Петров К.С. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника

Петров К.С. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника

Введение

Современный научно-технический прогресс неразрывно связан с расширением масштабов применения радиотехнических систем и систем телекоммуникаций. Составной частью этих систем является радиоэлектронная аппаратура (РЭА), содержащая огромное количество радиокомnонентов, для изготовления которых используются современные радиоматериалы. Повышение эффективности систем и улучшение параметров РЭА невозможно без совершенствования элементной базы РЭА, разработки и освоения новых радиоматериалов. Именно радиоматериалы и радиокомлоненты стали ключевым звеном, определяющим успех многих инженерных решений при создании сложнейшей РЭА.

Существенные изменения во многих областях науки и техники, в том числе в развитии элементной базы РЭА, происходят благодаря развитию электроники - науки о взаимодействии электронов с электромагнитными полями и о методах создания электронных приборов и устройств, в которых это взаимодействие используется для преобразования электромагнитной энергии, передачи, обработки и хранения информации. Успехи электроники в значительной мере обусловлены развитием радиотехники. Обе области развиваются в тесной взаимосвязи, поэтому их часто объединяют и называют радиоэлектроникой.

Вряд ли сегодня найдется человек, который бы усомнился в существовании электронов. Любой школьник знает, что электрический ток создается движением электронов. Однако не далее как в конце XIX века среди авторитетных ученых находились и те, кто не верил в реальность существования электронов. До открытия электрона атом считался тем прочным и неделимым «кирпичиком», на котором основывались все представления о структуре материального мира, а электрический ток рассматривался как некая «жидкая субстанция», текущая no проводам. Вот что писал американский исследователь Б. Франклин: «Электрическая субстанция состоит из чрезвычайно малых частиц, так как она способна проникать в обыкновенную материю, даже в самые плотные металлы, с большой легкостью и свободой ... Обыкновенная материя no отношению к электрической является как бы своеобразной губкой. Губка не смогла бы впитывать воду, если бы частицы воды не были меньше дырок в губке».

До открытия электрона атом оставался атомом, а «электрическая субстанция», существуя отдельно от атомов, представлялась составленной из каких-то других «бестелесных частиц». Каких-либо экспериментальных данных, подтверждающих существование заряженных частиц, из которых состоит субстанция, не было. Представление о дискретном строении электричества начало складываться только во второй половине XIX века. Впервые об этом упоминали в своих работах Г. Фехнер и В. Вебер. В. Вебер, например, прямо указывал, что «с каждым весомым атомом связан электрический атом». Электрический ток эти ученые представляли как движение дискретных электрических зарядов. О непосредственных наблюдениях в то время не приходилось и думать, а эксперименты позволяли лишь строить предположения о природе неких обладающих чрезвычайно малым зарядом частиц. Несколько позже величину этих зарядов позволили определить опыты по электролизу, проделанные Г. Гельмгольцем, которые показали, что для выделения одной грамм-молекулы вещества на электроде электролитической ванны требуется заряд, равный 96 500 Кл. Затем А. Авогадро установил, что в одной грамммолекуле содержится 6,02-1023 атомов вещества. Поделив величину заряда на количество атомов, можно определить величину элементарного электрического заряда, переносимого каждым атомом, равную 1,6·10-19 Кл. Этот элементарный заряд стали называть атомом электричества. В 1891 году Г. Стоней предложил называть атом электричества электроном, однако природа этого заряда оставалась неясной, то есть термин появился раньше открытия электрона.

В 1897 году выдающийся английский ученый Дж. Томсон, работая с вакуумной трубкой, экран которой был покрыт составом, светившимся под действием открытых к тому времени катодных лучей, обнаружил, что если по бокам горловины трубки расположить две пластины и создать между ними разность потенциалов, то пятно на экране сместится в сторону пластины, имеющей положительный потенциал, что свидетельствовало о том, что катодный луч несет в себе отрицательный заряд. Работая с трубкой, Дж. Томсон отклонял луч под воздействием не только электрического, но и магнитного поля, что позволило определить такой важный параметр, как отношение величины заряда к массе, отклоняемой полем частицы. Сегодня известно, что электрон обладает массой, равной 9,106-10-28 r. Ну, а коль скоро у электрона обнаружена масса, то он не может быть «бестелесной порцией электричества». Это позволило Дж. Томсону сделать смелый вывод о существовании материальных частиц, гораздо меньших, чем атомы.

...