Введение
Электроника — отрасль науки и техники, занимающаяся изучением физических основ функционирования, разработкой, изготовлением и практическим применением электронных приборов и устройств, работа которых основана на протекании электрического тока в твердом теле, вакууме и газе.
Электроника подразделяется на два крупных научных направления:
- — радиоэлектроника (РЭ) — применение электроники в радиотехнике и телевидении;
- — промышленная электроника (ПЭ) — применение электроники на транспорте, в промышленности и электроэнергетике.
Промышленная электроника в свою очередь подразделяется на информационную и энергетическую электронику.
К информационной электронике относятся электронные системы и устройства, связанные с измерением, контролем и управлением промышленными объектами и технологическими процессами, а также устройства для передачи, обработки и отображения информации (усилители сигналов, генераторы напряжений, логические схемы, счетчики, индикаторы, дисплеи ЭВМ и т.д.).
Энергетическая электроника имеет дело с преобразованием одного вида электроэнергии в другой (электроприводы, электрическая тяга, электроэнергетика, электротермия, электротехнологии и т.д.).
Современная полупроводниковая электроника обеспечивает построение самых разных устройств автоматизации производственных процессов, в том числе и для систем управления перевозочным процессом на железнодорожном транспорте.
На основе электронных полупроводниковых приборов и схемотехнических решений на их базе в системах автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте разрабатывается и применяется большое количество преобразователей электроэнергии, устройств автоматического и телемеханического контроля и управления, релейной защиты, вычислительной техники и т.д.
Одна из сильнейших характеристик электронных схем — гибкость их применения. Многие базовые схемы можно объединять многочисленными способами для выполнения, казалось бы, совершенно разных функций.
Современное развитие электроники связано с созданием микросборок, а затем и микросхем. Разработка планарной технологии полупроводниковых структур (конец 1950-х—начало 1960-х гг.) и методов интеграции многих элементарных приборов (транзисторов, диодов, конденсаторов, резисторов) на одной монокристалличес- кой полупроводниковой пластине привела к созданию нового направления в электронике — микроэлектроники.
Основные разработки в области микроэлектроники направлены на создание схемотехнических решений интегральных схем (ИС) — микроминиатюрных электронных устройств, которые способствуют развитию информационной электроники и микроминиатюризации электронных средств на больших (БИС) и сверхбольших (СБИС) интегральных схемах.
Микроэлектроника открыла новые возможности для решения таких задач, как автоматизация управления технологическими процессами, переработка информации, совершенствование вычислительной техники и др.
Важными направлениями научно-технического прогресса в электронике являются проектирование и разработка электронных приборов и устройств базовых электронных схем и создаваемых на их основе более сложных систем.
Принципы проектирования схем электронных устройств составляют основу техники проектирования схемных решений — схемотехники.
Схемотехника предусматривает разработку структуры устройства (с учетом специфики его функционирования в составе технической системы) и расчет параметров входящих в него элементов и функциональных связей между ними, а также определяет оптимальный режим их работы.
Электронные устройства создаются на основе двух схемотехнических решений: на дискретной и интегральной схемотехнике, каждая из которых имеет свои особенности и тенденцию к совершенствованию и самостоятельному существованию.
Применение интегральной схемотехники на базе микроэлектроники потребовало создания новых схемотехнических решений для электронных схем, так как схемные решения, применяемые в дискретной схемотехнике, не могут быть полностью реализованы в интегральной схемотехнике.
Создание новых схемотехнических решений для интегральной схемотехники потребовало разработки новых полупроводниковых структур элементов и компонентов схем. В России академик Ж.И. Алферов разработал полупроводниковые гетероструктуры для высокоскоростной оптоэлектроники (в 2000 г. он получил за эти работы Нобелевскую премию по физике).
