электроника

электро́ника

Наука о взаимодействии заряженных частиц (электронов, ионов) с электромагнитными полями и о методах создания электронных приборов и устройств (вакуумных, газоразрядных, полупроводниковых), используемых в основном для передачи, обработки и хранения информации.

Первые электронные приборы (электровакуумный диод и триод) были созданы в нач. 20 в., с нач. 50-х гг. интенсивно развивается твердотельная электроника (прежде всего полупроводниковая); с нач. 60-х гг. одно из наиболее перспективных её направлений – микроэлектроника. После создания квантового генератора началось развитие квантовой электроники. Электронные приборы и устройства используются в системах связи, автоматики, в вычислительной технике, измерительной технике и т. д. Вакуумная электроника занимается вопросами электронной эмиссии, формированием и управлением потоков электронов, ионов и др. Основные направления развития вакуумной электроники связаны с созданием электровакуумных приборов: электронных ламп (диодов, триодов, тетродов, пентодов и др.), электровакуумных приборов сверхвысокой частоты (магнетронов, клистронов и др.), электронно-лучевых и фотоэлектронных приборов (кинескопов, видиконов, суперортиконов, электронно-оптических преобразователей, фотоэлектронных умножителей и др.), газоразрядных приборов (тиратронов, газоразрядных индикаторов и др.), рентгеновских трубок и др. Твердотельная электроника занимается изучением свойств твердотельных материалов (полупроводниковых, диэлектрических, магнитных и др.), влияния на эти свойства примесей и особенностей структуры материала, изучением свойств поверхностей и границ раздела между слоями различных материалов. Основные направления твердотельной электроники связаны с созданием различных видов полупроводниковых приборов: полупроводниковых диодов, транзисторов, тиристоров, аналоговых и цифровых интегральных схем, оптоэлектронных приборов (светоизлучающих диодов, фотодиодов, фототранзисторов, оптронов, светодиодных и фотодиодных матриц). Квантовая электроника разрабатывает методы и средства усиления и генерации электромагнитных колебаний на основе эффекта вынужденного излучения атомов, молекул и твёрдых тел. Наиболее важные направления квантовой электроники – создание оптических квантовых генераторов (лазеров), квантовых усилителей, молекулярных генераторов и др. Криоэлектроника (криогенная электроника) занимается применением явлений в твёрдых телах при криогенных температурах (в присутствии электрических, магнитных и электромагнитных полей), для создания электронных приборов и устройств.

Как наука электроника сформировалась в нач. 20 в. после создания основ электродинамики Дж. Максвеллом (1861—73), открытия фотопроводимости У. Смитом (1873), односторонней проводимости контакта металл-полупроводник К. Брауном (1874), исследования свойств термоэлектронной эмиссии О. Ричардсоном (1900—01), фотоэлектронной эмиссии Г. Герцем (1887) и А. Г. Столетовым (1888—90), рентгеновских лучей В. Рентгеном (1895), электрона Дж. Томсоном (1897), создания электронной теории X. Лоренцем (1892–1909). Развитию электроники способствовало изобретение А. С. Поповым и Г. Маркони радиосвязи. Разработка электровакуумных приборов началась с изобретения лампового диода Дж. Флемингом (1904), трёхэлектродной лампы – триода Л. де Форестом (1906), использования триода для генерирования электрических колебаний А. Мейснером (1913), мощных генераторных ламп для радиопередатчиков дальней радиосвязи и радиовещания М. А. Бонч-Бруевичем (1919—25). Вакуумные фотоэлементы, созданные А. Г. Столетовым (1888—90), П. В. Тимофеевым (1928) и Л. А. Кубецким (1930), обусловили появление звукового кино, послужили основой для разработки передающих телевизионных трубок: видикона (А. А. Чернышёв, 1925 г.), иконоскопа (С. И. Катаев, В. К. Зворыкин, 1931—32 гг.), супериконоскопа (П. В. Тимофеев, П. В. Шмаков, 1933 г.) и др. Использование кристаллических полупроводников в качестве детекторов для радиоприёмных устройств, изобретение кристадина (О. В. Лосев, 1922 г.), транзистора (У. Шокли, У. Браттейн, Дж. Бардин, 1948 г.) определили становление и развитие полупроводниковой электроники. Разработка методов интеграции большого числа транзисторов, диодов, конденсаторов, резисторов на одной монокристаллической полупроводниковой пластине привела к разработке интегральных микросхем и созданию нового направления электроники – микроэлектроники. Повышение степени интеграции микросхем послужило основой для создания микропроцессоров и однокристальных компьютеров. Их внедрение рассматривается как новый этап промышленной революции. Изобретение в 1955 г. молекулярного генератора (Н. Г. Басов, А. М. Прохоров и Ч. Таунс) – первого прибора квантовой электроники – привело к появлению лазеров, используемых в самых различных областях науки и техники. Первый лазер был создан в 1960 г. Т. Мейманом на кристалле рубина, а затем были созданы газовые, жидкостные и полупроводниковые лазеры, которые нашли широчайшее применение в современной науке и технике.