Історія та розвиток радіотехніки

Предметом електронної техніки є теорія і практика застосуванняелектронних, іонних і напівпровідникових приладів у пристроях, системах іустановках для різних галузей народного господарства. Гнучкість електронноїапаратури, високі швидкодії, точність і чутливість відкриваютьнові можливості в багатьох галузях науки і техніки.

Радіо (від латинського "radiare" - випромінювати, випускати промені) -

1). Спосіб бездротової передачі повідомлень на відстань за допомогоюелектромагнітних хвиль (радіохвиль), винайдений російським ученим А.С.
Поповим у 1895 р.;

2). Галузь науки і техніки, пов'язана з вивченням фізичних явищ,що лежать в основі цього способу, і з його використанням у зв'язку, мовлення,телебаченні, локації і т.д.

Радіо, як уже було сказано вище, відкрив великий російський вчений
Олександр Степанович Попов. Датою винаходу радіо прийнято вважати 7 травня
1895 р., коли А.С. Попов виступив з публічною доповіддю і демонстрацієюроботи свого радіоприймача на засіданні Фізичного відділення Російськогофізико-хімічного товариства в Петербурзі.
Розвиток електроніки після винаходу радіо можна розділити на три етапи
: Радіотелеграфний, радіотехнічний і етап власне електроніки.

У перший період (близько 30 років) розвивалася радіотелеграфії ірозроблялися наукові основи радіотехніки. З метою спрощення пристроїрадіоприймача і підвищення його чутливості в різних країнах велисяінтенсивні розробки і дослідження різних типів простих і надійнихОбнаружитель високочастотних коливань - детекторів.
У 1904 р. була побудована перша двухелектродная лампа (діод), якадо цих пір використовується в якості детектора високочастотних коливань івипрямляча струмів технічної частоти, а в 1906 р. з'явився карборундовийдетектор.
трьохелектродної лампа (тріод) була запропонована в 1907 р. У 1913 р. буларозроблено схему лампового регенеративного приймача і за допомогою тріодабули отримані незгасаючі електричні коливання. Нові електроннігенератори дозволили замінити іскрові і дугові радіостанції ламповими,що практично вирішило проблему радіотелефонії. Впровадження електронних лампв радіотехніку сприяла перша світова війна. З 1913 р. по 1920 р.радіотехніка стає лампової.
Перші радіолампи в Росії були виготовлені Н.Д. Папалексі в 1914 р. в
Петербурзі. Через відсутність досконалої відкачування вони були не вакуумними, агазонаповненими (з ртуттю). Перші вакуумні приймально - підсилювальнілампи були виготовлені в 1916 р. М.А. Бонч-Бруєвич. Бонч-Бруєвич в 1918р. очолив розробку вітчизняних підсилювачів і генераторних радіоламп в
Нижегородської радіолабораторії. Тоді був створений перший в країні науково --радіотехнічний інститут з широкою програмою дій, що привернув доробіт у галузі радіо багатьох талановитих вчених, молодих ентузіастіврадіотехніки. Нижегородська лабораторія стала справжньою кузнею кадріврадіофахівців, в ній зародилися багато напрямків радіотехніки, вНадалі стали самостійними розділами радіоелектроніки.
У березні 1919 р. почався серійний випуск електронної лампи РП-1. У 1920 р.
Бонч-Бруєвич закінчив розробку перших у світі генераторних ламп з мідниманодом і водяним охолодженням потужністю до 1 кВт, а в 1923 р. - потужністю до
25 кВт. У Нижньогородській радіолабораторії О.В. Лосєвим в 1922 р. булавідкрита можливість генерувати і підсилювати радіосигналів за допомогоюнапівпровідникових приладів. Ним був створений безламповий приймач - крістадін.
Проте в ті роки не були розроблені способи отримання напівпровідниковихматеріалів, і його винахід не отримало розповсюдження.
В другий період (близько 20 років) продовжувало розвиватисярадіотелеграфірованіе. Одночасно широкий розвиток і застосування отрималирадіотелефонірованіе і радіомовлення, були створені радіонавігації тарадіолокація. Перехід від радіотелефонірованія до інших областях застосуванняелектромагнітних хвиль став можливий завдяки досягненням електровакумнетехніки, яка освоїла випуск різноманітних електронних і іонних приладів.
Перехід від довгих хвиль до коротких і середнім, а також винахід схемисупергетеродина зажадали застосування ламп більш досконалих, ніж тріод.
У 1924 р. була розроблена екранована лампа з двома сітками (Тетрод),а в 1930 - 1931 р.р. - Пентод (лампа з трьома сітками). Електронні лампистали виготовляти з катодом непрямого підігріву. Розвиток спеціальнихметодів радіоприймання зажадало створення нових типів многосеточних ламп (змішувальних і частотно - перетворювальних в 1934 - 1935 р.р. ).
Прагнення зменшити число ламп у схемі і підвищити економічність апаратурипризвело до розробки комбінованих ламп.
Освоєння та використання ультракоротких хвиль привело до вдосконаленнявідомих електронних ламп (з'явилися лампи типу "жолудь",металокерамічні тріоди і маячковие лампи), а також розробціелектровакуумних приладів з новим принципом керування електронним потоком
- Многорезонаторних магнетронів, клістронов, ламп що біжить хвилі. Цідосягнення електровакумне техніки зумовили розвиток радіолокації,радіонавігації, імпульсної багатоканальної радіозв'язку, телебачення та ін

Одночасно йшов розвиток іонних приладів, в яких використовуєтьсяелектронний розряд в газі. Був значно вдосконалений винайденийще в 1908 р. ртутний вентиль. З'явилися Газотрон (1928-1929 р.р.),тиратронні (1931 р.), стабілітрон, неонові лампи і т.д.
Розвиток способів передачі зображень та вимірювальної технікисупроводжувалося розробкою і вдосконаленням різнихфотоелектричних приладів (фотоелементи, фотоелектронні помножувачі,передавальні телевізійні трубки) і електронографіческіх приладів дляосцилографів, радіолокації і телебачення.
У ці роки радіотехніка перетворилася на самостійну інженерну науку.
Інтенсивно розвивалися електровакуумні промисловість ірадіопромисловості. Були розроблені інженерні методи розрахункурадіотехнічних схем, проведені широкі наукові дослідження,теоретичні та експериментальні роботи.
І останній період (60-е-70-і роки) становить епоху напівпровідниковоїтехніки і власне електроніки. Електроніка впроваджується в усі галузінауки, техніки і народного господарства. Будучи комплексом наук, електронікатісно пов'язана з радіофізиків, радіолокації, радіонавігації,радіоастрономії, радіометеорологіей, радіоспектроскопія, електронноїобчислювальної і керуючої технікою, радіоуправлінням на відстані,телеізмереніямі, квантової радіоелектронікою і т.д.
У цей період тривало подальше вдосконалення електровакуумнихприладів. Велика увага приділяється підвищенню їх міцності, надійності,довговічності. Розроблялися бесцокольние (пальчикові) інадмініатюрні лампи, що дає можливість знизити габарити установок,налічують велику кількість радіоламп.
Тривали інтенсивні роботи в галузі фізики твердого тіла і теоріїнапівпровідників, розроблялися способи отримання монокристалівнапівпровідників, методи їх очищення та введення домішок. Великий внесок урозвиток фізики напівпровідників внесла радянська школа академіка А. Ф. Іоффе.
Напівпровідникові прилади швидко і широко розповсюдилися за 50-е-70-ероки в усі галузі народного господарства. У 1926 р. був запропонованийнапівпровідниковий випрямляч змінного струму з закису міді. Пізнішез'явилися випрямлячі з селену і сірчистої міді. Бурхливий розвитокрадіотехніки (особливо радіолокації) в період другої світової війни далоновий поштовх до досліджень в області напівпровідників. Були розробленіточкові випрямлячі змінних струмів НВЧ на основі кремнію і германію, апізніше з'явилися площинні германівие діоди. У 1948 р. американськівчені Бардін і Браттейн створили германієвий точковий тріод (транзистор),придатний для посилення і генерування електричних коливань. Пізніше буврозроблений кремнієвий точковий тріод. На початку 70-х років точковітранзистори практично не застосовувалися, а основним типом транзисторабув площинний, вперше виготовлений в 1951 р. До кінця 1952 булизапропоновані площинний високочастотний Тетрод, польовий транзистор і іншітипи напівпровідникових приладів. У 1953 р. був розроблений дрейфовийтранзистор. У ці роки широко розроблялися і досліджувалися новітехнологічні процеси обробки напівпровідникових матеріалів, способивиготовлення pn-переходів і самих напівпровідникових приладів. На початку 70 --х років, крім площинних і дрейфовий германієвих і кремнієвихтранзисторів, знаходили широке розповсюдження та інші прилади,що використовують властивості напівпровідникових матеріалів: тунельні діоди,керовані і некеровані чотиришаровим перемикаючі прилади, фотодіодиі фототранзистори, Варикап, терморезистори і т.д.
Розвиток і вдосконалення напівпровідникових приладів характеризуєтьсяпідвищенням робочих частот і збільшенням допустимої потужності. Першітранзистори володіли обмеженими можливостями (граничні робочічастоти близько сотні кілогерців і потужності розсіювання близько 100 - 200 мВт)і могли виконувати лише деякі функції електронних ламп. Для того ждіапазону частот були створені транзистори з потужністю в десятки ватт.
Пізніше були створені транзистори, здатні працювати на частотах до 5 МГц ірозсіювати потужність близько 5 Вт, а вже в 1972 р. були створені зразкитранзисторів на робочі частоти 20 - 70 МГц з потужностями розсіювання,що досягають 100 Вт і більше. Малопотужні ж транзистори (до 0,5 - 0,7 Вт)можуть працювати на частотах понад 500 МГц. Пізніше з'явилися транзистори,що працюють на частотах близько 1000 МГц. Одночасно велися роботи порозширення діапазону робочих температур. Транзистори, виготовлені наоснові германію, мали спочатку робочі температури не вище +55 (70
(С, а на основі кремнію - не вище +100 (120 (С. Створені пізніше зразкитранзисторів галію на арсеніеде виявилися працездатними притемпературах до +250 (С, і їх робочі частоти в результаті довели до 1000 МГц.
Є транзистори на карбіду, що працюють при температурах до 350 (С.
Транзистори і напівпровідникові діоди за багатьма показниками у 70-ті рокиперевершували електронні лампи і в підсумку повністю витіснили їх з областейелектроніки.
Перед проектувальниками складних електронних систем, що нараховують десяткитисяч активних і пасивних компонентів, стоять завдання зменшення габаритів,ваги, споживаної потужності та вартості електронних пристроїв, поліпшення їхробочих характеристик і, що найголовніше, досягнення високої надійностіроботи. Ці завдання успішно вирішує мікроелектроніка - напрямокелектроніки, що охоплює широкий комплекс проблем і методів, пов'язаних зпроектуванням та виготовленням електронної апаратури в мікромініатюрномвиконанні за рахунок повного або часткового виключення дискретнихкомпонентів.
Основною тенденцією мікромініатюризації є "інтеграція" електроннихсхем, тобто прагнення до одночасного виготовлення великої кількостіелементів і вузлів електронних схем, нерозривно пов'язаних між собою.
Тому з різних областей мікроелектроніки найбільш ефективноївиявилася інтегральна мікроелектроніка, яка є одним з головнихнапрямків сучасної електронної техніки. Зараз широко використовуютьсяпонад великі інтегральні схеми, на них побудоване все сучаснеелектронне обладнання, зокрема ЕОМ і т.д.

Використана література:

1. Словник іноземних слів. 9-е изд. Видавництво "Російська мова" 1979 р., испр. - М.: "Російська мова", 1982 р. - 608 с.
2. Виноградов Ю.В. "Основи електронної та напівпровідникової техніки". Изд. 2 --е, доп. М., "Енергія", 1972 р. - 536 с.

3. Журнал "Радіо", номер 12, 1978 р.