Электроника

Москва
Горячая линия - Телеком
2013

УДК 681.3(075.8) 
ББК  32.85я73 

С59 

Р е ц е н з е н т ы :  Заслуженный деятель науки РФ, доктор техн. 
наук, профессор  Д. А. Безуглов, доктор техн. наук, доцент  
В. А. Погорелов  

Соколов С. В., Титов Е. В.

С59
Электроника: Учебное пособие для вузов / Под ред.    
С. В. Соколова. – М.: Горячая линия – Телеком, 2013. – 
204 с.: ил. 
ISBN 978-5-9912-0344-9. 

В учебном пособии рассмотрены базовые  разделы электроники: полупроводниковая электроника, микроэлектроника и 
функциональная электроника. Дано краткое изложение физических основ построения элементной базы приборов и устройств, их упрощённого математического анализа. Приведен 
список рекомендуемой литературы для углубленного изучения 
материала. 
Для студентов, обучающихся по направлению подготовки 
210700 – «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» 
квалификации (степени) «бакалавр» и квалификации (степени) 
«магистр», будет полезно для студентов электронных и радиотехнических направлений вузов, аспирантов и специалистов. 
 

ББК 32.85я73 

Адрес издательства в Интернет WWW.TECHBOOK.RU 
Учебное издание 

Соколов Сергей Викторович, Титов Евгений Вадимович

Электроника 

Учебное пособие для вузов  

Редактор  Ю. Н. Чернышов 
Компьютерная верстка  Ю. Н. Чернышова 
Обложка художника  О. Г. Карповой 

Подписано в печать  15.08.2013.  Формат 60×88/16. Уч. изд. л. 12,75.  Тираж 1000 экз. (1-й завод 100 экз.) 
ISBN 978-5-9912-0344-9                  ©  С. В. Соколов, Е. В. Титов, 2013 
©  Издательство «Горячая линия – Телеком», 2013 

ВВЕДЕНИЕ

Постоянный рост требований к электронным системам приема,
передачи и обработки информации непрерывно инициирует появление новых различных информационных схем, ориентированных на
решение самых разнообразных задач. Несмотря на огромное число
видов этих схем и особенности их структур, технология их изготовления базируется на одних и тех же принципах, в основе которых лежит
использование процессов, происходящих в полупроводниках.
В связи с этим материал пособия предусматривает последовательное рассмотрение как принципов построения и действия основных типов полупроводниковых электрорадиоэлементов, так и наиболее часто используемых в телекоммуникационных системах и системах обработки информации базовых функциональных электронных
схем — как аналоговых, так и цифровых.
Содержание книги ориентировано на специалистов по системам
связи и телекоммуникаций, а также по обработке информации в них,
поэтому соответствует требованиям действующих образовательных
стандартов по данным специальностям.

Г л а в а
1

ВВЕДЕНИЕ В ЭЛЕКТРОНИКУ

1.1. Краткая историческая справка о развитии
электроники
Начало электроники в России, по существу, было положено в конце XIX века работами профессора А.Г. Столетова по фотоэффекту и
профессора А.С. Попова в области радиосвязи.
1888. Александр Григорьевич Столетов — русский физик, профессор Московского университета — открыл законы внешнего фотоэлектрического эффекта и изобрёл прибор, преобразующий свет в
электричество. Ныне этот прибор называется фотоэлементом.
1895. Александр Степанович Попов — изобретатель радио, русский физик и электротехник, профессор Петербургского электротехнического института — 25 апреля (7 мая) выступил на заседании физического отделения Русского физико-химического общества с докладом и демонстрацией системы передачи и приёма радиосигналов. Устройство позволяло передавать информацию в системе азбуки Морзе
на расстояние более 60 м.
1896. Пётр Николаевич Лебедев — русский физик-экспериментатор, профессор Московского университета, создатель первой физической школы в России — предложил способ генерирования электромагнитных колебаний с длинами волн 6...10 мм с помощью искрового
генератора. Учёный доказал, что именно электрический метод генерирования волн дает выгодное соотношение между мощностью излучения и его частотой.
1897. Профессор А.С. Попов достиг дальности радиосвязи в несколько километров. Он и его ассистенты при проведении экспериментов на транспорте «Европа» и крейсере «Африка» впервые обнаружили эффект отражения и интерференции радиоволн от крейсера
«Лейтенант Ильин», проходящего между двумя суднами.
1898. Фирма Дюкре (Франция) приступила к серийному производству радиостанций по системе профессора А.С. Попова.

Введение в электронику
5

1899. Н.Д. Рыбкин и Д.С. Троицкий под руководством А.С. Попова осуществили приём радиосигналов на головные телефоны — «телефонный приемник депеш». Началась эра радиоэлектронной связи.
1900. Профессор А.С. Попов демонстрирует на Всемирной выставке в Париже свою связную аппаратуру и получает золотую медаль
и диплом.
В одном из корпусов электромеханического завода Кронштадтского военного порта при участии профессора А.С. Попова организована мастерская для ремонта и производства приборов беспроволочной
связи. Так возникла российская радиопромышленность.
1901. В Кронштадтской мастерской изготовлено 12 корабельных
радиостанций системы профессора А.С. Попова.
1903. Профессор А.С. Попов и его аспирант С.Я. Лифшиц передали звуки голоса по радио, открыв эру радиотелефонии.
1904. Организовано «Отделение для беспроводной телеграфии»
по системе профессора А.С. Попова на электротехническом заводе
«Сименс и Гальске» в Петербурге.
1907. Борис Львович Розинг — русский, советский физик и изобретатель, основоположник электронного телевидения, профессор Ленинградского технологического института и Архангельского лесотехнического института — предложил электронную развертку изображения на основе осциллографической трубки и безынерционного фотоэлемента в передающем устройстве.
Он создал более 120 схем и
систем телевизионных устройств.
1908.
В Санкт-Петербурге организовано «Общество беспроволочных телеграфов и телефонов», которое с 1910 года стало называться «Русское общество беспроволочных телеграфов и телефонов»,
или РОБТиТ.
1909. Электротехник В.И. Коваленков сконструировал «микрофонно-телефонно-ионный усилитель», в котором использовал положительную обратную связь. Это было в Петербургском электротехническом институте.
1910. Создано первое научно-исследовательское учреждение в
области радиоэлектроники «Поверочное отделение радиотелеграфных
мастерских морского ведомства». Возглавил его Е.Л. Коринфинский.
Электротехник В.И. Коваленков впервые разработал трехэлектродную лампу.
1911. Кронштадтская мастерская была переведена в Петербург,
существенно расширилась и получила название «Радиотелеграфное
депо морского ведомства». Электротехник В.И. Коваленков изготовил двухсеточную лампу с высокой крутизной характеристики для
схем телефонной трансляции.

Г л а в а 1

Изобретатель Б.Л. Розинг впервые в мире осуществил передачу
изображения с помощью электронно-лучевой трубки.
1913. Инженер Н.А. Федорицкий основал в Петрограде мастерскую рентгеновских трубок, которая вскоре переросла в «Первый русский завод рентгеновских трубок».
Абрам Федорович Иоффе — русский, советский физик, профессор Петербургского политехнического института, основатель Ленинградского физико-технического института АН СССР, создатель советской школы физиков, академик АН СССР — провел прямые экспериментальные доказательства квантовой природы фотоэффекта.
Работа была отмечена премией Петербургской Академии наук.
1914. И.И. Ренгартен построил первый отечественный радиопеленгатор.
Николай Дмитриевич Папалекси — русский, советский физик,
профессор Одесского политехнического института, один из создателей Центральной радиолаборатории, академик АН СССР — на заводе
Н.А. Федорицкого создал первые отечественные генераторные лампы
мощностью до 100 Вт.
1915.
«Радиотелеграфное депо» преобразовано в завод, представляющий собой первое радиоэлектронное предприятие России с
численностью около 300 человек. Завод специализировался на выпуске радиостанций мощностью 10 и 25 кВт, выпуске радиоприемников
и радиопеленгаторов.
Первая в России радиотелефонная связь была осуществлена между Петербургом и Царским Селом. B устройствах передачи и приема
информации использовались лампы профессора Н.Д. Папалекси.
Началось производство электронных ламп на радиозаводе морского ведомства под руководством В.И. Волынкина.
Военные радиоспециалисты М.А. Бонч-Бруевич и В.М. Лещинский наладили производство отечественных газонаполненных приёмоусилительных радиоламп в вакуумной мастерской на Тверской военной радиостанции.
1916.
Поручик Михаил Александрович Бонч-Бруевич — один
из пионеров радиотехники, создатель производства первых отечественных радиоламп, руководитель Нижегородской радиолаборатории,
профессор Нижегородского университета, МВТУ, Ленинградского института инженеров связи (ныне носит его имя), член-корреспондент
АН СССР — организовал выпуск вакуумных усилительных ламп в
Тверской радиостанции.
Радиоинженер М.В. Шулейкин на линкоре «Андрей Первозванный» установил радиотелеграфную связь между Петроградом и Гельсингфорсом на незатухающих высокочастотных колебаниях (20 кГц).

Введение в электронику
7

B качестве генератора колебаний использовалась машина В.П. Вологдина.
1917. Военные радиостанции передали историческое обращение
«К гражданам России».
1918. 19 июля В.И. Ленин подписал первый декрет о радио «О
централизации радиотехнического дела Советской республики», положивший начало советской радиопромышленности.
Создана Нижегородская радиолаборатория под руководством
М.А. Бонч-Бруевича.
1919.
Радиоинженер М.А. Бонч-Бруевич впервые в мировой
практике применил платиновые и красномедные аноды с водяным охлаждением и освоил выпуск генераторных ламп мощностью до
100 кВт.
Инженер А.В. Дикарев в Казанской радиолаборатории с помощью 9-лампового усилителя собственной конструкции осуществил радиоприем из Москвы.
1920. Создана секция «Электросвязь», куда вошли петроградские заводы «Сименс и Гальске», «Эриксон», «Геслер» и завод пустотных аппаратов (бывший завод Федорицкого), московские «Объединенный завод РАДИО», завод «Морзе», мастерская по ремонту
приборов слабого тока, а также нижегородский телефонный завод
«Сименс». Секция переехала из Петрограда в Москву.
Инженер Л.С. Термен изобрел электронный музыкальный инструмент «Терменвокс».
1921. Инженер С.И. Зилитинкевич впервые получил собственные колебания электронов в тормозящем поле анода и генерировал
короткие монохроматические радиоволны длиной волны 30 см.
Инженер А.В. Дикарев сконструировал 12-ламповый усилитель с
громкоговорителем, позволяющим воспринимать речь на расстоянии
до 500 м.
1922. Инженер Рчеулов изобрел магнитную запись видеосигналов, а также электровакуумную передающую трубку — оптический
диссектор.
Профессор М.М. Богословский наладил в Петроградском политехническом институте серийный выпуск «ламп Богословского» с вольфрамовым катодом.
Под руководством М.А. Бонч-Бруевича вступила в строй первая радиовещательная станция имени Коминтерна мощностью 12 кВт.
Станция была первой в Европе и самой мощной в мире.
О.В. Лосев, изучая свойства кристаллического детектора, обнаружил у кристалла падающий участок вольт-амперной характеристики. Он впервые построил генерирующий детектор, т. е. детекторный

Г л а в а 1

приемник, способный усиливать электромагнитные колебания. Прибор Лосева вошел в историю полупроводниковой электроники как
кристадин.
1923. Налажен выпуск приемоусилительных ламп с вольфрамовым катодом в Одессе. Производство возглавили Н.Д. Папалекси и
Леонид Исаакович Мандельштам — русский, советский физик, профессор Московского университета, академик АН СССР. Здесь работали И.Е. Тамм, К.Б. Романюк, К.В. Стохарский, Е.Я. Щеголев.
В лаборатории В.П. Вологдина разработаны и производились первые ртутные мощные выпрямители, предназначенные для питания
генераторных ламп радиотелефонных передатчиков.
1924. М.А. Бонч-Бруевичем разработана и выпущена первая в
мире
генераторная
лампа
с
водяным
охлаждением
мощностью
100 кВт.
Профессора
Харьковского
университета
А.А.
Слуцкий
и
Д.С. Штейнберг предложили магнетронный способ генерации электромагнитных колебаний.
1925.
На территории электровакуумного завода была организована Центральная радиолаборатория (ЦРЛ), в которую вошли лучшие специалисты тех времен (В.П. Вологдин,
Д.А. Рожанский,
Л.И. Мандельштам, Н.Д. Папалекси, А.Ф. Шорин, М.А. Бонч-Бруевич, Е.Я. Щеголев и др.).
1926. А.А. Шапошниковым изготовлены первые советские лампы с оксидным катодом.
Инженер К.Б. Романюк изготовил рентгеновскую трубку с автокатодом, разработал карбидированный вольфрамовый катод.
Инженер С.А. Оболенский предложил катофорезный метод покрытия оксидных катодов.
Физик Я.И. Френкель высказал гипотезу о том, что дефекты
кристаллической структуры представляют собой «пустое место» (или
«дырку»), которое способно перемещаться по кристаллу.
1927.
На электровакуумном заводе (завод бывшего «Русского
общества беспроволочного телеграфа и телефона» — РОБТиТ) под
руководством С.А. Векшинского был налажен выпуск осциллографических трубок с горячим катодом и с экраном трех цветов (синим,
желтым и зеленым).
О.В. Лосев открыл явление свечения кристаллов карборунда при
прохождении тока через точечный контакт (свечение Лосева). B терминах сегодняшней электроники это явление называют рекомбинационным излучением p-n-переходов.
1928. Электровакуумный завод объединился с заводом «Светлана», который до этого производил электрические лампы накаливания.

Введение в электронику
9

На Московском электрозаводе была создана лаборатория электронных ламп, которая освоила выпуск приемоусилительных ламп типов
Р-5, ПТ-2, использующих торированный катод. Выпускались также
генераторные лампы Г-6 мощностью 50 Вт, Б-250 (250 Вт), БТ-500
(500 Вт).
1929. Под руководством Александра Львовича Минца — ученого
в области радиоэлектронной техники, основателя Радиотехнического
института АН СССР, академика АН СССР — была построена и введена в строй крупнейшая радиовещательная станция имени ВЦСПС
мощностью 100 кВт.
1930.
На заводе «Светлана» был создан первый тетрод типа
СО-44 с оксидным катодом, а затем разработаны тетроды с торированным катодом СТ-80 и катодом косвенного накала СО-95 с внутренней экранировкой от внешних электростатических полей.
Инженер Л.А. Кубецкий создал первый фотоумножитель с фокусировкой электронов с помощью магнитного поля.
Физик А.П. Константинов разработал электронно-лучевую трубку для передачи изображения, в которой использовался принцип накопления зарядов.
1931.
На заводе «Светлана» С.М. Мошковичем была создана
лампа СО-148 и выходной пентод СО-122 на основе технологии изготовления барированных катодов.
Инженер С.И. Катаев разработал устройство передачи движущихся изображений, которое, по сути, было передающей электроннолучевой трубкой с накоплением заряда — аналогом иконоскопа.
Введена в строй первая передающая телевизионная станция.
Инженер С.И. Катаев изготовил передающую телевизионную
трубку — иконоскоп на основе одностороннего мозаичного фотокатода.
Физики И.К. Кикоин и М.М. Носков открыли фотомагнетоэлектрический эффект.
Физики А.Ф. Иоффе и Я.И. Френкель предложили туннельную
теорию в полупроводниках.
Инженеры П.В. Шмаков и П.В. Тимофеев изобрели передающую
телевизионную трубку — супериконоскоп.
1932. Инженер П.А. Остряков создал первые мощные лампы с
воздушным охлаждением.
Профессор Д.А. Рожанский открыл принцип скоростной модуляции группирования электронов.
1933. Инженерами А.Л. Минцем и Н.И. Огановым были созданы
первые разборные мощные генераторные лампы.
Инженер К.П. Полевой разработал первые приемные телевизионные трубки — кинескопы.

Г л а в а 1

Профессора П.В. Тимофеев и П.В. Шмаков разработали передающую телевизионную трубку, в которой осуществлялся перенос изображения со сплошного фотокатода на сплошную диэлектрическую
мишень. Она называлась «суперэмитрон» и представляла собой современный супериконоскоп.
Вступила в строй спроектированная А.Л. Минцем 500-кВт радиостанция им. Коминтерна.
Лев Давыдович Ландау — советский физик — теоретик, академик АН СССР — впервые указал на существование в инерционной
поляризующейся среде особого квантового стационарного состояния
электрона — полярона.
1934. Инженер Ю.К. Коровин в ЦРЛ в Ленинграде экспериментально доказал возможность радиообнаружения самолета. На установке, работающей на магнетроне с длиной волны излучения 20 см
и мощностью несколько ватт, удалось детектировать самолет на расстоянии до 3 км.
Инженер Б.К. Шембель разработал радиолокационную станцию
непрерывного излучения.
Инженер С.М. Мошкович создал «суперную серию» ламп, включающую смесительные и комбинированные лампы (СО-182, СО-184,
СО-185, СО-187, СО-193).
Инженер Л.А. Кубецкий разработал фотоумножитель, известный
под названием «трубка Кубецкого».
1935. В лаборатории профессора А.А. Чернышева в Ленинградском электрофизическом институте создана радиолокационная установка на магнетроне с длиной волны излучения 21 см и мощностью
20 Вт, которая позволяла обнаруживать самолет на расстоянии до
8 км.
ЛЭФИ преобразуется в НИИ-9 и ориентируется на разработку
оборонной тематики. Институт возглавил А.М. Бонч-Бруевич. Была
разработана радиолокационная станция «Буря» с дальностью обнаружения самолетов до 11 км.
Инженер П.К. Ощепков в ЛФТИ разработал метод импульсной
радиолокации с электронно-лучевой индикацией целей.
Б.В. Круссер и Н.М. Романова создали иконоскоп, с помощью
которого Я.А. Рыфтиным была продемонстрирована система электронного телевидения с разрешением на 180 строк.
1936. На заводе «Радиолампа» налажен выпуск металлических
приемоусилительных ламп 6С5, 6Ф5, 6К7, 5Ц4 и др.
1937.
Инженеры Н.Ф. Алексеев и Д.Е. Маляров разработали
многорезонаторные магнетроны на длине волны излучения 9 см, мощностью до 300 Вт и КПД 20 %.