История и философия нововведений в области электроники и электронной техники
Покупка
Тематика:
Общетехнические дисциплины
Автор:
Дробот Павел Николаевич
Год издания: 2015
Кол-во страниц: 173
Дополнительно
Доступ онлайн
240 ₽
В корзину
В учебном пособии рассмотрены вопросы истории, философии и методологии науки и, в частности, нововведений в области электроники и электронной техники. Разобраны специфика научной деятельности и критерии научного знания, структура научного знания, методы и средства научного познания, этические нормы науки, принципы экспериментального исследования, научные традиции, открытия, революции, роль науки в развитии техники. Особое внимание уделяется хронологически выверенной исторической логике развития полупроводниковой электроники - от открытия первых загадочных свойств полупроводников до создания на их основе точечных детекторов радиоволн, фотоэлементов и выпрямителей в XIX веке, высокочастотных диодов (радиолокационных детекторов), транзисторов, интегральных микросхем в XX веке, вплоть до перехода к наноэлектронике в XXI веке. Учебное пособие разработано в соответствии с программой учебной дисциплины «История и философия нововведений в области электроники и электронной техники»; включает глоссарий, литературу и ссылки на интернет-ресурсы, задания для самоконтроля. Учебное пособие предназначено для студентов очной, вечерней и заочной форм обучения, в том числе и для обучения с использованием дистанционных образовательных технологий по направлению «Инноватика» и «Мехатроника и робототехника».
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Министерство образования и науки Российской Федерации ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) ИНСТИТУТ ИННОВАТИКИ КАФЕДРА УПРАВЛЕНИЯ ИННОВАЦИЯМИ Дробот П.Н. ИСТОРИЯ И ФИЛОСОФИЯ НОВОВВЕДЕНИЙ В ОБЛАСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Томск 2015
Дробот П.Н. История и философия нововведений в области электрони ки и электронной техники. Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, институт инноватики, 2015. – 173 c. В учебном пособии рассмотрены вопросы истории, философии и методологии нау ки и, в частности, нововведений в области электроники и электронной техники. Разобраны специфика научной деятельности и критерии научного знания, структура научного знания, методы и средства научного познания, этические нормы науки, принципы экспериментального исследования, научные традиции, открытия, революции, роль науки в развитии техники. Особое внимание уделяется хронологически выверенной исторической логике развития полупроводниковой электроники – от открытия первых загадочных свойств полупроводников до создания на их основе точечных детекторов радиоволн, фотоэлементов и выпрямителей в XIX веке, высокочастотных диодов (радиолокационных детекторов), транзисторов, интегральных микросхем в ХХ веке, вплоть до перехода к наноэлектронике в XXI веке. Учебное пособие разработано в соответствии с программой учебной дисциплины «История и философия нововведений в области электроники и электронной техники»; включает глоссарий, литературу и ссылки на интернет-ресурсы, задания для самоконтроля. Учебное пособие предназначено для студентов очной, вечерней и заочной форм обучения, в том числе и для обучения с использованием дистанционных образовательных технологий по направлению «Инноватика» и «Мехатроника и робототехника». Рецензенты: Е.А. Монастырный, д-р экон. наук, профессор кафедры «Управление инновациями» С.В. Мельченко, канд. физ. – мат. наук, директор ООО «Томский центр венчурных инвестиций».
От автора ....................................................................................................................................... 5 1. ВВЕДЕНИЕ ] ............................................................................................................................. 8 2. МЕТОДОЛОГИЯ НАУКИ ..................................................................................................... 10 2.1. Научное познание и специфика научной деятельности. ................................................. 10 2.2.Структура научного знания. Методы и средства научного познания. ............................. 15 2.3. Этические нормы науки ....................................................................................................... 19 2.4.Принципы экспериментального исследования .................................................................. 22 2.5. Научные традиции, открытия, революции. ........................................................................ 28 2.6. Роль науки в развитии техники ........................................................................................... 34 2.7. Методология науки .............................................................................................................. 37 Вопросы для повторения ............................................................................................................ 54 3. ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СВОЙСТВ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В XIX ВЕКЕ ............................................................................................................ 56 3.1. Электропроводность и фотогальванический эффект ........................................................ 56 3.1.1 Полупроводниковый характер проводимости кристаллических веществ. ................... 56 3.1.2. Возникновение фото–электродвижущей силы в полупроводнике при его освещении63 3.2. Эффект выпрямления и эффект Холла ............................................................................... 66 3.2.1.Эффект выпрямления в точечном контакте металл-полупроводник ............................ 66 3.2.2. Классический эффект Холла ............................................................................................ 77 Вопросы для повторения ............................................................................................................ 82 4. XIX–XX ВЕК. РАЗВИТИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ ДО ОКОНЧАНИЯ ВТОРОЙ МИРОВОЙ ВОЙНЫ ........................................................................ 83 4.1. Широкое техническое применение полупроводников до конца 30-х г.г. ХХ века. ...... 83 4.2. Развитие физики полупроводников и объяснение принципов работы полупроводниковых приборов ................................................................................................. 103 4.3. Открытие p–n–перехода, развитие полупроводниковой технологии, производство ВЧ диодов для радиолокации. ........................................................................................................ 109 Вопросы для повторения .......................................................................................................... 116 5. XX ВЕК. ТРАНЗИСТОРНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ .................................................................... 117 5.1.Изобретение биполярных и полевых транзисторов, туннельных диодов, скачок в развитии полупроводниковой технологии. ............................................................................. 117 5.2. Освоение промышленного производства транзисторной электронной техники. ........ 135 Вопросы для повторения .......................................................................................................... 142 6. XX ВЕК. ИНТЕГРАЛЬНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ ....................................................................... 143 6.1.Изобретение интегральных схем, развитие технологии их производства ..................... 143 6.2.Освоение промышленного производства интегральной радиотехники ........................ 150
6.3. Развитие советской микроэлектроники, создание НИИ, научных центров и заводов полупроводниковых приборов. ................................................................................................ 156 6.4. Создание микропроцессоров и микроконтроллеров, микроминиатюризация, скачок в развитии технологии производства интегральных схем ...................................................... 164 Вопросы для повторения .......................................................................................................... 170 7. ХХ–ХХI ВЕК. ПРОБЛЕМЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ НА РУБЕЖЕ ВЕКОВ. НАНОЭЛЕКТРОНИКА ........................................................................................................... 170 7.1 Проблемы микроминиатюризации и качественные изменения в микроэлектронике. 170 Вопросы для повторения .......................................................................................................... 175 Заключение ................................................................................................................................. 176 Глоссарий ................................................................................................................................... 178 Список использованных источников ....................................................................................... 184
[Заголовок 1] От автора [.] Эта книга в первую очередь адресована молодым людям, изучающим электронику, электронную технику, а также и всем, желающим глубже разо браться в данном предмете, ибо все становится очень простым и понятным, если знать историю предмета. В 1985 году я получил диплом классического университета о высшем образовании по специальности «радиофизика и элек троника» со специализацией «физика полупроводников и полупроводнико вых приборов». Учился с интересом, поэтому по профильным дисциплинам «Физика полупроводников» и «Физика полупроводниковых приборов» имел отличные оценки. Впоследствии много лет работал в той области полупро водниковой электроники, которая охватывает исследование новых эффектов в полупроводниках и их использование для создания новых полупроводни ковых приборов. Защитил кандидатскую диссертацию по специальности 01.04.10 – физика полупроводников, так что предмет, об истории которого мы будем говорить в этой книге, я знаю хорошо. Внимательный читатель, хорошо знающий, ну, или, по крайней мере, знакомый с новейшей историей нашего Отечества, не может не обратить внимания на отмеченный выше год – 1985-й. Это был год, когда глава госу дарства «с высокой трибуны партийного съезда», как принято было тогда го ворить, провозгласил начало в стране Перестройки, необходимость которой была вызвана Застоем, в котором, как оказалось, находились наша страна и общество. В 1985 году мы находились на пике социально-политического и экономического застоя, а после 1985 года Перестройка покатила наше обще ство с этого пика со все нарастающей скоростью, изменяя общество до неуз наваемости. Но с другой стороны это означает, что в 1985 году мы были на пике расцвета советской власти и на пике развития социализма – так назы ваемого, развитого социализма. Поэтому мы, советская молодежь и студен
чество, знали и были твердо уверены в неоспоримых успехах нашей отечест венной науки. Мы твердо знали, что радио изобрел наш соотечественник фи зик А.С. Попов, а его изобретения и приоритет, якобы, пытался присвоить итальянец Г.Маркони [1]. Еще мы знали, что трехэлектродный кристалличе ский усилитель «кристадин» создал еще в 20-х годах XX века советский фи зик О.В.Лосев, отечественная физика полупроводников прославлена трудами А.Ф.Иоффе, Я.И.Френкеля и их учеников, но, вместе с тем, изобретателями транзистора, трехэлектродного полупроводникового усилителя, являются американцы Бардин, Браттейн и Шокли [2]. Мы знали, что советская атомная бомба была построена в истощенной войной стране благодаря трудовому ге роизму советских людей и гению советских физиков, но мы не знали о вкла де в нашу бомбу знаний и достижений немецких ученых и техники, достав шихся нам в результате победы в войне. И мы ничего не знали о послевоен ном вкладе советских специальных служб в наш атомный проект [3]. Мы твердо знали, что советская космонавтика самая лучшая в мире и первый космонавт – это наш советский человек Ю.А.Гагарин. Но мы не знали о не мецких ракетных технологиях, доставшихся нам после победы в войне и вы везенных из Германии в нашу страну вместе с семьями немецких ракетчиков [4]. Мы знали, что оптический квантовый генератор изобрели советские фи зики Басов и Прохоров, но называться он стал иностранным словом лазер [5]. К слову сказать, об использовании немецких научно-технических трофеев в американской науке и технике мы, благодаря советской пропаганде, знали гораздо больше. В 1991 году не стало Советского Союза, не стало «железного занавеса», не стало ограничений цензуры и пропаганды, что привело к несметным ин формационным потокам, обрушившимся на нас, простых бывших советских людей. Так уж совпало, что в этот период все шире распространяется Интер нет, что становится самой настоящей информационной революцией. В наши
дни без информационных ресурсов Интернет просто невозможно предста вить себе нашу жизнь. Информационная революция привела к тому, что дос тупными и легко достижимыми стали информационные источники, о кото рых в 80-е годы прошлого века можно было только мечтать. Самому обыч ному исследователю, студенту или ученому, стали доступны мировые ин формационные ресурсы, даже бесплатный доступ к которым способен удов летворить взыскательные научные потребности. Университетские библиоте ки по льготной цене стали способны оплатить полнотекстовый доступ к ме ждународным научным журналам. В бесплатном полнотекстовом доступе оказались возможны сотни тысяч книг, ранее никогда не издававшихся в оте чественных издательствах и доступные теперь в электронном виде. Теперь с первоисточниками стало возможно работать всем, нужно только иметь жела ние и трудолюбие. Новые информационные возможности позволили мне собрать доступ ные в интернет оригинальные материалы по истории полупроводниковой электроники, в том числе, оригиналы научных статей, начиная с XIX века до наших дней, познакомиться с работами зарубежных авторов в области исто рии полупроводников, собрать оригинальный иллюстративный материал, фотографии и рисунки. Я приношу глубокую благодарность создателям пе речисленных ниже бесплатных, или доступных через университетские и ака демические библиотеки, полнотекстовых информационных ресурсов и поис ковых систем. [Ссылка] Ресурсы: [.] http://www.jstor.org/ http://ieeexplore.ieee.org http://www.springerlink.com/ http://www.sciencedirect.com/ http://aip.org/ http://ufn.ru/ http://journals.ioffe.ru/ http://www.nature.com/ http://books.google.com http://scholar.google.com/ http://www.ihst.ru/ http://www3.alcatel-lucent.com/bstj/ http://www1.fips.ru http://ru.espacenet.com
http://patft.uspto.gov http://www.uspto.gov/web/menu/search.html http://ep.espacenet.com http://www.ipdl.inpit.go.jp/homepg_e.ipdl http://www.epo.org/searching/free/ http://www.wipo.int/portal/index.html.ru http://www.krugosvet.ru/ http://www.mathesis.ru/ Электронная библиотека «Научное наследие России» http://eheritage.ru/index.html IEEE Global History Network http://www.ieeeghn.org/ Project Gutenberg - free ebooks http://www.gutenberg.org База патентов СССР http://patentdb.su/ 1. ВВЕДЕНИЕ Дисциплина «История и философия нововведений в области электро ники и электронной техники» в соответствии с учебным планом направления подготовки магистров 222000.68 «Инноватика» относится к дисциплинам на правления федерального компонента и является одной из дисциплин, форми рующих фундаментальный уровень образования будущих магистров в сис теме их подготовки по управлению инновациями в области электронной тех ники. При изучении этой дисциплины магистранты знакомятся с историей, философией и методологией науки и производства на примере полупровод никовой электроники и электронной техники; с основами научного познания; с концептуальными основами методологии, с теориями, оказавшими наи большее влияние на формирование образа науки в сознании современного общества, а также с основными проблемами философии науки. Дисциплина помогает осмыслению теории и практики естественнонаучных дисциплин; вырабатывает способность магистрантов к анализу и аргументации впечат лений и выводов, полученных ими на примере собственной практики. Маги странты учатся применять научную методологию при научно исследовательской работе и находить решения конкретных научных проблем в различных ситуациях.
Весь курс концептуально делится на две части. В первой части курса раскрывается философия и методология науки, специфика научного позна ния, даѐтся характеристика основных понятий, принципов, уровней, методов и проблем науки. Эта часть курса написана с привлечением материалов книг [6 – 9]. Читатель знакомится с методами и средствами научного познания, принципами экспериментального исследования, методологией науки. Во второй части рассматривается история науки и производства в области элек троники и электронной техники, показывается процесс возникновения, раз вития и современное состояние науки и производства электронной техники, в первую очередь твердотельной, начиная с первых открытий полупровод никовых свойств кристаллов, до наших дней, акцентируется внимание на становлении методологической базы науки. Слушатели знакомятся с исто рией жизни и деятельности выдающихся естествоиспытателей, с историей изобретений важнейших технических средств и устройств полупроводнико вой электроники, с логикой, динамикой и трудностями развития электрони ки и электронной техники. У слушателей формируются навыки методологически грамотного ос мысления конкретно-научных проблем с видением их в мировоззренческом контексте истории науки, формируется научное мировоззрение; возрастает готовность к восприятию новых научных фактов и гипотез. Усваиваются ос новы знаний методологии науки и еѐ уровней; формируется умение ориенти роваться в методологических подходах и видеть их в контексте существую щей научной парадигмы. История науки и техники – самостоятельная, институционально офор мившаяся отрасль знаний, формирование ее как дисциплины еще не закончи лось и происходит в настоящее время. Это вполне сложившееся научное и образовательное направление с развитым научным аппаратом и инфраструк турой, вместе с тем нужно учитывать обширность и сложность предмета и
методов. Цели и задачи истории научных открытий и технических изобрете ний чрезвычайно многообразны, а предмет изучения весьма широк. Вместе с тем, по своей сущности данная дисциплина является вводной к изучению специальных дисциплин по управлению инновациями в области современной электроники и электронной техники. Поэтому представляется полезным и необходимым сузить круг рассматриваемых исторических и методических вопросов изучением истории, философии и методологии полупроводниковой электроники и производства. В историческом плане нас будут интересовать открытие удивительных полупроводниковых свойств веществ, их применения в первых образцах твердотельной электронной техники, успешно работающей, хотя теоретиче ского и полного понимания физики работы новых приборов еще не было; великое озарение, наступившее с развитием квантовой физики и, связанный с этим, еще более стремительный прогресс в электронной технике. Наступив шие затем великие научно–технические революции: транзисторная и инте гральная, компьютерная и информационная и постепенный неизбежный пе реход к качественно новой твердотельной электронике – наноэлектронике. [Заголовок 1] 2. МЕТОДОЛОГИЯ НАУКИ [.] [Заголовок 2] 2.1. Научное познание и специфика научной деятельности. [.] Наука – это деятельность по получению нового знания, по выработке знаний об объективной реальности и их систематизация и это важнейшая функция науки. Результат – в виде суммы знаний, составляющих основу на учной картины мира. Цель – описание, объяснение и предсказание действи тельности, процессов и явлений, это – предмет изучения науки. Эта цель реа лизуется на основе открываемых наукой законов, научных законов. [Внимание] Условное деление науки по предмету и методу познания показано схемой (рис.1.1): [.]
Доступ онлайн
240 ₽
В корзину