Электроника

Description

ЭЛЕКТРОНИКА ......Page 1 Содержание ......Page 3 Введение ......Page 17 1. Краткая историческая справка ......Page 19 2.1. Свойства вакуума ......Page 25 2.2. Методы создания вакуума ......Page 32 2.3. Методы измерения вакуума ......Page 36 2.4. Методы течеискания ......Page 47 Решение ......Page 50 Решение ......Page 51 Градуировка ионизационного манометра ......Page 52 1 ......Page 53 Рекомендуемая литература ......Page 54 3.1. Модель прибора вакуумной электроники ......Page 55 3.2. Электронная эмиссия ......Page 56 3.2.1. Термоэлектронная эмиссия ......Page 57 3.2.2. Фотоэлектронная эмиссия ......Page 59 3.2.3. Вторичная электронная эмиссия ......Page 61 3.2.5. Эмиссия горячих электронов ......Page 62 3.2.7. Автоэлектронная эмиссия ......Page 63 3.3.1. Электронная пушка ......Page 65 3.4.1. Движение электрона в однородных полях ......Page 67 3.4.2. Однородное магнитное поле ......Page 69 3.4.3. Движение электрона в скрещенных полях ......Page 73 3.5.1. Электростатическая отклоняющая система ......Page 78 3.5.2. Управление с помощью электронной оптики ......Page 81 3.5.3. Управление с помощью магнитной оптики ......Page 85 3.6.1. Резонаторные методы скоростной модуляции электронов ......Page 87 3.6.2. Нерезонансные устройства скоростной модуляции ......Page 89 3.7.1. Наведение тока при движении электронов в вакууме ......Page 90 3.7.2. Отбор энергии от электронного потока ......Page 92 3.7.3. Процессы взаимодействия электронов с веществом детектора ......Page 93 Решение ......Page 96 Оценка величины электрического поля, вызывающего автоэлектронную эмиссию ......Page 99 Решение ......Page 100 Решение ......Page 101 Решение ......Page 102 Решение ......Page 104 Контрольные вопросы ......Page 106 Рекомендуемая литература ......Page 107 4.2. Электронные лампы ......Page 108 4.3. Электровакуумные микролампы ......Page 115 4.4.2. Клистроны ......Page 116 4.4.3. Лампы бегущей волны ......Page 119 4.4.5. Магнетроны ......Page 121 4.5.1. Приборы типа "сигнал—свет" ......Page 124 4.5.2. Прибор типа "свет—сигнал" ......Page 126 4.5.4. Приборы типа "свет—свет" ......Page 131 4.6.1. Вакуумные фотоэлементы ......Page 132 4.6.2. Фотоэлектронные умножители ......Page 133 |4.1.| Вывод выражений для потенциала, плотности заряда и тока, напряженности поля и скорости электронов в планарном диоде ......Page 134 Решение ......Page 135 Расчеты ......Page 136 Решение ......Page 140 Рекомендуемая литература ......Page 143 5.2. Электрический разряд в газах ......Page 144 5.3. Процессы в плазме ......Page 147 5.4. Излучение плазмы ......Page 151 15.1.| Число актов ионизации, совершаемое электроном на 1 м дрейфового движения ......Page 152 Решение ......Page 153 Решение ......Page 156 Решение ......Page 158 Условие пробоя в газе и потенциал зажигания разряда ......Page 159 Дебаевский радиус экранирования ......Page 160 Рекомендуемая литература ......Page 161 6.1. Ионные приборы ......Page 162 обработки и отображения информации ......Page 163 Решение ......Page 165 Решение ......Page 166 Рекомендуемая литература ......Page 167 7.1. Туннельная микроскопия ......Page 168 7.2.1. Туннельный ток ......Page 169 7.2.2. Силы атомных связей ......Page 172 к созданию зондовых сканирующих микроскопов ......Page 173 7.3.1. Сенсоры ......Page 174 7.3.3. Устройство управления (обратная связь) ......Page 176 7.4. Возможности зондовой микроскопии ......Page 177 Рекомендуемая литература ......Page 179 Заключение ......Page 180 Введение ......Page 182 1.1. Краткая историческая справка ......Page 183 1.1.1. Одна отгадка на все разгадки ......Page 185 1.1.2. Эпоха транзисторизации ......Page 187 1.1.3. Вторая транзисторная революция ......Page 191 1.1.4. Третья транзисторная революция — рождение микроэлектроники ......Page 193 1.1.5. Грядет ли новая транзисторная революция? ......Page 197 1.1.6. Линии развития, параллельные транзистору ......Page 198 1.2. Место микроэлектроники в сфере высоких технологий ......Page 203 2.1. Полупроводники и их структура ......Page 206 2.2. Носители заряда в полупроводниках ......Page 208 2.3. Перенос носителей и управление переносом ......Page 214 2.4.1. Барьеры на границе кристалла ......Page 216 2.4.2. Электронно-дырочные переходы ......Page 218 2.4.3. Гетеропереходы ......Page 224 2.4.4. Контакты ......Page 226 2.4.5. Граница раздела ......Page 228 Решение ......Page 229 Решение ......Page 230 Решение ......Page 232 2.5.| Диффузионная длина ......Page 233 Решение ......Page 234 Решение ......Page 236 Решение ......Page 239 Контрольные вопросы ......Page 242 Рекомендуемая литература ......Page 243 3.1. Классификация транзисторных структур ......Page 244 3.2.1. МДП-транзисторы с индуцированным каналом ......Page 245 3.2.2. МДП-транзисторы со встроенным каналом ......Page 247 3.2.3. Комплементарные структуры ......Page 248 3.2.4. Транзистор с управляющим р—п-переходом ......Page 249 3.2.5. Полевой транзистор на гетероструктурах ......Page 251 3.3.1. Эпитаксиально-планарный транзистор ......Page 254 3.3.2. Физические основы работы биполярного транзистора ......Page 256 3.3.3. Малосигнальные параметры ......Page 257 3.3.4. Эпитаксиально-планарные п—р—п-транзисторы ......Page 260 3.3.5. Многоэмиттерные и многоколлекторные транзисторы ......Page 261 3.3.7. Транзистор с барьером Шоттки ......Page 262 3.4. Перспективные транзисторные структуры ......Page 263 3.4.1. Транзисторы со сверхтонким основанием ......Page 264 3.4.3. МОП-транзисторы с двойным затвором ......Page 265 3.4.4. Вертикальные МОП-транзисторы ......Page 266 3.4.5. Арсенид-галлиевые транзисторы ......Page 267 Задачи и упражнения ......Page 269 Определение параметров канала ......Page 270 Решение ......Page 271 Решение ......Page 274 13.7.1 Распределение избыточной концентрации в базе ......Page 275 3.8.1 Модель транзистора по Эберсу — Моллу ......Page 276 Решение ......Page 277 Транзистор в режиме усиления постоянного тока ......Page 279 Контрольные вопросы ......Page 280 Рекомендуемая литература ......Page 281 4.1. Изоляция элементов ......Page 282 4.2. Интегральные диоды ......Page 285 4.3. Интегральные резисторы ......Page 288 4.4. Интегральные конденсаторы ......Page 290 1 ......Page 293 Решение ......Page 294 Решение ......Page 296 Рекомендуемая литература ......Page 297 5.2. Процессы первичной обработки материалов ......Page 298 5.3. Процессы литографии ......Page 301 5.3.1. Фотолитография ......Page 302 5.3.2. Электронолитография ......Page 305 5.3.3. Рентгенолитография ......Page 308 5.3.4. Ионная литография ......Page 311 5.3.5. Лазерная литография ......Page 312 5.4.1. Эпитаксия ......Page 313 5.4.2. Легирование полупроводников ......Page 316 5.5.1. Окисные пленки кремния ......Page 325 5.5.2. Травление ......Page 326 5.5.3. Металлизация поверхности ......Page 331 5.6. Сборка интегральных схем ......Page 335 5.7. Типовые технологические маршруты производства интегральных схем ......Page 336 5.8. Особенности производства интегральных схем ......Page 352 Решение ......Page 353 Решение ......Page 359 Рекомендуемая литература ......Page 361 6.1. Классификация интегральных схем ......Page 362 6.2. Условные обозначения ......Page 368 6.3. Основные параметры интегральных схем ......Page 371 6.4. Применение и эксплуатация интегральных схем ......Page 375 Рекомендуемая литература ......Page 376 7.1. Классификация логических элементов ......Page 377 7.2. Основные характеристики логических элементов ......Page 380 7.3.1. Логические элементы с передачей тока или напряжения ......Page 382 7.3.2. Логические элементы с логикой на входе ......Page 386 7.3.3. Логические схемы на переключателях тока ......Page 388 7.4.1. Схемы на транзисторах с каналами одного типа проводимости ......Page 390 7.4.2. Схемы на комплементарных транзисторах ......Page 392 7.4.3. Логические элементы на арсенид-галлиевых транзисторах ......Page 394 7.5. Логические элементы на БиКМОП-транзисторах ......Page 396 7.6. Сравнительный анализ логических элементов ......Page 397 Задачи и упражнения ......Page 398 Контрольные вопросы ......Page 401 Рекомендуемая литература ......Page 402 8.1. Классификация запоминающих устройств ......Page 403 8.2. Запоминающие устройства на биполярных транзисторах ......Page 405 8.3. Запоминающие устройства на МДП-транзисторах ......Page 407 8.4. Запоминающие устройства на арсенид-галлиевых структурах ......Page 411 Задачи и упражнения ......Page 412 Решение ......Page 415 Решение ......Page 416 Рекомендуемая литература ......Page 417 9.1. Бистабильные ячейки ......Page 418 9.2. Триггер Шмитта ......Page 419 9.3. RS-триггер ......Page 420 9.5. D-триггер ......Page 421 9.6. Т-триггер ......Page 422 9.7. JK-триггер ......Page 423 Контрольные вопросы ......Page 424 Рекомендуемая литература ......Page 425 10.1. Счетчики ......Page 426 10.3. Сумматоры ......Page 427 10.4. Шифраторы и дешифраторы ......Page 429 10.5. Мультиплексор ......Page 431 Решение ......Page 432 Рекомендуемая литература ......Page 433 11.1. Микропроцессоры ......Page 434 11.2. Мировой рынок микропроцессоров ......Page 436 11.3. Микропроцессорные системы ......Page 438 Решение ......Page 442 Рекомендуемая литература ......Page 443 12.1. Классификация аналоговых схем ......Page 444 12.2.1. Дифференциальный усилитель ......Page 446 12.2.2. Структурная схема операционного усилителя ......Page 447 12.2.3. Аппаратурные включения операционных усилителей ......Page 449 12.3.2. Аналого-цифровой преобразователь ......Page 454 Задачи и упражнения ......Page 455 Рекомендуемая литература ......Page 456 13.1. Классификация базовых матричных кристаллов ......Page 457 13.2. Программируемые логические интегральные схемы ......Page 461 Рекомендуемая литература ......Page 463 14.1. Общие положения ......Page 464 14.2. Элементная база электроники СВЧ ......Page 465 14.3. Интегральные транзисторы СВЧ-диапазона ......Page 468 14.4. Монолитные арсенид-галлиевые ИС ......Page 470 Рекомендуемая литература ......Page 471 15.1. Барьеры на пути перехода от микро- к наноэлектронике ......Page 472 15.2. Начала наноэлектроники ......Page 473 15.3. Квантовые ограничения ......Page 475 15.4. Туннелирование электронов ......Page 478 15.5. Квантовые точки ......Page 480 15.6.1. Одноэлектронное туннелирование ......Page 481 15.6.2. Транспортный эффект Ааронова — Бома ......Page 483 15.7. Новые транзисторные структуры ......Page 484 15.7.1. Полевые транзисторы ......Page 485 15.7.2. Транзисторы с резонансным туннелированием ......Page 486 15.8. Квантовые приборы наноэлектроники ......Page 487 15.8.1. Квантовый вентиль ......Page 488 15.8.3. Квантовый каскадный лазер ......Page 489 15.9. Одноэлектронные приборы ......Page 490 15.10. Новые материалы наноэлектроники ......Page 494 Рекомендуемая литература ......Page 496 Заключение ......Page 497 Краткая историческая справка ......Page 499 1.1. Спонтанное и вынужденное излучение ......Page 507 1.2. Спектральные линии ......Page 510 1.3. Поглощение и усиление ......Page 511 Задачи и упражнения ......Page 513 Решение ......Page 514 11.2.) Накачка лазерного кристалла ......Page 516 Решение ......Page 517 Добротность резонатора ......Page 518 Решение ......Page 519 Рекомендуемая литература ......Page 520 2. Принципы работы лазера ......Page 521 1 ......Page 524 Решение ......Page 526 Определение диаметра пучка ......Page 527 Решение ......Page 528 Решение ......Page 529 Контрольные вопросы ......Page 530 Рекомендуемая литература ......Page 531 3.1.1. Т вердотельные лазеры ......Page 532 3.1.2. Полупроводниковые лазеры ......Page 534 3.1.3. Жидкостные лазеры ......Page 538 3.2.1. Лазеры на нейтральных атомах ......Page 540 3.2.2. Ионные лазеры ......Page 542 3.2.3. Молекулярные лазеры ......Page 543 3.2.4. Эксимерные лазеры ......Page 545 3.2.5. Газодинамические лазеры ......Page 546 3.2.6. Химические лазеры ......Page 547 3.2.7. Лазеры на парах металла ......Page 548 3.2.8. Лазеры на свободных электронах ......Page 549 Задачи и упражнения ......Page 550 Рекомендуемая литература ......Page 554 4.1. Плоские волноводы ......Page 555 4.2. Волоконные световоды ......Page 561 Контрольные вопросы ......Page 563 Рекомендуемая литература ......Page 564 5. Устройства управления световыми потоками ......Page 565 Рекомендуемая литература ......Page 569 6.1. Фотодиоды ......Page 570 6.2. Фотоприемники с внутренним усилением ......Page 573 6.3. Гетеродинный прием оптического излучения ......Page 575 Контрольные вопросы ......Page 577 Рекомендуемая литература ......Page 578 7.1. Элементы интегральной оптики ......Page 579 7.2. Устройства и элементная база интегральной оптики ......Page 580 7.3. Интегрально-оптические схемы ......Page 583 Контрольные вопросы ......Page 585 Рекомендуемая литература ......Page 586 8.1.1. Некогерентные излучатели ......Page 587 8.1.2. Когерентные излучатели ......Page 589 8.2.1. Оптроны ......Page 591 Рекомендуемая литература ......Page 592 9.1. Оптические сигналы ......Page 593 9.2.1. Принципы голографической обработки информации ......Page 595 9.2.3. Голографические запоминающие устройства ......Page 598 9.2.4. Интерферометрические методы ......Page 603 9.3. Когерентные оптические системы аналоговой обработки информации ......Page 605 Рекомендуемая литература ......Page 609 Краткая историческая справка ......Page 611 функциональной электроники ......Page 615 Контрольные вопросы ......Page 619 Рекомендуемая литература ......Page 620 2.1.1. Динамические неоднородности ......Page 621 2.1.2. Континуальные среды ......Page 625 2.1.3. Генераторы динамических неоднородностей ......Page 627 2.1.4. Устройство управления динамическими неоднородностями ......Page 630 2.1.5. Детектирование динамических неоднородностей ......Page 632 2.2. Приборы функциональной акустоэлектроники ......Page 633 2.2.1. Линии задержки ......Page 634 2.2.2. Устройства частотной селекции ......Page 639 2.2.3. Генераторы на ПАВ ......Page 647 2.2.4. Усилители ......Page 648 2.3.1. Физические основы ......Page 650 2.3.2. Конвольверы ......Page 653 2.3.3. Устройства памяти ......Page 656 2.3.4. Фурье-процессоры ......Page 661 2.4. Акустоэлектроника в системах и средствах связи ......Page 663 Рекомендуемая литература ......Page 664 3.1.1. Динамические неоднородности ......Page 665 3.1.2. Континуальные среды ......Page 666 3.1.3. Генераторы динамических неоднородностей ......Page 670 3.2.1. Слоистые структуры ......Page 671 3.2.2. Устройства памяти ......Page 672 3.2.3. Процессоры ......Page 675 Рекомендуемая литература ......Page 677 4.1.1. Динамические неоднородности в полупроводниках ......Page 678 4.1.2. Континуальные среды ......Page 682 4.1.3. Генераторы динамических неоднородностей ......Page 683 4.1.4. Устройства управления динамическими неоднородностями ......Page 689 4.1.5. Детекторы динамических неоднородностей ......Page 693 4.2.1. Аналоговые процессоры на ПЗС-структурах ......Page 694 4.2.2. Цифровые процессоры на ПЗС-структурах ......Page 699 4.2.3. Запоминающие устройства на ПЗС-структурах ......Page 703 4.2.4. БИСПИН-приборы ......Page 706 4.2.5. Приборы на волнах пространственного заряда ......Page 711 4.2.6. Ганновские приборы ......Page 714 Рекомендуемая литература ......Page 716 5.1.1. Динамические неоднородности в магнитоэлектронике ......Page 718 и управление динамическими неоднородностями ......Page 722 5.2.1. Процессоры сигналов на ЦМД ......Page 725 5.2.2. Процессоры сигналов на MCB ......Page 726 5.2.3. Запоминающие устройства на ЦМД ......Page 728 Контрольные вопросы ......Page 731 Рекомендуемая литература ......Page 732 6.1.1. Динамические неоднородности оптической природы ......Page 733 6.1.2. Континуальные среды ......Page 735 6.1.4. Устройства управления ......Page 736 6.2. Процессоры функциональной оптоэлектроники ......Page 737 6.3. Запоминающие устройства функциональной оптоэлектроники ......Page 739 Рекомендуемая литература ......Page 741 7.1. Физические основы ......Page 742 7.1.1. Динамические неоднородности ......Page 744 7.1.2. Континуальные среды ......Page 745 7.2. Молекулярные устройства ......Page 747 7.3. Автоволновая электроника ......Page 749 Рекомендуемая литература ......Page 751 8.1. Приборы с акустическим переносом зарядов ......Page 752 8.2. Приборы акустооптики ......Page 754 Рекомендуемая литература ......Page 757 1896 ......Page 760 1903 ......Page 761 1911 ......Page 762 1916 ......Page 763 1920 ......Page 764 1923 ......Page 765 1926 ......Page 766 1929 ......Page 767 1932 ......Page 768 1934 ......Page 769 1938 ......Page 770 1940 ......Page 771 1948 ......Page 772 1951 ......Page 773 1956 ......Page 774 1959 ......Page 775 1962 ......Page 776 1964 ......Page 777 1967 ......Page 778 1972 ......Page 779 1978 ......Page 780 1990 ......Page 781 1997 ......Page 782 2001 ......Page 783 2003 ......Page 784