История развития электроники

Краткая хронология этапов развития и ключевые изобретения

Период исследования и установления основных физических закономерностей электрического разряда в газе и вакууме. Этот период также называют эрой пассивных элементов: проводов, катушек индуктивности, магнитов, резисторов, конденсаторов, электромеханических приборов (реле).

Ключевые открытия и изобретения:

• 1800 г. - А. Вольта изобрел первый источник ЭДС 1 В (Вольтов столб)
• 1873 г. - русский электротехник А. Н. Лодыгин изобрел первый в мире электровакуумный прибор − лампу накаливания
• 1883 г. - американский изобретатель Т. А. Эдисон открыл термоэлектронную эмиссию (эффект Эдисона)
• 1887 г. - немецкий физик Г. Р. Герц проводит опыты с электромагнитными волнами, открывает фотоэлектронный эффект
• 1888 г. - русский физик А. Г. Столетов установил основные законы фотоэффекта
• 1897 г. - немецким физиком К. Ф. Брауном была создана первая электронно-лучевая трубка с холодным катодом

Российские ученые:

М. В. Ломоносов, Г. В. Рихман, А. Н. Лодыгин, А. Г. Столетов

Зарубежные ученые:

Б. Франклин, А. Вольта, Т. А. Эдисон, Г. Р. Герц, К. Ф. Браун

Эпоха вакуумных электронных ламп, которые стали основой для создания первых радиоприемников, усилителей и вычислительных устройств. Этот период характеризуется бурным развитием радиотехники и телевидения.

Ключевые открытия и изобретения:

• 1904 г. - английский ученый Дж. А. Флеминг изобрел первый вакуумный детекторный диод (лампа Флеминга)
• 1906 г. - американский инженер Ли де Форест сконструировал трехэлектродную лампу (триод) - аудион
• 1907 г. - профессор Петербургского технологического института Б. Л. Розинг предложил применять электронно-лучевую трубку для приема изображения, что делает его одним из основоположников современного телевидения
• 1919 г. - немецкий ученый В. Шотки разработал конструкцию четырехэлектродной лампы - тетрода
• 1930 г. - американским ученым А. Хеллом была разработана наиболее совершенная электронная лампа - пентод
• 1930-е гг. - разработка передающих телевизионных трубок, специальных приборов сверхвысоких частот

Российские ученые:

Б. Л. Розинг, М. А. Бонч-Бруевич (руководитель группы по разработке электронных ламп)

Зарубежные ученые:

Дж. А. Флеминг, Ли де Форест, В. Шотки, А. Хелл

Эпоха полупроводниковых приборов, начавшаяся с изобретения транзистора. Транзисторы были кардинально меньше, потребляли меньше энергии, были прочнее, надежнее и дешевле в массовом производстве. Они моментально начали вытеснять лампы.

Ключевые открытия и изобретения:

• 1948 г. - американские физики Дж. Бардин, У. Браттейн и У. Шокли изобрели точечный германиевый транзистор (Нобелевская премия 1956 г.)
• 1950 г. - создание полевого транзистора с управляющим p-n-переходом
• 1959 г. - создание первой интегральной микросхемы (2 транзистора)
• 1960 г. - создание Д. Кингом и М. Атталой МОП-транзистора (металл-оксид-полупроводник)
• 1966 г. - С. Мид разработал полевой транзистор с барьером Шотки

Последствия:

Это привело к созданию ЭВМ второго поколения (более компактных и мощных) и положило начало миниатюризации электроники. Появились первые портативные радиоприемники и другие потребительские устройства.

Советские ученые:

А. Ф. Иоффе (основатель школы физики полупроводников)

Зарубежные ученые:

Дж. Бардин, У. Браттейн, У. Шокли, Д. Кинг, М. Аттала, С. Мид

Период развития микроэлектроники, связанный с созданием интегральных схем. Идея была гениальна: создать электронную схему (транзисторы, резисторы, соединения) на одной полупроводниковой пластине (кристалле).

Ключевые открытия и изобретения:

• 1958-1959 гг. - Джек Килби (Texas Instruments) и Роберт Нойс (Fairchild Semiconductor) независимо друг от друга изобрели интегральную схему (чип)
• 1959 г. - разработка планарной технологии изготовления полупроводниковых приборов
• 1960-е гг. - развитие технологии фотолитографии для массового производства ИС
• 1960-1970 гг. - создание ЭВМ третьего поколения на микросхемах

Последствия:

Рождение микроэлектроники. Резкое удешевление, повышение надёжности и быстродействия электроники. В интегральной микросхеме все элементы нераздельно связаны и электрически соединены между собой так, что устройство рассматривается как единое целое. Это позволяет резко уменьшить размеры функциональных узлов и повысить надежность монтажа.

Эра больших интегральных схем (БИС) и микропроцессоров. Развитие фотолитографии позволило размещать на одном кристалле всё больше и больше элементов (транзисторов).

Ключевые открытия и изобретения:

• 1971 г. - компания Intel создала первый в мире коммерческий микропроцессор Intel 4004 (2300 транзисторов, 60000 операций в секунду)
• 1970-1980 гг. - формирование направления функциональной микроэлектроники (ФМЭ)
• 1970-е гг. - появление персональных компьютеров (Apple, IBM PC)
• 1980-1990 гг. - развитие сверхбольших интегральных схем (СБИС)
• 1990-2000 гг. - массовая компьютеризация, развитие интернета и мобильной связи

Последствия:

Это привело к созданию ЭВМ четвертого поколения и, что самое главное, к появлению персональных компьютеров. Началась массовая компьютеризация. Дальнейшее увеличение степени интеграции (СБИС — сверхбольшие ИС) привело к закону Мура и сделало возможным появление мобильных телефонов, интернета, современных смартфонов и ноутбуков.

Современное состояние:

Мировая промышленность выпускает миллиарды полупроводниковых приборов. Номенклатура составляет более 70 000 типов, из них более 12 000 типов - транзисторы.