вакуумдық электроника электрондық лампалар, вакуумдық фото
элементтер мен фотоэлектрондық құрылғылар, рентген түтікшелер,
газразрядтық аспаптарды жасау, оларды қолдану;
шала өткізгіш (қатты денелік) электроника ауысымды шала
өткізгіш диодтар мен транзисторлар, өрістік транзисторлар, интегральдық сұлбаларға негізделген микроминиатюрлік қондырғыларды жасау, оларды қолдану;
оптоэлектроника фоторезистор, фотодиод, фототранзистор, күн
батарейлері, фотоэлементтер мен фотоэлектрондық құрылғыларды жасау, оларды қолдану;
4) кванттық электроника лазер, мазерлерді жасау, оларды қолдану;
5) наноэлектроника бұл шешілмеген мәселелері көп, болашағы зор
электрониканың жаңа саласы.
Электроника соңғы кездерде өте қарқынды дамуда, оның әрбір салаларында күн сайын жаңалықтар ашылуда. Электрониканы, оның үлкен жетістігінің бірі электрондық есептегіш машиналарды бүгінгі қоғам өмірінде пайдаланбайтын, өндіріс, ғылым салалары мүлде жоқ. Сондықтан жоғарыда аталған электрониканың бес саласынан басқа, осылардың жетістіктеріне негізделіп құрылған, мысалы өдірістік, техникалық, медициналық, кибернетикалық және т.б. салалық атаулар туралы айтылған болатын.
Микроэлектроника электрониканың бір саласы, ол электрондық құрылғыны, өлшемі, бірлік көлемге орналасатын элменттердің саны жағынан микроминиатюрлық деңгейдегі интегральдық және гибридтік микросұлбаны құруменмен шұғылданады.
Радиотехника бұл электромагниттік тербелістер (қазіргі жағдайда жиілігі 3 Гц –ден 6000 ГГц –ге дейін) мен толқындарды (толқын ұзындығы вакуумде 100 тыс. км –ден 0,05 мм-ге дейін) генерациялау, күшейту, тарату, қабылдаумен шұғылданатын ғылымның бір саласы. Сонымен қатар, радиотехникаға қатысты мына салаларды да атауға болады: радиобайланыс, радиотарату және қабылдау, телевидение, радиолокация, адионавигация т.б.
Радиотехникалық зерттеу әдістері мен құрылғылары автоматика, физика, химия, биология, медицина және т. б. ғылым салаларында кеңінен қолданылады. Әсіресе есептеу техникасында ерекше орын алады.
Электроника мен радиотехниканың мәселелерін біріктіріп қарастыратын ғылым саласын радиоэлектроника деп атайды. Электрониканың жетістігі радиотехниканың дамысына байланысты. Бұл екі техниканың салалары тығыз байланыста дамуда.
Радиоэлектроника электромагниттік тербелістердің радиодиапазонымен шектелмейді. Соңғы кездері гамма – диапазонға дейінгі қысқа толқындарды пайдалануда. Ал жақын болашақта нано – диапазонды да игеретін болады.
Радиоэлектрониканың негізгі мақсаты тарату және қабылдау құрылғыларын, олардың жұмыс жасау әдістерін жетілдіру, ақпараттарды өңдеу және сақтау болып табылады.
Сигнал – бір жағынан алып қарағанда ақпараттардың материальдық тасымалдаушысы. Радиоэлектрониканың ақпараттық бағыты ғылым мен техниканың жаңа бағыттарын пайда болдыруда, мәселен техникалық кибернетика, есептеу және ақпараттық техника.
Соңғы кездері кванттық электроника аса қарқынды дамуда. Осған байланысты электрониканы жалпы жағдайда классикалық (вакуумдық және шала өткізгіштік) және кванттық деп классификациялауға болады.
Электрониканың негізгі мақсаты электромагниттік тербелістерді генерациялау және күшейту. Классикалық электроника электромагниттік тербелістерді электрондардың кинетикалық энергиясын пайдаланып шығарып алады және күшейтеді. Ал кванттық электроника электромагниттік тербелістерді атом, молекула, иондардың яғни микробөлшектердің ішкі энергиясын пайдаланып күшейтеді және генерациялайды.
1
|
2
|
№ 2 дәріс. Шала өткізгіш электрониканың негізі
2.1 Шала өткізгіштердің электр өткізгіштігі.
2.2. Меншікті өткізгіштік
Шала өткізгіштер электр өткізгіштік қасиетіне қарай өткізгіштер мен диэлектриктердің арасында жатады. Шала өткізгіштердің электр өткізгіштігі металдарға қарағанда әлде қайда төмен. Оның өткізгіштігі сыртқы әсерлерге, яғни температураға және сәулеленуге, т.б. байланысты болады. Кристалды шала өткізгіштің өткізгіштік қасиетін зоналық теорияның негізінде алып қарастырайық.
Атомдағы электрондар белгілі энергетикалық деңгейлер бойынша орналасады. Атомның сыртқы электрондық қабатында орналасқан валенттік электрондарының энергия деңгейлері валенттік зоналар деп аталады. Шала өткізгіштерде валенттік зона әр уақытта еркін электрондарға толы болады да, ал өткізгіштік зона бос болады. Электрондардың валенттік зона мен өткізгіштік зонаның энергия деңгейлері бойынша үлестірілуін ФермиДирак функциясы сипаттайды:
, (2.1)
мұндағы үлестірілу функциясы электрондардың энергиясы кванттық күйде болу ықтималдығын анықтайды, электрондардың температурасы, Ферми энергиясы, ал Больцман тұрақтысы.
Ферми энергиясы дегеніміз сол деңгейде электронның болу ықтималдығы ½ ге, яғни 50% ке тең деңгей.
Абсолют нөл градус температурадағы меншікті немесе таза шала өткізгіштерде валенттік зона деңгейлері түгелдей толы болады ( ). Ал өткізгіштік зонада электрондар болмайды ( ). Сондықтан төменгі температурадағы шала өткізгіштер өткізгіштік қасиеті бойынша диэлектрикке көбірек ұқсайды.
Валенттік зона және өткізгіштік зонаның арасындағы зонаны тыйым салынған зона деп атайды. Шала өткізгіштердің кристалдық торының құрылымындағы атомдарының валенттік электрондарының байланысы аса күшті болмайды. Сондықтан атомдардың ара байланысы оңай үзіледі. Әсіресе шала өткізгіштердің температурасы жоғарылаған кезде электрон мен атом арасындағы байланыс әлсірейді де, валенттік зонадан босанып шыққан электрон кинетикалық энергиясының есебінен өткізгіштік зонаға өтеді. Ол өткізгіштік электронға айналады. Еркін электрондардың қозғалысына байланысты өткізгіштікті электрондық немесе текті өткізгіштік деп атайды.
Электронның атоммен байланысы үзілген кезде атомда электрон жетіспейтін оң зарядты бос орын пайда болады. Бұл орын кемтік деп аталады. Кемтіктің оң зарядының шамасы электронның зарядының абсолюттік мәніне тең. Валенттік зонадағы кемтіктерді еркін электрондар сияқты қозғалатын оң зарядты квази бөлшек ретінде қабылдауымызға болады. Сөйтіп, өткізгіштік зонада электрондардың пайда болуымен қатар валенттік зонада кемтіктер пайда болады. Олар электр өрісінің әсерінен қозғалысқа енеді, демек кемтік заряд тасымалдайды. Шала өткізгіштің бойында кемтіктің қозғалысына байланысты пайда болатын өткізгіштікті кемтіктік немесе текті өткізгіштік деп атайды.
Химиялық шала өткізгіштерде заряд еркін элетрондар мен кемтіктер арқылы тасымалданады. Олардын сандары да тең болады. Мұндай жағдайдағы шала өткізгіштің электрон-кемтіктік өткізгіштігі меншікті өткізгіштік деп аталады.
Абсолют нөл температурағы металдардың электрондары жоғары валенттік зонада орналасады. Бүл деңгей Ферми деңгейі деп аталады. Ферми деңгейі материалдардың қасиетіне тәуелді.
Меншікті шала өткізгіштер үшін Ферми деңгейі тыйым салынған зонаның ортасында орналасады. Шала өткізгіштердің тыйым салынған зонасының энергиясының мәні аз болуына байланысты, температурада, валенттік зонаның электрондары бос тұрған өткізгіштік зонаға жылулық көшуіне жол ашылады (2.1сурет). Температура артқан сайын электрондардың өткізгіштік зонаға жылулық ауысу ықтималдылығының қарқыны тез өседі:
. (2.2)
|
|
3
|
№ 3 дәріс. Электрон-кемтіктік ауысу шекарасындағы зарядтардың
|
Достарыңызбен бөлісу: |
