Основные этапы развития кремниевой микроэлектроники.

Билет №1

Понятие истории науки, методология науки, зачем изучать дисциплину.

1. История науки — это исследование феномена науки в его истории. Наука представляет собой совокупность эмпирических, теоретических и практических знаний о Мире, полученных научным сообществом. Поскольку с одной стороны наука представляет объективное знание, а с другой — процесс его получения и использования людьми, добросовестная историография науки должна принимать во внимание не только историю мысли, но и историю развития общества в целом.

Методоло́гия — это совокупность принципов и подходов исследовательской деятельности, на которые опирается исследователь (учёный) в ходе получения и разработки знаний в рамках конкретной дисциплины

При исследовании новой научной проблемы или создании нового объекта техники имеется, как правило, несколько гипотез, путей решения – знания истории науки и техники позволяют выбрать закономерный путь развития. Знание истории развития науки и техники позволяет обоснованно выбирать (предложить к более глубокому анализу) правильную альтернативу для дальнейшего развития науки и техники; подсказывает аналогии (исторические), попытки решения данной проблемы в прошлом; позволяет выявлять приемы научного познания и научного творческого мышления, закономерности и законы развития науки и техники в целом.

Основные этапы развития кремниевой микроэлектроники.

2. Микроэлектроника является продолжением развития полупроводниковой электроники, начало которой было положено 7 мая 1895 года, когда полупроводниковые свойства твердого тела были использованы А.С.Поповым для регистрации электромагнитных волн.

Дальнейшее развитие полупроводниковой электроники связанно с разработкой в 1948 году точечного транзистора (американские ученые Шокли, Бардин, Браттейн), в 1950 году - плоскостного биполярного транзистора, а в 1952 году полевого (униполярного) транзистора. Наряду с транзисторами были разработаны и стали широко использоваться другие различные виды полупроводниковых приборов. Создание транзистора явилось мощным стимулом для развития исследований в области физики полупроводников и технологий полупроводниковых приборов. Для практической реализации развивающейся полупроводниковой электроники потребовались сверхчистые полупроводниковые и другие материалы и специальное технологическое и измерительное оборудование. Именно на этой базе стала развиваться микроэлектроника.

Следует отметить, что основные принципы микроэлектроники - групповой метод и планарная технология - были освоены при изготовлении транзисторов в конце 50 годов.

Первые разработки интегральных схем (ИС) относятся к 1958 - 1960г.г. В 1961 - 1963г.г. ряд американских фирм начали выпускать простейшие ИС. В то же время были разработаны пленочные ИС. Однако некоторые неудачи с разработками стабильных по электрическим характеристикам пленочных активных элементов привели к преимущественной разработке гибридных ИС. Отечественные ИС появились в 1962 - 1963г.г.

В историческом плане можно отметить 5 этапов развития микроэлектроники.

Первый этап, относящийся к первой половине 60-х годов, степенью интеграции ИС до 100 элементов / кристалл и минимальным размером элементов порядка 10 мкм.

Второй этап, относящийся ко второй половине 60-х годов и первой половине 70-х годов, степенью интеграции ИС от 100 до 1000 элементов/кристалл и минимальным размером элементов до 2 мкм.

Третий этап, начавшийся во второй половине 70-х годов, степенью интеграции более 1000 элементов/кристалл и минимальным размером элементов до 1 мкм.

Четвертый этап, разработкой сверхбольших ИС со степенью интеграции более 10000 элементов/кристалл и размерами элементов 0,1 - 0,2 мкм.

Пятый, современный, этап характеризуется широким использованием микропроцессоров и микро-ЭВМ, разработанных на базе больших и сверхбольших ИС.

Билет №2

Чем отличается понятие науки в древнем мире от современных представлени.

2. Наука с древних времен оставалась областью применения знаний для решения лишь практических проблем, связанных с экономикой и техникой, с одной стороны, и административной деятельностью – с другой. Восточная наука принципиально отличалась от европейской и, с точки зрения последней, таковой вообще не являлась. Она носила, в основном, религиозно-нравственный характер, была связана с чувственным опытом человека и не нуждалась в эксперименте. Ее основная проблематика лежала в гуманитарной сфере и тесно смыкалась с религиозной идеологией, философской «мудростью», сферой эзотерического знания.

Нау́ка в современном понимании это область человеческой деятельности, направленная на выработку и систематизацию объективных знаний о действительности. Основой этой деятельности является сбор фактов, их постоянное обновление и систематизация, критический анализ и, на этой основе, синтез новых знаний или обобщений, которые не только описывают наблюдаемые природные или общественные явления, но и позволяют построить причинно-следственные связи с конечной целью прогнозирования. Те теории и гипотезы, которые подтверждаются фактами или опытами, формулируются в виде законов природы или общества.

Основные этапы развития СВЧ-электроники.

2. Теория радиоволн как и электромагнитного излучения вообще восходит к электродинамике Дж.Максвелла (1861-1873), обобщившей эмпирические законы электрических и магнитных явлений, дополненные его гипотезой о порождении магнитного поля переменным электрическим полем.

Опыты Герца 1887-1891 с затухающими СВЧ-колебаниями на волнах до 67см.Установление квазиоптических св-в эл. магнитных волн, их отражение от металлических поверхностей, существование скин-эффекта.

Теория распространения радиоволн по полым трубам (волноводам) в основных чертах была создана Дж.Рэлеем (1897)

Начало развития СВЧ электродинамики в целом приходится на 30-40-е годы 20-го века, когда Г. Саусвортом и У.Бэрроу была разработана техника возбуждения различных типов волн в трубах и методика их измерений, а затем М.С.Нейманом была предложена и развита идея полых резонаторов, названных им “эндовибраторами”(1937-1938), на основе которых были разработаны триодные СВЧ генераторы.

Поворотным моментом в развитии СВЧ электроники было изобретение магнетрона, ставшего впоследствии наиболее распространенным СВЧ генератором. Впервые он был предложен Хеллом в 1921, а также Ягой и Окабе - в 1928, однако это были генераторы малой мощности, не имеющие практического значения.

Практическое же использование радиоволн СВЧ диапазона началось после усовершенствования магнетрона Н.Ф.Алексеевым, Е.М.Маляровым и В.П.Ильясовым (1940), которые создали мощный и эффективный генератор - многорезонаторный магнетрон, нашедший свое первое применение в радиолокации. Большой класс СВЧ приборов (ЛБВ и ЛОВ) для усиления и генерирования радиоволн был создан в конце 40-х на основе эффекта Вавилова-Черенкова.

Начало эры квантовой электроники, как и эры радио, также связано с генерацией СВЧ колебаний, но уже с использованием новых принципов, основанных на явлении индуцированного (вынужденного) излучения, предсказанного А.Эйнштейном. Первый квантовый генератор (мазер), в котором электромагнитные колебания СВЧ генерировались в результате вынужденного излучения молекул аммиака на частоте 24,84 ГГц был создан А.М.Прохоровым, Н.Г.Басовым (1954) и независимо от них Ч.Таунсом, Дж.Гордоном и Х.Цайгером

Развитие полупроводниковой электроники СВЧ, начало которой связано с открытием эффекта динамического отрицательного сопротивления при лавинном пробое полупроводникового диода (А.С.Тагер, 1959). Вскоре (1960-1963) были созданы генераторные лавинно-пролетные диоды (ЛПД) малой и средней мощности во всем СВЧ диапазоне.

Другой класс твердотельных генераторов СВЧ, диоды Ганна, был создан благодаря открытию Дж.Ганном (1963) отрицательной дифференциальной проводимости т.н. двухдолинных полупроводников.

Билет №3

История возникновения европейской науки на примере открытий Ньютона.

1. Европейская наука впервые поставила задачу формирования научных знаний в виде законов и научных закономерностей которые проявляются в природе. На основании открытых законов в виде математических уравнений происходит создание моделей явлений происходящих в реальной природе. Мат. Модели в отличии от физ. Моделей отвечает на вопрос как проявляется физ. явление но не отвечает почему. Ньютон не только открыл свой закон но и первым из ученых стал вводить свои научные достижения в практику постоянного пользования. Ньютон сформировал закон и его математическую запись(представление знаний в удобной форме). Закон всемирного т. Описывает взаимодействие двух неподвижных тел у которых масса сосредоточены в центре масс каждого тела. Громадное значение законов Ньютона состоит в том, что они были положены в основу классической динамики, которая в течении более чем 200 лет доминировала во всех областях науки. Европейская наука в отличии от предыдущих этапов развития создала систему получения накопления и практической реализации знаний.

Билет № 4

Билет №5

Понятие точности физических законов...

1. Физические законы выражают ы математической форме количественные связи между различными физическими величинами. Они устанавливаются на основе обобщения опытных, полученных экспериментальным путем, данных и отражают объективные закономерности, существующие в природе. Поэтому принципиально важным является то, что физ. Законы не являются абсолютно точными, их точность возрастает с развитием науки и техники. Законы Ньютона справедливы только для достаточно массивных тел, двигающихся со скоростями, значительно меньшими скорости света.

Закон всемирного тяготения применим только для материальных точек; для тел, размеры которых значительно меньше, чем расстояние между ними;

 

Рентгеновские приборы

Совокупность оборудования для получения и использования рентгеновского излучения. В зависимости от назначения Р. а. делят на медицинские и технические.

Рентгеновские аппараты состоят из одного или нескольких рентгеновских излучателей (рентгеновских трубок); питающего устройства, обеспечивающего электрической энергией рентгеновский излучатель; устройства для преобразования рентгеновского излучения, прошедшего через исследуемый объект, в видимое изображение, доступное для наблюдения, анализа или фиксации (экран, рентгеновская кассета с рентгенографической пленкой, усилитель рентгеновского изображения, телевизионное видеоконтрольное устройство, видеомагнитофон, фотокамеры, кинокамеры и др.); штативных устройств, служащих для взаимной ориентации и перемещения излучателя, объекта исследования и приемника излучения: систем защиты и управления Р. а. Для формирования потока излучения применяют диафрагмы, тубусы, фильтры, отсеивающие растры, формирующие излучение в пространстве коллиматоры; автоматические рентгеноэкспонометры и стабилизаторы яркости.

Медицинские Р. а. делятся на рентгенодиагностические и рентгенотерапевтические.

Рентгеновские аппараты применяются не только в медицине, но и в самых разных отраслях промышленности. Возможности рентгеновского излучения позволяют использовать данные аппараты в качестве оборудования неразрушающего контроля при самых разных работах.

В частности, рентгеновское оборудование применяется для контроля качества сварных швов при строительстве водопроводов и газопроводов, для контроля качества сварки железнодорожных рельсов. Одной из сфер применения современного рентгеновского оборудования является реставрация предметов живописи и других произведений изобразительного искусства.

Билет №6

Билет №7

Билет №8

1. Понятие «энергия», «пространство» и результат их взаимодействия. Раскрыть эти понятия и показать их взаимодействие на практических примерах взаимосвязи.

Эне́ргия — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие. Введение понятия энергии удобно тем, что в случае, если физическая система является замкнутой, то её энергия сохраняется в этой системе на протяжении времени, в течение которого система будет являться замкнутой. Это утверждение носит название закона сохранения энергии.

Все материальные тела имеют протяженность и занимают определенное место в пространстве. Эта позиция еще в древнейшие времена была проверена экспериментально. И таким образом первые характеристики материальных тел выражались в виде геометрических размеров. Этими же характеристиками определяется пространство. Первая формулировка взаимосвязи геометрических размеров с формой тела была дана Евклидом 2000 лет назад. В геометрии Евклида понятие размера тела представлялось надменно, независимо от скорости перемещения тела. С тех пор ученые поделились на две части (зависимость и независимость с пространсвом).

E=mc²=mv_c²=E_k+E_n=mc²/2+E_n

В настоящее время можно считать, что пространство не может существовать само по себе. Однако, для практического изучения нас мира, оба подхода (независимость и зависимость) оказались приемлемы и высокоэффективны для решения своих задач.

Первой появилась Декартова система координат, которая возникла в виде трехмерного пространства. Формирование такой методики изучающего пространства, привело к целому ряду понятий.

1) материальная точка – это абстракция, которая позволяет ввести в рассмотрение некоторую гепотетическую первочастицу, как часть материального мира.

Рассмотрение этой системы координат позволило: 1) определить координаты любого предмета, 2) сделать вывод, что геометрические размеры не меняются от расположения в пространстве.

В связи с тем, что размер объекта не меняется в декартовой системе, его длинна является инвариантой и может быть выражена следующим уравнением.

l²= Δx²+ Δy²+ Δz²

Билет №9

Методология изучения пространства...

1. Весьма важным для понимания законов природы является принцип инвариантности относительно сдвигов в пространстве и во времени, т. е. параллельных переносов начала координат и начала отсчета времени. Он формулируется так: смещение во времени и в пространстве не влияет на протекание физических процессов.

Инвариантность непосредственно связана с симметрией, представляющей собой неизменность структуры материального объекта относительно его преобразований, т. е. изменения ряда физических условий.

В широком смысле симметрия означает инвариантность как неизменность свойств системы при некотором изменении (преобразовании) ее параметров. Наглядным примером пространственных симметрий физических систем является кристаллическая структура твердых тел. Симметрия кристаллов - закономерность атомного строения, внешней формы и физических свойств кристаллов, заключающаяся в том, что кристалл может быть совмещен с самим собой путем поворотов, отражений, параллельных переносов и других преобразований симметрии. Симметрия свойств кристалла обусловлена симметрией его строения.

Однородность пространства заключается в том, что при параллельном переносе в пространстве замкнутой системы тел как целого ее физические свойства и законы движения не изменяются, иными словами, не зависят от выбора положения начала координат инерциальной системы отсчета.

Из свойства симметрии пространства - его однородности следует закон сохранения импульса: импульс замкнутой системы, сохраняется, т. е. не изменяется с течением времени.

Однородность, времени означает инвариантность физических законов относительно выбора начала отсчета времени. Например, при свободном падении тела в поле силы тяжести его скорость и пройденный путь зависят лишь от начальной скорости и продолжительности свободного падения тела и не зависят от того, когда тело начало падать.

Из однородности времени следует закон сохранения механической энергии, в системе тел, между которыми действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется, т. е. не изменяется со временем.

 

Билет № 10

Связь массы и энергии. Привести конкретные примеры.

1. Связь между энергией и массой неизбежно следует из закона сохранения энергии и того факта, что масса тела зависит от скорости его движения. Это видно из простого примера. При нагревании газа в сосуде ему сообщается определенная энергия. Скорость хаотического теплового движения молекул зависит от температуры, и увеличивается с нагреванием газа. Увеличение скорости движения молекул согласно формуле означает увеличение массы всех молекул. Следовательно, масса газа в сосуде увеличивается при увеличении его внутренней энергии. Между массой газа и его энергией существует связь.

Формула Эйнштейна. С помощью» теории относительности Эйнштейн установил замечательную по своей простоте и общности формулу связи между энергией и массой: E=mc²

Энергия тела или системы тел равна массе, умноженной на квадрат скорости света.

Если изменяется энергия системы, то изменяется и ее масса.

Так как коэффициент очень мал, то заметные изменения массы возможны лишь при очень больших изменениях энергии. При химических реакциях или при нагревании в обычных условиях изменения энергии настолько малы, что соответствующие изменения масс не удается обнаружить на опыте. Лишь при превращениях атомных ядер и элементарных частиц изменения энергии оказываются настолько большими, что изменение массы уде заметно.

 

Билет 11

Взаимосвязь трехмерного и четырехмерного пространства как пример появления понятия времени.

Современная наука представляет окружающий нас мир в форме трёхмерного пространства-времени (четырёхмерного пространства). Дать определение понятию «время» достаточно сложно, несмотря на очевидность его существования. Термин «стрела времени» характеризует его как ось, направленную из прошлого в будущее. Строго говоря, считать время четвертым измерением пространства нельзя, т.к. по правилам математики оно должно быть одновременно перпендикулярно всем трем имеющимся координатным осям.

Созданием трёхмерного пространства-времени (четырехмерного пространства) мы обязаны Генриху Минковскому. В 1908 году немецкий математик, развивая идеи теории относительности А.Эйнштейна заявил: «Отныне пространство само по себе и время само по себе должны обратиться в фикции, и лишь некоторый вид соединения обоих должен ещё сохранить самостоятельность».

Понятно, что теоретическая физика на тот момент времени оказалась в тупике и дальнейшие пути развития были весьма туманны. Нужно было что-то делать и поэтому за предложенную гипотезу ухватились, как за промежуточный вариант выхода из кризиса. Известная поговорка гласит, что нет ничего более постоянного, чем временные решения. К сожалению, ничего альтернативного предложено не было, и физика пошла по предложенному пути, как по единственно возможному. Признание научным сообществом данной гипотезы вызвало бурное развитие физики — многомерные пространства, кротовые норы, путешествия во времени и т.д. Автор этих строк считает верхом мудрости современной физики следующий научный перл — «семимерная сфера в одиннадцатимерном пространстве»... Возникает вопрос: чего стоят «достижения» современной науки с таким сомнительным фундаментом — теория относительности, квантовая механика (которую не понимают даже её авторы), чёрные дыры, теории Большого Взрыва и расширения Вселенной, супергравитация, теория струн, тёмная материя и тёмная энергия..? Нарастающая в прессе критика существующего положения свидетельствует о том, что возникший более ста лет тому назад кризис в физике так и не был преодолен. Причина одна — безальтернативная гипотеза трёхмерного пространства-времени (четырёхмерного пространства) по-прежнему остается фундаментом здания современной физики.

Общая теория относительности (ОТО), опираясь на принцип эквивалентности сил гравитации и инерции, обобщила понятие четырёхмерного пространства-времени Минковского на случай неинерциальных систем отсчёта и полей тяготения. Метрические свойства пространства-времени в каждой точке под влиянием поля тяготения становятся различными. Влияние гравитационного поля на свойства четырёхмерного пространства-времени описывается метрическим тензором. Относительное замедление времени для двух точек слабого постоянного гравитационного поля равно разности гравитационных потенциалов, делённой на квадрат скорости света (Гравитационное красное смещение). Чем ближе к массивному телу находятся часы, тем медленнее они отсчитывают время, на горизонте событий Шварцшильдовской чёрной дыры, с точки зрения Шварцшильдовского наблюдателя, ход времени полностью останавливается.

Билет 12

Понятие симметрии в "узком" и "широком" смыслах этого слова. Понятие симметрии физических законов.

СИММЕТРИЯ(от греч. συμμετρία соразмерность)всеобщая особенность любых процессов, тел и явлений, обычнонепосредственно связываемая с их структурностью. В совр. естествознании существует два понимания симметрии – вузком и широком смысле слова.

В более узком, исторически первом пониманиисимметрии считают свойство материального объекта совмещаться с самим собой при обмене местами совместно или (и) зеркально равных его частей.

Симметричные предметы нельзя назвать равными в узком смысле слова. Их называют зеркально равными. Введем определение:

Зеркально равными телами (или фигурами) называются тела (или фигуры) в том случае, если при надлежащем их смещении они могут образовать две половины зеркально симметричного тела.

СИММЕТРИЯ в широком смысле инвариантность (неизменность) структуры, свойств, формы материального объекта относительно его преобразований (т. е. изменений ряда физических условий). Симметрия лежит в основе законов сохранения.

Симметрия в широком или узком смысле является той идеей, посредством которой человек на протяжении веков пытается постичь и создать порядок, красоту и совершенство. Так свойства пространства и времени ведут к симметрии, к закономерности в природе как проявлению ее гармонии. Взаимодействие - способ, которым в природе поддерживаются различные симметрии.
Например, классифицировать элементарные частицы можно используя понятие симметрии.
Таким образом, понятие симметрии и ее нарушений оказалось удобным способом
описания сложных явлений. Современная физика именно так описывает явления микромира,
добиваясь принципиально новых результатов. Однако, взаимоотношения подобного плана
известны давно.

 

СИММЕТРИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ЗАКОНОВ

Возьмем в качестве иллюстрации закон всемирного тяготения, утверждающий, что сила взаимного притяжения двух тел обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Напомню, что тела реагируют на силу изменением скорости в направлении силы. Возьмем теперь два тела, скажем, планету, вращающуюся вокруг Солнца, и перенесем эту пару в другую часть Вселенной. Расстояние между ними, естественно, не изменится и, следовательно, не изменяется и действующие между ними силы. Более того, в новой ситуации сохранится и скорость движения и все пропорции происходящих изменений, и в одной системе все будет происходить точно так же, как и в другой. Уже то, что в законе всемирного тяготения используется "расстояние между двумя телами", а не какое-то расстояние до центра Вселенной, показывает, что этот закон допускает переносы в пространстве. Вот в этом и заключается одна из симметрий физических законов - симметрия относительно пространственных переносов.

Билет 13

Симметрия физических законов как методологическая основа проверки истинности полученных знаний. Привести примеры.

Простейшим примером симметрии такого рода - может служить симметрия относительно пространственного переноса. Если построить любую установку и при ее помощи поставить какой-нибудь опыт, а затем взять и построить точно такую же установку для точно такого же эксперимента с точно таким же объектом, но в другом месте, не здесь, а там, т. е. просто перенести наш опыт в другую точку пространства, то окажется, что во время обоих опытов происходит в точности одно и то же.

Но если представить себе, что вместе с установкой я переношу и нашу планету, то система будет работать по-прежнему. В том-то и дело - нужно переносить сразу все, что имеет хоть малейшее значение. Это правило звучит довольно нелепо. В самом деле, можно просто перенести экспериментальную установку, а если она не заработает, сказать, что мы перенесли еще не все, - и вы оказываетесь правы и в том и в другом случае. Но на самом деле это не так, ибо вовсе не очевидно, что мы обязательно будем правы. Интереснейшее свойство природы как раз и заключается в том, что всегда удается перенести достаточно материала, чтобы установка вела себя, как и раньше. А это уже не пустые слова.

Билет 14

Билет № 15

Силовая электроника.

2. Силовой электроникой называют область науки и техники, которая решает проблему создания силовых электронных приборов, а также проблемы получения значительной электрической энергии, управления мощными электрическими процессами и преобразования электрической энергии в достаточно большую энергию другого вида при использовании в качестве основного инструмента этих приборов.

Наиболее распространенными типовыми устройствами силовой электроники являются:

•бесконтактные переключающие устройства переменного и постоянного тока (прерыватели), предназначенные для включения низ выключения нагрузки в пени переменного низ постоянного тока и. иногда, для регулирования мощности нагрузки:

•выпрямители, преобразующие переменное напряжение в напряжение одной полярности (однонаправленное);

•инверторы, преобразующие постоянное напряжение в переменное:

•преобразователи частоты, преобразующие переменное напряжение одной частоты в переменное напряжение другой частоты:

 

•преобразователи постоянного напряжения (конверторы), преобразующие постоянное напряжение одной величины в постоянное напряжение другой величины;

•преобразователи числа фаз. преобразующие переменное напряжение с одним числом фаз в переменное напряжение с другим числом фаз (обычно однофазное напряжение преобразуется в трехфазное или трехфазное — в однофазное);

•компенсаторы (корректоры коэффициента мощности), предназначенные для компенсации реактивной мощности в питающей сети переменного напряжения и дтя компенсации искажений формы тока и напряжения.

 

По существу устройства силовой электроники выполняют преобразование мощных электрических сигналов. Поэтому силовую электронику называют также преобразовательной техникой.

 

Устройства силовой электроники как типовые, так и специализированные, используются во всех областях техники и практически в любом достаточно сложном научном оборудовании

 

В качестве иллюстрации укажем некоторые объекты, в которых устройства силовой электроники выполняют важные функции:

•электропривод (регулирование скорости и момента вращения и др.);

•установки для электролиза (цветная металлургия, химическая промышленность);

•электрооборудование для передачи электроэнергии на большие расстояния на постоянном токе;

•электрометаллургическое оборудование (электромагнитное перемешивание металла и др.);

•электротермические установки (индукционный нагрев и др.);

•электрооборудование для зарядки аккумуляторов:

•компьютеры;

•электрооборудование автомобилей и тракторов;

•электрооборудование самолетов и космических аппаратов:

•устройства радиосвязи:

•оборудование для телевещания:

Билет №1

Понятие истории науки, методология науки, зачем изучать дисциплину.

1. История науки — это исследование феномена науки в его истории. Наука представляет собой совокупность эмпирических, теоретических и практических знаний о Мире, полученных научным сообществом. Поскольку с одной стороны наука представляет объективное знание, а с другой — процесс его получения и использования людьми, добросовестная историография науки должна принимать во внимание не только историю мысли, но и историю развития общества в целом.

Методоло́гия — это совокупность принципов и подходов исследовательской деятельности, на которые опирается исследователь (учёный) в ходе получения и разработки знаний в рамках конкретной дисциплины

При исследовании новой научной проблемы или создании нового объекта техники имеется, как правило, несколько гипотез, путей решения – знания истории науки и техники позволяют выбрать закономерный путь развития. Знание истории развития науки и техники позволяет обоснованно выбирать (предложить к более глубокому анализу) правильную альтернативу для дальнейшего развития науки и техники; подсказывает аналогии (исторические), попытки решения данной проблемы в прошлом; позволяет выявлять приемы научного познания и научного творческого мышления, закономерности и законы развития науки и техники в целом.

Основные этапы развития кремниевой микроэлектроники.

2. Микроэлектроника является продолжением развития полупроводниковой электроники, начало которой было положено 7 мая 1895 года, когда полупроводниковые свойства твердого тела были использованы А.С.Поповым для регистрации электромагнитных волн.

Дальнейшее развитие полупроводниковой электроники связанно с разработкой в 1948 году точечного транзистора (американские ученые Шокли, Бардин, Браттейн), в 1950 году - плоскостного биполярного транзистора, а в 1952 году полевого (униполярного) транзистора. Наряду с транзисторами были разработаны и стали широко использоваться другие различные виды полупроводниковых приборов. Создание транзистора явилось мощным стимулом для развития исследований в области физики полупроводников и технологий полупроводниковых приборов. Для практической реализации развивающейся полупроводниковой электроники потребовались сверхчистые полупроводниковые и другие материалы и специальное технологическое и измерительное оборудование. Именно на этой базе стала развиваться микроэлектроника.

Следует отметить, что основные принципы микроэлектроники - групповой метод и планарная технология - были освоены при изготовлении транзисторов в конце 50 годов.

Первые разработки интегральных схем (ИС) относятся к 1958 - 1960г.г. В 1961 - 1963г.г. ряд американских фирм начали выпускать простейшие ИС. В то же время были разработаны пленочные ИС. Однако некоторые неудачи с разработками стабильных по электрическим характеристикам пленочных активных элементов привели к преимущественной разработке гибридных ИС. Отечественные ИС появились в 1962 - 1963г.г.

В историческом плане можно отметить 5 этапов развития микроэлектроники.

Первый этап, относящийся к первой половине 60-х годов, степенью интеграции ИС до 100 элементов / кристалл и минимальным размером элементов порядка 10 мкм.

Второй этап, относящийся ко второй половине 60-х годов и первой половине 70-х годов, степенью интеграции ИС от 100 до 1000 элементов/кристалл и минимальным размером элементов до 2 мкм.

Третий этап, начавшийся во второй половине 70-х годов, степенью интеграции более 1000 элементов/кристалл и минимальным размером элементов до 1 мкм.

Четвертый этап, разработкой сверхбольших ИС со степенью интеграции более 10000 элементов/кристалл и размерами элементов 0,1 - 0,2 мкм.

Пятый, современный, этап характеризуется широким использованием микропроцессоров и микро-ЭВМ, разработанных на базе больших и сверхбольших ИС.

Билет №2