| |||
| МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА Научные открытия в области полупроводниковой электроники и мобильной связи. Научное открытие "Явления генерации радиоволн полупроводниковым диодом". Формула открытия: "Установлено неизвестное ранее явление генерации СВЧ-колебаний полупроводниковым диодом с одним р-n переходом при отрицательном напряжении, близком к пробивному, наблюдающееся в области положительного наклона вольт-амперной характеристики диода". Авторы: А. М. Цебиев, А. С. Тагер, А. И. Мельников, Г. П. Кобельков. Номер и дата приоритета: № 24 от 27 октября 1959 г. Описание открытия (или с чего начиналась мобильная связь). Российские ученые из Центрального научно-исследовательского института "Электроника" открыли ранее неизвестное явление устойчивой генерации, а также усиления колебаний сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн с определенными полупроводниковыми диодами, включенными в высокочастотный контур, при приложении к диоду обратного напряжения, близкого к пробивному. Исследования электрического пробоя всегда занимали важное место в полупроводниковой электронике. Один из основных видов электрического пробоя полупроводников, так называемый лавинный, по своей физической природе близок к пробою в газах. Под действием приложенного к полупроводниковому кристаллу сильного электрического поля электроны и дырки могут приобрести энергию, достаточную для ионизации нейтральных атомов кристалла. Если новые электрон или дырка, родившиеся в результате акта ударной ионизации, успеют ускориться до выхода из области сильного поля и произвести еще одну пару носителей тока, процесс рождения электронно-дырочных пар приобретает лавинный характер, концентрация носителей в кристалле быстро возрастает во времени, сопротивление кристалла резко упадет – произойдет лавинный пробой. В полупроводниковых радиоэлектронных приборах – диодах и транзисторах – лавинный пробой часто служит причиной их выхода из строя. Открытие выявило новые стороны этого, казалось бы хорошо изученного, явления. Исследования свойств отечественных параметрических диодов (варакторов), предназначенных для использования в качестве элементов с электрически регулируемой емкостью, обнаружили, что некоторые из диодов в режиме лавинного пробоя могут генерировать или усиливать когерентные колебания сверхвысоких частот. При этом на вольт-амперной характеристике диодов отсутствуют падающие участки, диоды не имеют статического отрицательного сопротивления. Последующие работы позволили выяснить физический механизм этого явления. Оказалось, что если к полупроводниковому диоду, содержащему р-n переход или барьер металл–проводник, приложить в запорном направлении разность потенциалов, достаточную для лавинного пробоя, то электроны и дырки, рождающиеся в обедненном слое диода в результате интенсивной ударной ионизации, пролетая через этот слой, могут возбуждать в нем высокочастотное электрическое поле. При этом носители тока преобразуют энергию, полученную ими от источника постоянного напряжения, в энергию высокочастотных колебаний с КПД, который может превышать 40-50%. Период возбуждаемых высокочастотных колебаний сравним со временем пролета носителей тока через обедненный слой, поэтому такие диоды были названы лавинно-пролетными диодами (ЛПД). Как показали исследования Российских ученых, явление генерации и усиления СВЧ-колебаний электронно-дырочной плазмой, возникающей при ударной ионизации и лавинном пробое полупроводников, носит общий характер и может наблюдаться в диодах с разной структурой, изготовленных из различных полупроводниковых или диэлектрических материалов. Авторы открытия совместно с разработчиками диодов В. М. Вальд-Перловым, А. В. Красиловым, А. Л. Захаровым и И. М. Мартиросовым ещё в 1959 году создали образцы миниатюрных экономичных генераторов, усилителей и преобразователей электромагнитных колебаний сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн на ЛПД. Открытие лавинно-пролётного эффекта и создание лавинно-пролетных диодов – ознаменовали начало эры полупроводниковых генераторов СВЧ. Открылась возможность создавать малогабаритные экономичные приемники и передатчики электромагнитных колебаний сверхвысоких частот полностью на полупроводниковых элементах. Именно из этих первых Российских полупроводниковых приборов со временем выросла индустрия мобильной связи. И всем нам привычные мобильные телефоны (мобилы, ”трубы” и пр. ’гаджеты’) имеют в своей основе усовершенствованные диоды, которые первыми в мире создали Российские ученые и инженеры. За рубежом первые ЛПД были созданы только через пять лет – в 1964 г. в США. Попутно вскрылось еще одно важное свойство лавинной плазмы – при определенных условиях она может излучать не когерентные, а шумовые электромагнитные колебания с равномерным спектром в широкой полосе частот, интенсивность которых определяется величиной лавинного тока и практически не зависит от температуры и других параметров окружающей среды. Это позволило создать наряду с генераторами когерентных СВЧ-колебаний миниатюрные источники стабильного шума, оказавшиеся весьма удобными для настройки и калибровки высокочувствительной радиоаппаратуры. На базе открытия его авторы сделали 15 изобретений (способ генерации и усиления СВЧ-колебаний с помощью полупроводниковых диодов, генератор СВЧ-колебаний, способ электронной перестройки частоты генератора на ЛПД и др.). Лавинно-пролетные диоды ЛПД вместе с СВЧ-транзисторами послужили основой нового направления радиоэлектроники – полупроводниковой электроники сверхвысоких частот, которая применяются в системах связи, навигации, телеметрии, телеуправления, посадки космических кораблей, на самолетных радиолокационных станциях и т. п. Использование ЛПД и СВЧ-транзисторов существенно уменьшают вес, габариты, мощность питания аппаратуры, повышает ее надежность и долговечность. Необходимые пояснения по поводу авторства открытия В компетентных документах Государственного Комитета по науке и технике (ГКНТ) СССР зафиксированы четыре фамилии в графе «Авторы открытия № 24» в следующем порядке – А. С. Тагер, А. И. Мельников, А. М. Цебиев, Г. П. Кобельков. Такая очередность объяснялась иерархией званий. Сначала доктор технических наук (Тагер), потом – кандидаты технических наук – Мельников и Цебиев, затем – инженер Кобельков. Значимость научного вклада каждого ученого в сделанное открытие при таком подходе не проглядывалась. А на самом деле основной и самый весомый научный вклад в это знаковое Открытие внёс один человек – Ахмед Магомедович Цебиев – скромный инженер (родом из маленького чеченского села). После учебы в Ростовском государственном университете он по распределению был направлен в секретный институт ЦНИИ «Электроника» (наукоград Фрязино), где работал над «закрытыми» проектами для военно-промышленного комплекса (ВПК). Именно там впервые удалось проявиться его таланту изобретателя и гению ученого. В его послужной список входят более 50 научных работ в открытой и закрытой печати, три научных открытия и 26 изобретений в области радиоэлектроники и глобальной радиосвязи, например: – способ генерации и усиления СВЧ-колебаний с помощью полупроводниковых диодов (авторское свидетельство №185965 от 30.06.1966 г.); – генератор СВЧ-колебаний (авторское свидетельство №250224 от 03.06.1969 г.); – способ электронной перестройки частоты генераторов на ЛПД (авторское свидетельство №273295 от 03.04.1970 г.) и др. Ахмед Магомедович Цебиев – единственный из чеченцев, за всю советскую историю представленный на соискание Ленинской премии, но незаслуженно лишенный её интригами околонаучных функционеров. В 1983 году Цебиев возвращается в Чечню и устраивается на работу в Грозненский нефтяной институт. Через несколько лет открывает компьютерные классы в обычных средних школах №5 в Урус-Мартане и №9 в Грозном, а в 1988 году из них создал радиокомпьютерную сеть, используя всего лишь антенны – фактически первый безпроводной Интернет. Важность сделанных Ахмедом Цебиевым открытий и его вклад в мировую и отечественную радиоэлектронику к великому сожалению не оценены по достоинству. Однако История и все, кто осознаёт значение Науки, дадут заслуженную оценку выдающемуся Российскому учёному. Главная КОСМОС ЗЕМЛЯ ЧЕЛОВЕК, БИОЛОГИЯ ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА МИРОЗДАНИЕ |