СОДЕРЖАНИЕ
	1. Введение
		1.1. Характеристика направления "Электроника и микроэлектроника"
		1.2. Виды профессиональной деятельности
		1.3. Квалификационные требования
	2. История создания электростатики (до начала XIX века)
		2.1. Первые представления об электричестве и магнетизме
		2.2. Первые теории электричества
		2.3. Исследования электричества
	3. История создания классической электродинамики (XIX век)
		3.1. Животное электричество Луиджи Гальвани
		3.2. Первый гальванический элемент Алессандро Вольта
		3.3. Изучение электрического тока и его действия
		3.4. Электромагнетизм Андрэ Ампера
		3.5. Открытие явления электромагнитной индукции
		3.6. Создание теории электромагнитной индукции
	4. Развитие электротехники в XIX веке
		4.1. Телеграф Шиллинга
		4.2. Первые электрические генераторы и электродвигатели
		4.3. Первые электрические лампочки
	5. Создание классической электродинамики и ее экспериментальное подтверждение
		5.1. Электродинамика Максвелла
		5.2. Экспериментальное обоснование теории Максвелла
		5.3. Изобретение радио
	6. Открытие электрона и создание классической электронной теории
		6.1. Классическая электродинамика после Максвелла
		6.2. Прохождение электрического тока через разреженные газы
		6.3. Электронная теория Лоренца
		6.4. Открытие электрона
		6.5. Исследование свойств электрона
	7. История создания и развития квантовой электроники
		7.1. Создание квантовой теории излучения
		7.2. Трудности классической физики
		7.3. Создание теории строения атома
		7.4. Теория атома Нильса Бора
		7.5. Создание квантовой механики
		7.6. Эксперименты Девиссона и Джермера
	8. История создания и развития полупроводниковой техники
		8.1. Первые электронные лампы
		8.2. Кристаллические полупроводниковые элементы
		8.3. Планарная технология и интегральные схемы
		8.4. Создание квантовых усилителей и генераторов

ВВЕДЕНИЕ

Когда говорят об электронике и микроэлектронике, то в воображении возникает представление о красивых, удобных установках и приборах, с которыми мы имеем дело в повседневной жизни. Действительно, трудно представить время, когда не было разнообразной аудио- и видеотехники, компьютеров, электронных часов, электромузыкальных инструментов и т. п.

Совершенно невозможно осуществлять полеты космических кораблей и спутников без радиоэлектронной аппаратуры, с чьей помощью управляют двигателями и выводят аппараты на заданную орбиту, рассчитывают и корректируют траекторию полета, исследуют космическое пространство, осуществляют связь с Землей, следят за системой жизнеобеспечения космонавтов, включают средства торможения и мягкой посадки.

В науке и технике электроника помогает измерять и контролировать электрические, временные, температурные и другие параметры, дистанционно управлять процессами. Электронные изделия это медицинские приборы для диагностики и биологических, исследований, аппаратура для сельского хозяйства, транспорта, техника связи, ЭВМ и многое другое.

Что означает это емкое понятие «электроника», происходящее от слова «электрон»? Электроника – это прежде всего область физики, в которой изучаются процессы, происходящие с заряженными частицами в вакууме, газах, жидкостях и твердых телах. Вместе с тем электроника - область техники, где создаются приборы и устройства, использующие такие процессы.

Любой прибор электронной техники проходит длинный и сложный путь, который можно разбить на несколько этапов: определение физических основ функционирования прибора, его конструирование, производство и применение. Соответственно этому и сама электроника подразделяется на физическую, техническую и промышленную электронику.

Физическая электроника включает совокупность средств, приемов, способов и методов, направленных на фундаментальные физические исследования, а также на разработку, применение новых и на совершенствование существующих физических методов исследования приборов, устройств и технологий электронной техники и аналитического приборостроения.

Техническая электроника включает совокупность средств, приемов, способов и методов, направленных на разработку новых и совершенствование существующих приборов электронной техники и технологии их изготовления.

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

Обучение специалистов в области электроники проводится по направлению654100 «Электроника и микроэлектроника», которое включает следующие специальности:

071400 Физическая электроника 180600 Светотехника и источники света 200100 Микроэлектроника и твердотельная электроника 200300 Электронные приборы и устройства 200400 Промышленная электроника 200500 Электронное машиностроение 201800 Микросистемная техника

Объектами профессиональной деятельности выпускника в зависимости от содержания образовательной программы подготовки (специальности) являются материалы, компоненты, приборы и устройства электронной и микросистемной техники, технологические процессы их изготовления, методы исследования, проектирования и конструирования, диагностическое и технологическое оборудование, математические модели процессов и объектов электроники и микроэлектроники, алгоритмы решения типовых задач, относящихся к профессиональной сфере.

Виды профессиональной деятельности

Выпускник по направлению подготовки дипломированого специалиста "Электроника и микроэлектроника" в соответствии с фундаментальной и специальной подготовкой может выполнять следующие виды профессиональной деятельности: - научно-исследовательская; - проектно-конструкторская; - производственно-технологическая; - организационно- управленческая.

1) научно-исследовательская деятельность: - анализ, систематизация и обобщение научно-технической информации по теме исследований; - измерение или экспериментальное исследование объектов электронной и микросистемной техники с целью их модернизации или создания новых материалов, приборов или их технологий; - построение физико-математических моделей объектов на базе достижений фундаментальных наук; - математическое моделирование разрабатываемых структур, приборов или технологических процессов с целью оптимизации их параметров; - выбор оптимального метода и разработка программ экспериментальных исследований; - составление описаний проводимых исследований, подготовка данных для составления отчетов, обзоров и другой документации;

2) проектно-конструкторская деятельность: - анализ состояния научно-технической проблемы, формулирование технического задания, постановка цели и задач проектирования объекта на основе подбора и изучения литературных и патентных источников; - проектирование, расчет, конструирование и модернизация приборов и устройств электронной техники на схемотехническом и элементном уровне с использованием систем автоматизированного проектирования и компьютерных средств; - оценка экономической эффективности проектно-конструкторских решений, обеспечение необходимого уровня унификации и стандартизации изделий; - участие в модельных и натурных экспериментах по оптимизации структуры и конструкции электронных компонентов, приборов, устройств и оборудования, оценка их качества и надежности на стадиях проектирования и эксплуатации; - разработка проектно-конструкторской документации;

3) производственно-технологическая деятельность: - анализ состояния научно-технической проблемы, формулирование цели и задач исследований при разработке технологических процессов производства материалов и изделий электронной и микросистемной техники; - разработка и планирование технологических процессов изготовления материалов, приборов и устройств электроники, решение организационных и технико-экономических вопросов, связанных с их производством; - поиск и анализ причин возникновения брака и разработка мероприятий по их предупреждению; - метрологическое обеспечение технологических процессов, выбор методов и средств контроля качества материалов и выпускаемой продукции, их сертификация; - оценка технологичности конструкторских решений, применение средств и систем автоматизации процессов производства материалов и изделий электронной и микросистемной техники; - разработка норм выработки, технологических нормативов на расход материалов, заготовок, выбор оборудования и технологической оснастки, оценка экономической эффективности технологических процессов; - размещение технологического оборудования, техническое оснащение и организация рабочих мест, расчет производственных мощностей и загрузки оборудования;

4) организационно-управленческая деятельность: - организация работы коллектива исполнителей, принятие исполнительских решений в условиях спектра мнений; - определение порядка выполнения работ, организация маршрутов технологического прохождения элементов и узлов создаваемых приборов и устройств электронной и микросистемной техники; - поиск оптимальных решений при создании продукции с учетом требований качества, надежности и стоимости, а также сроков исполнения, безопасности жизнедеятельности и экологической чистоты; - разработка планов конструкторско-технологических работ и управление ходом их выполнения; оценка экономической эффективности принимаемых решений, их патентной чистоты, маркетинга; - профилактика производственного травматизма, профессиональных заболеваний, предотвращение экологических нарушений, защита интеллектуальной собственности.

Квалификационные требования

Для решения профессиональных задач инженер:

осуществляет сбор, обработку, анализ и систематизацию научно-технической информации по теме исследований;

изучает специальную литературу и другую научно-техническую информацию, достижения отечественной и зарубежной науки и техники в области материаловедения, элементной базы и устройств электрониой и микросистемной техники;

проводит экспериментальные исследования объектов электроники с целью их модернизации или создания новых материалов, приборов или их технологий;

составляет описания проводимых исследований, готовит данные для составления отчетов, обзоров и другой документации;

выполняет математическое моделирование структур, приборов или технологических процессов с целью оптимизации их параметров;

участвует в проектировании, конструировании и модернизации приборов и устройств электронной техники на схемотехническом и элементном уровне;

оценивает экономическую эффективность принимаемых проектно-конструкторских решений, обеспечивает необходимый уровень унификации и стандартизации изделий;

разрабатывает проектную и рабочую техническую документацию, , оформляет законченные научно-исследовательские и проектно-конструкторские работы;

составляет планы размещения оборудования, технического оснащения и организации рабочих мест, рассчитывает производственные мощности и загрузку оборудования;

участвует в разработке технически обоснованных норм выработки, норм обслуживания оборудования, технологических нормативов на расход материалов, заготовок, деталей и энергии;

разрабатывает метрологическое обеспечение технологических процессов, выбирает методы и средства контроля качества материалов и выпускаемой продукции, проводит их сертификацию;

осуществляет контроль за соблюдением технологической дисциплины на предприятии и правильной эксплуатацией диагностического и технологического оборудования;

разрабатывает и принимает участие в реализации мероприятий по повышению эффективности производства, направленных на сокращение расхода материалов, снижение трудоемкости, повышение производительности труда;

анализирует причины брака и выпуска продукции низкого качества и пониженных сортов, принимает участие в разработке мероприятий по их предупреждению, а также в рассмотрении поступающих рекламаций на выпускаемую предприятием продукцию;

определяет техническое состояние и остаточный ресурс электронной аппаратуры, планирует техническое обслуживание и ремонт технологического, диагностического и электронного оборудования;

участвует в монтаже, наладке и регулировании электронной аппаратуры, а также в испытаниях и сдаче в эксплуатацию опытных образцов электронной техники;

принимает участие в составлении патентных и лицензионных паспортов заявок на изобретения и промышленные образцы;

рассматривает рационализаторские предложения по совершенствованию конструкции и технологии производства изделий электронной техники, дает заключения о целесообразности их использования;

участвует во внедрении разработанных технических решений и проектов, в оказании технической помощи и осуществлении эксплуатацию проектируемых изделий и объектов электронной техники;

осуществляет профилактику производственного травматизма и профессиональных заболеваний, разрабатывает мероприятия по предотвращению экологических нарушений, защите интеллектуальной собственности;

подготавливает рецензии, отзывы и заключения на техническую документацию, разрабатывает инструкции по эксплуатации оборудования, технике безопасности и программам испытаний электронной аппаратуры .

Первые представления об электричестве и магнетизме

П ервые сведения об электрических и магнитных явлениях были известны уже в древности. Древним ученым было известно свойство натертого янтаря притягивать легкие предметы. Само слово «электричество» происходит от греческого слова «электрон», что значит янтарь.

Древние греки также знали, что существует особый минерал – железная руда (магнитный железняк), способный притягивать железные предметы. Залежи этого минерала находились возле греческого города Магнесии, названию которого и обязано происхождение слова «магнит». В древности не исследовали ни электрические, ни магнитные явления. Объясняли же их в организмическом духе. Так, например, магнит уподоблялся живому существу. Магнит имеет душу, говорили некоторые, которая и обусловливает свойство притягивать железо.

Но уже тогда атомисты магнитные явления материалистически. Так, Лукреций Кар в своей поэме «О природе вещей» объяснял действие магнита существованием потоков мельчайших атомов, вытекающих из него.

П ьер де Марикур (Перегрино)

Постепенное изучение магнитных явлений приобрело практическое значение. Уже в XII веке в Европе был известен компас.

В 1269 году появилось сочинение «Послание о магните Пьера де Марикур, по прозванию Перегрино», посвященное описанию магнитных явлений. Автор дает инструкцию проведения опыта, показывающего, что разноименные полюса магнита притягиваются, а одноименные — отталкиваются.

Он указывает, что если целый продолговатый магнит разломить на две части, то получится два магнита с двумя полюсами. Если магниты сблизить, они соединятся в месте разлома.

Марикур описывает конструкцию магнитного инструмента, «при помощи которого определяют на горизонте азимут Солнца, Луны и любой звезды», а также проект вечного двигателя с магнитом.

Уильям Гильберт

С развитием навигационной техники возникает ряд практических задач, относящихся к магнетизму: изготовление искусственных магнитов, устранение влияния железных частей корабля на компас и т. д. Все это не могло не оказать сильного влияния на изучение магнитных явлений вообще.

Существенным шагом вперед в исследовании магнетизма была книга английского ученого Вильяма Гильберта (1540—1603) «О магните, магнитных телах и великом магните Земли», вышедшая в 1600 году. В книге описаны уже известные факты, что магнитные свойства присущи только, магнитной руде, железу и стали, что магнит всегда имеет два полюса и что одноименные полюса отталкиваются, а разнополюсные — притягиваются, описывается явление магнитной индукции.

В своей работе Гильберт уделил внимание и исследованию электрических явлений: он показал, что электрические явления следует отличать от магнитных. Электрические свойства в отличие от магнитных присущи многим веществам. Кроме янтаря электрические свойства проявляют алмаз, хрусталь, стекло, сера и многие другие вещества, которые он назвал «электрическими», т. е. подобными янтарю. Все прочие тела, в первую очередь металлы, которые не обнаруживали такие свойства, Гильберт назвал «не электрическими».

Так в науку вошел термин «электричество», и так было положено начало систематическому изучению электрических явлений. Гильберт исследовал вопрос о сходстве магнитных и электрических явлений и пришел к выводу, что эти явления глубоко различны и не связаны между собой. Этот вывод держался в науке более двухсот лет.