Navigation bar
  Print document Start Previous page
 231 of 325 
Next page End  

231
всего экономисту, какой ценой будет решена поставленная конкретная задача. Но для этого
полезно представлять, какой ценой дались известные достижения, существенно изменившие
сущность производительных сил и характер производственных отношений.
Развитие твердотельной электроники
Эпоха развития твердотельной электроники имеет более чем столетнюю историю; она началась
с возникших и долго необъясняемых физических загадок, так называемых «плохих» проводников.
Еще в XIX в. выдающийся физик М. Фарадей столкнулся с первой загадкой – с повышением
температуры электропроводность исследуемого образца возрастала по экспоненциальному закону.
К тому времени было известно, что электрическое сопротивление многих проводников линейно
увеличивается с ростом температуры. Спустя некоторое время французский физик А.С. Беккерель
(1788–1878) обнаружил, что при освещении «плохого» проводника светом возникает
электродвижущая сила – фото ЭДС - вторая загадка.
Было обнаружено, кроме того, изменение сопротивления селеновых стержней под действием
света, что в определенной степени подтвердило сущность второй загадки, связанной с
фотоэлектрическими свойствами «плохих» проводников. В 1906 г. немецкий физик К.Ф. Браун
(1850–1918) сделал важное открытие: переменный ток, проходя через контакт свинца и пирита, не
подчиняется закону Ома; более того, свойства контакта определяются величиной и знаком
приложенного напряжения. Это была третья физическая загадка.
Примерно за 40 лет физических исследований состав «плохих» проводников существенно
расширился. К ним были отнесены сульфиды и оксиды металлов, кремний, закись меди и т. п.
Этот класс веществ стали называть полупроводниками. Эффекты выпрямления электрического
тока, фотопроводимость полупроводников стали применять для практических целей. Были
созданы фотоэлемент и твердотельный выпрямитель электрического тока.
В 1879 г. американский физик Э. Холл (1855–1938) открыл явление возникновения
электрического поля в проводнике (тонкой пластине золота) с током, помещенном в магнитное
поле, направленное перпендикулярно току. Электрическое поле возникало и в полупроводниках: в
одних полупроводниках электрическое поле направлено в одну сторону, а в других – в
противоположную. Предполагалось, что направление данного поля определяют электроны и
какие-то, в то время неизвестные, положительно заряженные частицы. Открытие Э. Холла–
четвертая загадка «плохих» проводников.
Созданная Дж. Максвеллом теория электромагнитного поля не объясняла ни одну из четырех
загадок. Пока физики-теоретики искали отгадки, инженеры все шире применяли полупроводники.
В начале нынешнего столетия ученые увлеклись исследованием беспроводной связи. Были
созданы первые приемники радиоволн, способные детектировать сигналы. В них использовались
контакты из полупроводниковых материалов и металла. Кристаллические полупроводниковые
детекторы позволяли выпрямлять радиочастотные сигналы, но усиливать их не могли.
Изучая свойства кристаллического детектора, наш соотечественник, выдающийся
радиоинженер О. Лосев (1903–1942) обнаружил на вольт-амперной характеристике кристалла
участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением, на основе чего создал в 1922 г.
генерирующий детектор. Это был первый детектор, способный усиливать и генерировать
электромагнитные колебания. Основой его служила контактная пара: металлическое острие –
полупроводник (кристалл цинкита). Однако хотя открытие О. Лосева и вызвало большой интерес
в те годы, оно не нашло промышленного внедрения. 30–40-е годы – пора расцвета
электровакуумных ламп, которые широко применялись в различных устройствах радиосвязи.
Ненадежные в те годы полупроводниковые приборы не могли конкурировать с электронными
лампами. В полупроводниковой электронике четыре загадки оставались неразгаданными почти
100 лет.
Тем не менее исследование свойств полупроводников продолжалось. Предпринимались поиски
природных и синтезированных полупроводников – интерметаллических соединений с
полупроводниковыми свойствами. Исследовательские работы существенно активизировались
после создания зонной теории полупроводников, в соответствии с которой в твердом теле
энергетическое состояние электронов образуют так называемые зоны, разделенные промежутками
запрещенных значений энергий. В верхней зоне находятся свободные заряды; она названа зоной
проводимости. Нижняя зона, в которой заряды связаны, получила название валентной зоны.
Между ними расположена запрещенная зона. Если ее ширина велика, то в твердом теле
Сайт создан в системе uCoz