Електроніка та мікросхемотехніка. Частина І: Електроніка

[html]Електроніка – це наука, що займається вивченням взаємодії електронів з електромагнітними полями та розробленням методів створення електронних приладів та пристроїв, що використовуються для передавання, оброблення та зберігання інформації.Різноманітна радіоелектронна апаратура створюється за допомогою електрично з’єднаних між собою пасивних та активних компонентів.Пасивні компоненти (конденсатори, резистори, котушки індуктивності, трансформатори), перемикачі, тумблери, прилади електричного з’єднання використовують для розподілу електричної енергії в електричних колах, а також для забезпечення необхідного режиму роботи активних приладів. Особливістю пасивних компонентів є споживання та розсіювання потужності. Електричні вузли та блоки, побудовані винятково на пасивних компонентах, не підсилюють потужності.Електронні прилади дають змогу здійснювати випрямлення, підсилення, генерацію незатухаючих коливань, перетворення частот та інші активні процеси, що відбуваються завдяки керованому розподілу потужності зовнішнього джерела живлення.Електронні прилади класифікують за призначенням, фізичними властивостями, основними електричними параметрами, конструктивно-технологічними ознаками, видом робочого середовища.Залежно від виду сигналів і способу оброблення інформації електронні прилади поділяють на електроперетворювальні, електросвітлові, фотоелектричні, термоелектричні, акустоелектричні, механоелектричні.За допомогою електроперетворювальних приладів відбувається перетворення електричних сигналів (підсилення, генерування, детектування тощо). Електричні сигнали в електросвітлових приладах перетворюються на оптичні; оптичні та теплові сигнали у фото- і термоелектричних приладах відповідно – на електричні; акустичні сигнали в акустоелектронних приладах – на електричні й навпаки; механоелектричні прилади перетворюють механічний сигнал на електричний.Електроперетворювальні прилади – це найбільша група електронних приладів. До них належать різні типи напівпровідникових діодів, біполярні та польові транзистори, тиристори; високовакуумні лампи (діоди, тріоди, тетроди, пентоди тощо); газорозрядні прилади (стабілітрони, газотрони, тиратрони, індикаторні панелі тощо).Електросвітловими приладами є світлодіоди, люмінесцентні індикатори, лазери, електронно-променеві трубки; фотоелектричними – фотодіоди, фототранзистори, фототиристори, сонячні батареї; термоелектричними – терморезистори; акустоелектричними – акустоелектричні підсилювачі, генератори, фільтри, лінії затримки тощо.За робочим середовищем електронні прилади поділяють на вакуумні (високовакуумні та газорозрядні), твердотілі (напівпровідникові прилади та інтегральні мікросхеми) та рідинні (хемотронні).У високовакуумних приладах використовуються особливості руху і керування електронами в колбах з вакуумом 10(-6) мм рт. ст. і вище, у газорозрядних – особливості руху і керування іонами в середовищах, заповнених інертними газами з вакуумом 10(-2) мм рт. ст.У сучасній радіоелектронній апаратурі (РЕА) як електронні прилади переважно застосовують твердотілі напівпровідникові дискретні компоненти та інтегральні мікросхеми (ІМС). До дискретних напівпровідникових приладів належать: діоди, біполярні та польові транзистори, тиристори, оптоелектронні, термо-, магнето-, акусто- та механоелектричні прилади. Інтегральні мікросхеми являють собою закінчені функціональні вузли, що дають змогу виконувати різні електроперетворювальні процеси керуванням потужністю, яка надходить із зовнішнього джерела живлення в навантаження.Інтегральні мікросхеми – це досконаліший тип електронних приладів. Їх поділяють за функціональним призначенням на цифрові та аналогові; за технологією виготовлення – на напівпровідникові, тонко- і товстоплівкові, гібридні, суміщені; за кількістю елементів – на малі, середні, великі та надвеликі ІМС.Порівняно з електровакуумними напівпровідникові прилади мають істотні переваги – малу масу і малі розміри; високу надійність та термін експлуатації; більшу механічну міцність; високий коефіцієнт корисної дії; можливість роботи за низьких напруг живлення; меншу вартість.Разом з тим, напівпровідникові прилади мають і недоліки: параметри і характеристики багатьох з них мають значний розкид; властивості та параметри залежать від температури; низький вхідний опір, уразливість до іонізуючого випромінювання; власні шуми часто є більшими, ніж в електронних лампах.Основна галузь сучасної електроніки – мікроелектроніка. Сучасний етап її розвитку характеризується ступенем інтеграції, що швидко зростає; використанням фізичних явищ (опто-, магнето-, акустоелектронних, кріогенних, хемотронних), що дають змогу за допомогою простих неподільних структур здійснювати функції, що зазвичай реалізуються за допомогою складних пристроїв; впровадженням молекулярного синтезу, за допомогою якого розробляються системи, що функціонують на молекулярному рівні й мають вищий ступінь організації.[/html]