|
Zamonaviy elektronika tarixi, rivojlanish bosqichlari va istiqbollari
|
| bet | 2/3 | | Sana | 07.10.2024 | | Hajmi | 24,13 Kb. | | #273950 |
Bog'liq 1-mavzu.1.2. Zamonaviy elektronika tarixi, rivojlanish bosqichlari va istiqbollari.
Elektronika – fan va texnika sohasi bo‘lib, axborot uzatish, qabul qilish, qayta ishlash va saqlash uchun ishlatiladigan elektron qurilmalar hamda asboblar yaratish usullarini o‘rganish, ishlab chiqish bilan shug‘ullanadi. Elektronika elektromagnit maydon nazariyasi, kvant mexanikasi, qattiq jism tuzilishi nazariyasi va elektr o‘tkazuvchanlik hodisalari kabi fizik bilimlarga asoslanadi. Elektronikaning rivojlanishi elektron asboblar texnologiyasining takomillashuvi bilan chambarchas bog‘liq bo‘lib, hozirgi kungacha to‘rt bosqichni bosib o‘tdi.Birinchi bosqich asboblari: rezistorlar, induktivlik g‘altaklari, magnitlar, kondensatorlar, elektromexanik asboblar (qayta ulagichlar, rele va shunga o‘xshash), passiv elementlardan iborat edi.Ikkinchi bosqich Li de Forest tomonidan 1906 yilda triod lampasining ixtiro qilinishidan boshlandi. Triod elektr signal-larni o‘zgartiruvchi va eng muhimi, quvvat kuchaytiruvchi birinchi aktiv elektron asbob bo‘ldi. Elektron lampalar yordamida kuchsiz signallarni kuchaytirish imkoniyati hisobiga radio, telefon so‘zlashuvlarni, keyinchalik esa, tasvirlarni ham uzoq masofalarga uzatish imkoniyati (televideniye) paydo bo‘ldi. Bu davrning elektron asboblari passiv elementlar bilan birga, aktiv elementlar – elektron lampalardan iborat edi.
Uchinchi bosqich Dj. Bardin, V. Bratteyn va V. Shoklilar tomonidan 1948 yilda elektronikaning asosiy aktiv elementi bo‘lgan bipolyar tranzistorning ixtiro etilishi bilan boshlandi. Bu ixtiroga Nobel mukofoti berildi. Tranzistor elektron lampaning barcha vazifalarini bajarishi bilan birga, uning: past ishonchlilik, ko‘p energiya sarflash, katta o‘lchamlari kabi asosiy kamchiliklaridan xoli edi.To‘rtinchi bosqich integral mikrosxemalar (IMS) asosida elektron qurilma hamda tizimlar yaratish bilan boshlandi va mikroelektronika davri deb ataldi.
Mikroelektronika – fizik, konstruktiv-texnologik va sxemotexnik usullardan foydalanib yangi turdagi elektron asboblar– IMSlar va ularning qo‘llanish prinsiplarini ishlab chiqish yo‘lida izlanishlar olib borayotgan elektronikaning bir yo‘nalishidir.Hozirgi kunda telekommunikatsiya va axborotlashtirish tizimining rivojlanish darajasi tom ma’noda mikroelektronika va nanoelektronika mahsulotlarining ularda qo‘llanilish darajasiga bog‘liq.Birinchi IMSlar 1958 yilda yaratildi. IMSlarning hajmi ixcham, og‘irligi kam, energiya sarfi kichik, ishonchliligi yuqori bo‘lib, hozirgi kunda uch konstruktiv-texnologik variantlarda yaratilmoqda: qalin va yupqa pardali, yarimo‘tkazgichli va gibrid. 1965 yildan buyon mikroelektronikaning rivoji G. Mur qonuniga muvofiq bormoqda, ya’ni har ikki yilda zamonaviy IMS-lardagi elementlar soni ikki marta ortmoqda. Hozirgi kunda elementlar soni 106÷109 ta bo‘lgan o‘ta yuqori (O‘YuIS) va yuqori (GYuIS) IMSlar ishlab chiqarilmoqda.
Mikroelektronikaning qariyb yarim asrlik rivojlanish davri mobaynida IMSlarning keng nomenklaturasi ishlab chiqildi. Telekommunikatsiya va axborot – kommunikatsiya tizimlarini loyihalovchi va ekspluatatsiya qiluvchi mutaxassislar uchun zamo-naviy mikroelektron element bazaning imkoniyatlari haqidagi bilimlarga ega bo‘lish muhim.
Integral mikroelektronika rivojining fizik chegaralari mavjudligi sababli, hozirgi kunda an’anaviy mikroelektronika bilan bir qatorda, elektronikaning yangi yo‘nalishi – nanoelektronika jadal rivojlanmoqda.
Nanoelektronika o‘lchamlari 0,1 dan 100 nm gacha bo‘lgan yarim o‘tkazgich tuzilmalar elektronikasi bo‘lib, mikroelektronikaning mikrominiatyurlash yo‘lidagi mantiqiy davomi hisoblanadi. U qattiq jism fizikasi, kvant elektronikasi, fizikaviy kimyo va yarimo‘tkazgichlar elektronikasining so‘nggi yutuqlari negizidagi qattiq jismli texnologiyaning bir qismini tashkil etadi.
So‘nggi yillarda nanoelektronikada muhim amaliy natija-larga erishildi, ya’ni zamonaviy telekommunikatsiya va axborot tizimlarning negiz elementlarini tashkil etuvchi: geterotuzilmalar asosida yuqori samaradorlikka ega lazerlar va nurlanuvchi diodlar yaratildi; fotoqabulqilgichlar, o‘ta yuqori chastotali tranzistorlar, bir elektronli tranzistorlar, turli xil sensorlar hamda boshqalar yaratildi. Nanoelektron O‘YuIS va GYuIS mikroprotsessorlarni ishlab chiqarish yo‘lga qo‘yildi.
Shvetsiya Qirolligi fanlar akademiyasi ilmiy ishlarida tezkor tranzistorlar, lazerlar, integral mikrosxemalar (chiplar) va boshqalarni ishlab chiqish bilan zamonaviy axborot kommu-nikatsiya texnologiyalariga asos solgan olimlar – J.I. Alferov, G. Kremer, Dj.S. Kilbini Nobel mukofoti bilan taqdirladi.
Integral mikroelektronika va nanoelektronika bilan bir vaqtda, funksional elektronika rivojlanmoqda. Elektronikaning bu yo‘nalishi an’anaviy elementlar (tranzistorlar, diodlar, rezistorlar va kondensatorlar)dan voz kechish va qattiq jismdagi turli fizik hodisa (optik, magnit, akustik va h.k.)lardan foydalanish bilan bog‘liq. Funkitsonal elektronika asboblariga akusto-elektron, magnitoelektron, kriogen asboblar va boshqalar kiradi.
1.3 Elektrotexnika va elektronika sohalaridagi standartlar va texnik talablar.
Elektr zanjirlarining rivojlanishi va jamiyat hayotining barcha sohalariga (sanoat, transport, axborot tizimlari, tibbiyot, maishiy xizmat) jadal kirib borishi, uning turli xil vositalar bilan signal turini o‘zgartirish, uzoq mosofalarga yetkazish, signallar va axborotni o‘zgartirish va uzatish muammolarini yechishga imkon berishi bilan izohlash mumkin. Elektron hisoblash mashinalarining juda katta tezlikda murakkab matematik amallarni, tenglamalar va masalalarni yechishida, murakkab ishlab chiqarish jarayonlarini avtomatik boshqarishda signallar, tasvir va axborotning boshqa har xil turlarini (telegraf, radio, televideniye, mobil, internet aloqalari) qayta ishlash, uzatish jarayonlarida elektr signallardan foydalaniladi.
Hozirgi zamon axborotni yetkazish, qayta ishlash tizimlari shunday murakkab texnik qurilmalar bo‘lib, elektr zanjirlari nazariyasi, radiotexnika, elektronika va hisoblash texnikasining eng oxirgi ilmiy texnik yutuqlarini o‘z ichida mujassamlantirgandir. Oxirgi yillarda dunyoning bir qancha davlatlarida, shular qatorida bizning davlatimizda ham, raqamli avtomatik kommutatsion stansiyalar, uzatishning raqamli, tolali-optik tizimlari, sputnik aloqa tizimlari bilan jihozlangan har xil xarqaro telekommunikatsion tarmoqlar ishlab chiqilmoqda va ekspluatatsiya qilinmoqda.
XIX asr boshlarida magnetizm va elektr sohalaridagi bajarilgan ilmiy tadqiqotlar elektr va magnit hodisalarining muhim xususiyatlarini, ya’ni elektr zaryadlangan zarrachalarning harakati doimo magnit xodisalari bilan birga sodir bo‘lishini va ularning mutloq bog‘liqligini ochib berdi. Bu bilan 1600 yilda Gilbert tomonidan ta’kidlangan elektr va magnit hodisalarining har biri mustaqil va o‘zaro bog‘liq bo‘lmagan jarayonlar ekanligi haqidagi tushuncha mutlaqo noo‘rin ekanligi isbotlab, 1831 yilda Faradey elektromagnit induksiyasi hodisasini ochdi. U magnit maydoni yoki tokli konturga nisbatan harakat qilayotgan boshqa konturda tok hosil bo‘lishini aniqladi. Shunday qilib, elektr hodisalari ham magnit hodisalari jarayonining natijasida hosil qilinishi mumkinligi ko‘rsatib berildi.
Bundan keyingi tadqiqotlarda, juda kichik uzunlikdagi elektromagnit to‘lqinlar hosil qilinishi va tarqalishi, radio ixtiro qilinishi, radioaloqaning amalga oshirilishi, amaliy va nazariy radiotexnikaning shu kabi keyingi yutuqlari Maksvellning elektromagnit maydoni nazariyasini eksperimental tasdiqladi.
Barcha qilingan ixtirolar elektr va magnetizm hodisalari orasida chuqur bog‘liqliklar mavjudligini ko‘rsatadi. Elektromagnit hodisalar sohasiga taalluqli bo‘lgan nazariy tushunchalarning umumiy majmuasida elektr va magnit zanjirlari nazariyasi ko‘proq rivojlanishga erishmoqda. Elektr zanjirlar nazariyasining poydevorida Om (1827 y.), Joul (1841 y.), Lens (1842 y.) va Kirxgof (1847 y.) asos solgan qonunlar yotadi. Uning keyingi rivojlanishida ko‘pgina olimlar o‘z hissalarini qo‘shganlar.
Telekommunikatsiya va elektr o‘lchash texnikasi, elektroenergetik tizimlari, tezkor elektron hisoblash mashinalari, axborot texnologiyalari, avtomatik boshqaruv va nazorat tizimlarining misilsiz murakkablanishi va rivojlanishi natijasida ularni tahlil qilish uchun umumlashtirilgan uslublarni ishlab chiqish zarurati tug‘ilmoqda. Ular vositasida shu murakkab tizimlarning alohida qismlari bo‘lgan va ma’lum vazifani bajaruvchi elektr zanjirlarining bir qancha elementlari o‘zlarining umumlashtirilgan parametrlari orqali qaraladi. Zanjirning bunday elementlari komleksi sifatida, masalan, simli aloqa tizimlaridagi, radio, teleuzatishlardagi, elektr o‘lchashlar, avtomatik boshqarish va nazoratidagi signallar generatorlari, kuchaytirgichlari, energiya manbalari, elektron hisoblash mashinalaridagi mantiqiy vazifalarni bajaruvchi bloklari, diskret raqamli o‘zgartkichlari va h.k.bo‘lishi mumkin.
Bunday alohida komplekslar tarkibiga parametrlari tokka bog‘liq bo‘lmagan zanjirning chiziqli elementlari, masalan rezistorlar, induktivliklar, kondensatorlar hamda parametrlari tok yoki kuchlanishga bog‘liq bo‘lgan zanjirning nochiziqli elementlari, masalan elektron lampalar, tranzistorlar, ferromagnit o‘zakli induktiv g‘altaklar kirishi mumkin. Zanjirning bunday elementlari o‘zaro turlicha sxemalarda ulangan bo‘ladi va shu komplekslarning tarkibida yetarli darajada murakkab sxemalarni hosil qiladi. Komplekslar esa, o‘z navbatida, u yoki bu usulda o‘zaro ulanib, murakkab tizimlarni hosil qiladi.
Murakkab tizimlarni tahlil qilishning umumlashtirilgan uslublari, tizimning bir qismi bo‘lgan ushbu alohida komplekslarning o‘zaro ta’sirini tadqiqot qilish imkonini beradi. Bunday umumlashtirilgan uslublarni qurishning boshlang‘ich asoslari sifatida, nisbatan murakkab bo‘lmagan elektr zanjirlarini hisoblashda qo‘llanilgan, elektr zanjirlarining fizik qonuniyatlari ishlatiladi.
Shuningdek, kosmik radioaloqa va radioastronomiya hamda yangi elektrofizik va elektrotexnologik qurilmalarda elektr, magnit maydonlarini va elektromagnit nurlanishlarini yanada tezkorlik va keng qo‘llanilishi natijasida elektromagnit maydonlari va elektr zanjirlar nazariyalarining kelgusidagi yanada rivojlanishi kutilmoqda.
Bayon qilingan fikrlar hamma vaqt, ayniqsa hozirgi kunda, oliy elektrotexnik ta’limning nihoyatda yuqori ilmiy darajada tashkil etilishi zaruratini taqozo etadi. Bu yo‘nalishda XX asrda O‘FAning akademigi G‘ofur Rahimovich Rahimov asos solgan va hozirgi kunda uning shogirdlari va davomchilari tomonidan rivojlantirilayotgan «Elektrotexnika nazariy asoslari» va «Elektr zanjirlar nazariyasi» fanlarining o‘qitilishi katta ahamiyatlidir.
Elektr zanjirlari nazariyasi (EZN) fani, bir tomondan, fizika (elektr va magnetizm) va matematika (tushuntirish usullari) fanlari asosida tashkil topgan bo‘lsa, ikkinchi tomondan, shu fanlarning rivoji uchun ham o‘z hissasini qo‘shdi, ya’ni fizikaning elektromagnit hodisalarini tahlil qilish qismlariga asos soldi, hamda matematika fanida tasvirlash usulini rivojlantirdi. Shu bilan birga, elektr zanjirlar nazariyasining rivojlanishi bir qator yangi fizik tushunchalar, fizik qonunlarning yangicha talqini, maxsus matematik usullarning rivojlanishi, aynan elektr zanjirlarida va uskunalarda sodir bo‘ladigan tipik hodisalarni tahlil qilish va ta’riflashda yangi fizik-texnik masalalarning qayta qo‘rilishiga olib keldi.
Kompyutergacha bo‘lgan davrda muhandis minimal hisoblashlardan foydalanib, nisbatan sodda bo‘lgan zanjirlarni sintez qila olar edi. Bunda zanjirning maketi tuzilib, o‘lchovlar bajarilib, sozlash, sinov ishlari o‘tkazilar va natijaviy variant hosil qilinar edi. Integral mikrosxemalar va nisbatan arzon EHMning paydo bo‘lishi elektr zanjirlarini EHMlar yordamida tahlil qilish imkoniyatini tug‘dirdi. Elektr zanjirlarini mashinada modellashtirish dasturlari tuzildi.
|
| |
