تاریخچه توسعه الکترونیک. مفاهیم اساسی فناوری الکترونیک

امروزه یافتن ترانسفورماتور روی آهن در هر وسیله خانگی یا منبع تغذیه دشوار است. در دهه 90، آنها به سرعت تبدیل به چیزی از گذشته شدند و جای خود را به مبدل های پالس یا منابع تغذیه سوئیچینگ (مخفف SMPS) دادند.منابع تغذیه سوئیچینگ از نظر ابعاد، کیفیت ولتاژ مستقیم دریافتی، دارای امکانات فراوان برای تنظیم ولتاژ و جریان خروجی هستند و همچنین به طور سنتی به حفاظت اضافه بار جریان خروجی مجهز هستند. و اگرچه اعتقاد بر این است که منابع تغذیه سوئیچینگ ...

یکی از مهم ترین مقادیر در فناوری پالس، چرخه وظیفه S است. چرخه وظیفه S یک پالس مستطیلی را مشخص می کند و تعیین می کند که دوره پالس T چند بار بیشتر از مدت زمان t1 آن باشد. بنابراین، برای مثال، یک پیچ و خم دارای چرخه کاری برابر با 2 است، زیرا مدت زمان پالس در چنین دنباله ای برابر با نیمی از دوره آن است. ودر صورت و مخرج مدت زمان هایی وجود دارد که بر حسب ثانیه اندازه گیری می شوند، بنابراین چرخه وظیفه یک کمیت بدون بعد است. برای مرجع، یادآوری می کنیم که پیچ و خم چنین دنباله پالسی است که در آن مدت زمان قسمت مثبت پالس ...

هنگامی که لازم است جریان های متناوب یک طیف فرکانس خاص را در یک مدار سرکوب کنید، اما در عین حال جریان هایی با فرکانس های بالاتر یا پایین تر از این طیف را به طور موثر عبور دهید، یک فیلتر LC غیرفعال روی عناصر راکتیو می تواند مفید باشد - یک فیلتر پایین گذر یک فیلتر پایین گذر (در صورت لزوم عبور مؤثر نوسانات با فرکانس زیر مشخص شده) یا یک فیلتر بالاگذر HPF (در صورت لزوم، عبور دادن ارتعاشات با فرکانس بالاتر از مقدار مشخص شده مؤثر است).اصل ساخت این فیلترها بر اساس خواص اندوکتانس ها و خازن ها است...

در یکی از مقالات قبلی به بررسی اصل کلی عملکرد اصلاح کننده های ضریب توان فعال (PFC یا PFC) پرداختیم. با این حال، یک مدار تصحیح کننده بدون یک کنترل کننده کار نمی کند، که وظیفه آن سازماندهی صحیح کنترل ترانزیستور اثر میدان در یک مدار عمومی است.به عنوان یک نمونه بارز از یک کنترل کننده جهانی PFC برای اجرای PFC، می توان ریزمدار محبوب L6561 را ذکر کرد که در بسته های SO-8 و DIP-8 موجود است و برای ساخت واحدهای شبکه تصحیح ضریب توان با ارزش اسمی در نظر گرفته شده است. تا 400 وات ...

هارمونیک های ضریب توان و فرکانس شبکه شاخص های مهم کیفیت توان هستند، به ویژه برای تجهیزات الکترونیکی که با این توان تغذیه می شوند.برای یک تامین کننده AC، مطلوب است که ضریب توان مصرف کنندگان نزدیک به یکپارچگی باشد، و برای دستگاه های الکترونیکی مهم است که اعوجاج هارمونیک تا حد امکان کم باشد. در چنین شرایطی، قطعات الکترونیکی دستگاه ها عمر طولانی تری خواهند داشت و بار راحت تر کار می کند. در واقع مشکل اینجاست که ...

این مقاله روشی را برای محاسبه و انتخاب اجزای مورد نیاز هنگام طراحی بخش توان یک مبدل DC پالسی کاهنده بدون جداسازی گالوانیکی، توپولوژی مبدل باک ارائه می‌کند. مبدل های این توپولوژی برای کاهش ولتاژ DC در داخل 50 ولت در ورودی و در توان های بار نه بیشتر از 100 وات مناسب هستند.ما همه چیز مربوط به انتخاب مدار کنترل کننده و درایور و همچنین نوع ترانزیستور اثر میدانی را خارج از محدوده این مقاله می گذاریم، با این حال، مدار و ویژگی های حالت های عملیاتی را با جزئیات تجزیه و تحلیل خواهیم کرد ...

وریستور یک جزء نیمه هادی است که قادر است مقاومت فعال خود را بسته به میزان ولتاژ اعمال شده به آن به صورت غیر خطی تغییر دهد. در واقع، این مقاومتی با چنین مشخصه جریان-ولتاژ است که بخش خطی آن با محدوده باریکی محدود می شود، که مقاومت وریستور زمانی که ولتاژی بالاتر از یک آستانه خاص به آن اعمال می شود، به آن می رسد. در این لحظه، مقاومت عنصر به طور ناگهانی با چندین مرتبه قدر تغییر می کند - از ده ها اولیه MΩ به واحدهای اهم کاهش می یابد ...

اپتوکوپلر یک دستگاه نوری الکترونیکی است که بخش‌های کاربردی اصلی آن منبع نور و ردیاب نوری هستند که به صورت گالوانیکی به یکدیگر متصل نیستند، اما در داخل یک محفظه مهر و موم شده مشترک قرار دارند. اصل عملکرد اپتوکوپلر بر این اساس است که سیگنال الکتریکی اعمال شده به آن باعث درخشش در سمت فرستنده می شود و در حال حاضر به شکل نور، سیگنال توسط ردیاب نوری دریافت می شود و سیگنال الکتریکی را در گیرنده آغاز می کند. سمت. یعنی سیگنال از طریق ارتباط نوری ارسال و دریافت می شود ...

یکی از محبوب ترین توپولوژی مبدل های ولتاژ سوئیچینگ، مبدل فشار کش یا فشار کش (به معنای واقعی کلمه، فشار کش) است.برخلاف مبدل فلای بک تک سر (فلای بک)، انرژی در هسته فشار استخر ذخیره نمی شود، زیرا در این حالت هسته ترانسفورماتور است و نه هسته سلف، در اینجا به عنوان یک رسانا عمل می کند. شار مغناطیسی متناوب که به نوبه خود توسط دو نیمه سیم پیچ اولیه ایجاد می شود. این دقیقا یک ترانسفورماتور پالسی با یک ...

هر دستگاه الکترونیکی پیچیده از اجزای فعال و غیرفعال ساده تری تشکیل شده است. عناصر فعال شامل ترانزیستورها، دیودها، لوله‌های خلاء، میکرو مدارهایی هستند که می‌توانند سیگنال‌های الکتریکی را از نظر قدرت تقویت کنند. اجزای رادیویی غیرفعال مقاومت ها، خازن ها، ترانسفورماتورها هستند. بیایید مراحل شکل گیری الکترونیک را در یک زمینه تاریخی تحلیل کنیم

تاریخچه توسعه الکترونیک را می توان تقریباً به چهار دوره تقسیم کرد. دوره اول به پایان قرن نوزدهم اشاره دارد. در این دوره، قوانین فیزیکی اصلی عملکرد دستگاه های الکترونیکی از منابع باستانی کشف یا رمزگشایی شد و پدیده های مختلفی کشف شد که توسعه و استفاده از آنها را تحریک کرد. آغاز توسعه فناوری لامپ به عنوان کشف یک لامپ رشته ای معمولی توسط دانشمند روسی مهندس برق A.N. Lodygin در نظر گرفته می شود.

بر اساس آن ، قبلاً در سال 1883 ، مهندس آمریکایی T. A. Edison کشف و توصیف کرد پدیده انتشار ترمیونیو عبور جریان الکتریکی از خلاء. فیزیکدان روسی A. G. Stoletov در سال 1888 قوانین اساسی اثر فوتوالکتریک را کشف کرد. مهمترین نقش در توسعه الکترونیک با کشف دانشمندان روسی در 1895 توسط A. S. Popovفرصت ها انتقال امواج رادیویی از راه دور. این کشف انگیزه زیادی به توسعه و پیاده سازی دستگاه های الکترونیکی مختلف در عمل داد. بنابراین تقاضا برای دستگاه هایی برای تولید، تقویت و تشخیص سیگنال های الکتریکی وجود داشت.

مرحله دوم در تاریخ توسعه الکترونیک نیمه اول قرن بیستم را در بر می گیرد. این دوره با توسعه و بهبود دستگاه های الکترووکیوم و مطالعه سیستماتیک خواص فیزیکی آنها مشخص می شود. در سال 1904، ساده ترین ساخته شد لوله خلاء دو الکترود - دیودکه بیشترین کاربرد را در مهندسی رادیو برای تشخیص نوسانات الکتریکی پیدا کرده است. تنها چند سال بعد، در سال 1907، لامپ سه الکترود - تریود، تقویت سیگنال های الکتریکی. در روسیه، اولین نمونه های لامپ در سال 1914-1915 ساخته شد. به سرپرستی N. D. Papaleksi و M. A. Bonch-Bruevich.

اما جنگ جهانی اول که توسط بریتانیایی ها و آلمانی ها آغاز شد، مانع از کار بر روی ایجاد انواع جدیدی از لوله های خلاء شد. پس از کودتای دولتی که توسط آنگلوساکسون ها در سال 1917 پرداخت شد، با وجود سخت ترین شرایط مالی، صنعت مهندسی رادیو داخلی شروع به ایجاد کرد. در سال 1918، آزمایشگاه رادیویی نیژنی نووگورود تحت رهبری M. A. Bonch-Bruevich - اولین موسسه تحقیقاتی در زمینه فناوری رادیو و الکترووکیوم شروع به کار کرد. قبلاً در سخت‌ترین سال برای کشور در سال 1919، این آزمایشگاه اولین نمونه‌های لوله‌های رادیویی تقویت‌کننده گیرنده داخلی را تولید کرد و در سال 1921 اولین لوله‌های خلاء قوی خنک‌شده با آب ساخته شد. کمک قابل توجهی به توسعه فناوری خلاء الکتریکی و تولید انبوه لوله های رادیویی توسط تیم کارخانه لامپ الکتریکی لنینگراد ساخته شده در سال 1922 انجام شد که بعدها "سوتلانا" نامیده شد.

متعاقبا، توسعه دستگاه های الکترووکیوم برای تقویت و تولید نوسانات الکتریکی در مراحل هفت مایلی انجام شد. توسعه امواج هکتومتری (X=1000-f-100 متر) و دسمتر (A=100-10 متر) توسط مهندسی رادیو مستلزم توسعه لامپ های فرکانس بالا بود. در سال 1924 اختراع شدند لامپ های چهار الکترودی (تترود)، در سال 1930 - پنج الکترود ( پنتودها، در سال 1935 - لامپ های تبدیل فرکانس چند شبکه ای ( هپتودها). در دهه 30 و اوایل دهه 40، همراه با بهبود لامپ های معمولی، لامپ هایی برای امواج دسی متری (A-100-n 10 سانتی متر) و سانتی متری (A \u003d 10h-1 سانتی متر) - مگنترون ها، کلیسترون ها، لامپ های موج مسافرتی توسعه یافت.

به موازات توسعه دستگاه های الکترونیکی، دستگاه های پرتو کاتدی، فوتوالکتریک و یونی ایجاد شد که مهندسان روسی در ایجاد آنها سهم قابل توجهی داشتند. در اواسط دهه 1930، الکترونیک لوله اساساً شکل گرفت. توسعه فناوری الکترووکیوم در سال های بعد مسیر کاهش ابعاد دستگاه ها، بهبود پارامترها و ویژگی های آنها، افزایش فرکانس کاری و افزایش قابلیت اطمینان و دوام را دنبال کرد.

تاریخچه توسعه الکترونیک. دوره سومبه اواخر دهه 40 و اوایل دهه 50 اشاره دارد که با توسعه سریع دستگاه های نیمه هادی گسسته مشخص می شود. توسعه الکترونیک نیمه هادی با کار در زمینه فیزیک حالت جامد انجام شد. شایستگی بزرگ در مطالعه فیزیک نیمه هادی ها متعلق به مدرسه فیزیکدانان شوروی است که برای مدت طولانی توسط آکادمیک A. F. Ioffe اداره می شد. مطالعات نظری و تجربی در مورد خواص الکتریکی نیمه هادی ها، که توسط دانشمندان شوروی A. F. Ioffe، I. V. Kurchatov، V. P. Zhuze، V. G. Loshkarev و دیگران انجام شد، ایجاد یک نظریه منسجم از نیمه هادی ها و تعیین راه های کاربرد آنها را ممکن ساخت.

شروع کنید عصر سیلیکوندر سال 1947، آنها در لابراتوارهای شرکت تلفن بل قرار گرفتند، جایی که اولین ترانزیستور در چرخه فعلی "متولد" شد - یک عنصر تقویت کننده نیمه هادی. این رویداد نشان دهنده گذار الکترونیک از لوله های خلاء حجیم به نیمه هادی های فشرده تر و اقتصادی تر بود. دور جدیدی از تمدن به نام "عصر سیلیکون" آغاز شد. فرض بر این است که دانش نیمه هادی ها می تواند از چرخه قبلی توسعه تمدن در زمین رمزگشایی کند.

اولین نمونه های صنعتی دستگاه های نیمه هادی - با قابلیت تقویت و تولید نوسانات الکتریکی، در سال 1948 ارائه شد. با ظهور ترانزیستورها، دوره تسخیر الکترونیک توسط نیمه هادی ها آغاز می شود. توانایی ترانزیستورها برای کار در ولتاژها و جریان های کم باعث شد تا اندازه تمام عناصر موجود در مدارها کاهش یابد و امکان کوچک سازی تجهیزات الکترونیکی فراهم شود. همزمان با توسعه انواع جدید دستگاه ها، کار برای بهبود روش های تکنولوژیکی ساخت آنها انجام شد.

در نیمه اول دهه 50، روشی برای انتشار مواد ناخالص به مواد نیمه هادی توسعه یافت و در اوایل دهه 60، فناوری های مسطح و اپیتاکسیال توسعه یافت که پیشرفت در تولید سازه های نیمه هادی را برای سال ها تعیین کرد. دهه 1950 با اکتشافات در زمینه فیزیک حالت جامد و گذار به الکترونیک کوانتومی مشخص شد که منجر به توسعه فناوری لیزر شد. کمک بزرگی به توسعه این شاخه از علم و فناوری توسط دانشمندان شوروی N. G. Basov و A. M. Prokhorov که برنده جوایز لنین (1959) و نوبل (1964) شدند، انجام شد.

دوره چهارم توسعه الکترونیکدر دهه 1960 سرچشمه می گیرد. با توسعه و توسعه عملی مشخص می شود مدارهای مجتمعکه تولید عناصر فعال و غیرفعال دستگاه های کاربردی را در یک چرخه فناوری واحد ترکیب می کند. سطح یکپارچه سازی LSI به هزاران عنصر در یک تراشه می رسد. تسلط بر تولید مدارهای مجتمع بزرگ و فوق‌العاده امکان حرکت به سمت ایجاد دستگاه‌های دیجیتالی کامل - ریزپردازنده‌هایی که برای کار با دستگاه‌های حافظه طراحی شده‌اند و پردازش و کنترل اطلاعات را طبق یک برنامه مشخص می‌کنند، ممکن می‌سازد.

دستاوردهای الکترونیک نیمه هادی عاملی برای ظهور میکروالکترونیک بود. علاوه بر این، توسعه الکترونیک در امتداد مسیر کوچک سازی دستگاه های الکترونیکی، افزایش قابلیت اطمینان، کارایی دستگاه های الکترونیکی و مدارهای مجتمع آی سی، بهبود شاخص های کیفیت آنها، کاهش گسترش پارامترها، گسترش دامنه فرکانس و دما است. ترانزیستوریزه شدن تجهیزات الکترونیکی که در دهه 1950 آغاز شد، نماد الکترونیک نیمه هادی در شکل کیفی جدید آن - الکترونیک یکپارچه - برای سال های آینده باقی خواهد ماند. توسعه یک جهت جدید در الکترونیک - اپتوالکترونیک، که ترکیبی از روش های الکتریکی و نوری تبدیل و پردازش سیگنال است (تبدیل سیگنال الکتریکی به نوری، و سپس سیگنال نوری به الکتریکی) از اهمیت زیادی برخوردار است.

تاریخچه توسعه الکترونیک. مرحله پنجم را می توان نیمه هادی ها در پردازنده ها نامید. یا پایان عصر سیلیکون. در زمینه های پیشرفته الکترونیک مدرن، مانند طراحی و ساخت پردازنده ها، جایی که اندازه و سرعت عناصر نیمه هادی شروع به ایفای نقش تعیین کننده کرد، توسعه فناوری های سیلیکونی تقریباً به حد فیزیکی خود رسیده است. در سال‌های اخیر، بهبود عملکرد مدارهای مجتمع با افزایش فرکانس ساعت کاری و افزایش تعداد ترانزیستورها حاصل شده است.

با افزایش سرعت سوئیچینگ ترانزیستورها، اتلاف حرارت آنها به صورت تصاعدی افزایش می یابد. این امر حداکثر سرعت کلاک پردازنده ها را در حدود 3 گیگاهرتز در سال 2005 متوقف کرد و از آن زمان تنها "چند هسته ای" افزایش یافته است که در اصل زمان را نشان می دهد.

پیشرفت های جزئی در ادغام کمی عناصر نیمه هادی در یک تراشه با کاهش ابعاد فیزیکی آنها وجود دارد - گذار به یک فرآیند فنی ظریف تر. از سال 11-2009، فناوری 32 نانومتر به طور کامل مورد استفاده قرار گرفت، که در آن طول کانال ترانزیستور تنها 20 نانومتر است. انتقال به یک فرآیند فناوری نازک تر 16 نانومتر تنها در سال 2014 آغاز شد.

سرعت ترانزیستورها با کاهش آنها افزایش می یابد، اما دیگر نمی توان فرکانس کلاک هسته پردازنده را افزایش داد، همانطور که قبل از 90 نانومتر فرآیند فناوری بود. این فقط از بن بست در توسعه فن آوری های سیلیکونی صحبت می کند، اگرچه آنها حداقل تا یک قرن دیگر مورد استفاده قرار خواهند گرفت، مگر اینکه، البته، بازنشانی چرخه هفتم تمدن در این منظومه شمسی انجام شود.

توسعه گرافن باید در دهه آینده عمومی شودبه‌ویژه برخی از مؤسسات روسی به لطف رمزگشایی اطلاعات چرخه قبلی که هنوز نمی‌توانم نام آنها را ذکر کنم، در این زمینه پیشرفت کرده‌اند.

گرافناین یک ماده نیمه هادی است که در سال 2004 دوباره کشف شد. چندین آزمایشگاه قبلاً یک ترانزیستور مبتنی بر گرافن را ساخته اند که می تواند در سه حالت پایدار کار کند. برای یک محلول سیلیکونی مشابه، سه ترانزیستور نیمه هادی جداگانه مورد نیاز است. این امر در آینده نزدیک امکان ایجاد مدارهای مجتمع از ترانزیستورهای کمتری را فراهم می کند که عملکردهای مشابه مشابه سیلیکونی منسوخ خود را انجام می دهند.

یکی دیگر از مزیت های مهم نیمه هادی های گرافن، توانایی آنها در کار در فرکانس های بالا است. علاوه بر این، این فرکانس ها می توانند به 500-1000 گیگاهرتز برسند.

چکیده در مورد الکترونیک

نقش الکترونیک در ایجاد سیستم های کنترل یکپارچه برای ماشین ها و مکانیزم ها. بعد اجتماعی-اقتصادی ایجاد، توسعه تولید و استفاده مؤثر از فناوری الکترونیک در اقتصاد ملی. 6

مفاهیم اساسی فناوری الکترونیک. منبع فعلی منبع ولتاژ. تطبیق منبع با بار. عناصر غیرفعال مدار الکتریکی و پارامترهای آنها. مقاومت ها، خازن ها، سلف ها و اتصال آنها. مبدل ها. انواع عناصر غیرفعال، ویژگی ها و کاربردهای آنها. ضریب بار. سیستم الفبایی عددی برای تعیین عناصر غیرفعال در نمودارهای مدار و روی محصولات. ده

انواع و پارامترهای سیگنال های الکتریکی دامنه، موثر، مقدار متوسط ​​ولتاژ و جریان نوسان الکتریکی. مدت زمان نبض، دوره تکرار، فرکانس، چرخه وظیفه، بالا و پایین رفتن نبض. شانزده

مدارهای الکتریکی. ادغام متمایز کننده ها نمودارهای برداری ولتاژ و جریان. عبور یک سیگنال مستطیلی از آنها (LPF و HPF). مدارهای نوسانی موازی و سریال. رزونانس جریان و ولتاژ. مشخصات دامنه فرکانس و فاز فرکانس مدارهای الکتریکی و پارامترهای آنها.. 18

مفاهیم اساسی تئوری هدایت الکتریکی نیمه هادی ها. الکترون-حفره p-n-اتصال. ویژگی های ولت آمپر جریان رانش و انتشار. مانع و ظرفیت انتشار پیوند p-n. امکان استفاده و تأثیر آنها بر ویژگی های دیودها. انواع شکست p-n-junction. هجده

دیودهای نیمه هادی اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد. طبقه بندی، پارامترها دیودها و پل های یکسو کننده. اتصالات موازی و سری دیودها. دیودها و استابیستورهای زنر. واریکاپس. دیود هان، شاتکی، تونل، معکوس، دهانه بهمن. 25

دستگاه های نیمه هادی بدون انتقال ترمیستورها (ترمیستورها، پوزیستورها، ترمیستورها با حرارت غیرمستقیم)، وریستورها، کرنش سنج ها، مقاومت مغناطیسی، سنسور هال، مشخصات اصلی. زمینه های کاربرد آنها. 25

سیستم تعیین دستگاه های نیمه هادی داخلی و وارداتی (دیود، تریستور، ترانزیستور، مدارهای الکترونیکی) 34

دستگاه های نیمه هادی فوتوالکتریک و مرئی، IR و UV ساطع کننده لیزرهای نیمه هادی. جفت های الکترونیک نوری کاربرد آنها. سیستم های نشانگر دینامیک 38

تریستورها طراحی و اصل عملیات. نحوه عملکرد، طبقه بندی، تعیین، پارامترها. ترانزیستورهای دیود، تریود، تترود، قفل شونده و غیرقابل قفل. VAC تریستور، فرآیند تبدیل از حالت بسته به حالت باز و بالعکس. انواع، نمادهای تریستورها. عملکرد تریستور در مدارهای DC. کنترل فاز تریستورها رگولاتورها و تثبیت کننده های ولتاژ روی تریستورها. 45

ترانزیستورهای دوقطبی (BPT). پارامترهای الکتریکی و عملیاتی مشخصات ورودی، خروجی و جریان. مدارهای معادل ترانزیستور و پارامترهای دیفرانسیل آنها مشخصات آماری (h-پارامترها) BPT. مدارهای سوئیچینگ BPT (با یک امیتر مشترک، یک کلکتور مشترک، یک پایه مشترک). تجزیه و تحلیل تطبیقی ​​آنها و زمینه های کاربردی. معادله ابرز-مول، ضریب دمای جریان کلکتور، مقاومت داخلی امیتر، حداکثر افزایش ولتاژ اثر اولیه، اثر میلر. پنجاه

ترانزیستورهای تک قطبی (میدانی) (PT). اصل عملکرد PT با اتصال p-n. ویژگی های سهام (خروجی) و دروازه تخلیه (از طریق) PT، پارامترهای اصلی. فلز PT - دی الکتریک - نیمه هادی (MIS) و فلز - اکسید - نیمه هادی (MOS) با کانال های داخلی و القایی، طراحی، مشخصات و پارامترها. قطبیت ولتاژهای عرضه شده و ویژگی های استفاده از PT. طرح هایی برای روشن کردن FET ها با یک منبع مشترک (OI)، یک تخلیه مشترک (OS)، یک دروازه مشترک (OZ). تجزیه و تحلیل مقایسه ای BPT و PT. ترانزیستورهای IGBT.. 56

پارامترهای اساسی و ویژگی های تقویت کننده های الکترونیکی. اطلاعات کلی. خواص اساسی، طبقه بندی و ساختار تقویت کننده. ویژگی های دامنه-فرکانس، دامنه و فاز. پارامترهای اصلی آنها نویز تقویت کننده (حرارتی، شات، نویز سوسو زدن). نویز جریان و ولتاژ معیارهای استفاده از FET و BPT بر اساس الزامات به حداقل رساندن نویز در امپدانس های مختلف منبع سیگنال. تداخل درون فاز و ضد فاز. راه های کاهش و محافظت از آنها 58

تقویت آبشار در PT و BPT. حالت آماری عملکرد مرحله تقویت، انتخاب نقطه عملیاتی، طرح هایی برای تنظیم ولتاژ بایاس BPT. محاسبه جریان مستقیم و متناوب آبشارها با OE و OK. تحلیل مقایسه ای آبشارهای OE، OK، OB. آبشار با OE به عنوان مبدل ولتاژ-جریان، آبشار معکوس فاز. تقویت آبشار در FET، مدارهای تنظیم ولتاژ بایاس، ویژگی های عملکرد و گنجاندن آنها. بار دینامیکی، منبع جریان، آینه های جریان و بازتابنده جریان در DC و BPT. تضعیف تأثیر دما و اثر اولیه. آینه جریان ویلسون، امپدانس خروجی منبع جریان. مناطق استفاده. 63

بازخورد (OS) در تقویت کننده ها. بازخورد مثبت (POS) و منفی (OOS). ضریب سیستم عامل و عمق سیستم عامل. تأثیر سیستم عامل بر پارامترها و ویژگی های تقویت کننده ها. OOS سریال و موازی برای ولتاژ و جریان، ردیابی POS. نمونه هایی از نمودارهای مدار با سیستم عامل .. 66

مدارهای مجتمع. اصل یکپارچه ساخت و کاربرد قطعات الکترونیکی. مدارهای مجتمع نیمه هادی، طبقه بندی، هدف، کاربردها. ریز مدارهای آنالوگ، دیجیتال و آنالوگ به دیجیتال.. 74

منابع منبع تغذیه ثانویه برای دستگاه های الکترونیکی. طبقه بندی و پارامترهای یکسو کننده ها. یکسو کننده های نیمه موج و تمام موج پل و نقطه میانی، تک فاز و سه فاز، کنترل شده و کنترل نشده. طرح لاریونوف. ضرب کننده های ولتاژ طرح لاتور. صافی فیلترها.. 77

تثبیت کننده های ولتاژ و جریان. نمودار ساختاری منبع تغذیه تثبیت شده. تثبیت کننده های پارامتریک و جبرانی، موازی و سریال، قابل تنظیم و تنظیم نشده، تثبیت کننده ولتاژ و جریان تک قطبی و دو قطبی. تثبیت کننده های سیستم عامل حفاظت از جریان و ولتاژ. تثبیت کننده های کلیدی افزایش، گام به پایین و معکوس کننده (تقویت-کاهش). نمودارهای عملکردی تثبیت کننده های کلید و منابع تغذیه سوئیچینگ برای دستگاه های کوچک. نمودار شماتیک تثبیت کننده ها. 83

تقویت کننده های جریان مستقیم (UPT). UPT با اتصال مستقیم بین آبشارها و نوع مدولاسیون-دمدولاسیون (MDM). روش های مدولاسیون آبشارهای تقویت کننده دیفرانسیل (DU) در BPT و PT. راه های جبران افست و دریفت. تجزیه و تحلیل مقایسه ای و زمینه های کاربردی. عملکرد کنترل از راه دور در حالت سیگنال حالت مشترک و ضد فاز و هنگام استفاده از بار دینامیکی. 88

تقویت کننده های عملیاتی یکپارچه (op-amp) و کاربرد آنها. تنوع و تعیین سیستم عامل. انواع مراحل ورودی نمودار ساده شده سیستم عامل انتصاب آبشارها. نسبت رد حالت معمول و اثر ولتاژ سیگنال. ویژگی های دامنه فرکانس و فاز فرکانس، پارامترهای اصلی op-amp. راه های کاهش تنش های برشی و رانش فرکانس قطع و حداکثر سرعت خروجی. 101

نمونه هایی از ساخت مدارهای آنالوگ بر روی یک آمپلی فایر (تقویت کننده های معکوس و غیر معکوس، تکرار کننده ها، جمع کننده ها، تفریق کننده ها، انتگرالگرها، متمایز کننده ها، فیلترهای بالا و پایین گذر، فیلترهای باند گذر و ناچ، ژیراتورها، مبدل های جریان به ولتاژ، یکسو کننده های دقیق، ارگان های پوچ، رله های الکترونیکی، یکسو کننده ها و غیره). استفاده از OU در روباتیک و سیستم های کنترل 105

شکل دهنده ها و مولد سیگنال های ضربه ای در سیستم عامل. مقایسه کنندگان، اشمیت باعث می شود. ژنراتورهای ولتاژ خطی در OS.. 108

تقویت کننده های قدرت حالت های عملیاتی آبشارهای تقویت کننده (فعال، معکوس، قطع، اشباع) و کاربرد آنها. تقویت کننده های قدرت تک سر. ترانسفورماتور فشاری و تقویت کننده های برق بدون ترانسفورماتور. مراحل خروجی مکمل هم هستند و روی ترانزیستورهایی با رسانایی یکسان هستند. اینورترهای فاز اتصال خازنی و گالوانیکی با بار. اعوجاج های غیر خطی در تقویت کننده های توان و روش های کاهش آنها حالت های عملکرد کلاس A، B، AB، C، D، تجزیه و تحلیل مقایسه ای و کاربردهای آنها. روش های تنظیم ولتاژ بایاس و تثبیت دما. روشن کردن ترانزیستورها طبق مدارهای دارلینگتون و شیکلای. مقاومت حرارتی. اطمینان از حالت های حرارتی مراحل خروجی در PT و BPT. 112

مولدهای نوسانات هارمونیک شرایط خود تحریکی ژنراتورها (تعادل فاز و تعادل دامنه). اتو ژنراتورها تثبیت فرکانس و دامنه در خود نوسانگرها. مولتی ویبراتورها روش ها و وسایل ساخت. مولتی ویبراتورهای متقارن و نامتقارن روی op-amp. اصل عملیات و نمودارهای زمانی کار. 114

فیلترهای فعال و غیرفعال فیلترهای بالا گذر (HPF) و فیلترهای پایین گذر (LPF). فیلترهای باند و ناچ (موانع)، LC و RC. باند عبور، باند توقف، ضریب کیفیت، تضعیف، شیب انتقال. فیلترهای Butterworth، Bessel، Chebyshev و دیگران. مزایا و معایب. فیلتر سالن و کی. فیلتر سیستم عامل موازی، فیلتر جهانی و دوتایی، ژیراتور. 117

مدولاسیون. انواع مدولاسیون: دامنه، فرکانس، فاز. مزایا و معایب. انواع مدولاسیون پالس: دامنه پالس (AIM)، کد پالس (KIM)، پهنای پالس (PWM)، پالس فاز (PIM). مناطق استفاده. نمودار ساختاری منبع تغذیه سوئیچینگ. 117

مبدل های ولتاژ کلید. مستطیل شکل و طنین انداز. تک ضرب و دو ضرب. با اتصال مستقیم و معکوس دیود. پل، نیم پل، با نقطه میانی. با استقلال و خود هیجانی. ترانزیستور و تریستور. ویژگی های استفاده و دامنه. 117

مبانی منطقی دستگاه های دیجیتال و رایانه ها. متغیرهای باینری و توابع سوئیچینگ، توابع منطقی پایه، قوانین اساسی جبر منطقی، اشکال نمایش و کمینه سازی توابع سوئیچینگ. 117

پایه اولیه ریز مدارهای دیجیتال. عناصر منطقی و، یا، نه در دیودها، ترانزیستورهای دوقطبی و اثر میدانی. عناصر منطقی پایه دیود - ترانزیستور ، ترانزیستور - ترانزیستور ، منطق امیتر - جفت. عناصر منطقی روی ترانزیستورهای MIS یکسان و مکمل. عناصر منطقی با سه حالت خروجی. ریز مدارها با کلکتور باز. استفاده مشترک از ریز مدارهای سری های مختلف. 117

محرک های یکپارچه محرک های ناهمزمان و همزمان. فلیپ فلاپ های RS-، JK-، D- و T. اصل عملکرد، نمودارهای ساختاری و مدار، نمودارهای زمان بندی عملکرد مدارهای ماشه، پارامترهای اصلی آنها. استفاده از مدارهای ماشه برای ایجاد سیستم های کنترل دیجیتال. 117

شمارنده نبض شمارنده های باینری و شمارنده با ضریب شمارش دلخواه. اصل عملکرد، نمودارهای ساختاری و مدار، نمودارهای زمان بندی شمارنده ها، پارامترهای اصلی آنها. انواع شمارنده ها، ویژگی های استفاده از شمارنده در ایجاد سیستم های کنترل دیجیتال. 117

ثبت می کند. رجیسترهای موازی، سریال و سریال موازی. نمودارهای ساختاری، ویژگی های عملکرد و پارامترهای اساسی رجیسترها در انواع مختلف. کاربرد رجیسترها در سیستم های کنترل دیجیتال. 117

جمع کننده های باینری جمع کننده های باینری یک بیتی جمع کننده های چند بیتی موازی بلوک نمودارها، ویژگی های کار. تنظیمات اصلی 117

نقش الکترونیک در ایجاد سیستم های کنترل یکپارچه برای ماشین ها و مکانیزم ها. بعد اجتماعی-اقتصادی ایجاد، توسعه تولید و استفاده مؤثر از فناوری الکترونیک در اقتصاد ملی

الکترونیک رشته‌ای از علم و فناوری است که به توسعه و طراحی دستگاه‌هایی می‌پردازد که از حرکت ذرات باردار در خلاء، گازها و جامدات (عمدتاً در نیمه‌رساناها) و ایجاد دستگاه‌هایی بر اساس آنها استفاده می‌کنند. این علمی است که از آغاز قرن بیستم به سرعت در حال توسعه است و تأثیر بسیار زیادی در توسعه تمدن دارد.

آغاز توسعه الکترونیک (لوله های خلاء: یک دیود در سال 1903، یک تریود در سال 1905) ارتباط نزدیکی با نیاز به توسعه ارتباطات و بالاتر از همه ارتباطات رادیویی دارد. می‌توان اشاره کرد که تا قبل از سال 1939، توسعه لوله‌ها و مدارهای خلاء با استفاده از آنها عمدتاً برای نیازهای پخش رادیویی، که در آن زمان مهم‌ترین مصرف‌کننده لوازم الکترونیکی بود، همراه بود. در آن دوره، بیشتر لوله های الکترونیکی شناخته شده در حال حاضر بوجود آمدند، و مدارهای الکترونیکی اصلی که هنوز در اصلاحات مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.

الکترونیک صنعتی که به استفاده از عناصر و مدارهای الکترونیکی در صنعت می پردازد، حوزه بسیار جوان تری از فناوری است. اولین تلاش ها برای استفاده از مدارهای لامپ در صنعت، عمدتاً در تاسیسات اندازه گیری، به دهه سی قرن گذشته بازمی گردد. اما به دلیل شکنندگی، جرم زیاد و ابعاد لوله های الکترونی نتایج خوبی به دست نیاوردند، اگرچه سایر مشخصات این دستگاه ها رضایت بخش بود. نتایج این اولین آزمایش‌ها تنها در مقیاس وسیع در طول جنگ جهانی دوم مورد استفاده قرار گرفت، زمانی که نیازهای تولید افزایش یافته در مواجهه با کمبود شدید نیروی کار باید برآورده می‌شد. اتوماسیون تولید، که معرفی آن در آن زمان آغاز شد، بدون دستگاه های الکترونیکی امکان پذیر نبود. مدارهای الکترونیکی نیز در برخی از تاسیسات اندازه گیری و کنترل ضروری هستند.

توسعه الکترونیک صنعتی در دوره پس از جنگ، به ویژه پس از استفاده گسترده از دستگاه های نیمه هادی در دهه پنجاه (1947 - ظهور اولین ترانزیستور) به طور قابل توجهی شتاب گرفت. با ظهور دستگاه های نیمه هادی، می توان دستگاه ها را به میزان قابل توجهی کوچک کرد و مصرف انرژی آنها را کاهش داد، زمان کار را افزایش داد و غیره. فقط اکنون می توان ساخت دستگاه های الکترونیکی بسیار پیچیده را آغاز کرد، به عنوان مثال رایانه هایی با ابعاد کوچک، کم هزینه و بالا. قابلیت اطمینان، مطابق با الزامات صنعتی.

در سال های اخیر، زمینه های اصلی استفاده از مدارهای الکترونیکی در صنعت شناسایی شده است:

دستگاه‌هایی برای اندازه‌گیری مقادیر مختلف فیزیکی، اعم از الکتریکی و غیر الکتریکی.

دستگاه هایی برای مطالعه مواد مانند فلزات به روش های الکتریکی و مغناطیسی بدون تخریب آنها.

دستگاه هایی برای تنظیم و کنترل خودکار فرآیندهای مختلف یا تأسیسات صنعتی و همچنین برای مدیریت تأسیسات مختلف اقتصاد.

تاسیسات تلویزیون صنعتی که برای کنترل و نظارت بر اشیاء یا فرآیندهای مختلف استفاده می شود.

مواد کمکی مورد استفاده در فرآیندهای تکنولوژیکی خاص، مانند فرآیندهای حرارتی (گرمایش با جریان های فرکانس بالا) یا تابش اولتراسونیک (انعقاد، پردازش، تمیز کردن سطح و غیره).

هنگام اندازه گیری کمیت های الکتریکی، مدارهای الکترونیکی در مواردی مورد نیاز است که اثرات الکتریکی آنقدر ناچیز است که مطالعه آنها با روش های کلاسیک غیرممکن است. این اتفاق می افتد، به عنوان مثال، در هنگام اندازه گیری جریان ها و ولتاژهای کم، تغییرات کوچک در ظرفیت خازنی و غیره، اگر حساسیت ولت متر، آمپر متر یا پل های معمولی برای اندازه گیری کافی نباشد. در این مورد، لازم است مقدار اندازه گیری شده به مقدار ثابت شده توسط روش های مرسوم تقویت شود. مشکلات مشابه اغلب هنگام اندازه‌گیری مقادیر غیر الکتریکی با روش‌های الکتریکی، زمانی که سیگنال‌های ناشی از مبدل اندازه‌گیری اولیه ناچیز هستند، به وجود می‌آیند. در این حالت تقویت با استفاده از مدارهای الکترونیکی انجام می شود.

دستگاه های الکترونیکی نیز برای بررسی خواص مواد با روش های مختلف از اهمیت بالایی برخوردار هستند. بسیاری از این روش ها بر اساس رابطه بین خواص مکانیکی و الکتریکی یا مغناطیسی مواد مورد مطالعه است. مطالعه یک ماده را می توان به اندازه گیری ویژگی های آن با روش مغناطیسی یا الکتریکی کاهش داد، که بسیار راحت است، زیرا انجام چنین اندازه گیری آسان است، می توان آن را خودکار کرد و غیره. در این مورد، مطالعه منجر نمی شود. به تخریب یا آسیب رساندن به محصول. این بسیار مهم است، زیرا مطالعات منجر به تخریب نمونه آزمایشی، به عنوان مثال، پارگی، می تواند تنها بر روی چند نسخه از دسته تولید شده از محصولات انجام شود. بنابراین، در این مورد، نتایج اندازه گیری تصادفی است و اطمینان کاملی از کیفیت محصولاتی که آزمایش نشده اند، نمی دهد. روش‌های آزمایش غیر مخرب قابل اطمینان‌تر هستند، زیرا می‌توان آن‌ها را برای کل دسته تولیدی اعمال کرد، یعنی برای بررسی هر محصول تولیدی.

کنترل خودکار و نظارت بر فرآیندهای فناوری در حال حاضر یکی از مشخصه ترین ویژگی های توسعه سریع فناوری است. در این حوزه جدید فناوری که به سرعت در حال توسعه است، دستگاه های الکترونیکی یک عنصر بسیار مهم و اغلب ضروری هستند که عملکرد کیفی کل سیستم تنظیم شده به ویژگی های آن بستگی دارد. آخرین پیشرفت‌ها در اتوماسیون، مرتبط با استفاده از رایانه‌های الکترونیکی، بدون مدارهای الکترونیکی در سطح فعلی توسعه فناوری غیرممکن خواهد بود. رابطه نزدیک بین اتوماسیون و الکترونیک، پیشرفت مناسب هر دو حوزه فناوری را تعیین می کند.

الکترونیک همچنین ارتباط نزدیکی با برخی از فرآیندهای تکنولوژیکی دارد که در آنها معمولاً از وسایل الکترونیکی به عنوان منابع جریان های فرکانس بالا استفاده می شود. اینها فرآیندهای گرمایش با فرکانس بالا و همچنین فرآیندهای مرتبط با تابش اولتراسوند با قدرت بالا هستند. مدار الکترونیکی در چنین دستگاهی در خدمت ایجاد جریان های فرکانس بالای توان مورد نیاز است و بنابراین فقط به طور غیرمستقیم با این فرآیند فناوری مرتبط است، اما اجباری است.

دستگاه های تلویزیونی می توانند تصویری از هر تاسیسات صنعتی را در فاصله دلخواه، به عنوان مثال، به یک توزیع کننده یا پرسنل تعمیر و نگهداری منتقل کنند. تلویزیون صنعتی نقش مهمی را ایفا می کند که به دلیل شرایط کاری، مشاهده مستقیم غیرممکن است، به عنوان مثال، در یک جو مسموم، در مناطق با سطح تابش بالا (راکتورهای هسته ای) و غیره.

رباتیک به عنوان یک جهت علمی و فنی جدید در نتیجه پیشرفت عظیم در توسعه فناوری کامپیوتر و مکانیک بوجود آمد. ربات ها دسته جدیدی از ماشین ها را نشان می دهند که به طور همزمان عملکرد ماشین های کاری و اطلاعاتی را انجام می دهند.

ظهور رباتیک به دلیل نیازهای یک جامعه در حال توسعه است. ارضای نیازهای روزافزون جمعیت تنها بر اساس رشد بیشتر بهره وری نیروی کار امکان پذیر است. مهمترین ذخیره این رشد در شرایط کمبود نیروی کار، مکانیزاسیون و اتوماسیون همه جانبه تولید است. موفقیت های بزرگ در اتوماسیون مهندسی مکانیک در تولید انبوه و در مقیاس بزرگ بر اساس استفاده از دستگاه های خودکار غیر قابل برنامه ریزی مجدد، دستیابی به بهره وری نیروی کار بالا را با حداقل هزینه تولید ممکن کرد. این در حالی است که 70 درصد محصولات مهندسی مدرن در سری های کوچک و متوسط ​​تولید می شوند. در این شرایط نمی توان از ابزارهای سنتی اتوماسیون استفاده کرد و با استفاده از کار دستی انعطاف لازم در تولید حاصل می شود.

تمایز فرآیند تولید به یک سری عملیات ساده تکراری منجر به انجام فعالیت های کاری خسته کننده و یکنواخت توسط افراد در خط مونتاژ شده است. کار بدون محتوای خلاقانه، یکنواخت، تهدید کننده زندگی، باید بسیاری از روبات ها باشد.

ربات چیست، محتوای علمی و فنی این اصطلاح چیست؟ تعاریف زیادی از اصطلاح ربات وجود دارد. تجزیه و تحلیل آنها نشان می دهد که ویژگی های اساسی یک ربات شامل انسان گرایی (شباهت با یک فرد) در هنگام تعامل با محیط است: جهانی بودن، وجود عناصر هوش، توانایی یادگیری، وجود حافظه، توانایی جهت یابی مستقل در محیط زیست و غیره بر اساس این ویژگی ها، تعریف زیر فرموله شده است. روبات یک ماشین خودکار است که برای بازتولید عملکردهای حرکتی و ذهنی یک فرد طراحی شده است و همچنین دارای توانایی سازگاری و یادگیری در فرآیند تعامل با محیط خارجی است. این یک نوع ماشین جدید است. اتومات های معمولی برای انجام مکرر عملیات مشابه طراحی شده اند. نمونه‌های معمولی عبارتند از: ماشین‌ابزار، صرافی‌ها، ماشین‌های بلیط، روزنامه و غیره. برخلاف آنها، روبات ها سیستم های چند منظوره جهانی هستند. آنها نه تنها قادر به انجام بسیاری از عملیات های مختلف هستند، بلکه می توانند به سرعت از یک عملیات به عملیات دیگر بازآموزی کنند.

ربات ها بیشترین کاربرد را در صنعت و بالاتر از همه در مهندسی مکانیک دارند. چنین روبات هایی صنعتی نامیده می شوند.

باید به مزایای زیر اشاره کرد.

بهبود ایمنی کار یکی از اهداف اولیه ربات ها است. مشخص شده است که بیشترین تصادفات در صنعت صدمات دستی به ویژه در حین عملیات بارگیری و تخلیه است. استفاده از ربات ها می تواند شرایط کاری را که به طور بالقوه برای سلامتی انسان خطرناک است بهبود بخشد: در ریخته گری، در حضور مواد رادیواکتیو، مواد شیمیایی مضر، در پردازش پنبه، آزبست و غیره.

هنگام استفاده از روبات ها، تشدید فرآیند کار، افزایش بهره وری نیروی کار، تثبیت آن در طول شیفت، افزایش نسبت شیفت تجهیزات اصلی تکنولوژیکی وجود دارد که باعث بهبود شاخص های فنی و اقتصادی تولید می شود. کیفیت محصولات در حال افزایش است. بنابراین، به عنوان مثال، کیفیت جوش به دلیل رعایت دقیق رژیم تکنولوژیکی بهبود می یابد. تلفات ناشی از ردهای مرتبط با خطاهای اپراتور کاهش می یابد. همچنین امکان صرفه جویی در مواد وجود دارد. به عنوان مثال، هنگام رنگ آمیزی ماشین توسط یک کارگر، تنها 30 درصد رنگ به طور مستقیم روی ماشین می ریزد، مابقی توسط تهویه محل کار برده می شود. با استفاده از روبات ها، اساساً صنایع و فرآیندهای تکنولوژیکی جدیدی ایجاد می شود که اثرات نامطلوب بر انسان را به حداقل می رساند.

با این حال، اثربخشی استفاده از ربات تنها با سازماندهی صحیح تعامل آن با تجهیزات سرویس و محیط خارجی آشکار می شود. وظیفه رباتیک تنها ایجاد ربات نیست، بلکه سازماندهی تولید کاملاً خودکار است.

معرفی ربات ها به تولید مملو از مشکلات خاصی است.

ربات ها هنوز هم بسیار گران هستند و همیشه به اندازه کافی کارآمد نیستند. یک ربات صنعتی همیشه قادر به جایگزینی کامل کارگری نیست که از تجهیزات تکنولوژیکی نگهداری می کند یا یک عملیات تکنولوژیکی انجام می دهد، بلکه تنها می تواند با تغییر ماهیت و محتوای آن، او را از کار فیزیکی یکنواخت رها کند و آن را به کار یک خدمتکار نزدیک کند.

عوامل اصلی بازده اقتصادی ربات ها که در محاسبه آن لحاظ می شود، هم صنعتی و هم اجتماعی است. این ویژگی ربات ها را از انواع دیگر فناوری جدید متمایز می کند، در رابطه با آن یک روش بین بخشی ویژه برای ارزیابی کارایی اقتصادی ایجاد و استفاده از آنها ایجاد شده است.

مفاهیم اساسی فناوری الکترونیک.

منبع ولتاژ

منبع انرژی الکتریکی که در پایانه های خارجی خود دارای ولتاژ ثابتی مستقل از جریانی است که از آن منبع گرفته می شود.

r– مقاومت داخلی ژنراتور

آر- مقاومت بار

E– ژنراتور emf

U = E - I r

این زمانی به دست می آید که مقاومت داخلی منبع نزدیک به 0 یا به طور نامتناسبی در مقایسه با مقاومت بار کوچک باشد (شرایط ایده آل r = 0). R>>r

معمولاً برای منبع تغذیه دستگاه های الکترونیکی، برای تنظیم حالت های کار ثابت، آنها را می گیرند R = 10r.

منبع فعلی

منبعی از انرژی الکتریکی که بدون توجه به مقاومت بار، جریان ثابتی را به مدار خارجی می رساند. این زمانی امکان پذیر است که مقاومت بار خارجی در مقایسه با مقاومت منبع داخلی ناچیز باشد.

مورد استفاده به عنوان بار جمع کننده: ( kU=Rк/(Re+re0); Rc=ΔU/ΔI; و در مدار امیتر مراحل دیفرانسیل. همچنین در الکتروشیمی استفاده می شود.

منبع بارگیری مطابقت:

حداکثر توان در بار تلف می شود که مقاومت آن برابر با مقاومت منبع باشد.

R \u003d r \u003d\u003e Pn \u003d Pmax

آنها در فرستنده ها برای به دست آوردن حداکثر توان و در مدارهای فرکانس بالا برای به دست آوردن حداقل بازتاب موج از بار استفاده می شوند.

عناصر منفعل

(مقاومت ها، خازن ها، سلف ها) در نمودارها به عنوان یک مقاومت مقاومتی نشان داده شده اند. آر، ظرفیت سی، اندوکتانس ال.

الکترونیک(فناوری الکترونیک) - علم برهمکنش الکترون ها با میدان های الکترومغناطیسی، بر اساس تئوری الکترونیکی¹، و روش های ایجاد دستگاه ها و وسایل الکترونیکی که در آن از این برهمکنش برای تبدیل انرژی الکترومغناطیسی، عمدتاً برای انتقال، پردازش و ذخیره سازی استفاده می شود. اطلاعات بر اساس الکترونیک، صنعت الکترونیک دستگاه های الکترونیکی، رایانه ها و طیف گسترده ای از محصولات دیگر را توسعه داده و تولید می کند که در همه زمینه های علم، فناوری و فعالیت های بشر مدرن مورد استفاده قرار می گیرند.

تاریخچه پیدایش و توسعه الکترونیک

زمینه - اختراع تلفن، گرامافون، سینما

تلاش برای ایجاد تلفن به نیمه دوم قرن گذشته برمی گردد. با توسعه تئوری الکتریسیته، به ویژه نظریه الکترومغناطیس، مبنای علمی برای اختراع او ایجاد شد. در سال 1837، سی پیدوس آمریکایی دریافت که یک نوار مغناطیسی می تواند صدا تولید کند اگر در معرض وارونگی مغناطیسی سریع قرار گیرد. در 1849-1854. چارلز بورسول، معاون بازرس تلگراف پاریس، اصل دستگاه تلفن را به صورت تئوری فرموله کرد. اولین مدل از دستگاه تلفن دستگاهی بود که توسط فیزیکدان آلمانی فیلیپ ریس در سال 1861 طراحی شد (شکل 1).

برنج. 1. تلفن ریس (1861).

تلفن ریس از دو بخش تشکیل شده بود: یک دستگاه فرستنده و گیرنده که عملکرد آن به هم متصل بود. در دستگاه فرستنده، در حین انتقال، یک باز و بسته شدن دوره ای مدار جریان رخ می دهد که در دستگاه گیرنده مربوط به لرزش میله فلزی است که صدا را بازتولید می کند. با کمک دستگاه ریس می شد موسیقی را به خوبی منتقل کرد، اما انتقال گفتار مشکل بود.

در سال 1876، تکنسین آمریکایی A. Bell (1847-1922) که اصالتاً اهل اسکاتلند بود، اولین طرح تلفن رضایت بخش را ایجاد کرد. در همان سال او برای اختراع خود حق اختراع دریافت کرد (شکل 2).

برنج. 2. تلفن A. Bell (1876).

با این حال، گوشی های بل تنها در فاصله نسبتاً کوتاهی می توانستند به خوبی گفتار را منتقل کنند و علاوه بر این، تعدادی کاستی دیگر نیز داشتند که کاربرد عملی آنها را غیرممکن می کرد. در این زمان، ایده ایجاد یک تلفن بسیار گسترده شده است. به عنوان مثال، در ایالات متحده آمریکا، بیش از 30 حق ثبت اختراع برای دستگاه های تلفن در دهه 1970 گرفته شد. در اروپا هم همینطور بود.

بسیاری از مخترعان روی بهبود تلفن کار کردند. مهم ترین پیشرفت های تلفن در سال 1878 به طور مستقل توسط دی. هیوز انگلیسی (1831-1900) و تی. ادیسون آمریکایی انجام شد. آنها مهمترین قسمت تلفن یعنی میکروفون را اختراع کردند. میکروفون هیوز-ادیسون تنها یک فرستنده بود که ارتعاشات صدا را درک می کرد و جریان القایی را در سیم پیچ تلفن بل تقویت می کرد. با اختراع میکروفون، امکان مکالمه در فواصل طولانی فراهم شد و صدای گوشی واضح تر بود. سپس ادیسون استفاده از سیم پیچ در تلفن را پیشنهاد کرد. با ورود آن به دستگاه تلفن، اساساً طراحی آن تکمیل شد. کار بیشتر تعدادی از مخترعان در کشورهای مختلف به بهبود طرح های موجود کاهش یافت.

این تلفن، بر خلاف دیگر آخرین اختراعات فنی، بسیار سریع تقریباً در همه کشورها مورد استفاده قرار گرفت. اولین مرکز تلفن شهری در ایالات متحده آمریکا در سال 1878 در نیو هاوانا راه اندازی شد. در سال 1879 شبکه های تلفن در 20 شهر ایالات متحده وجود داشت. اولین مرکز تلفن در پاریس در سال 1879 و در برلین در سال 1881 افتتاح شد.

پیشگام تلفن در روسیه مهندس P. M. Golubitsky (1845-1911) بود که پیشرفت های قابل توجهی در طراحی تلفن ایجاد کرد. در سال 1878، گولوبیتسکی اولین سری از تلفن های چند قطبی را ساخت. وی همچنین امکان کارکرد تلفن ها در فاصله 350 کیلومتری را ثابت کرد.

در سال 1881، شرکت سهامی روسیه "برای سازماندهی و عملیات ارتباطات تلفنی در شهرهای مختلف امپراتوری روسیه" در روسیه تأسیس شد. اولین خطوط تلفن در روسیه در سال 1881 به طور همزمان در پنج شهر - سن پترزبورگ، مسکو، ورشو، ریگا و اودسا ساخته شد. جالب ترین اختراع این دوره گرامافون بود که دستگاهی برای ضبط و تولید صدا بود. این وسیله که در سال 1877 توسط ادیسون اختراع شد، قابلیت ذخیره و سپس در هر زمان تکثیر و تکرار ارتعاشات صوتی ضبط شده بر روی آن را داشت که قبلاً توسط صدای شخص، آلات موسیقی و غیره ایجاد می شد (شکل 3).

برنج. 3. گرامافون T. A. Edison، (1877)

دستگاه و اصل کار گرامافون به شرح زیر است. ارتعاشات صوتی در گرامافون به یک صفحه شیشه ای یا میکای بسیار نازک منتقل می شد و با کمک سوزن نوشتاری که به آن وصل شده بود (کاتر با نوک یاقوت کبود) به سطح یک غلتک چرخان پیچیده شده در فویل قلع منتقل می شد. یا با یک لایه موم مخصوص پوشیده شده است. سوزن نوشتن به غشایی متصل بود که ارتعاشات صوتی را دریافت یا منتشر می کرد. محور غلتک گرامافون رزوه می شد و بنابراین با هر دور چرخش غلتک به همان میزان در امتداد محور چرخش جابجا می شد. در نتیجه، سوزن نوشتن روی لایه موم، یک شیار مارپیچ را بیرون می‌کشد. هنگام حرکت در امتداد این شیار، سوزن و غشای مرتبط با آن ارتعاشات مکانیکی ایجاد کرده و صداهای ضبط شده را بازتولید می کنند. سپس بر اساس گرامافون، گرامافون و سایر ابزارهای مورد استفاده در ضبط مکانیکی صدا پدید آمدند.

در دهه 90 قرن نوزدهم. سینماتوگرافی با ترکیب تعدادی از اختراعات و اکتشافات ظاهر می شود که انجام فرآیندهای اساسی لازم برای بازتولید حرکت عکاسی شده را ممکن می سازد. نزدیک‌ترین پیشینیان سینما که امکان انجام فرآیند سینماتوگرافی را فراهم می‌کرد، «دستگاه تحلیل پدیده‌های استروبوسکوپیک» توسط مخترع روسی تیمچنکو (1893) بود که نمایش بر روی صفحه را با تغییر متناوب تصاویر ترکیب می‌کرد. عکاس کرونوفوگرافی توسط فیزیولوژیست فرانسوی J. Demeny، که عکاسی کرون را بر روی فیلم و پروجکشن روی صفحه نمایش (1894) و همچنین "پانوپتیکون" را که توسط مخترع آمریکایی W. Latham در سال 1895 ایجاد شد، ترکیب کرد که عکاسی کرون را با نمایش بر روی صفحه نمایش ترکیب کرد. و اختراعات دیگر

دستگاهی که تمام عناصر اساسی سینماتوگرافی را با هم ترکیب می کرد، برای اولین بار توسط لویی جی لومیر (1864-1948) در فرانسه اختراع شد. در سال 1895 به همراه برادرش آگوست طراحی یک دوربین فیلمبرداری را برای فیلمبرداری انجام داد. لومیر اختراع خود را سینماتوگرافی نامید. نمایش تجربی فیلمی که با استفاده از این دستگاه روی فیلم گرفته شده بود در مارس 1895 انجام شد و در دسامبر همان سال اولین سینما در پاریس شروع به کار کرد. در دهه 1990، سینماتوگرافی در کشورهای دیگر ظاهر شد و تقریباً هر کشور اروپایی مخترع خود را از این دستگاه داشت. در آلمان، پیشگامان سینما M. Skladanovsky (1895) و O. Mester (1896) بودند. در انگلستان - R. Pole (1896); در روسیه - A. Samarsky (1896) و I. Akimov (1896); در ایالات متحده آمریکا - F. Jenkinson (1897) و T. Armat (1897).

یکی از بزرگترین اکتشافات در زمینه فناوری اختراع رادیو بود. افتخار اختراع آن متعلق به دانشمند بزرگ روسی A. S. Popov (1859-1906) است. در سال 1886، دانشمند آلمانی G. Hertz (1857-1894) برای اولین بار واقعیت انتشار امواج الکترومغناطیسی را به طور تجربی ثابت کرد. او ثابت کرد که امواج الکترومغناطیسی از قوانین اساسی مشابه امواج نور پیروی می کنند. در اواخر دهه 90، N. Tesla مجموعه‌ای از گزارش‌ها را در اروپا و آمریکا خواند که همراه با نمایش آزمایش‌ها بود. او امواج بلند را با مولدهای فرکانس بالا تحریک می کرد، لامپ ها را روشن می کرد و سیگنال هایی را به دوردست می فرستاد. تسلا با اطمینان امکان استفاده از این امواج را برای تلفن و حتی برای انتقال انرژی الکتریکی پیش بینی کرد. در اوایل سال 1889، پوپوف، در حالی که در زمینه نوسانات الکترومغناطیسی کار می کرد، برای اولین بار امکان استفاده از امواج الکترومغناطیسی را برای انتقال سیگنال ها از راه دور پیشنهاد کرد.

در 7 مه 1895، در جلسه انجمن فیزیک و ریاضی روسیه در سن پترزبورگ، A. S. Popov برای اولین بار یک گیرنده رادیویی را به نمایش گذاشت. پوپوف در کار افزایش حساسیت دستگاه ها برای تشخیص نوسانات الکترومغناطیسی، مسیر اصلی خود را دنبال کرد. او اولین کسی بود که از آنتن استفاده کرد و با مشاهده ناقص بودن ویبراتورها به عنوان منابع امواج الکترومغناطیسی، یک گیرنده برای ضبط تخلیه رعد و برق از الکتریسیته جوی اقتباس کرد. گیرنده رادیویی اختراع شده توسط پوپوف توسط او آشکارساز صاعقه نامیده شد (شکل 4).

برنج. 4. گیرنده رادیویی A. S. Popova (1895).

دستگاه آشکارساز صاعقه به شرح زیر خلاصه می شود: یک لوله با براده های فلزی و یک رله در مدار باتری قرار داده شده است. در شرایط عادی، جریان در سیم پیچ رله ضعیف بود و آرمیچر رله جذب نمی شد. اما در هنگام رعد و برق، تخلیه رعد و برق باعث ظهور امواج الکترومغناطیسی شد. این منجر به این واقعیت شد که مقاومت خاک اره در لوله سقوط کرد و رله کار کرد و زنگ الکتریکی را به هم وصل کرد که سیگنالی در مورد ورود امواج الکترومغناطیسی می داد. صاعقه یابی پوپوف امکان دریافت امواج رادیویی را در فاصله چند کیلومتری فراهم کرد. گزارش A. S. Popov در ماه مه 1895 چند ماه بعد به طور کامل در شماره ژانویه مجله انجمن فیزیک و شیمی روسیه تحت عنوان "ابزار تشخیص و ثبت نوسانات الکتریکی" منتشر شد. سپس این گزارش در سال 1896 در مجله "Electricity" و در مجله "Meteorological Bulletin" منتشر شد. در نتیجه آزمایش های متعدد، در 24 مارس 1896، پوپوف اولین ارسال تلگراف رادیویی در جهان را انجام داد. گزارش او در انجمن فیزیک و شیمی با کار یک آشکارساز صاعقه همراه بود که سیگنال های تلگراف را در فاصله 250 متری دریافت می کرد و از آنتن های فرستنده و گیرنده در انتقال استفاده می شد. در سال 1897، پوپوف بین کشتی های "آفریقا" و "اروپا" در فاصله 5 کیلومتری ارتباط برقرار کرد. و در پاییز 1899، در خلال نجات کشتی جنگی ژنرال دریاسالار آپراکسین، که به سنگ برخورد کرده بود، A.S. Popov یک اتصال رادیو تلگراف دائمی در فاصله بیش از 46 کیلومتر برقرار کرد. پوپوف گزارش مفصلی از آزمایشات خود منتشر نکرد. وزارت نظامی روسیه پیشنهاد کرد که این آثار طبقه بندی شوند. یک سال پس از اولین گزارش پوپوف و دو ماه پس از گزارش دوم او، در سال 1897، جی مارکونی ایتالیایی حق اختراع دستگاهی برای تلگراف بدون سیم را در انگلستان به ثبت رساند. از توضیحات می توان دریافت که گیرنده رادیویی مارکونی بسیار نزدیک آشکارساز رعد و برق A. S. Popov را بازتولید کرده است. در سال 1897 یک شرکت سهامی خاص در انگلستان برای بهره برداری از اختراع مارکونی تشکیل شد. سرنوشت پوپوف و مارکونی به طرق مختلف شکل گرفت. در حالی که مارکونی با دریافت حمایت مالی ، توانست در مقیاس وسیع کار را برای بهبود تجهیزات رادیویی راه اندازی کند ، A. S. Popov مجبور شد در شرایط بسیار دشوار کار کند. بودجه کمی برای بهبود اختراع درخشان او اختصاص یافت و نتایج کار او به سختی در مطبوعات پوشش داده شد. مهندسی رادیو، که پایه های آن توسط آثار A. S. Popov گذاشته شد، به ویژه پس از جنگ جهانی اول به سرعت شروع به توسعه کرد، که طی آن ارتباطات رادیویی به مهمترین شکل ارتباط در ارتش و نیروی دریایی تبدیل شد. رادیو سپس به طور گسترده برای اهداف غیرنظامی مورد استفاده قرار گرفت. این شاخه های فناوری در دوره مورد بررسی اهمیت چندانی نداشتند، اما علیرغم نقش ناچیزشان، اوج پیشرفت فنی در اواخر قرن 19 و اوایل قرن 20 بودند. و نقطه شروع پیشرفت تکنولوژی در عصر مدرن شد.

الکترونیکدر اوایل قرن بیستم بوجود آمد. پس از ایجاد پایه های الکترودینامیک (1856-73)، مطالعه خواص گسیل ترمیونی (1882-1901)، انتشار فوتوالکترون (1887-1905)، اشعه ایکس (1895-1897)، کشف الکترون (J. J. Thomson، 1897)، ایجاد نظریه الکترونیکی (1892-1909). توسعه الکترونیک با اختراع دیود لوله (J. A. Fleming، 1904)، لامپ سه الکترودی، تریود (L. de Forest، 1906) آغاز شد. استفاده از تریود برای تولید نوسانات الکتریکی (مهندس آلمانی A. Meisner, 1913). توسعه لامپ های ژنراتور پرقدرت با خنک کننده آب (M. A. Bonch-Bruevich, 1919-1919) برای فرستنده های رادیویی مورد استفاده در ارتباطات رادیویی راه دور و سیستم های پخش.

فتوسل های خلاء (نمونه آزمایشی توسط A. G. Stoletov، 1888 ایجاد شد؛ نمونه های صنعتی توسط دانشمندان آلمانی J. Elster و G. Heitel، 1910 ایجاد شد). فتومولتیپلایرها - تک مرحله ای (P. V. Timofeev, 1928) و چند مرحله ای (L. A. Kubetsky, 1930) - امکان ایجاد سینمای صدا را فراهم کردند و به عنوان پایه ای برای توسعه لوله های تلویزیونی انتقال دهنده عمل کردند: vidicon (این ایده در ارائه شده است. 1925 توسط A. A. Chernyshev)، آیکونوسکوپ (S. I. Kataev و مستقل از او V. K. Zvorykin، 1931-32)، آیکونوسکوپ فوق العاده (P. V. Timofeev، P. V. Shmakov، 1933)، سوپر ارتیکون (هدف دو طرفه) توسط شوروی توسط دانشمند G. V. Braude در سال 1939 پیشنهاد شد، و superorthicon اولین بار توسط دانشمندان آمریکایی A. Rose، P. Weimer و H. Lowe در سال 1946 و دیگران توصیف شد.

ایجاد یک مگنترون چند حفره (N. F. Alekseev و D. E. Malyarov، به سرپرستی M. A. Bonch-Bruevich، 1936-1937)، یک klystron بازتابنده (N. D. Devyatkov و دیگران و مستقل از آنها، مهندس شوروی V. F. Kovalenko)، 1940 خدمت کرد. اساس توسعه رادار در محدوده موج سانتیمتری؛ klystrons گذرا (این ایده در سال 1932 توسط D. A. Rozhansky ارائه شد که در سال 1935 توسط فیزیکدان شوروی A. N. Arsen'eva و فیزیکدان آلمانی O. Heil توسعه یافت و در سال 1938 توسط فیزیکدانان آمریکایی R. و Z. Varians و دیگران اجرا شد) لامپ های موج سفر (دانشمند آمریکایی R. Kompfner، 1943) توسعه بیشتر سیستم های ارتباطی رله رادیویی، شتاب دهنده های ذرات بنیادی را تضمین کرد و به ایجاد سیستم های ارتباطی فضایی کمک کرد. همزمان با توسعه دستگاه های الکترونیکی خلاء، دستگاه های تخلیه گاز (دستگاه های یونی) ایجاد و بهبود یافتند، به عنوان مثال، شیرهای جیوه ای که عمدتاً برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم در تاسیسات صنعتی قدرتمند استفاده می شود. تیراترون ها برای تولید پالس های قوی جریان الکتریکی در دستگاه های فناوری پالس. منابع نور تخلیه گاز

استفاده از نیمه هادی های کریستالی به عنوان آشکارساز گیرنده های رادیویی (05-1900)، ایجاد یکسو کننده ها و فتوسل های مس و سلنیوم (1920-1926)، اختراع کریستادین (O. V. Losev، 1922)، اختراع ترانزیستور (W. Shockley، W. Brattain، J. Bardeen، 1948) شکل گیری و توسعه الکترونیک نیمه هادی را تعیین کردند. توسعه فن آوری مسطح برای سازه های نیمه هادی (اواخر دهه 50 - اوایل دهه 60) و روش های ادغام بسیاری از دستگاه های اولیه (ترانزیستورها، دیودها، خازن ها، مقاومت ها) بر روی یک ویفر نیمه هادی تک بلوری منجر به ایجاد جهت جدیدی در الکترونیک شد - میکروالکترونیک(الکترونیک یکپارچه). تحولات اصلی در زمینه الکترونیک یکپارچه با هدف ایجاد مدارهای مجتمع - دستگاه های الکترونیکی ریز مینیاتوری (تقویت کننده ها، مبدل ها، پردازنده های کامپیوتری، دستگاه های ذخیره سازی الکترونیکی و غیره)، متشکل از صدها و هزاران دستگاه الکترونیکی قرار گرفته بر روی یک کریستال نیمه هادی منفرد با مساحت چند میلی متر 2. میکروالکترونیک امکانات جدیدی را برای حل مشکلاتی مانند اتوماسیون کنترل فرآیند، پردازش اطلاعات، بهبود فناوری رایانه و غیره که با توسعه تولید اجتماعی مدرن ارائه شده است، باز کرده است. ایجاد ژنراتورهای کوانتومی (N. G. Basov، A. M. Prokhorov و مستقل از آنها، Ch. Towns، 1955) - دستگاه های الکترونیک کوانتومی - امکانات کیفی جدید الکترونیک را در ارتباط با استفاده از منابع تابش منسجم قدرتمند در محدوده نوری تعیین کرد. لیزرها) و استانداردهای فرکانس کوانتومی فوق دقیق ساخت و ساز.

دانشمندان شوروی سهم عمده ای در توسعه الکترونیک داشته اند. تحقیقات بنیادی در زمینه فیزیک و فناوری دستگاه های الکترونیکی توسط M. A. Bonch-Bruevich، L. I. Mandelstam، N. D. Papaleksi، S. A. Vekshinskii، A. A. Chernyshev، M. M. Bogoslovsky و بسیاری دیگر انجام شد. در مورد مشکلات تحریک و تبدیل نوسانات الکتریکی، تابش، انتشار و دریافت امواج رادیویی، تعامل آنها با حامل های جریان در خلاء، گازها و جامدات - B. A. Vvedensky، V. D. Kalmykov، A. L. Mints، A. A. Raspletin، M. V. Shuleikin و دیگران؛ در رشته فیزیک نیمه هادی ها - ; لومینسانس و سایر شاخه های اپتیک فیزیکی - S. I. Vavilov. نظریه کوانتومی پراکندگی نور تابش، اثر فوتوالکتریک در فلزات - I. E. Tamm و بسیاری دیگر.

علم و فناوری الکترونیک

الکترونیک بر بسیاری از شاخه های فیزیک متکی است - الکترودینامیک، مکانیک کلاسیک و کوانتومی، فیزیک حالت جامد، اپتیک، ترمودینامیک، و همچنین شیمی، کریستالوگرافی و علوم دیگر. الکترونیک با استفاده از نتایج این حوزه‌ها و تعدادی دیگر از حوزه‌های دانش، از یک سو وظایف جدیدی را برای سایر علوم تعیین می‌کند که موجب رشد بیشتر آن‌ها می‌شود، از سوی دیگر، دستگاه‌ها و دستگاه‌های الکترونیکی جدیدی ایجاد می‌کند و از این طریق علم را تجهیز می‌کند. علوم با ابزارها و روش های تحقیق کیفی جدید.

الکترونیک - علم روش های ایجاد دستگاه ها و وسایل الکترونیکی است که در آن از این تعامل برای تبدیل انرژی الکترومغناطیسی استفاده می شود. بارزترین انواع تبدیل انرژی الکترومغناطیسی عبارتند از تولید، تقویت و دریافت نوسانات الکترومغناطیسی با فرکانس حداکثر 10 12 هرتز، و همچنین تابش مادون قرمز، مرئی، فرابنفش و اشعه ایکس (10 12 - 10 20 هرتز). تبدیل به چنین فرکانس های بالایی به دلیل اینرسی بسیار کوچک الکترون - کوچکترین ذرات باردار فعلی شناخته شده - امکان پذیر است. در الکترونیک، برهمکنش‌های الکترون‌ها هم با میدان‌های ماکرو در فضای کار یک دستگاه الکترونیکی و هم با میدان‌های ریز درون اتم، مولکول یا شبکه بلوری مورد مطالعه قرار می‌گیرند.

وظایف الکترونیکی کاربردی:توسعه ابزار و دستگاه های الکترونیکی که عملکردهای مختلفی را در سیستم های تبدیل و انتقال اطلاعات، در سیستم های کنترل، در فناوری کامپیوتر و همچنین در دستگاه های انرژی انجام می دهند. توسعه مبانی علمی فناوری تولید وسایل الکترونیکی و فناوری با استفاده از فرآیندها و دستگاه های الکترونیکی و یونی در زمینه های مختلف علم و فناوری.

الکترونیک نقش پیشرو در انقلاب علمی و فناوری ایفا کرد. معرفی دستگاه های الکترونیکی در حوزه های مختلف فعالیت های انسانی تا حد زیادی (اغلب تعیین کننده) به توسعه موفقیت آمیز پیچیده ترین مشکلات علمی و فنی، افزایش بهره وری کار فیزیکی و ذهنی و بهبود عملکرد اقتصادی تولید کمک کرد. بر اساس دستاوردهای الکترونیک، تولید تجهیزات الکترونیکی برای انواع مختلف ارتباطات، اتوماسیون، تلویزیون، رادار، فناوری رایانه، سیستم های کنترل فرآیند، ابزار دقیق، و همچنین تجهیزات روشنایی، فناوری مادون قرمز، فناوری اشعه ایکس و بسیاری دیگر را توسعه می دهد. .

الکترونیک شامل 3 حوزه تحقیقاتی است:

هر منطقه به تعدادی بخش و تعدادی جهت تقسیم می شود. این بخش مجموعه‌ای از پدیده‌ها و فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی همگن را ترکیب می‌کند که برای توسعه بسیاری از کلاس‌های دستگاه‌های الکترونیکی در این زمینه اهمیت اساسی دارند. این جهت شامل روش های طراحی و محاسبه دستگاه های الکترونیکی مربوط به اصول عملکرد یا عملکردهایی است که انجام می دهند و همچنین روش های ساخت این دستگاه ها. الکترونیک در مرحله توسعه فشرده است، با ظهور مناطق جدید و ایجاد جهت های جدید در مناطق موجود مشخص می شود.

فناوری دستگاه های الکترونیکی . طراحی و ساخت وسایل الکترونیکی مبتنی بر استفاده از ترکیبی از خواص مختلف مواد و فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی است. بنابراین، درک عمیق فرآیندهای مورد استفاده و تأثیر آنها بر ویژگی های دستگاه ها ضروری است تا بتوان به طور دقیق این فرآیندها را کنترل کرد. اهمیت استثنایی تحقیقات فیزیکی و شیمیایی و توسعه مبانی علمی فناوری در الکترونیک، اولاً به دلیل وابستگی خواص دستگاه های الکترونیکی به وجود ناخالصی در مواد و مواد جذب شده بر روی سطوح عناصر کار است. دستگاه ها و همچنین در مورد ترکیب گاز و میزان کمیاب شدن محیط اطراف این عناصر. دوم، وابستگی قابلیت اطمینان و دوام دستگاه های الکترونیکی به درجه پایداری مواد خام مورد استفاده و قابلیت کنترل فناوری. پیشرفت‌های فناوری اغلب انگیزه‌ای برای توسعه جهت‌های جدید در الکترونیک می‌سازد. ویژگی‌های فناوری مشترک در همه حوزه‌های الکترونیک شامل الزامات بسیار بالا (در مقایسه با سایر شاخه‌های فناوری) است که در صنعت الکترونیک بر خواص مواد خام مورد استفاده اعمال می‌شود. درجه حفاظت از محصولات در برابر آلودگی در فرآیند تولید؛ دقت هندسی ساخت دستگاه های الکترونیکی تحقق اولین مورد از این الزامات با ایجاد بسیاری از مواد با خلوص فوق العاده بالا و کمال ساختاری، با خواص فیزیکی و شیمیایی از پیش تعیین شده - آلیاژهای ویژه تک بلورها، سرامیک ها، شیشه ها و غیره همراه است. ایجاد چنین مواد و مطالعه خواص آنها موضوع یک رشته علمی و فنی خاص است - علم مواد الکترونیکی. یکی از حادترین مشکلات فناوری مرتبط با برآورده شدن نیاز دوم، مبارزه برای کاهش محتوای گرد و غبار محیط گازی است که مهمترین فرآیندهای فناوری در آن انجام می شود. در برخی موارد، میزان مجاز گرد و غبار بیش از سه ذره گرد و غبار کوچکتر از 1 میکرون در 1 متر مکعب نیست. سختی الزامات برای دقت هندسی ساخت دستگاه های الکترونیکی، به عنوان مثال، با ارقام زیر اثبات می شود: در برخی موارد، خطای ابعادی نسبی نباید از 0.001٪ تجاوز کند. دقت مطلق ابعاد و آرایش متقابل عناصر مدارهای مجتمع به صدم میکرون می رسد. این امر مستلزم ایجاد روش‌های جدید و پیشرفته‌تر پردازش مواد، ابزارها و روش‌های جدید کنترل است. یکی از ویژگی های فناوری در الکترونیک نیاز به استفاده گسترده از جدیدترین روش ها و ابزارها است: پرتو الکترونی، پردازش و جوشکاری اولتراسونیک و لیزر، فوتولیتوگرافی، لیتوگرافی الکترونی و اشعه ایکس، پردازش جرقه الکتریکی، کاشت یون، شیمی پلاسما، اپیتاکسی مولکولی، میکروسکوپ الکترونی، تاسیسات خلاء که فشار گازهای باقیمانده را تا 10-13 میلی متر جیوه فراهم می کند. هنر پیچیدگی بسیاری از فرآیندهای تکنولوژیکی مستلزم حذف تأثیر ذهنی یک فرد بر فرآیند است، که مشکل اتوماسیون تولید دستگاه های الکترونیکی با استفاده از رایانه را مرتبط می کند. این و سایر ویژگی های خاص فناوری در الکترونیک منجر به نیاز به ایجاد یک جهت جدید در مهندسی مکانیک - مهندسی الکترونیک شد.

چشم انداز توسعه الکترونیک. یکی از مشکلات اصلی پیش روی الکترونیک، نیاز به افزایش حجم اطلاعات پردازش شده توسط محاسبات و کنترل سیستم های الکترونیکی و در عین حال کاهش اندازه و مصرف انرژی آنها بود. این مشکل با ایجاد مدارهای مجتمع نیمه هادی که زمان سوئیچینگ تا 10-11 ثانیه را فراهم می کند، حل شد. افزایش درجه یکپارچگی روی یک تراشه برای بیش از یک میلیون ترانزیستور با اندازه کمتر از 1 میکرون؛ استفاده از وسایل ارتباط نوری و مبدل های نوری الکترونیکی، ابررساناها در مدارهای مجتمع. توسعه دستگاه های ذخیره سازی با ظرفیت چند گیگابیت در یک تراشه؛ کاربردهای لیزر و سوئیچینگ پرتو الکترونی؛ گسترش عملکرد مدارهای مجتمع؛ انتقال از فناوری دو بعدی (مسطح) مدارهای مجتمع به سه بعدی (حجمی) و استفاده از ترکیبی از خواص مختلف بدن جامد در یک دستگاه. توسعه و اجرای اصول و ابزارهای تلویزیون استریوسکوپی که آموزنده تر از تلویزیون معمولی است. ایجاد دستگاه های الکترونیکی که در محدوده امواج میلی متری و زیر میلی متری برای سیستم های انتقال اطلاعات باند پهن (کارآمدتر) و همچنین دستگاه هایی برای خطوط ارتباطی نوری کار می کنند. توسعه دستگاه‌های مایکروویو و لیزرهای پرقدرت و با راندمان بالا برای تأثیر انرژی بر ماده و انتقال انرژی هدایت‌شده (مثلاً از فضا). یکی از گرایش‌های توسعه الکترونیک، نفوذ روش‌ها و ابزارهای آن به زیست‌شناسی (برای مطالعه سلول‌ها و ساختار یک موجود زنده و تأثیرگذاری بر آن) و پزشکی (برای تشخیص، درمان، جراحی) است. با توسعه الکترونیک و بهبود فناوری تولید وسایل الکترونیکی، زمینه های کاربرد دستاوردهای الکترونیک در تمامی عرصه های زندگی و فعالیت بشری در حال گسترش است، نقش الکترونیک در تسریع پیشرفت علمی و فناوری در حال افزایش است. .

خواندن توصیه شده

Alferov A. V.، Reznik I. S.، Shorin V. G.، تجهیزات اداری، M.، 1973.

Vlasov VF، دستگاه های الکترونیکی و یونی، ویرایش سوم، M.، 1960;

کوشمانوف I. V.، Vasiliev N. N.، Leontiev A. G.، دستگاه های الکترونیکی، M.، 1973.

وقتی مردم در مورد فناوری الکترونیک صحبت می کنند، ایده تاسیسات و دستگاه های زیبا و راحت که در زندگی روزمره با آنها سروکار داریم در تخیل ایجاد می شود. در واقع، تصور زمانی که انواع تجهیزات صوتی و تصویری، رایانه، ساعت الکترونیکی، آلات موسیقی الکتریکی و غیره وجود نداشته باشد، دشوار است. حجم عظیمی از تجهیزات الکترونیکی در صنایع مختلف، مهندسی رادیو، کشاورزی، هوانوردی و ... کیهان نوردی، پزشکی، ناوبری و در تحولات نظامی.

در حال حاضر، فناوری الکترونیک به عنوان ابزار و وسایلی بر اساس جریان های الکترونیکی و برهمکنش آنها با ماده و میدان های الکترومغناطیسی نیز شناخته می شود.

وسایل الکترونیکی اساس وسایل الکترونیکی هستند.

دستگاه های الکترونیکی وسایل الکترونیکی ابتدایی هستند که عملکردهای خاصی را انجام می دهند. بین دستگاه های الکترونیکی الکترووکیوم و حالت جامد تمایز قائل شوید.

دستگاه‌های الکترونیکی خلاء شامل لوله‌های خلاء، لوله‌های پرتوی کاتدی و سایر دستگاه‌های تخلیه الکتریکی و گاز (مگنترون‌ها، لوله‌های فتو ضرب‌کننده، مبدل‌های الکترون-اپتیکی و غیره) هستند.

دستگاه ها و دستگاه های حالت جامد شامل دیودهای نیمه هادی، ترانزیستورها، تریستورها، دیودهای ساطع نور، دیودهای نوری، لیزرهای نیمه هادی، مدارهای مجتمع، دستگاه هایی برای تولید پالس های جریان و ولتاژ الکتریکی و غیره است.

فن آوری الکترونیکی همچنین به عنوان انواع دستگاه های الکترونیکی مرتبط با استفاده از دستگاه های الکترونیکی اولیه، از تقویت کننده های ساده تا کامپیوترهای پیچیده شناخته می شود. مکان ویژه ای توسط دستگاه های الکترونیکی مرتبط با تشکیل، تشخیص و تبدیل سیگنال های رادیویی اشغال شده است. رادیوالکترونیک به مطالعه و توصیف آنها می پردازد.

رشته الکترونیکی معمولی است که شامل دستگاه های ضربه ای و دستگاه های الکترونیکی مرتبط با فناوری دیجیتال و رایانه است.

بخش‌های الکترونیک که به روش‌های مطالعه پدیده‌های فیزیکی، اندازه‌گیری کمیت‌های فیزیکی، ویژگی‌ها و پارامترهای دستگاه‌های الکترونیکی و همچنین مدارهای الکتریکی و میدان‌های الکترومغناطیسی مربوط به آنها اختصاص دارد، نیز مشخص هستند. دستگاه‌هایی که پارامترها و فرآیندهای مطالعه در مدارها و دستگاه‌های الکتریکی را اندازه‌گیری می‌کنند، ابزار اندازه‌گیری الکترونیکی نامیده می‌شوند.

همه اینها به یک نتیجه می انجامد. که: «مهندسی الکترونیک (الکترونیک) رشته‌ای از علم و فناوری است که با مطالعه و اجرای خواص فیزیکی، روش‌های تحقیق و تمرین استفاده از دستگاه‌های مبتنی بر برهمکنش الکترون‌ها با میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی در خلاء یا جامد مرتبط است. "

عناصر مهندسی الکترونیک دستگاه ها و دستگاه های الکترونیکی تولید شده توسط صنعت هستند که عملکردهای خاصی را انجام می دهند. عناصر فن آوری الکترونیکی، همانطور که بود، آجرهایی هستند که از آنها دستگاه های الکترونیکی پیچیده تری ساخته می شوند. عناصر اساسی یا اصلی فناوری الکترونیک مقاومت ها، خازن ها، دیودها، ترانزیستورها، ریزمدارها و غیره هستند.

عناصر فعال فناوری الکترونیکی (دیودهای ساطع کننده نور، لیزرها، کوپلرهای نوری، ریز مدارهای کنترل) نیز عناصر الکترونیکی نامیده می شوند و بر امکان انجام عملکردهای خاص توسط آنها تأکید می کنند.

پایه عنصر فناوری الکترونیک مجموعه اصلی عناصر الکترونیکی است که در تولید صنعتی تجهیزات الکترونیکی پیچیده در این مرحله تاریخی استفاده می شود.

الکترونیک آنالوگ یک تکنیک الکترونیکی است که با سیگنال های پیوسته (به طور مداوم تغییر ولتاژ و جریان) کار می کند. دستگاه های الکترونیکی آنالوگ شامل تقویت کننده ها، میکسرها، مبدل های فرکانس، فیلترها، ولتاژ، جریان، تثبیت کننده های فرکانس و همچنین ژنراتورهای نوسانات هارمونیک هستند.

پالس الکترونیک یک تکنیک الکترونیکی است که با سیگنال های پالسی (تپ های تک ولتاژ و جریان یا توالی پالس) کار می کند. نمونه هایی از دستگاه های پالس تقویت کننده ها و ژنراتورهای پالس، مبدل های ولتاژ-فرکانس و غیره هستند.

الکترونیک دیجیتال یک تکنیک الکترونیکی است که با مقادیر جداگانه (گسسته) ولتاژها (جریان ها، فرکانس ها) که به صورت اعداد ارائه می شود کار می کند. دستگاه های الکترونیک دیجیتال شامل دستگاه های منطقی است که با سیگنال های 0 و 1 کار می کنند، مبدل های آنالوگ به دیجیتال و دیجیتال به آنالوگ، ریزپردازنده ها، رایانه های شخصی، دستگاه های محاسباتی پیچیده. الکترونیک دیجیتال ارتباط نزدیکی با فناوری پالس دارد، زیرا سیگنال های موجود در آن توسط دنباله ای از پالس ها منتقل می شوند.

کل خط فناوری الکترونیکی به پایه عنصر کاربردی بستگی دارد که توسعه آن به کارهای بسیاری از دانشمندان، تحقیقات و اختراعات آنها اختصاص دارد. مسیر توسعه فناوری الکترونیک را می توان به طور مشروط به چند مرحله تقسیم کرد که شروع آن از لحظه کشف الکتریسیته و مطالعه بیشتر آن است.

هدف از این کار ردیابی این مسیر با جزئیات بیشتر، آشنایی با اصول عملکرد دستگاه ها و دستگاه های الکترونیکی، ظهور آنها در فرآیند تحقیق درباره خواص و پدیده های مختلف الکتریسیته توسط دانشمندان و فیزیکدانان دوره های مختلف است.