Integrovaný obvod. História domácej základne elektronických súčiastok (ECB) Rok, kedy sa začala predávať prvá integrovaná súčiastka
VLSI
Moderné integrované obvody určené pre povrchovú montáž.
Sovietske a zahraničné digitálne mikroobvody.
Integrálne(angl. Integrovaný obvod, IC, mikroobvod, mikročip, silikónový čip alebo čip), ( mikro)schémy (IS, IMS, m/skh), čip, mikročip(Angličtina) čip- kúsok, čip, čip) - mikroelektronické zariadenie - elektronický obvod ľubovoľnej zložitosti, vyrobený na polovodičovom kryštáli (alebo fólii) a umiestnený v nerozoberateľnom puzdre. Často pod integrovaný obvod(IS) pochopiť skutočný kryštál alebo film s elektronický obvod a pod mikroobvod(MS) - IC uzavretý v kryte. Zároveň výraz „čipové komponenty“ znamená „komponenty pre povrchovú montáž“ na rozdiel od tradičných spájkovaných komponentov cez otvory. Preto je správnejšie povedať „čipový mikroobvod“, čo znamená povrchový mikroobvod. V súčasnosti (rok) sa väčšina mikroobvodov vyrába v obaloch na povrchovú montáž.
Príbeh
Vynález mikroobvodov sa začal štúdiom vlastností tenkých oxidových vrstiev, ktoré sa prejavujú vplyvom zlej elektrickej vodivosti pri nízkom elektrickom napätí. Problém bol v tom, že tam, kde sa dva kovy dotýkali, nebol žiadny elektrický kontakt alebo to bolo polárne. Hlboké štúdie tohto javu viedli k objavu diód a neskôr tranzistorov a integrovaných obvodov.
Úrovne dizajnu
- Fyzikálne - metódy implementácie jedného tranzistora (alebo malej skupiny) vo forme dopovaných zón na kryštáli.
- Elektrické - základné elektrická schéma(tranzistory, kondenzátory, rezistory atď.).
- logické - logický obvod(logické meniče, prvky OR-NOT, AND-NOT atď.).
- Úroveň obvodu a systému - návrh obvodu a systému (klopné obvody, komparátory, kodéry, dekodéry, ALU atď.).
- Topologicko - topologické fotomasky na výrobu.
- Úroveň programu (pre mikrokontroléry a mikroprocesory) - inštrukcie assembleru pre programátora.
V súčasnosti sa väčšina integrovaných obvodov vyvíja pomocou CAD, čo umožňuje automatizovať a výrazne urýchliť proces získavania topologických fotomasiek.
Klasifikácia
Stupeň integrácie
Účel
Integrovaný obvod môže mať úplnú, akokoľvek zložitú funkčnosť - až po celý mikropočítač (jednočipový mikropočítač).
Analógové obvody
- Generátory signálu
- Analógové multiplikátory
- Analógové atenuátory a variabilné zosilňovače
- Stabilizátory napájania
- Riadiace čipy spínaného zdroja
- Prevodníky signálu
- Časovacie obvody
- Rôzne senzory (teplota atď.)
Digitálne obvody
- Logické prvky
- Vyrovnávacie konvertory
- Pamäťové moduly
- (Mikro)procesory (vrátane CPU v počítači)
- Jednočipové mikropočítače
- FPGA - programovateľné logické integrované obvody
Digitálne integrované obvody majú oproti analógovým rad výhod:
- Znížená spotreba energie spojené s používaním impulzných elektrických signálov v digitálnej elektronike. Pri príjme a prevode takýchto signálov sú aktívne prvky elektronické zariadenia(tranzistory) pracujú v režime „kľúč“, to znamená, že tranzistor je buď „otvorený“ - čo zodpovedá signálu vysokej úrovne (1), alebo „zatvorený“ - (0), v prvom prípade nie je žiadne napätie pokles cez tranzistor, v druhom - cez to nepreteká žiadny prúd. V oboch prípadoch je spotreba energie blízka 0, na rozdiel od analógových zariadení, v ktorých sú tranzistory väčšinu času v strednom (odporovom) stave.
- Vysoká odolnosť proti hluku digitálnych zariadení je spojený s veľkým rozdielom medzi signálmi vysokej (napríklad 2,5 - 5 V) a nízkej (0 - 0,5 V) úrovne. Pri takomto rušení je možná chyba, keď je vysoká úroveň vnímaná ako nízka a naopak, čo je nepravdepodobné. Okrem toho v digitálnych zariadeniach je možné použiť špeciálne kódy, ktoré umožňujú opravu chýb.
- Veľký rozdiel medzi signálmi vysokej a nízkej úrovne a pomerne široký rozsah ich prípustných zmien robí digitálnu technológiu necitlivý k nevyhnutnému rozptylu parametrov prvkov v integrovanej technológii, čím sa eliminuje potreba výberu a konfigurácie digitálnych zariadení.
Anglický matematik 19. storočia Charles Babbage?
Myšlienka vytvorenia programom riadeného počítacieho stroja s aritmetickým zariadením, riadiacim zariadením, ako aj vstupným a tlačovým zariadením
Myšlienka stvorenia mobilný telefón
Myšlienka vytvorenia počítačom riadených robotov
V ktorom roku a kde vznikol prvý počítač na báze vákuových trubíc?
1945, USA
1944, Anglicko
1946, Francúzsko
Na akom základe vznikli počítače tretej generácie?
Integrované obvody
polovodičov
vákuové trubice
ultra-veľké integrované obvody
Ako sa volal prvý osobný počítač?
Pomenujte centrálne zariadenie počítača.
CPU
pohonná jednotka
Základná doska
Spracovateľ spracúva poskytnuté informácie:
V desiatkovej číselnej sústave
Zapnuté anglický jazyk
V ruštine
V strojovom jazyku (v binárny kód)
Ak chcete zadať číselné a textové informácie použité
Klávesnica
Skener sa používa na...
Ak chcete zadávať obrázky do počítača a textové dokumenty
Na kreslenie špeciálnym perom
Pohyb kurzora na obrazovke monitora
Získanie holografických obrázkov
10. Aký typ tlačiarne je vhodné použiť na tlač? finančné dokumenty?
Maticová tlačiareň
Aký typ tlačiarne je vhodné použiť na tlač abstraktov?
Maticová tlačiareň
Jet tlačiareň
Laserova tlačiareň
Aký typ tlačiarne je vhodné použiť na tlač fotografií?
Maticová tlačiareň
Jet tlačiareň
Laserova tlačiareň
V prípade nedodržania hygienických podmienok - hygienické požiadavky počítače môžu mať škodlivý vplyv na ľudské zdravie...
Monitor s katódovou trubicou
LCD monitor
Keď vypnete počítač, všetky informácie sa vymažú z...
Náhodný vstup do pamäťe
laserový disk
V akom zariadení počítača sú uložené informácie?
CPU;
Optické dráhy sú tenšie a umiestnené hustejšie na...
Digitálny video disk (DVD disk)
Kompaktný disk (CD disk)
Vstupné zariadenia zahŕňajú...
Výstupné zariadenia zahŕňajú...
Klávesnica, myš, joystick, svetelné pero, skener, digitálny fotoaparát, mikrofón
Reproduktory, monitor, tlačiareň, slúchadlá
HDD, procesor, pamäťové moduly, základná doska, disketa
Program sa volá...
Počítačový program môže ovládať činnosť počítača, ak sa nachádza...
Na diskete
Na pevnom disku
Na CD
Údaje sú...
Postupnosť príkazov, ktoré počítač vykonáva pri spracovaní údajov
Informácie prezentované v digitálnej forme a spracované v počítači
Dáta, ktoré majú názov a sú uložené v dlhodobej pamäti
Súbor je...
Text vytlačený na počítači
Informácie prezentované v digitálnej forme a spracované v počítači
Program alebo dáta, ktoré majú názov a sú uložené v dlhodobej pamäti
S rýchlym formátovaním disketa …
Prebieha vymazanie adresára disku
Všetky údaje sa vymažú
Prebieha defragmentácia disku
Kontroluje sa povrch disku
Pri úplnom naformátovaní diskety...
všetky údaje sa vymažú
vykoná sa úplná kontrola disku
Prebieha čistenie adresára disku
disk sa stane systémovým
Vo viacúrovňovej hierarchii systém súborov...
Súbory sú uložené v systéme, ktorý je systémom vnorených priečinkov
Súbory sú uložené v systéme, ktorý je lineárnou postupnosťou
História vývoja výpočtovej techniky:1. Pomenujte prvé výpočtové zariadenie.
1) Abacus
2) Kalkulačka
3) Aritmometer
4) Ruské počítadlo
2. Akú myšlienku predložil anglický matematik Charles Babbage v polovici 19. storočia?
1) Myšlienka vytvorenia programom riadeného počítacieho stroja s aritmetickým zariadením, riadiacim zariadením, ako aj vstupným a tlačovým zariadením
2) Myšlienka vytvorenia mobilného telefónu
3) Myšlienka vytvorenia počítačom riadených robotov
3. Pomenujte prvého počítačového programátora.
1) Ada Lovelace
2) Sergej Lebedev
3) Bill Gates
4) Sofya Kovalevskaja
4. V ktorom roku a kde vznikol prvý počítač na báze vákuových elektrónok?
1) 1945, USA
2) 1950, ZSSR
3) 1944, Anglicko
4) 1946, Francúzsko
5. Na základe čoho vznikli počítače tretej generácie?
1) Integrované obvody
2) polovodiče
3) vákuové trubice
4) veľmi veľké integrované obvody
6. Ako sa volal prvý osobný počítač?
1) Jablko II
2) IBM PC
3) Dell
4) Corvette
Štruktúra počítača ........................15
1. Pomenujte centrálne zariadenie počítača.
1) Procesor
2) Systémová jednotka
3) Napájanie
4) Základná doska
2. Ako sa fyzické informácie zaznamenávajú a prenášajú do počítača?
1) čísla;
2) používanie programov;
3) je znázornený vo forme elektrických signálov.
3. Spracovateľ spracúva poskytnuté informácie:
1) V desiatkovej číselnej sústave
2) V angličtine
3) V ruštine
4) V strojovom jazyku (v binárnom kóde)
4. Ak chcete zadať číselné a textové informácie, použite
1) Klávesnica
2) Myš
3) Trackball
4) Rukoväť
5. Najdôležitejšou charakteristikou súradnicových vstupných zariadení je rozlíšenie, ktoré je zvyčajne 500 dpi (bodov na palec (1 palec = 2,54 cm)), čo znamená...
1) Keď pohnete myšou o jeden palec, kurzor myši sa posunie o 500 bodov
2) Pri pohybe myšou o 500 bodov sa ukazovateľ myši posunie o jeden palec
6. Skener sa používa na...
1) Na zadávanie obrázkov a textových dokumentov do počítača
2) Kresliť naň špeciálnym perom
3) Pohyb kurzora na obrazovke monitora
4) Získanie holografických obrázkov
Výstupné zariadenia................................21
1. Aký typ tlačiarne je vhodné použiť na tlač finančných dokumentov?
1) Ihličková tlačiareň
2) Atramentová tlačiareň
3) Laserová tlačiareň
2. Aký typ tlačiarne je vhodné použiť na tlač abstraktov?
1) Ihličková tlačiareň
2) Atramentová tlačiareň
3) Laserová tlačiareň
1. Aký typ tlačiarne je vhodné použiť na tlač fotografií?
1) Ihličková tlačiareň
2) Atramentová tlačiareň
3) Laserová tlačiareň
2. Nedodržanie hygienických a hygienických požiadaviek na počítač môže mať škodlivý vplyv na ľudské zdravie...
1) Monitor s katódovou trubicou
2) Monitor z tekutých kryštálov
4) Plazmové panely
3. Zariadenie, ktoré zabezpečuje záznam a čítanie informácií sa nazýva...
1) Disková jednotka alebo úložné zariadenie
4. Keď vypnete počítač, všetky informácie sa vymažú z...
4) RAM
5) Pevný disk
6) Laserový disk
7) Diskety
13. V akom zariadení počítača sú uložené informácie?
1) Externá pamäť;
2) monitor;
3) procesor;
2. Optické dráhy sú tenšie a umiestnené hustejšie na...
1) Digitálny video disk (DVD disk)
2) Kompaktný disk (CD - disk)
3) Disketa
3. Na ktorom disku sú uložené informácie na sústredných stopách, na ktorých sa striedajú zmagnetizované a nezmagnetizované oblasti?
1) Na diskete
2) Na CD
3) Na DVD
4. Vstupné zariadenia zahŕňajú...
1) Pevný disk, procesor, pamäťové moduly, základná doska, disketa
5. Výstupné zariadenia zahŕňajú...
1) Klávesnica, myš, joystick, svetelné pero, skener, digitálny fotoaparát, mikrofón
2) Reproduktory, monitor, tlačiareň, slúchadlá
3) Pevný disk, procesor, pamäťové moduly, základná doska, disketa
6. Program sa volá...
7. Počítačový program môže riadiť činnosť počítača, ak je umiestnený...
1) V RAM
2) Na diskete
3) Na pevnom disku
4) Na CD
8. Údaje sú...
1) Postupnosť príkazov, ktoré počítač vykonáva počas spracovania údajov
2) Informácie prezentované v digitálnej forme a spracované v počítači
3) Dáta, ktoré majú názov a sú uložené v dlhodobej pamäti
9. Súbor je...
1) Text vytlačený na počítači
2) Informácie prezentované v digitálnej forme a spracované v počítači
3) Program alebo dáta, ktoré majú názov a sú uložené v dlhodobej pamäti
10. Pri rýchlom formátovaní diskety...
1) Prebieha čistenie adresára disku
2) Všetky údaje sa vymažú
3) Prebieha defragmentácia disku
4) Kontrola sa vykonáva podľa
2. Čo je to elektromechanické relé? Kedy vznikli štafety? počítacie stroje? Aké rýchle boli?
3. Kde a kedy bol vyrobený prvý počítač? ako sa to volalo?
4. Aká bola úloha Johna von Neumanna pri vytvorení počítača?
5. Kto bol konštruktérom prvých domácich počítačov?
6. Na akom elementárnom základe vznikli stroje prvej generácie? Aké boli ich hlavné charakteristiky?
7. Na akom elementovom základe vznikli stroje druhej generácie? Aké sú ich výhody v porovnaní s prvou generáciou počítačov?
8. Čo je integrovaný obvod? Kedy vznikli prvé počítače s integrovanými obvodmi? Ako sa volali?
9. Aké nové oblasti počítačových aplikácií vznikli s príchodom strojov tretej generácie?
Úlohy pre § 1.3
CELOSVETOVÝ WEB
1. Nasledujú dopyty do vyhľadávača:
Prezentujte výsledky týchto dotazov graficky pomocou Eulerových kruhov. Uveďte čísla žiadostí vo vzostupnom poradí podľa počtu dokumentov, ktoré sa nájdu vyhľadávací systém pre každú požiadavku.
369 " style="width:276.55pt;border-collapse:collapse">
žiadosť
Stránky nájdené
Čaj káva
čaj| kávu
Koľko stránok sa nájde pre dopyt „čaj“?
 |
_____________________________________________________
Vyriešte číselnú krížovku.
Odpovede na otázky hľadajte na World Wide Web.
Vodorovne. 1. Rok, kedy sa začal predávať prvý integrovaný obvod vyrobený na kremíkovej doštičke. 3. Rok narodenia. 4. Rok predchádzajúci roku vydania systému Windows 3.1.
8. Rok narodenia Blaise Pascala. 9. Rok narodenia Ady Lovelace.
Vertikálne. 1. Rok narodenia Leonarda da Vinciho. 2. Rok, v ktorom francúzsky inžinier Valtat prišiel s myšlienkou použitia binárny systém počet pri vytváraní mechanických počítacích zariadení.
3. Rok uvedenia MESM do prevádzky. 5. Rok, v ktorom bol vyvinutý programovací jazyk BASIC. 6. Rok narodenia Euklida (BC).
7. Rok narodenia Aristotela (pred Kr.)
Integrovaný obvod (IC) je mikroelektronický produkt, ktorý plní funkcie konverzie a spracovania signálu, ktorý sa vyznačuje hustým zložením prvkov tak, že všetky spojenia a spojenia medzi prvkami tvoria jeden celok.
Neoddeliteľnou súčasťou integrovaného obvodu sú prvky, ktoré fungujú ako elektrické a rádiové prvky (tranzistory, odpory atď.) a nemožno ich oddeliť ako samostatné produkty. V tomto prípade sa prvky IC, ktoré vykonávajú funkcie zosilnenia alebo inej konverzie signálu (diódy, tranzistory atď.), nazývajú aktívne a prvky, ktoré implementujú funkciu lineárneho prenosu (odpory, kondenzátory, induktory), sa nazývajú pasívne.
Klasifikácia integrovaných obvodov:
Podľa spôsobu výroby:
Podľa stupňa integrácie.
Stupeň integrácie informačného systému je ukazovateľom zložitosti, charakterizovaný počtom prvkov a komponentov, ktoré obsahuje. Stupeň integrácie je určený vzorcom
kde k je koeficient, ktorý určuje stupeň integrácie, zaokrúhlený na najbližšie väčšie celé číslo a N je počet prvkov a komponentov zahrnutých v IS.
Na kvantitatívnu charakterizáciu stupňa integrácie sa často používajú tieto pojmy: ak k ? 1, IC sa nazýva jednoduchý IC, ak 1< k ? 2 - средней ИС (СИС), если 2 < k ? 4 - большой ИС (БИС), если k ?4 - сверхбольшой ИС (СБИС).
Okrem stupňa integrácie sa ako hustota zloženia prvkov používa ďalší ukazovateľ - počet prvkov (najčastejšie tranzistorov) na jednotku plochy kryštálu. Tento ukazovateľ charakterizuje najmä úroveň technológie, v súčasnosti je to viac ako 1000 prvkov/mm2.
Filmové integrované obvody- sú to integrované obvody, ktorých prvky sú vo forme filmu uložené na povrchu dielektrickej bázy. Ich zvláštnosťou je, že neexistujú v čistej forme. Používajú sa len na výrobu pasívnych prvkov - rezistorov, kondenzátorov, vodičov, tlmiviek.
Ryža. 1. Štruktúra filmového hybridného integrovaného obvodu: 1, 2 - spodná a horná doska kondenzátora, 3 - dielektrická vrstva, 4 - drôtová spojovacia zbernica, 5 - osadený tranzistor, 6 - filmový rezistor, 7 - pinová svorka, 8 - dielektrický substrát
Hybridné integrované obvody sú tenkovrstvové mikroobvody pozostávajúce z pasívnych prvkov (odpory, kondenzátory, podložky) a diskrétnych aktívnych prvkov (diódy, tranzistory). Hybridný IC znázornený na obr. 1, je dielektrický substrát s nanesenými filmovými kondenzátormi a odpormi a pripojeným namontovaným tranzistorom, ktorého základňa je spojená s hornou doskou kondenzátora zbernicou vo forme veľmi tenkého drôtu.
V polovodičových integrovaných obvodoch Všetky prvky a medziprvkové spojenia sú vytvorené vo veľkom a na povrchu polovodičového kryštálu. Polovodičové integrované obvody sú plochý polovodičový kryštál (substrát), v ktorého povrchovej vrstve sa pomocou rôznych technologických techník vytvárajú miestne oblasti ekvivalentné prvkom elektrického obvodu (diódy, tranzistory, kondenzátory, odpory atď.), Zjednotené pozdĺž povrch filmovými kovovými spojmi (prepojeniami).
Substrátmi polovodičových integrovaných obvodov sú okrúhle doštičky z kremíka, germánia alebo arzenidu gália s priemerom 60 - 150 mm a hrúbkou 0,2 - 0,4 mm.
Polovodičovým substrátom je skupinový obrobok (obr. 2), na ktorom veľké množstvo JE.
Ryža. 2. Skupinový kremíkový plátok: 1 - základný výbrus, 2 - jednotlivé kryštály (čipy)
Po dokončení hlavných technologických operácií sa rozreže na časti - kryštály 2, nazývané aj čipy. Rozmery krištáľových strán môžu byť od 3 do 10 mm. Základný rez 1 dosky slúži na jej orientáciu pri rôznych technologických procesoch.
Štruktúry prvkov polovodičového integrovaného obvodu - tranzistora, diódy, odporu a kondenzátora, vyrobených vhodným dopovaním lokálnych úsekov polovodiča metódami planárnej technológie, sú znázornené na obr. 3, a-d. Planárna technológia sa vyznačuje tým, že všetky vývody IC prvkov sú na povrchu umiestnené v rovnakej rovine a sú súčasne zapojené do elektrického obvodu pomocou tenkovrstvových prepojení. Pri planárnej technológii sa uskutočňuje skupinové spracovanie, t.j. počas jedného technologického procesu sa na substrátoch vyrobí veľké množstvo integrovaných obvodov, čo zaisťuje vysokú vyrobiteľnosť a efektivitu a umožňuje aj automatizáciu výroby.
Ryža. 3. Štruktúry prvkov polovodičového integrovaného obvodu: a - tranzistor, b - dióda, c - odpor, d - kondenzátor, 1 - tenkovrstvový kontakt, 2 - dielektrická vrstva, H - emitor; 4 - základňa, 5 - kolektor, 6 - katóda, 7 - anóda, 8 - izolačná vrstva; 9 - odporová vrstva, 10 - izolačná vrstva, 11 - doska, 12, 14 - horná a spodná elektróda kondenzátora, 13 - dielektrická vrstva
V kombinovaných integrovaných obvodoch(obr. 4), ktoré sú variantom polovodičových, vytvárajú polovodičové a tenkovrstvové prvky na kremíkovej podložke. Výhodou týchto obvodov je, že je technologicky náročné vyrobiť odpory daného odporu v pevnom telese, pretože závisí nielen od hrúbky dotovanej polovodičovej vrstvy, ale aj od rozloženia rezistivity po hrúbke. Úprava odporu na nominálnu hodnotu po výrobe odporu tiež predstavuje značné ťažkosti. Polovodičové rezistory majú výraznú teplotnú závislosť, čo komplikuje vývoj IC.
Ryža. 4. Štruktúra kombinovaného IC: 1 - film oxidu kremičitého, 2 - dióda, 3 - filmové zapojenia v obvode, 4 - tenkovrstvový rezistor, 5, 6, 7 - horná a spodná elektróda tenkovrstvového kondenzátora a dielektrika, 8 - tenkovrstvové kontakty, 9 - tranzistor, 10 - kremíkový plátok.
Okrem toho je tiež veľmi ťažké vytvoriť kondenzátory v pevných látkach. Na rozšírenie hodnotenia odporu a kondenzátora polovodičových integrovaných obvodov a zlepšenie ich výkonových charakteristík bola vyvinutá kombinovaná technológia založená na technológii tenkých vrstiev nazývaná technológia prepojených obvodov. V tomto prípade sa aktívne prvky integrovaného obvodu (možno niektoré odpory, ktoré nie sú kritické z hľadiska nominálneho odporu) vyrábajú v tele kremíkového kryštálu pomocou difúznej metódy a potom sú pasívne prvky - odpory, kondenzátory a prepojenia. vytvorené vákuovým nanášaním filmov (ako vo filmových IC).
Základňa elektronických prvkov sa vyvíja stále väčším tempom. Každá generácia, ktorá sa objavila v určitom časovom bode, sa naďalej zlepšuje v najoprávnenejších smeroch. Vývoj elektronických produktov z generácie na generáciu sa uberá smerom k ich funkčnej zložitosti, zvyšovaniu spoľahlivosti a životnosti, znižovaniu celkových rozmerov, hmotnosti, nákladov a spotreby energie, zjednodušovaniu techniky a zlepšovaniu parametrov elektronických zariadení.
Vznik mikroelektroniky ako samostatnej vedy bol možný vďaka využitiu bohatých skúseností a základu priemyslu vyrábajúceho diskrétne polovodičové súčiastky. S vývojom polovodičovej elektroniky sa však ukázali vážne obmedzenia v používaní elektronických javov a systémov na nich založených. Preto mikroelektronika naďalej napreduje rýchlym tempom tak v smere zlepšovania polovodičovej integrovanej technológie, ako aj v smere využívania nových fyzikálnych javov. rádiový elektronický integrovaný obvod
Produkty mikroelektroniky: integrované obvody rôzneho stupňa integrácie, mikrozostavy, mikroprocesory, mini- a mikropočítače - umožnili realizovať návrh a priemyselnú výrobu funkčne zložitých rádiových a výpočtových zariadení, odlišných od zariadení predchádzajúcich generácií najlepšie parametre, viac vysoká spoľahlivosť a životnosť, nižšia spotreba energie a náklady. Zariadenia na báze mikroelektronických produktov sú široko používané vo všetkých oblastiach ľudskej činnosti.
Mikroelektronika prispieva k vytváraniu počítačovo podporovaných konštrukčných systémov, priemyselných robotov, automatizovaných a automatických výrobných liniek, komunikačných zariadení a mnohých ďalších.
Prvé štádium
Prvá etapa zahŕňala vynález žiarovky v roku 1809 ruským inžinierom Ladyginom.
Objav v roku 1874 nemeckým vedcom Brownom o rektifikačnom efekte v kontaktoch kov-polovodič. Použitie tohto efektu ruským vynálezcom Popovom na detekciu rádiových signálov mu umožnilo vytvoriť prvý rádiový prijímač. Za dátum vynálezu rádia sa považuje 7. máj 1895, kedy Popov podal správu a demonštráciu na stretnutí fyzikálneho oddelenia Ruskej fyzikálno-chemickej spoločnosti v Petrohrade. V rôznych krajinách prebiehal vývoj a výskum rôznych typov jednoduchých a spoľahlivých detektorov vysokofrekvenčných vibrácií – detektorov.
Druhá fáza
Druhá etapa vývoja elektroniky začala v roku 1904, keď anglický vedec Fleming navrhol elektrickú vákuovú diódu. Nasledoval vynález prvej zosilňovacej elektrónky, triódy, v roku 1907.
1913 - 1919 - obdobie prudkého rozvoja elektronická technológia. V roku 1913 vyvinul nemecký inžinier Meissner obvod pre elektrónkový regeneračný prijímač a pomocou triódy získal netlmené harmonické kmity.
V Rusku prvé rádiové elektrónky vyrobil v roku 1914 v Petrohrade Nikolaj Dmitrievič Papaleksi, konzultant Ruskej spoločnosti bezdrôtovej telegrafie, budúci akademik Akadémie vied ZSSR.
Tretia etapa
Tretím obdobím vo vývoji elektroniky je obdobie vzniku a implementácie diskrétnych polovodičových súčiastok, ktoré sa začalo vynálezom bodového tranzistora. V roku 1946 bola v Bell Telephone Laboratory vytvorená skupina vedená Williamom Shockleym, ktorá robila výskum vlastností polovodičov na kremíku a v Nemecku. Skupina uskutočnila teoretické aj experimentálne štúdie fyzikálnych procesov na rozhraní medzi dvoma polovodičmi s rôzne druhy elektrická vodivosť. V dôsledku toho boli vynájdené trojelektródové polovodičové zariadenia - tranzistory. V závislosti od počtu nosičov náboja sa tranzistory delia na:
- - unipolárne (pole), kde sa používali unipolárne médiá.
- - bipolárne, kde boli použité rôzne nosiče polarity (elektróny a otvory).
Vynález tranzistora bol významným míľnikom v histórii elektroniky a preto jeho autori John Bardeen, Walter Brattain a William Shockley získali Nobelovu cenu za fyziku za rok 1956.
Vznik mikroelektroniky
S príchodom bipolárnej tranzistory s efektom poľa sa začali realizovať nápady na vývoj malých počítačov. Na ich základe začali vytvárať palubné elektronické systémy pre letectvo a vesmírnu techniku. Keďže tieto zariadenia obsahovali tisíce jednotlivých elektrorádiových prvkov a stále viac a viac ich bolo potrebných, nastali technické ťažkosti. S rastúcim počtom prvkov elektronické systémy Zabezpečiť ich funkčnosť ihneď po montáži a zabezpečiť v budúcnosti spoľahlivosť systémov bolo prakticky nemožné. Problém kvality inštalačných a montážnych prác sa stal hlavným problémom výrobcov pri zabezpečovaní prevádzkyschopnosti a spoľahlivosti rádioelektronických zariadení. Riešenie problému prepojenia bolo predpokladom pre vznik mikroelektroniky. Prototypom budúcich mikroobvodov bola doska plošných spojov, v ktorej sú všetky jednotlivé vodiče spojené do jedného celku a vyrábané súčasne skupinovou metódou leptaním medenej fólie s rovinou fóliového dielektrika. Jediným typom integrácie sú v tomto prípade vodiče. Použitie dosiek plošných spojov síce nerieši problém miniaturizácie, ale rieši problém zvyšovania spoľahlivosti prepojení. Technológia výroby dosiek plošných spojov neumožňuje súčasne vyrábať iné pasívne prvky okrem vodičov. Preto dosky plošných spojov nepremenili na integrované obvody v modernom zmysle. Hrubovrstvové hybridné obvody boli vyvinuté ako prvé koncom 40. rokov, ich výroba bola založená na už osvedčenej technológii výroby keramických kondenzátorov metódou nanášania pást s obsahom striebra a skleneného prášku na keramický substrát cez šablóny.
Tenkovrstvová technológia výroby integrovaných obvodov zahŕňa nanášanie tenkých vrstiev rôznych materiálov (vodivé, dielektrické, odporové) na hladký povrch dielektrických substrátov vo vákuu.
Štvrtá etapa
V roku 1960 Robert Noyce z Fairchildu navrhol a patentoval myšlienku monolitického integrovaného obvodu a pomocou planárnej technológie vyrobil prvé kremíkové monolitické integrované obvody.
Rodinu monolitických tranzistorovo-tranzistorových logických prvkov so štyrmi alebo viacerými bipolárnymi tranzistormi na jednom kremíkovom čipe vydala spoločnosť Fairchild už vo februári 1960 a nazývala sa „micrologics“. Planárna technológia Horney a monolitická technológia Noyce položili základ pre vývoj integrovaných obvodov v roku 1960, najskôr v r. bipolárne tranzistory a potom 1965-85. na tranzistoroch s efektom poľa a kombináciách oboch.
Dve politické rozhodnutia prijaté v rokoch 1961-1962. ovplyvnil vývoj výroby kremíkových tranzistorov a integrovaných obvodov. Rozhodnutie IBM (New York) vyvinúť pre perspektívny počítač nie feromagnetické pamäťové zariadenia, ale elektronické pamäte (úložné zariadenia) na báze n-kanálových tranzistorov s efektom poľa (metal-oxide-semiconductor - MOS). Výsledkom úspešnej realizácie tohto plánu bolo vydanie v roku 1973. univerzálny počítač s pamäťou MOS - IBM-370/158. Direktívne rozhodnutia Fairchilda o rozšírení práce vo výskumnom laboratóriu polovodičov na štúdium kremíkových zariadení a materiálov pre ne.
Medzitým, v júli 1968, Gordon Moore a Robert Noyce opustili divíziu polovodičov Fairchildu a 28. júna 1968 zorganizovali malú spoločnosť Intel s dvanástimi ľuďmi, ktorí si prenajali izbu v Mountain View v Kalifornii. Úlohou, ktorú si Moore, Noyce a odborník na chemické technológie, ktorý sa k nim pripojil, Andrew Grove, bolo využitie obrovského potenciálu integrácie. veľké číslo elektronických súčiastok na jedinom polovodičovom čipe na vytvorenie nových typov elektronických zariadení.
V roku 1997 sa Andrew Grove stal „osobou roka“ a spoločnosť, ktorú viedol, Intel, ktorá sa stala jednou z popredných spoločností v Silicon Valley v Kalifornii, začala vyrábať mikroprocesory pre 90 % všetkých osobné počítače planét. Rozhodujúcu úlohu vo vývoji elektroniky zohral vznik integrovaných obvodov, ktoré odštartovali novú etapu mikroelektroniky. Mikroelektronika štvrtého obdobia sa nazýva schematická, pretože v zložení hlavných základných prvkov je možné rozlíšiť prvky ekvivalentné diskrétnym elektrorádiovým prvkom a každý integrovaný obvod zodpovedá určitému základnému elektrickému obvodu, ako pri elektronických súčiastkach zariadení tzv. predchádzajúce generácie.
Integrované obvody sa začali nazývať mikroelektronické zariadenia, považované za jeden výrobok s vysokou hustotou prvkov ekvivalentných prvkom bežného obvodu. Zložitosť funkcií vykonávaných mikroobvodmi sa dosahuje zvýšením stupňa integrácie.
Prítomná elektronika
V súčasnosti sa mikroelektronika posúva na vysokú kvalitu nová úroveň- nanoelektronika.
Nanoelektronika je primárne založená na výsledkoch fundamentálnych štúdií atómových procesov v nízkorozmerných polovodičových štruktúrach. Kvantové bodky alebo systémy s nulovým rozmerom sú extrémnym prípadom systémov s redukovanými rozmermi, ktoré pozostávajú z radu atómových zhlukov alebo ostrovov veľkosti nanometrov v polovodičovej matrici, ktoré vykazujú samoorganizáciu v epitaxných heteroštruktúrach.
Jeden z možné diela súvisiaci s nanoelektronikou je práca na tvorbe materiálov a prvkov IR technológie. Sú žiadané priemyselnými podnikmi a sú základom pre vytvorenie „umelého“ (technického) systému videnia v blízkej budúcnosti s rozšíreným spektrálnym rozsahom v porovnaní s biologickým videním v ultrafialovej a infračervenej oblasti spektra. Systémy technického videnia a fotonické komponenty na nanoštruktúrach, schopné prijímať a spracovávať obrovské množstvo informácií, sa stanú základom zásadne nových telekomunikačných zariadení, systémov monitorovania životného prostredia a vesmíru, tepelného zobrazovania, nanodiagnostiky, robotiky, presných zbraní, zariadení na boj proti terorizmu, atď. Použitie polovodičových nanoštruktúr výrazne zníži veľkosť monitorovacích a záznamových zariadení, zníži spotrebu energie, zlepší nákladové charakteristiky a umožní využiť výhody masovej výroby v mikro- a nanoelektronike blízkej budúcnosti.
