1 Электронные устройства

1. Основные определения электроники

Электроника - наука о взаимодействии электронов с электромагнит­ными полями и о методах создания вакуумных, газоразрядных и полупро­водниковых приборов и устройств.

Микроэлектроника - раздел электроники, связанный с созданием электронных функциональных узлов, блоков и отдельных устройств в мик­роминиатюрном исполнении на основе группового изготовления электрора­диоэлементов (ЭРЭ) и печатного монтажа.

В аналоговой электронике рассматриваются электронные устройст­ва, предназначенные для передачи и преобразования электрического сигнала, изменяющегося по закону непрерывной (аналоговой) функции (рис.1.1, а).

Ц

Рис. 1.1 Виды квантования ана­логового сигнала

Р

исунок 1 - Виды квантования ана­логового сигнала

ифровая электроника охватывает средства для преобразования и обработки информации, изменяющейся по закону дискретной функции.

На рис.1.1, а показано квантование аналогового сигнала x(t) по времени (рис.1.1, б) и уровню (рис.1.1, в).

Ц ель курса "Аналоговая и цифровая

электроника":

1 изучить принципы построения и функционирова­ния устройств аналоговой, им­пульсной и цифровой электро­ники;

2 освоить выбор ме­тодов анализа и синтеза элек­тронных устройств с заданны­ми статическими и динамиче­скими характеристиками;

3 освоить расчет электронных цепепостоянно­го и переменного токов;

4 научиться обоб­щать динамические показатели электронных устройств, ис­пользуя понятия передаточной функции, переходной и импульсной характеристик.

2. Этапы развития электроники

Разработка новых электронных средств необходима для повышения их надежности, уменьшения габаритов, массы, стоимости и потребляемой мощности.

В зависимости от применяемой элементной базы выделяют 4 поколе­ния.

I поколение (1904-1950 г.г.) - применялись электровакуумные и газо­разрядные приборы, действие которых основано на использовании электри­ческих явлений в вакууме или газе. Число элементов в единице объема =0,001..0,003 ЭРЭ/см³ .

II поколение (с 1950 по начало 60-х годов) - применение дискретных полупроводниковых приборов (диоды, транзисторы, тиристоры. Число элементов в единице объема = 0,5 ЭРЭ/см³ .

III поколение (1960-1980 г.г.) - развитие микроэлектроники. Основа элементной базы - интегральные схемы и микросборки.

Интегральная схема (ИС) - совокупность элементов, выполненных на одной подложке в едином технологическом цикле.

Микросборка (МО – ИС), состоящая из одинаковых элементов (дио­ды, транзисторы и т.д.). Число элементов в единице объема > 50 ЭРЭ/см³ .

IV поколение (с 1980 по настоящее время) - дальнейшая микроми­ниатюризация электронных устройств на базе БИС и СБИС. Число элементов в единице объема > 1000 ЭРЭ/см³ .

3. Классификация электронных устройств

По виду преобразования сигнала электронные приборы делятся на две группы:

1 электронные приборы (ЭП), в которых используется преоб­разование одного вида энергии в другой. К ним относятся - электро­световые ЭП (преобразование электрического сигнала в световой), фо­тоэлектронные ЭП (световой сигнал в электрический), электромехани­ческие ЭП (электрический сигнал в механический), механоэлектрический ЭП (электрический в механический сигнал), оптопары (электри­ческий сигнал в световой и затем снова в электрический) и др.

2 электропреобразовательные приборы, в которых изменяют­ся параметры электрического сигнала (амплитуда, частота, фаза и др.). По виду рабочей среды и типу носителей заряда различают сле­дующие классы ЭП: электровакуумные (вакуум, электроны), газоразрядные (разряженный газ, электроны, ионы), полупроводниковые (полупроводник, электроны и дырки), хемотронные (жидкость, ионы и электроны).