VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

На сегодняшний день ни одни человек не может представить себя без современных средств коммуникации, различных информационных устройств и интернета. Для большинства это устройства с кнопками или без, это возможность связаться с любым человеком так, как будто он находится рядом. Ни для кого сейчас это не есть нечто особенное. Но мало кто задумывается, что все это невероятно сложные устройства, существование которых было бы невозможно без полупроводников.

Рождение твердотельной электроники можно отнести к 1833 году [2], когда Майкл Фарадей, экспериментируя с сульфидом, обнаружил, что проводимость данного вещества повышается с повышением температуры. После ещё были попытки исследовать эффекты односторонней проводимости, но все они сталкивались с отсутствием теоретической базы и оставались без объяснения. Впервые, эмпирическим путем были созданы первые в мире полупроводниковые усилитель и генератор электрических сигналов О.В. Лосевым [3] в двадцатых годах двадцатого века, но тогда ещё мало кто понимал, что это такое и, увы, это открытие осталось без должного внимания. Уже через двадцать лет, после Второй мировой войны был создан первый транзистор учёными Дж. Бардином, У. Бреттейном и У. Шокли [4]. Это стало началом появления современных информационных технологий. Этому способствовало появление квантовой механики, позволяющей описывать физические явления в микромире и с определённой вероятностью предсказывающей поведение микрочастиц. Именно она помогла описывать процессы, происходящие в полупроводнике. Дальнейшее развитие полупроводниковой техники привело к тому, чем мы пользуемся сейчас на производстве и в повседневности.

Однако сейчас, оглядываясь на эти события, необходимо понять, было ли это революцией или просто закономерным развитием электроники [4]? Для ответа на этот вопрос воспользуемся методологией американского методолога Томаса Куна, изложенной в книге «Структура научных революций». С некоторым упрощением данная методология заключается в следующем: наука проходит через два этапа развития – этап нормальной науки и этап кризиса, характеризуемый как период неуверенности нормальной науки. Рассмотрим структуру нормальной науки. Итак, нормальная наука состоит из парадигмы (парадигма – признанные всеми научные достижения, которые в течение определённого времени дают модель постановки проблем и их решений [1]), и фактов, подтверждающих парадигму. Также существуют аномальные факты, которые не могут быть объяснены парадигмой, что приводит к появлению новой теории и соответственно к этапу нормальной науки в период неуверенности и кризиса. Второй этап может закончиться либо научно-технической революцией и становлением новой парадигмы, объясняющей аномальные факты, либо возвратом к старой парадигме и объяснением аномальных фактов через неё.

Теперь, используя данную методологию, проанализируем историю развития полупроводниковой техники. Несмотря на получение эмпирических данных ещё Фарадеем, не было объяснения этих эффектов с помощью теории проводимости того времени. Кроме того в 1874 году немецкий физик Фердинанд Браун публикует статью, в которой описывает свойство полупроводников проводить электрический ток лишь в одном направлении и пытается объяснить это явление, но безрезультатно, т.к. его объяснение пыталось вписаться в теорию проводимости того времени. И лишь в середине двадцатого века с помощью терминов квантовой теории удаётся объяснить явления, происходящие в полупроводниках. Это привело к созданию теории полупроводников, которая в свою очередь стала частью физики твердого тела.

Таким образом, старая теория проводимости была заменена новой теорией, основанной на квантовой механике что, по методологии Куна, можно назвать революцией.

Литература

1. Кун, Т. Структура научных революций/ Т. Кун.- М.: Прогресс, 1977. – 300 с.

2. Гуреева, О. Транзисторная история. Изобретение транзисторов и развитие полупроводниковой техники/ О. Гусева. –http://www.kit-e.ru/articles/elcomp/2006_9_198.php /

3. Жирнов, В. Изобретение инженера Лосева. История развития полупроводников/ В. Жирнов. – http://expert.ru/expert/2002/15/15ex-nauk_40799/ /

4. Южаков Ю.А. Наноэлектроника: эволюция или революция?/ Южаков Ю. А.// http://gete.ru/post_1172774080.html – http://www.scienceforum.ru /2014/559/5065

Код для цитирования: Скопировать