Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

История и философия нововведений в области электроники и электронной техники

Покупка
Артикул: 770305.01.99
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».
Дробот, П. Н. История и философия нововведений в области электроники и электронной техники : учебное пособие / П. Н. Дробот. - Томск : Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2015. - 173 с. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1850082 (дата обращения: 28.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
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): [.] 

Рис.1.1 Деление науки по предмету и методу познания

Наука
Science

Естественные 
Natural Sciences

Общественные
Social Sciences

Технические

Technical Sciences

Физика
Physics

Химия
Chemistry

Биология
Biology

Физическая химия
Физика плазмы
Радиофизика
Астрофизика

Биофизика
Биохимия
Биомеханика
Физиология
Бионика

Химическая физика
Электрохимия
Нефтехимия
Космохимия

Материаловедение
Materials Science and 
Engineering

Системотехника 
Systems Engineering

Электротехника 
Electrical Engineering

Экономика-Economics

Философия-Philosophy

История - History

Социология-Sociology

Педагогика-Pedagogics

Этика - Ethics

Психология-Psychology

Эстетика-Aesthetics

Политология- Politology

Электроника
Electronics

Космонавтика 
Astronautics

 

 

 

[Внимание] Группы наук (естественные, общественные и технические) 

делятся на отрасли (физика, химия, биология и другие), а отрасли – на от
дельные дисциплины (физическая химия, физика плазмы, радиофизика, хи
мическая физика, биофизика и т. п.). [.] 

[Определение] По связи с производством науки делят на два крупных 

типа: фундаментальные и прикладные (рис.1.2) [.] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Рис.1.2. Деление науки по связи с производством

Науки
Sciences

Фундаментальные

Basic Sciences 

Fundamental Sciences 

Pure Sciences

Прикладные

Applied sciences

Technology

без прямой ориентации результатов научного познания на применение в производстве

с непосредственным применением результатов научного познания для решения производственных задач, в том числе 
социально-практических

Рассмотренное структурирование науки сложилось за многовековую 

историю развития человечества и значительная длительность и историческая 

протяженность этого развития послужили основой для неоднозначности от
вета на вопрос – когда возникла наука?  

Можно считать, что естествознание возникло в каменном веке, когда 

человек стал накапливать и передавать другим знания о мире. Естествозна
ние имеет дело с манипуляциями и преобразованиями материи, поэтому 

главный поток науки вытекает из практических, технических приемов перво
бытного человека – так считал английский физик и общественный деятель 

Джон Бернал (1901 – 1971). Значительная часть его работ – о проблеме про
исхождения жизни и роли и месту науки в обществе. Его книга «Социальная 

функция науки» (1939) положила начало новой области – науке о науке, или 

науковедению. 

Но если науку трактовать как знание с его обоснованием, то справед
ливо считать, что наука возникла в 5 веке до новой эры в Греции, так как 

только греки начали доказывать теоремы, хотя большой объем знаний был 

накоплен до греков в Древнем Египте и Вавилоне.  

Большинство историков считает, что в привычном нам смысле естест
вознание появилось в 16-17 веках вместе с работами Иоганна Кеплера, Хри
стиана Гюйгенса, Галилео Галилея и в особенности Исаака Ньютона – то есть 

вместе с рождением физики и обслуживающего ее математического аппара
та. 

Одновременно наука формируется в особый социальный институт – в 

1662 году возникло Лондонское королевское общество, а в 1666 году – Па
рижская академия наук. 

Все это время наука была свободной деятельностью отдельных ученых 

и никак специально не финансировалась. Обычно оплачивался преподава
тельский труд ученого в университетах. Но в 19 веке по инициативе крупных 

Доступ онлайн
240 ₽
В корзину