده می شود. RES همچنین در صنعت، پزشکی، آزمایشگاه های علمی، حمل و نقل و زندگی روزمره استفاده می شود.

ارتباطات رادیویی، نوری و سیمی– دریافت و انتقال سیگنال های رادیویی از مشترکی به مشترک دیگر از طریق خطوط ارتباطی رادیویی، نوری یا سیمی.

تجهیزات باید ارتباطات چند کاناله و بدون جستجو و ایمنی در برابر نویز را فراهم کنند.

صدا و سیما و تلویزیون- انتقال گفتار، موسیقی یا پیام های سرگرمی به گروه های بزرگی از مردم.

تجهیزات باید برد کافی، تعداد کانال های مورد نیاز و بازتولید سیگنال با کیفیت بالا (مونو، استریو یا کوادرافونیک برای آکوستیک، سیاه و سفید، رنگی و فراگیر برای بصری) را فراهم کنند.

ناوبری رادیویی- راندن هواپیماها و کشتی ها (از جمله فضاپیماها) با استفاده از وسایل رادیویی.

تجهیزات به دقت بالایی نیاز دارند.

رادار- تشخیص، شناسایی و تعیین مختصات و پارامترهای حرکتی اجسام مختلف متحرک و ثابت.

تجهیزات باید دقت و قابلیت اطمینان را در صورت وجود تداخل ارائه دهند.

کنترل رادیویی- کنترل اشیاء و فرآیندهای مختلف با استفاده از سیگنال های رادیویی.

تجهیزات باید از سادگی، دقت و محرمانه بودن کنترل اطمینان حاصل کنند.

مکان یابی رادیویی و کنترل رادیویی می تواند موارد خاص ناوبری رادیویی باشد.

رادیوتلمتری- یک مورد خاص از ارتباطات رادیویی - انتقال اطلاعات تله متری، یعنی اطلاعات مربوط به فرآیندها و پدیده های مختلف که در اشیاء دور از محل دریافت (هواپیما، موشک، فضاپیما) رخ می دهد.

تجهیزات باید دقت، سرعت و اغلب کوچک و مقرون به صرفه باشند.

نجوم رادیویی- کسب اطلاعات در مورد اجرام فضایی

تجهیزات باید بالاترین حساسیت و پهنای باند را داشته باشند، زیرا آنها میزان اطلاعات دریافتی را تعیین می کنند. از رادار در نجوم نیز استفاده می شود.

هواشناسی رادیویی- کسب اطلاعات در مورد شرایط آب و هوایی در نقاط مختلف زمین.

تجهیزات باید از صحت و به موقع بودن دریافت داده های هواشناسی اطمینان حاصل کنند.

هوش رادیویی- شناسایی نظامی با استفاده از وسایل رادیویی، به ویژه شناسایی داده های تجهیزات رادیویی دشمن (در مورد مکان آنها و پارامترهای سیگنال های منتشر شده).

اکتشافات زمین شناسی- اکتشاف ذخایر معدنی با استفاده از وسایل رادیویی.

اقدامات متقابل رادیویی- استفاده از تجهیزات رادیویی برای تداخل در عملکرد عادی تجهیزات رادیویی دشمن.

اندازه گیری رادیویی- اندازه گیری با استفاده از تجهیزات رادیویی پارامترهای فنی رادیویی سیگنال های رادیویی (قدرت میدان، توان، فرکانس، فاز، عمق مدولاسیون).

تجهیزات باید دقت، ثبات، سطح و سرعت مورد نیاز را با حداقل تاثیر بر پارامتر قیمت کنترل شده ارائه دهند.

رادیو الکترونیک صنعتی- کاربرد ES در صنعت و حمل و نقل. این شامل استفاده از تلویزیون برای خدمات ارسال در کارخانه‌ها و ایستگاه‌های راه‌آهن، و همچنین برای نظارت بر پدیده‌ها و فرآیندهایی است که دسترسی به آن‌ها برای انسان دشوار است (به عنوان مثال، فرآیندهایی که در دماهای بالا یا در اعماق زیاد رخ می‌دهند)، استفاده از تجهیزات با کیفیت بالا. تابش فرکانس برای سخت شدن فولاد و خشک کردن چوب، پردازش داده های دستگاه ها در سیستم های کنترل خودکار، کارگاه اتوماتیک.

تجهیزات باید کیفیت مورد نیاز و سهولت کنترل، قابلیت اطمینان بالا و عملکرد بی صدا را ارائه دهند.

رادیو الکترونیک پزشکی- استفاده از روش ها و وسایل الکترونیک رادیویی برای ایجاد تشعشعات دارای خواص درمانی در درمان بیماری ها، کسب اطلاعات در مورد فرآیندهای بیولوژیکی مختلف با استفاده از وسایل رادیویی، "جراحی بدون درز".

تجهیزات باید کارایی بالا با حداقل اثرات نامطلوب بر روی بدن داشته باشند، نگهداری آنها آسان باشد و اغلب زیرمینیاتور باشند.

رادیو الکترونیک برای تحقیقات علمی- استفاده از وسایل رادیویی برای به دست آوردن اطلاعات در مورد فرآیندهای فناوری، برای اکتشاف فضا، فرآیندهای درون هسته ای و مولکولی، تحقیقات بیولوژیکی. ایجاد تشعشع برای تأثیرگذاری بر مواد، اشیاء مورد مطالعه، دستگاه های ضبط و بازتولید سیگنال ها: صوتی، بصری در رسانه های مختلف.

تجهیزات باید اثرات انرژی انتخابی را مطابق با هدف مورد نظر خود ارائه دهند و مینیاتوری باشند.

اطلاعات مربوطه.