ЭЛЕКТРО́НИКА

ЭЛЕКТРО́НИКА, нау­ка о взаи­мо­дей­ст­вии за­ря­жен­ных час­тиц (элек­тро­нов, ио­нов) с элек­тро­маг­нит­ны­ми по­ля­ми и о ме­то­дах соз­да­ния элек­трон­ных при­бо­ров и уст­ройств (ва­ку­ум­ных, га­зо­раз­ряд­ных, по­лу­про­вод­ни­ко­вых), в ко­то­рых это взаи­мо­дей­ст­вие ис­поль­зу­ет­ся для пре­об­ра­зо­ва­ния элек­тро­маг­нит­ной энер­гии, в осн. для пе­ре­да­чи, об­ра­бот­ки и хра­не­ния ин­фор­ма­ции. Наи­бо­лее ха­рак­тер­ные ви­ды та­ких пре­об­ра­зо­ва­ний – ге­не­ри­ро­ва­ние, уси­ле­ние и при­ём элек­тро­маг­нит­ных ко­ле­ба­ний с час­то­той до 10¹² Гц, а так­же ИК-, ви­ди­мо­го, УФ- и рент­ге­нов­ско­го из­лу­че­ний. Э. опи­ра­ет­ся на та­кие раз­де­лы фи­зи­ки, как элек­тро­ди­на­ми­ка, кван­то­вая ме­ха­ни­ка, фи­зи­ка твёр­до­го те­ла, оп­ти­ка, тер­мо­ди­на­ми­ка, аку­сти­ка, а так­же на хи­мию, кри­стал­ло­гра­фию и др.

Основные направления электроники

Вы­де­ля­ют­ся три осн. об­лас­ти Э.: ва­ку­ум­ная, твер­до­тель­ная и кван­то­вая Э., ка­ж­дая из ко­то­рых объ­е­ди­ня­ет ис­сле­до­ва­ния од­но­род­ных фи­зи­ко-хи­мич. яв­ле­ний и про­цес­сов, имею­щих фун­дам. зна­че­ние для раз­ра­бот­ки элек­трон­ных при­бо­ров. Ва­ку­ум­ная элек­тро­ни­ка ох­ва­ты­ва­ет та­кие про­бле­мы, как элек­трон­ная эмис­сия (в ча­ст­но­сти, тер­мо- и фо­то­элек­трон­ная эмис­сия); фор­ми­ро­ва­ние по­то­ков элек­тро­нов и/или ио­нов, управ­ле­ние эти­ми по­то­ка­ми; фор­ми­ро­ва­ние элек­тро­маг­нит­ных по­лей с по­мо­щью ре­зо­на­то­ров, за­мед­ляю­щих сис­тем и др.; фи­зи­ка и тех­ни­ка вы­со­ко­го ва­куу­ма (его по­лу­че­ние, со­хра­не­ние, из­ме­ре­ние); те­п­ло­фи­зич. про­цес­сы, свя­зан­ные с тех­но­ло­ги­ей из­го­тов­ле­ния и ра­бо­той элек­тро­ва­ку­ум­ных при­бо­ров; тех­но­ло­гия об­ра­бот­ки (в т. ч. элек­трон­ной, ион­ной и ла­зер­ной) по­верх­но­стей и др.

Твер­до­тель­ная Э. ре­ша­ет в осн. за­да­чи, свя­зан­ные с ис­сле­до­ва­ни­ем свойств по­лу­про­вод­ни­ко­вых, ди­элек­трич., маг­нит­ных и др. ма­те­риа­лов, влия­ния на эти свой­ст­ва при­ме­сей и осо­бен­но­стей струк­ту­ры ма­те­риа­ла; изу­че­ни­ем свойств по­верх­но­стей и гра­ниц раз­де­ла ме­ж­ду отд. слоя­ми; соз­да­ни­ем в кри­стал­ле ме­то­да­ми эпи­так­сии, диф­фу­зии, ион­но­го вне­дре­ния (им­план­та­ции) об­лас­тей с разл. ти­па­ми про­во­ди­мо­сти; фор­ми­ро­ва­ни­ем ме­то­да­ми плаз­мен­но­го трав­ле­ния и фо­то­ли­то­гра­фии ди­элек­трич. и ме­тал­лич. плё­нок на ПП по­верх­но­стях; соз­да­ни­ем ге­те­ро­пе­ре­хо­дов и мно­го­слой­ных струк­тур; ис­сле­до­ва­ни­ем свойств ди­на­мич. не­од­но­род­но­стей; соз­да­ни­ем функ­цио­наль­ных уст­ройств мик­рон­ных и суб­мик­рон­ных раз­ме­ров.

Осн. на­прав­ле­ни­ем твер­до­тель­ной Э. яв­ля­ют­ся по­лу­про­вод­ни­ко­вая элек­тро­ни­ка и мик­ро­элек­тро­ни­ка. Др. важ­ные на­прав­ле­ния от­но­сят­ся к соз­да­нию элек­трон­ных при­бо­ров, ра­бо­таю­щих на ос­но­ве эф­фек­тов взаи­мо­дей­ст­вия аку­стич. волн с элек­тро­на­ми про­во­ди­мо­сти в кон­ден­си­ров. сре­дах (аку­сто­элек­тро­ни­ка), элек­тро­маг­нит­ных волн оп­тич. диа­па­зо­на с элек­тро­на­ми в твёр­дых те­лах (оп­то­элек­тро­ни­ка), элек­тро­маг­нит­ных по­лей с но­си­те­ля­ми за­ря­да в твёр­дых те­лах при низ­ких темп-рах (крио­элек­тро­ни­ка), а так­же при­бо­ров на ос­но­ве пье­зоэлек­трич. эф­фек­та (пье­зо­элек­тро­ни­ка), маг­нит­ных яв­ле­ний в твёр­дых те­лах (маг­ни­то­элек­тро­ни­ка) и т. д.

Кван­то­вая элек­тро­ни­ка ох­ва­ты­ва­ет ши­ро­кий круг про­блем, свя­зан­ных с раз­ра­бот­кой ме­то­дов и средств уси­ле­ния и ге­не­ра­ции элек­тро­маг­нит­ных ко­ле­ба­ний на ос­но­ве эф­фек­та вы­ну­ж­ден­но­го из­лу­че­ния ато­мов, мо­ле­кул и твёр­дых тел. Наи­бо­лее важ­ные на­прав­ле­ния кван­то­вой Э. – соз­да­ние оп­тич. кван­то­вых ге­не­ра­то­ров (ла­зе­ров), кван­то­вых уси­ли­те­лей, мо­ле­ку­ляр­ных ге­не­ра­то­ров и др. Ряд ха­рак­тер­ных осо­бен­но­стей, от­ли­чаю­щих при­бо­ры кван­то­вой Э. от др. ти­пов (вы­со­кая ста­биль­ность час­то­ты ко­ле­ба­ний, низ­кий уро­вень собств. шу­мов, боль­шая мощ­ность в им­пуль­се из­лу­че­ния), по­зво­ля­ет ис­поль­зо­вать их для со­з­да­ния вы­со­ко­точ­ных даль­но­ме­ров, кван­то­вых стан­дар­тов час­то­ты, кван­то­вых ги­ро­ско­пов, сис­тем оп­тич. мно­го­ка­наль­ной свя­зи, даль­ней кос­мич. свя­зи, тех­но­ло­гич. ус­та­но­вок разл. на­зна­че­ния, мед. ап­па­ра­ту­ры и т. д.

Э. воз­ник­ла в нач. 20 в. по­сле соз­да­ния ос­нов элек­тро­ди­на­ми­ки (Дж. Макс­велл, 1861–73), от­кры­тия и ис­сле­до­ва­ния фо­то­про­во­ди­мо­сти (У. Смит, США; 1873), од­но­сто­рон­ней про­во­ди­мо­сти кон­так­та ме­талл–по­лу­про­вод­ник (К. Ф. Бра­ун, 1874), ис­сле­до­ва­ния свойств тер­мо­элек­трон­ной эмис­сии (О. У. Ри­чард­сон, 1900–01), фо­то­элек­трон­ной эмис­сии (Г. Герц, 1887; А. Г. Сто­ле­тов, 1890), рент­ге­нов­ских лу­чей (В. К. Рент­ген, 1895), от­кры­тия элек­тро­на (Дж.Дж. Том­сон, 1897), соз­да­ния элек­трон­ной тео­рии (Х. Ло­ренц, 1892–1909). До 1950-х гг. Э. раз­ви­ва­лась в осн. по пу­ти со­вер­шен­ст­во­ва­ния элек­тро­ва­ку­ум­ных при­бо­ров. В 1950-е гг. ин­тен­сив­ное раз­ви­тие по­лу­чи­ла твер­до­тель­ная (по­лу­про­вод­ни­ко­вая) Э., в 1960-е гг. – кван­то­вая Э. и мик­ро­элек­тро­ни­ка; в 1970–80-х гг. воз­ник­ла и сфор­ми­ро­ва­лась но­вая пер­спек­тив­ная об­ласть Э. – на­но­элек­тро­ни­ка.