Предисловие

Данный учебник предназначен для изучения дисциплины "Электроника", которая составляет основу общепрофессиональной подготовки бакалавров, магистров и специалистов (инженеров) широкого профиля по базовому направлению 210000 "Электронная техника, радиотехника и связь" (в частности, но направлению подготовки специалистов 210300 "Радиотехника"), а также таким направлениям подготовки бакалавров, как 210400 "Радиотехника", 210700 "Инфокоммуникационные технологии и системы связи" и ряду других направлений и специальностей. В связи со значительным прогрессом, достигнутым в последнее десятилетие в области электроники и других областях науки техники, а также реформой высшего образования произошли существенные преобразования в содержании государственных образовательных стандартов и, разработанных на их основе учебных планах и программах. Данное издание является, по существу, первым учебником, который отвечает современным требованиям стандартов. На основе этого учебника могут быть сформированы рабочие программы и других дисциплин электронного профиля.

В соответствии с ФГОС ВПО-З в результате освоения дисциплины студент должен:

знать

  • • особенности параметров и характеристик различного типа электронных приборов;
  • • основные понятия и методы математического анализа, аналитической геометрии, линейной алгебры, теории функции комплексного переменного, теории вероятностей и математической статистики;
  • • фундаментальные законы природы и основные физические законы в области механики, термодинамики, электричества и магнетизма, оптики и атомной физики;
  • • основные химические понятия и законы;
  • • физические процессы в равновесных и неравновесных электрических переходах;

уметь

  • • рассчитывать вольт-амперные характеристики, модели и параметры электрических переходов, полупроводниковых и других типов электронных приборов;
  • • выбирать в соответствии с требованиями нужные марки электронных приборов, оценивать и рассчитывать параметры и характеристики;
  • • использовать нормативные правовые документы в своей деятельности;
  • • осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования деталей, узлов и устройств радиотехнических устройств;
  • • применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;
  • • учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности;

владеть

  • • методами решения дифференциальных уравнений, дифференциального и интегрального исчисления, аналитической геометрии, теории вероятностей и математической статистики, функционального анализа;
  • • способностью выполнять математическое моделирование объектов и процессов по типовым методикам, в том числе с использованием стандартных пакетов прикладных программ;
  • • навыками практического применения законов физики химии.

С учетом вышесказанного учебник включает ряд вопросов, которые традиционно не рассматривались в курсах, посвященных изучению электронных приборов [1,2], и охватывает все разделы современной электроники, в том числе и базовые элементы аналоговых и цифровых интегральных схем, принципы и устройства квантовой и функциональной электроники, а также наноэлектроники.

При изложении материала в основном использовался принцип объединения электронных приборов по виду рабочей среды, что обусловливает общность большинства физических явлений в изучаемых вопросах и облегчает усвоение материала студентами. В первых пятнадцати главах, содержание которых составляет основу дисциплины, рассмотрение начинается с полупроводниковых, а заканчивается электровакуумными приборами (ЭВП) сверхвысоких частот (СВЧ) с динамическим управлением и газоразрядными приборами. Последующие главы (гл. 16, 17, 19—21) посвящены оптоэлектронным приборам, включая приборы квантовой (когерентной) электроники. Рассмотрение общих вопросов, определений, относящихся к классификации электронных приборов различного типа, режимам и условиям их эксплуатации, надежности, радиационной стойкости, шумам, вынесено во введение и в последний, шестой раздел книги.

Основное внимание в учебнике уделено физическим основам, принципам работы и характеристикам полупроводниковых приборов, интегральных схем (ИС), ЭВП СВЧ с динамическим управлением, электронно-лучевых приборов, газоразрядных приборов и индикаторов, оптоэлектронных приборов и приборов квантовой электроники (лазеров и мазеров). Подробно анализируются процессы, составляющие основу современной микроэлектроники, а именно явления, происходящие в электронно-дырочных переходах, контактах металл-полупроводник, гетеропереходах; рассматриваются свойства различных моделей диодов, транзисторов, основы технологии изготовления дискретных полупроводниковых приборов и элементов полупроводниковых и вакуумных ИС.

В учебник, согласно современным требованиям, впервые включены материалы по основным базовым элементам аналоговых и цифровых ИС (гл. 7—9), по наноэлектронным приборам и приборам функциональной электроники (гл. 10), фотоэлектронным приборам с зарядовой связью (гл. 16). Новацией в данной книге является также включение раздела, посвященного приборам квантовой электроники — лазерам и мазерам

(гл. 17—21), а также существенное расширение сведений по плазменным панелям и жидкокристаллическим индикаторам (гл. 15).

Для практического закрепления изучаемого материала в основном тексте учебника и в приложении 1 приведены сведения о порядках величин параметров приборов, электрофизических характеристиках материалов и исследуемых процессов. Подавляющее большинство графиков имеет размерный масштаб. В теоретических разделах, а также в приложении 2 приводятся необходимые математические выкладки и расчетные соотношения, большая часть формул иллюстрируется числовыми примерами; используются определения и термины, регламентированные государственными стандартами. Для получения данных о постоянно обновляемой номенклатуре электронных приборов в учебнике даются ссылки на соответствующие каталоги, справочники и другие издания. Специальные вопросы, имеющие факультативный характер, — методы описания шумов (п. 22.3) и сведения по радиационной стойкости электронных приборов (п. 23.3) — набраны мелким шрифтом. В помощь студентам в конце каждой главы приведены контрольные вопросы для повторения изученного материала.

Для освоения дисциплины "Электроника" студенту достаточно знаний по общеобразовательным и общетехническим предметам. В результате изучения этой дисциплины студент получает базовую подготовку, необходимую для успешного освоения специальных радиотехнических курсов и последующего решения различного рода профессиональных задач, связанных с рациональным выбором электронных приборов и режимов их работы в радиотехнической аппаратуре. Подробное рассмотрение физических основ явлений, принципов работы, параметров, характеристик и моделей приборов направлено на развитие у студента умения самостоятельно решать задачи моделирования, анализа и синтеза электронных устройств при их проектировании и эксплуатации. Успехов в разработке и использовании такой техники смогут достичь лишь специалисты, имеющие прочные знания по электронике полупроводниковых приборов.

Основной текст учебника написан Г. Г. Шишкиным; главы 15, 16, 19 и приложение 2 написаны авторами совместно.

Авторы выражают признательность коллегам по кафедре "Теоретическая радиотехника" Московского авиационного института, высказавшим конструктивные замечания по содержанию рукописи, приносят искреннюю благодарность академику МАНШ, профессору СГУ, доктору физико-математических наук, заслуженному деятелю науки РФ Д. А. Усанову за ряд полезных критических замечаний и рекомендаций. Особую благодарность авторы приносят редактору книги доценту, кандидату физико-математических наук И. Я. Ицхоки за тщательность и высокий профессионализм редактирования, а также рецензентам: профессору, доктору технических наук В. Н. Кулешову и доценту, кандидату технических наук В. Н. Павлову за ценные замечания и рекомендации, способствовавшие улучшению качества учебника. Большую помощь при оформлении рукописи оказали студенты факультета радиоэлектроники Московского авиационного института А. Пашенько, П. Федоров, В. Суриков, за что авторы им благодарны.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >