Естествознание 11 класс (Урок№25 - Приборы, преобразующие электрические сигналы.)
Естествознание 11 класс (Урок№25 - Приборы, преобразующие электрические сигналы.) Цель: осознание особенностей полупроводниковых приборов. Задачи: - осмыслить, чем отличаются полупроводниковые приборы от других элементов электронных схем; - узнать принцип действия полупроводниковых приборов. мы узнаем: - основные понятия: «полупроводниковый прибор», «диод», «транзистор», «интегральная микросхема»; мы научимся: - понимать основные отличия полупроводниковых приборов от других элементов электронных схем; мы сможем: - осмыслить принцип действия полупроводниковых приборов. Наука, изучающая приборы, преобразующие электрические сигналы, называется электроникой. Развитие электроники и соответствующих технологий было обусловлено использованием полупроводниковых материалов. Электронные схемы могут содержать линейные и пассивные элементы (сопротивления, конденсаторы, трансформаторы) и элементы нелинейные и активные, усиливающие электрический сигнал (электровакуумные лампы и полупроводниковые приборы). В электровакуумных приборах ток переносится электронами от катода к аноду, а его сила регулируется управляющими электродами. Действие полупроводниковых приборов обусловлено явлениями, происходящими на границе полупроводников различных типов. Полупроводниковые приборы нашли широкое применение в разных электронных устройствах. Плюсы и минусы интегральных схем Интегральные схемы (ИС) обладают целым рядом преимуществ перед своими предшественниками – аналоговыми схемами, которые собирались из отдельных компонентов, монтируемых на шасси. ИС имеют меньшие размеры, более высокие быстродействие и надежность; они, кроме того, дешевле и в меньшей степени подвержены отказам, вызываемым воздействиями вибраций, влаги и старения. Миниатюризация электронных схем оказалась возможной благодаря особым свойствам полупроводников. Их основными плюсами считаются: Уменьшенное энергопотребление связано с применением в цифровой электронике импульсных электрических сигналов. Высокая помехоустойчивость цифровых устройств связана с большим отличием сигналов высокого (например, 2,5–5 В) и низкого (0–0,5 В) уровня. Кроме того, в цифровых устройствах возможно применение специальных кодов, позволяющих исправлять ошибки. Большая разница уровней состояний сигналов высокого и низкого уровня (логических «0» и «1») и достаточно широкий диапазон их допустимых изменений делает цифровую технику нечувствительной к неизбежному в интегральной технологии разбросу параметров элементов, избавляет от необходимости подбора компонентов и настройки элементами регулировки в цифровых устройствах. Надежность интегральной схемы примерно такая же, как у отдельного кремниевого транзистора, эквивалентного по форме и размеру. Теоретически транзисторы могут безотказно служить тысячи лет - один из важнейших факторов для таких областей применения, как ракетная и космическая техника, где единственный отказ может означать полный провал осуществляемого проекта. Применение ИС Локальное. Непосредственно в схемотехнике, интегральная схема может взять на себя огромное количество задач. Среди них могут быть: Логические элементы, Триггеры, Счётчики, Регистры, Буферные, преобразователи, Шифраторы, Дешифраторы, Цифровой компаратор, Мультиплексоры, Демультиплексоры, Сумматоры, Полусумматоры, Ключи, Микроконтроллеры, (Микро)процессоры (в том числе ЦП для компьютеров), Однокристалльные микрокомпьютеры, Микросхемы и модули памяти, ПЛИС (программируемые логические интегральные схемы). Глобальное. Микропроцессоры и миникомпьютеры. Впервые представленные публично в 1971 микропроцессоры выполняли большинство основных функций компьютера на единственной кремниевой ИС, реализованной на кристалле размером 5х5 мм. Благодаря интегральным схемам стало возможным создание миникомпьютеров – малых ЭВМ, где все функции выполняются на одной или нескольких больших интегральных схемах. Такая впечатляющая миниатюризация привела к резкому снижению стоимости вычислений. Выпускаемые в настоящее время мини-ЭВМ ценой менее 1000 долл. по своей производительности не уступают первым очень большим вычислительным машинам, стоимость которых в начале 1960-х годов доходила до 20 млн. долл. Микропроцессоры находят применение в оборудовании для связи, карманных калькуляторах, наручных часах, селекторах телевизионных каналов, электронных играх, автоматизированном кухонном и банковском оборудовании, средствах автоматического регулирования подачи топлива и нейтрализации отработавших газов в легковых автомобилях, а также во многих других устройствах. Большая часть мировой электронной индустрии, оборот которой превышает 795 млрд рублей., так или иначе зависит от интегральных схем. В масштабах всего мира интегральные схемы находят применение в оборудовании, суммарная стоимость которого составляет многие сотни миллиардов рублей.
Естествознание 11 класс (Урок№25 - Приборы, преобразующие электрические сигналы.) Цель: осознание особенностей полупроводниковых приборов. Задачи: - осмыслить, чем отличаются полупроводниковые приборы от других элементов электронных схем; - узнать принцип действия полупроводниковых приборов. мы узнаем: - основные понятия: «полупроводниковый прибор», «диод», «транзистор», «интегральная микросхема»; мы научимся: - понимать основные отличия полупроводниковых приборов от других элементов электронных схем; мы сможем: - осмыслить принцип действия полупроводниковых приборов. Наука, изучающая приборы, преобразующие электрические сигналы, называется электроникой. Развитие электроники и соответствующих технологий было обусловлено использованием полупроводниковых материалов. Электронные схемы могут содержать линейные и пассивные элементы (сопротивления, конденсаторы, трансформаторы) и элементы нелинейные и активные, усиливающие электрический сигнал (электровакуумные лампы и полупроводниковые приборы). В электровакуумных приборах ток переносится электронами от катода к аноду, а его сила регулируется управляющими электродами. Действие полупроводниковых приборов обусловлено явлениями, происходящими на границе полупроводников различных типов. Полупроводниковые приборы нашли широкое применение в разных электронных устройствах. Плюсы и минусы интегральных схем Интегральные схемы (ИС) обладают целым рядом преимуществ перед своими предшественниками – аналоговыми схемами, которые собирались из отдельных компонентов, монтируемых на шасси. ИС имеют меньшие размеры, более высокие быстродействие и надежность; они, кроме того, дешевле и в меньшей степени подвержены отказам, вызываемым воздействиями вибраций, влаги и старения. Миниатюризация электронных схем оказалась возможной благодаря особым свойствам полупроводников. Их основными плюсами считаются: Уменьшенное энергопотребление связано с применением в цифровой электронике импульсных электрических сигналов. Высокая помехоустойчивость цифровых устройств связана с большим отличием сигналов высокого (например, 2,5–5 В) и низкого (0–0,5 В) уровня. Кроме того, в цифровых устройствах возможно применение специальных кодов, позволяющих исправлять ошибки. Большая разница уровней состояний сигналов высокого и низкого уровня (логических «0» и «1») и достаточно широкий диапазон их допустимых изменений делает цифровую технику нечувствительной к неизбежному в интегральной технологии разбросу параметров элементов, избавляет от необходимости подбора компонентов и настройки элементами регулировки в цифровых устройствах. Надежность интегральной схемы примерно такая же, как у отдельного кремниевого транзистора, эквивалентного по форме и размеру. Теоретически транзисторы могут безотказно служить тысячи лет - один из важнейших факторов для таких областей применения, как ракетная и космическая техника, где единственный отказ может означать полный провал осуществляемого проекта. Применение ИС Локальное. Непосредственно в схемотехнике, интегральная схема может взять на себя огромное количество задач. Среди них могут быть: Логические элементы, Триггеры, Счётчики, Регистры, Буферные, преобразователи, Шифраторы, Дешифраторы, Цифровой компаратор, Мультиплексоры, Демультиплексоры, Сумматоры, Полусумматоры, Ключи, Микроконтроллеры, (Микро)процессоры (в том числе ЦП для компьютеров), Однокристалльные микрокомпьютеры, Микросхемы и модули памяти, ПЛИС (программируемые логические интегральные схемы). Глобальное. Микропроцессоры и миникомпьютеры. Впервые представленные публично в 1971 микропроцессоры выполняли большинство основных функций компьютера на единственной кремниевой ИС, реализованной на кристалле размером 5х5 мм. Благодаря интегральным схемам стало возможным создание миникомпьютеров – малых ЭВМ, где все функции выполняются на одной или нескольких больших интегральных схемах. Такая впечатляющая миниатюризация привела к резкому снижению стоимости вычислений. Выпускаемые в настоящее время мини-ЭВМ ценой менее 1000 долл. по своей производительности не уступают первым очень большим вычислительным машинам, стоимость которых в начале 1960-х годов доходила до 20 млн. долл. Микропроцессоры находят применение в оборудовании для связи, карманных калькуляторах, наручных часах, селекторах телевизионных каналов, электронных играх, автоматизированном кухонном и банковском оборудовании, средствах автоматического регулирования подачи топлива и нейтрализации отработавших газов в легковых автомобилях, а также во многих других устройствах. Большая часть мировой электронной индустрии, оборот которой превышает 795 млрд рублей., так или иначе зависит от интегральных схем. В масштабах всего мира интегральные схемы находят применение в оборудовании, суммарная стоимость которого составляет многие сотни миллиардов рублей.