ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Область электроники, охватывающая исследования электронных процессов в твёрдых телах и использование этих процессов для преобразования электро-магнитной энергии в широком диапазоне частот - от постоянного тока до рентгеновского и излучения. Практическая задача Твердотельной электроники - создание электронных твердотельных приборов (ТТП) и устройств, предназначенных для генерирования, усиления, преобразования и индикации электро-магнитных колебаний, управления потоками электро-магнитной энергии, выполнения арифметических и логических операций в устройствах хранения, обработки и отображения информации, а также для использования в некоторых энергетических устройствах. 

По сравнению с ЭВП того же функционального назначения и уровня мощности ТТП имеют ряд важных преимуществ - значительно меньшие габаритные размеры и массу, низкие рабочие напряжения, более высокие надёжность и долговечность, устойчивость к ударам и вибрациям, меньшую стоимость и т. п. Чрезвычайно высокая концентрация электронов в твёрдых телах для электронов, локализованных в атомных оболочках, и для подвижных электронов открывает возможность практически неограниченной миниатюризации ТТП - уменьшения их размеров до единиц и долей мкм и в принципе - до нескольких межатомных расстояний. Изучение особенностей электронных и других физических явлений в столь малых объёмах твёрдых тел, разработка методов и технических средств создания микроминиатюрных ТТП, а также ИС, объединяющих на одном кристалле десятки и сотни тысяч приборов, составляют предмет важного раздела Твердотельной электроники - микроэлектроники.

Различие типов твёрдых тел определяет разделение Твердотельной электроники на полупроводниковую электронику, изучающую электронные процессы в ПП и их применение для построения ПП приборов; магнитоэлектронику, изучающую взаимодействие электро-магнитных волн с электронами в магнитных материалах (преименяется в ферритах) в основном для создания ТТП и устройств управления потоками электро-магнитной энергии, а также ЗУ на магнитных доменах; диэлектрическую электронику, изучающую электронные процессы в диэлектриках, особенно в диэлектрических плёнках, как с целью создания специальных приборов, в которых электроны вводятся (инжектируются) в слой диэлектрика через металлические контакты, так и в связи с их широким применением в других ТТП и ИС. Специальные ТТП создаются на основе пьезо, сегнето и пироэлектриков, расширяется использование в Твердотельной электронике магнитных ПП, стеклообразных ПП, полуметаллов, а также композиционных материалов, особенно гетероструктур, составленных из эпитаксиальных слоев различных ПП, диэлектриков и металлов.

Специфика используемых физических явлений и принципов построения приборов определила выделение в Твердотельной электронике таких крупных разделов, как электроника СВЧ, охватывающая комплекс физико-технических проблем, связанных с созданием СВЧ ТТП и ИС; оптоэлектроника, использующая взаимодействие электронов в твёрдых телах с электро-магнитным излучением оптического диапазона для создания ТТП и устройств различного назначения (источников и приёмников излучения, оптронов, элементов сверхбыстродействующих ЭВМ и волоконно-оптических линий связи, приборов для отображения и обработки информации и другого); акустоэлектроника, использующая взаимодействие акустических колебаний и волн в твёрдых телах с электронами для построения миниатюрных ТТП, особенно приборов для аналоговой обработки информации; криоэлектроника, использующая для создания электронных приборов специфические свойства твёрдых тел при низких температурах (сверхпроводимость); хемотроника, изучающая приборы на основе ионной проводимости в твёрдых телах и жидкостях.

Развитие Твердотельной электроники идёт в направлениях детального изучения электронных процессов в различных материалах, поиска новых физичесих явлений и принципов построения ТТП, разработки методов и технических средств для создания материалов и структур с заданными электрофизическими свойствами, разработки технологии и технических средств для создания ТТП субмикронных размеров, а также БИС с плотностью элементов, превышающей 10 см. Перспективным направлением развития Твердотельной электроники, которое иногда называют функциональной электроникой, является также создание различных электронных устройств методом физичесой интеграции, когда сложные схемотехнические функции реализуются физическими процессами, протекающими в объёме твёрдого тела.

Copyright © 2002 - 2017 Ravnopravie.kharkov.ua. All Rights Reserved.