Твердоте́льная электро́ника — раздел электроники , в основном связанный с полупроводниковой электроникой . Термин появился в середине XX века вместе с устройствами на основе полупроводников ( транзисторов и полупроводниковых диодов ), которые пришли на смену радиолампам . Название означает, что управление электрическим током происходит в твёрдом теле полупроводника, а не вакууме электронной лампы.

Твердотельная электроника изучает физические принципы работы, функциональные возможности электронных приборов, в которых движение электронов или иных носителей заряда , обуславливающих электрический ток , происходит в объёме твёрдого тела . Термин «твердотельные приборы» подчеркивает отличие этих приборов от электровакуумных , газоразрядных , жидкоэлектролитных, иных электронных приборов. Не считаются твердотельными различные электромеханические приборы и устройства, такие, как реле , переключатели , исполнительные механизмы . Условно к твердотельным приборам можно отнести пьезоэлектрические приборы (например, кварцевые резонаторы , фильтры на поверхностных акустических волнах ), приборы, использующие ферромагнитные свойства материалов, например, накопители на магнитных дисках , цилиндрических магнитных доменах , так как в этих материалах не происходит упорядоченного движения электрических зарядов.

Также твердотельная электроника изучает принципы конструирования электронных устройств, построенных на твердотельных приборах.

Основные твердотельные приборы, используемые в электронных устройствах

Полупроводниковые диоды

Наиболее обширный по различным функциям и областям применения класс полупроводниковых приборов:

• Выпрямительные силовые диоды .
• Выпрямительные малосигнальные диоды.
• Стабилитроны .
• Динисторы .
• Варикапы и варакторы .
• Фотодиоды и диоды для регистрации ионизирующих излучений.
• Фотогальванические элементы ( солнечные батареи ).
• Магниточувствительные диоды.
• Термочувствительные диоды (термодатчики).
• Переключательные диоды.
• Светоизлучающие диоды ( светодиоды и полупроводниковые лазеры ).
• Туннельные диоды и обращённые диоды .
• СВЧ-диоды генерирующие ( диоды Ганна , лавинно-пролётные диоды , туннельные диоды ).
• СВЧ-диоды приемные и коммутационные (смесительные диоды, p-i-n диоды ).
• Генераторы шума.

Другие твердотельные двухвыводные приборы

• Фоторезисторы .
• Терморезисторы .
• Магниторезисторы .
• Детекторы ионизирующих излучений.

Трехвыводные приборы и др.

Используются для усиления, переключения, коммутации, генерации сигналов, как фотоприёмники:

• Биполярные транзисторы.
• Полевые транзисторы.
• Двухбазовые диоды.
• Тиристоры, симисторы.
• Фоточувствительные транзисторы.
• Датчики Холла .

Интегральные микросхемы

Обширнейший класс полупроводниковых приборов, у которых в толще полупроводникового материала сформирована некоторая электронная схема, включающая элементарные диоды, транзисторы, резисторы и др. Условно разделяют на:

• Цифровые микросхемы ( логические микросхемы , микропроцессоры , запоминающие микросхемы и др.)
• Аналоговые микросхемы ( операционные усилители , различные преобразователи сигналов).

Разделение на цифровые и аналоговые микросхемы условно, часто микросхемы имеют как аналоговые, так и цифровые узлы.

Примечания

Литература

• Колесников В. Г. и др. Электроника. Энциклопедический словарь. — М. : Советская энциклопедия, 1991. — С. 7—8, 528—530. — 688 с. — ISBN 5852700622 . (словарь последовательно использует букву ё )
• Гаман В. И. Физика полупроводниковых приборов. — Томск: Изд-во научно-технической литературы, 2000 г. — 458 с.
• Гуртов В. А. Твердотельная электроника: Учеб. пособие / В. А. Гуртов. — М., 2005. — 492 с.