Çfarë është elektronika? Perspektivat për zhvillimin e saj. Konceptet themelore të teknologjisë elektronike

28.06.2019 Windows 7, XP

Dhe radarët, të cilët u përdorën gjerësisht gjatë Luftës së Dytë Botërore.

Por tubat e vakumit kishin të meta të rëndësishme. Para së gjithash, kjo është madhësia e madhe dhe konsumi i lartë i energjisë (që ishte kritike për pajisjet portative). Prandaj, elektronika e gjendjes së ngurtë filloi të zhvillohej, dhe diodat dhe transistorët filluan të përdoren si bazë elementësh.

Zhvillimi i mëtejshëm i elektronikës është i lidhur me ardhjen e kompjuterëve. Kompjuterët me bazë tranzistor u dalluan nga madhësia e tyre e madhe dhe konsumi i energjisë, si dhe besueshmëria e ulët (për shkak të numrit të madh të pjesëve). Për të zgjidhur këto probleme, filluan të përdoren mikro-montazhet, dhe më pas mikroqarqet. Numri i elementeve të mikroqarqeve u rrit gradualisht, mikroprocesorët filluan të shfaqen. Aktualisht, zhvillimi i elektronikës lehtësohet nga shfaqja e komunikimeve celulare, si dhe pajisje të ndryshme wireless, navigatorë, komunikues, tableta, etj.

Pikat kryesore në zhvillimin e elektronikës mund të konsiderohen:

shpikjet e radios A.S. Popov (7 maj 1895) dhe fillimi i përdorimit të marrësve të radios,
Shpikja e Lee de Forest për triodën e tubit, elementi i parë përforcues,
Përdorimi i një elementi gjysmëpërçues nga Losev për të përforcuar dhe gjeneruar sinjale elektrike,
zhvillimi i elektronikës në gjendje të ngurtë,
përdorimi i elementeve përçues dhe gjysmëpërçues (veprat e Ioffe, Schottky),
shpikja në 1947 e tranzistorit (William Shockley, John Bardeen dhe Walter Brattain),
krijimi i një mikroqarku të integruar dhe zhvillimi pasues i mikroelektronikës, zona kryesore e elektronikës moderne.

Fushat e elektronikës

Fushat e mëposhtme të elektronikës mund të dallohen:

fizika (mikrobotë, gjysmëpërçues, valë elektromagnetike, magnetizëm, rrymë elektrike, etj.) është një fushë e shkencës në të cilën studiohen proceset që ndodhin me grimca të ngarkuara,
elektronikë të konsumit - pajisje elektronike të konsumit dhe pajisje që përdorin tension elektrik, rrymë elektrike, fushë elektrike ose valë elektromagnetike. (Për shembull, televizor, celular, hekur, llambë, sobë elektrike, .. etj.).
Energjia - prodhimi, transporti dhe konsumi i energjisë elektrike, aparateve elektrike me fuqi të lartë (p.sh. motor elektrik, llambë elektrike, termocentral), sistemi i ngrohjes elektrike, linja elektrike.
Mikroelektronikë - pajisje elektronike në të cilat mikroqarqet përdoren si elementë aktivë:
- optoelektronikë - pajisje që përdorin rrymë elektrike dhe flukse fotonike,
- pajisje audio-video - pajisje për përforcimin dhe konvertimin e imazheve të zërit dhe video,
- mikroelektronikë dixhitale - pajisje të bazuara në mikroprocesorë ose mikroqarqe logjike. Për shembull: kalkulator elektronik, kompjuter, TV dixhital, telefon celular, printer, robot, panel kontrolli për pajisje industriale, automjete dhe pajisje të tjera shtëpiake dhe industriale.

Shumë disiplina shkencore të universiteteve teknike i kushtohen studimit të aspekteve të ndryshme të elektronikës.

Elektronikë në gjendje të ngurtë

Historia e elektronikës në gjendje të ngurtë

Termi elektronikë e gjendjes së ngurtë u shfaq në literaturë në mesin e shekullit të 20-të për t'iu referuar pajisjeve në një bazë elementi gjysmëpërçues: tranzistorë dhe dioda gjysmëpërçuese, duke zëvendësuar pajisjet vakum elektrike të rëndë dhe me efikasitet të ulët - tuba radio. Rrënja "e ngurtë" përdoret këtu sepse procesi i kontrollit të rrymës elektrike zhvillohet në një gjysmëpërçues të ngurtë, në krahasim me një vakum, siç ndodh në një tub elektronik radio. Më vonë, në fund të shekullit të 20-të, ky term humbi kuptimin e tij dhe gradualisht doli jashtë përdorimit, pasi pothuajse e gjithë elektronika e qytetërimit tonë filloi të përdorte bazën e elementit aktiv ekskluzivisht gjysmëpërçues në gjendje të ngurtë.

Miniaturizimi i pajisjes

Me lindjen e elektronikës në gjendje të ngurtë, filloi një proces revolucionar dhe i shpejtë i miniaturizimit të pajisjeve elektronike. Për disa dekada, elementët aktivë janë ulur dhjetë miliardë herë - nga disa centimetra të një tubi elektronik radio në disa nanometra të një transistori të integruar në një çip gjysmëpërçues.

Teknologji për marrjen e elementeve

Elementet aktive dhe pasive në elektronikën e gjendjes së ngurtë krijohen në një kristal gjysmëpërçues homogjen ultra të pastër, më së shpeshti silikon, me metodën e injektimit ose depozitimit të shtresave të reja në koordinata të caktuara të trupit kristal të atomeve të elementeve të tjerë kimikë, molekula më komplekse, duke përfshirë substancat organike. Injeksioni ndryshon vetitë e një gjysmëpërçuesi në vendin e injektimit (doping), duke ndryshuar përçueshmërinë e tij në të kundërtën, duke krijuar kështu një diodë ose tranzistor ose element pasiv: një rezistencë, përcjellës, kondensator ose induktor, izolues, lavaman termik dhe struktura të tjera. Vitet e fundit, teknologjia e prodhimit të burimeve të dritës në një çip është bërë e përhapur. Një numër i madh zbulimesh dhe teknologjish të zhvilluara për përdorimin e teknologjive të gjendjes së ngurtë ende qëndrojnë në kasafortat e mbajtësve të patentave dhe janë duke pritur në krahë.

Teknologjia për marrjen e kristaleve gjysmëpërçuese, pastërtia e të cilave lejon krijimin e elementeve në madhësi disa nanometra, filloi të quhet nanoteknologji, dhe seksioni i elektronikës - mikroelektronikë.

Faza tjetër në evolucionin e elektronikës mund të bëhet optoelektronika, në të cilën një foton do të veprojë si një element bartës, shumë më i lëvizshëm, më pak inercial se një elektron / "vrimë" në një gjysmëpërçues të elektronikës në gjendje të ngurtë.

Pajisjet bazë të gjendjes së ngurtë

Pajisjet kryesore aktive në gjendje të ngurtë të përdorura në pajisjet elektronike:

Një diodë është një përcjellës i njëanshëm nga anoda në katodë. Varietetet: diodë tuneli, diodë tranzit orteku, diodë Gunn, diodë Schottky, etj .;
Tranzistorë bipolarë - transistorë me dy nyje fizike p-n, rryma e kolektorit-Emitter e të cilave kontrollohet nga rryma Bazë-Emiter;
Tranzistor me efekt në terren - një tranzistor, rryma Burim-Drain e të cilit kontrollohet nga Tensioni në kryqëzimin pn- ose np-porta-Drain ose potenciali përgjatë tij në transistorët pa një kryqëzim fizik - me një portë të izoluar në mënyrë galvanike nga Kanali Stoke-Source;
Diodat me dinistorë dhe tiristorë me përçueshmëri të kontrolluar që përdoren si ndërprerës, dioda që lëshojnë dritë dhe fotodioda të përdorura si konvertues të rrezatimit e/m në sinjale elektrike ose energji elektrike ose anasjelltas;
Mikroqark i integruar - një kombinim i elementeve aktive dhe pasive të gjendjes së ngurtë në një ose më shumë kristale në një paketë, i përdorur si një modul, një qark elektronik në mikroelektronikën analoge dhe dixhitale.

Shembuj të përdorimit

Shembuj të përdorimit të pajisjeve të gjendjes së ngurtë në elektronikë:

Multiplikatori i tensionit të diodës ndreqëse;
Shumëzues jolinear i frekuencës së diodës;
Ndjekësi i emetuesit (tensioni) në një transistor bipolar;
Përforcues kolektori (fuqi) në një transistor bipolar;
Emulator induktiviteti i bazuar në qarqe të integruara, kondensatorë dhe rezistorë;
Konvertuesi i impedancës hyrëse në një transistor me efekt në terren ose bipolar, në një mikroqark të integruar të një amplifikuesi operacional në mikroelektronikën analoge dhe dixhitale;
Gjenerator i sinjaleve elektrike në një diodë me efekt në terren, diodë Schottky, transistor ose qark i integruar në gjeneratorët e sinjalit të rrymës alternative;
Ndreqës i tensionit në një diodë ndreqës në qarqet e rrymës elektrike alternative në pajisje të ndryshme;
Një burim i qëndrueshëm i tensionit në një diodë zener në stabilizuesit e tensionit;
Një burim i tensionit të qëndrueshëm në një diodë ndreqës në qarqet e paragjykimit të tensionit të emetuesit bazë të një transistori bipolar;
Element që lëshon dritë në një pajisje ndriçimi LED;
Element që lëshon dritë në optoelektronikë bazuar në LED;
Elementi marrës i dritës në optoelektronikë bazuar në një fotodiodë;
Element marrës i dritës në panelet diellore të termocentraleve diellore;
Përforcues i fuqisë në një transistor bipolar ose me efekt në terren, në një qark të integruar, Përforcues i fuqisë në fazat e daljes së amplifikatorëve të fuqisë për sinjale, AC dhe DC;
Element logjik në një tranzistor, diodë ose në një mikroqark të integruar të elektronikës dixhitale;
Qeliza e memories në një ose më shumë transistorë në çipat e memories;
Përforcues i transistorit me frekuencë të lartë;
Procesor dixhital i sinjalit në një mikroqark të integruar të një mikroprocesori dixhital;
Procesor analog i sinjalit i bazuar në tranzistorë, qark të integruar me mikroprocesor analog ose amplifikues operacional;
Pajisjet periferike kompjuterike në qarqe të integruara ose transistorë;
Faza e hyrjes së një përforcuesi operacional ose diferencial në një transistor;
Një ndërprerës elektronik në qarqet e ndërrimit të sinjalit në një transistor me efekt në terren me një portë të izoluar;
Çelësi elektronik në qarqe me memorie diodë Schottky.

Dallimet kryesore midis elektronikës analoge dhe dixhitale

Meqenëse informacioni është i koduar ndryshe në qarqet analoge dhe dixhitale, ato gjithashtu kanë procese të ndryshme të përpunimit të sinjalit. Duhet të theksohet se të gjitha operacionet që mund të kryhen në një sinjal analog (në veçanti, përforcimi, filtrimi, kufizimi i rrezes, etj.) mund të kryhen gjithashtu me metodat e elektronikës dixhitale dhe simulimin e softuerit në mikroprocesorë.

Dallimi kryesor midis elektronikës analoge dhe dixhitale mund të gjendet në metodat e kodimit të informacionit që janë më karakteristike për një elektronik të caktuar.

Elektronika analoge përdor kodimin më të thjeshtë proporcional njëdimensional - pasqyrimin e parametrave fizikë të burimit të informacionit në parametra të ngjashëm fizikë të fushës elektrike ose tensionit (amplitudat në amplituda, frekuencat në frekuenca, fazat në faza, etj.).

Elektronika dixhitale përdor kodimin n-dimensional të parametrave fizikë të burimit të të dhënave. Të paktën në elektronikën dixhitale përdoret kodimi dydimensional: tensioni (rryma) dhe momentet në kohë. Kjo tepricë është miratuar vetëm për transmetimin e garantuar të të dhënave me çdo nivel të programueshëm të zhurmës dhe shtrembërimit të shtuar në pajisje në sinjalin origjinal. Në qarqet dixhitale më komplekse, përdoren metoda të përpunimit të informacionit me mikroprocesor softuerësh. Metodat e transmetimit dixhital të të dhënave ju lejojnë të krijoni kanale fizike të transmetimit të të dhënave absolutisht pa humbje (pa rritur zhurmën dhe shtrembërimet e tjera)

Në kuptimin fizik, sjellja e çdo qarku elektronik dixhital dhe e gjithë pajisjes nuk ndryshon nga sjellja e një pajisjeje ose qarku elektronik analog dhe mund të përshkruhet nga teoria dhe rregullat që përshkruajnë funksionimin e pajisjeve elektronike analoge.

Zhurma

Në përputhje me mënyrën se si informacioni është i koduar në qarqet analoge, ato janë shumë më të prekshme ndaj efekteve të zhurmës sesa qarqet dixhitale. Një ndryshim i vogël në sinjal mund të bëjë modifikime të rëndësishme në informacionin e transmetuar dhe përfundimisht të çojë në humbjen e tij; nga ana tjetër, sinjalet dixhitale marrin vetëm njërën nga dy vlerat e mundshme, dhe për të shkaktuar një gabim, interferenca duhet të jetë rreth gjysma e vlerës së tyre totale. Kjo veti e qarqeve dixhitale mund të përdoret për të përmirësuar imunitetin e sinjalit ndaj ndërhyrjeve. Përveç kësaj, shtypja e zhurmës sigurohet me anë të rikuperimit të sinjalit në çdo portë logjike, e cila redukton ose eliminon ndërhyrjen; një mekanizëm i tillë mundësohet nga kuantizimi i sinjaleve dixhitale. Për sa kohë që sinjali mbetet brenda një diapazoni të caktuar vlerash, ai shoqërohet me të njëjtin informacion.

Zhurma është një nga faktorët kryesorë që ndikon në saktësinë e sinjalit; është kryesisht zhurma e pranishme në sinjalin origjinal dhe ndërhyrja e futur gjatë transmetimit të tij (shih raporti sinjal-zhurmë). Kufizimet themelore fizike - për shembull, të ashtuquajturat. Zhurma "Shot" në komponentë - Vendos kufijtë e rezolucionit për sinjalet analoge. Në elektronikën dixhitale, saktësi shtesë sigurohet nga përdorimi i pjesëve ndihmëse që karakterizojnë sinjalin; numri i tyre varet nga performanca e konvertuesit analog në dixhital (ADC).

Kompleksiteti i zhvillimit

Qarqet analoge janë më të vështira për t'u projektuar sesa qarqet dixhitale të krahasueshme; kjo është një nga arsyet pse sistemet dixhitale janë bërë më të përhapura se ato analoge. Qarku analog është projektuar me dorë, dhe procesi i krijimit të tij ofron më pak hapësirë për automatizimin. Sidoqoftë, duhet të theksohet se për të bashkëvepruar me mjedisin në një formë ose në një tjetër, një pajisje elektronike dixhitale ka nevojë për një ndërfaqe analoge. Për shembull, një marrës radio dixhital ka një parapërforcues analog, i cili është lidhja e parë në zinxhirin marrës.

Tipologjia e skemave

Aktualisht, është e vështirë të gjesh një qark elektronik që është plotësisht analog. Qarqet analoge tani përdorin teknologjinë dixhitale apo edhe mikroprocesorike për të rritur performancën e tyre. Një skemë e tillë zakonisht quhet jo analoge ose dixhitale, por e përzier. Në disa raste, është e vështirë të bëhet një dallim i qartë midis qarqeve të vazhdueshme dhe diskrete, për faktin se të dy përfshijnë elementë të natyrës lineare dhe jolineare. Një shembull është, të themi, një krahasues: duke marrë një gamë të vazhdueshme tensioni në hyrje, ai në të njëjtën kohë nxjerr vetëm një nga dy nivelet e mundshme të sinjalit në dalje, si një qark dixhital. Po kështu, një përforcues tranzistor i mbingarkuar mund të fitojë vetitë e një ndërprerësi të kontrolluar, i cili gjithashtu ka dy nivele daljeje.

Qarqet dixhitale

Qarqet dixhitale bazohen në një numër nivelesh diskrete të tensionit. Ato përfaqësojnë zbatimin fizik më tipik të algjebrës së Bulit dhe përbëjnë bazën elementare të të gjithë kompjuterëve dixhitalë. Termat "qark dixhital", "sistem dixhital" dhe "qark logjik" shpesh konsiderohen sinonime. Për qarqet dixhitale, si rregull, është karakteristik një sistem binar me dy nivele tensioni, të cilat korrespondojnë me një zero logjike dhe një logjike, përkatësisht. Shpesh i pari shoqërohet me tension të ulët, dhe i dyti me tension të lartë, megjithëse ka edhe opsione të kundërta. U studiuan gjithashtu qarqet logjike treshe (d.m.th., me tre gjendje të mundshme), u bënë përpjekje për të ndërtuar kompjuterë në bazë të tyre. Përveç kompjuterëve, qarqet dixhitale formojnë bazën e orëve elektronike dhe të kontrolluesve logjikë të programueshëm (përdoren për të kontrolluar proceset industriale); një shembull tjetër është

Në kryqëzimin e degëve të tilla shkencore si fizika dhe teknologjia, lindi elektronika. Nëse e konsiderojmë në një kuptim të ngushtë, atëherë mund të themi se merret me studimin e bashkëveprimit të elektroneve dhe fushës elektromagnetike, si dhe krijimin e pajisjeve të bazuara në këtë njohuri. Cilat janë këto pajisje dhe si po zhvillohet sot shkenca elektronike?

kërcim

Sot është epoka e teknologjisë së informacionit. Gjithçka që marrim nga jashtë duhet të përpunohet, ruhet dhe transferohet. Të gjitha këto procese zhvillohen me ndihmën e llojeve të ndryshme të pajisjeve elektronike. Sa më thellë të zhytet një person në botën e brishtë të elektroneve, aq më madhështore janë zbulimet e tij dhe, në përputhje me rrethanat, pajisjet elektronike të krijuara.

Ju mund të gjeni informacion të mjaftueshëm se çfarë është elektronika dhe si u zhvillua kjo shkencë. Pasi e keni studiuar, habiteni - sa shpejt është zhvilluar teknologjia, çfarë hapi të shpejtë ka bërë kjo industri në një periudhë të shkurtër kohore.

Si shkencë, ajo filloi të merrte formë në shekullin e 20-të. Kjo ndodhi me fillimin e zhvillimit të bazës elementare të radio inxhinierisë dhe radio-elektronikës. Gjysma e dytë e shekullit të kaluar u shënua me zhvillimin e kibernetikës dhe kompjuterëve dhe e gjithë kjo nxiti interesin për këtë fushë. Nëse në fillim të zhvillimit të tij një kompjuter mund të zinte një dhomë të tërë me përmasa të konsiderueshme, sot ne kemi mikroteknologji të afta të përmbysin të gjitha idetë tona për botën përreth nesh.

Çuditërisht, ndoshta në të ardhmen e afërt do të jetë e mundur të flitet se çfarë është elektronika në kontekstin e njohurive bazë historike. Teknologjitë minimizohen çdo ditë. Periudha e aftësisë së tyre të punës rritet. E gjithë kjo na befason gjithnjë e më pak. Procese të tilla natyrore lidhen me Ligjin e Moore dhe kryhen duke përdorur silikon. Tashmë sot ata po flasin për një alternativë ndaj elektronikës - spintronika. Dhe gjithashtu të gjithë i dinë zhvillimet në fushën e nanoelektronikës.

Zhvillimi dhe problemet

Pra, çfarë është elektronika dhe çfarë problemesh ka kjo degë e shkencës në zhvillimin e pajisjeve? Siç u tha, elektronika është një industri e krijuar në kryqëzimin e fizikës dhe teknologjisë. Ai heton proceset e formimit të grimcave të ngarkuara dhe kontrollin e lëvizjes së elektroneve të lira në media të ndryshme, si të ngurta, vakum, plazma, gaz dhe në kufijtë e tyre. Kjo shkencë gjithashtu zhvillon metoda për krijimin e pajisjeve elektronike për fusha të ndryshme të jetës njerëzore. Jo vendi i fundit është i zënë nga kërkimet mbi problemet që lidhen me zhvillimin e shkencës: vjetërsimi i shpejtë, çështjet etike, kërkimi dhe eksperimentimi, kostot dhe shumë më tepër.

Në jetën e përditshme të çdo personi modern, pyetja "Çfarë është elektronika?" nuk do të shkaktojë ndonjë surprizë. Jeta e tij është e mbushur fjalë për fjalë me pajisje elektronike: orë, makina larëse dhe pajisje të tjera shtëpiake, pajisje të integruara në makina dhe automjete të tjera, pajisje audio dhe video, televizorë, telefona, robotë, pajisje dhe pajisje mjekësore, etj. Kjo listë mund të vazhdojë për një kohë shumë të gjatë.

Zona e zhvillimit dhe aplikimit

Tradicionalisht, elektronika ndahet në dy fusha: zhvillimi i bazës së elementit dhe dizajnimi i qarqeve elektronike. përfaqëson karakteristika të ndryshme. Ndahet në elektronikë të klasës dhe të ngurtë. Në qarqet elektrike, baza e elementit përbëhet nga pajisje për përdorimin, regjistrimin dhe përpunimin e sinjaleve elektrike. Sinjali i përpunuar riprodhohet në një formë të përshtatshme (ekrani i monitorit, ekrani i TV, zëri, etj.). Sinjali mund të regjistrohet në një medium ruajtjeje dhe të luhet në çdo kohë, të kontrollojë sistemet automatike, servo disqet dhe pajisje të tjera.

Qarqet elektronike paraqiten në formë analoge dhe dixhitale. Analog përforcon dhe përpunon një sinjal analog. Për shembull, valët e radios. Qarqet dixhitale janë krijuar për të punuar me një sinjal të një natyre kuantike. Këta janë kompjuterë, kontrollorë dhe shumë pajisje të tjera.

Elektronika dhe nanoelektronika sot nuk janë më aq befasuese sa ishin në fillimet e shfaqjes së teknologjive të tilla. Ajo që dikur dukej si fantashkencë është bërë e zakonshme në botën moderne. Shkalla e zhvillimit është aq e lartë sa pajisjet nuk kanë kohë të vjetrohen, pasi ato tashmë bëhen të parëndësishme.

Por shkenca të tilla si elektronika dhe nanoelektronika janë të lidhura nga mikroelektronika, duke udhëhequr historinë e saj nga viti 1958, që nga momenti i krijimit të mikroqarqeve që përmbajnë dy rezistorë dhe katër transistorë. Zhvillimi i mëtejshëm ndoqi rrugën e minimizimit dhe rritjes së njëkohshme të numrit të komponentëve, si tranzistorët. Nanoelektronika është e angazhuar në zhvillimin e qarqeve të integruara, norma topologjike e të cilave është më pak se 100 nm.

A ka një kufi për zhvillimin e teknologjisë?

Siç mund ta shihni, elektronika është një shkencë bazë për zhvillimin e teknologjive të sofistikuara të kohës sonë. Tashmë thuhet se janë zhvilluar elektronikë fleksibël, duke bërë të mundur printimin duke përdorur metal të shkrirë.

Nuk ka marrë ende shpërndarje masive, por shkencëtarët kanë bërë përparim të rëndësishëm në këtë fushë. Nuk ka dyshim se tregu i konsumit së shpejti do të zbulojë se çfarë është elektronika fleksibël.

Përcaktimi i kufijve të zhvillimit të teknologjisë, i cili filloi në shekullin e 20-të, është vështirë të jetë i mundur sot. Shkenca të ndryshme po bashkohen, bioteknologjia elektronike, inteligjenca artificiale dhe shumë të tjera po zhvillohen. Printimi 3D tashmë po përdoret me sukses dhe Karolina e Veriut ka zbuluar një teknologji shumë ambicioze për një printim të tillë duke përdorur metal të shkrirë. Teknologjia e re mund të futet lehtësisht në çdo teknologji prodhimi.

Më e lartë e Shtetit të Minskut

Kolegji i Aviacionit

Dudnikov I. L.

ELEKTRONIKA E AVIACIONIT

PJESA 1

Udhëzues studimi

BBK 39.52-051-04

I. L. DUDNIKOV,

kandidat i shkencave teknike, profesor i asociuar

Rishikues

A. G. Klyuev

Kandidat i Shkencave Teknike, Profesor i Asociuar i Departamentit të Marrëdhënieve Ekonomike dhe Ekonomike

Manuali i trajnimit për kursin "Elektronika e Aviacionit" është i destinuar për studentët (kadetë) të specialitetit 1-37 04 02 "Operimi teknik i pajisjeve të aviacionit" (specializimi 1-37 04 02-01). Ai përmban informacion teorik mbi bazën elementare të elektronikës dhe qarkut, një listë të literaturës së rekomanduar.

SEKSIONI 1 BAZA E ELEMENTIT ELEKTRONIKE

Prezantimi. Përkufizimi i "Elektronikës"

Elektronika është një fushë e shkencës dhe teknologjisë e angazhuar në krijimin dhe përdorimin praktik të pajisjeve dhe pajisjeve të ndryshme, puna e të cilave bazohet në ndryshimin e përqendrimit dhe lëvizjes së grimcave të ngarkuara (elektroneve) në një vakum, gaz ose trupa të ngurtë kristalorë.

Elektronika, veçanërisht e lidhur ngushtë me inxhinierinë e radios, u quajt radio elektronike (radio komunikimi dhe televizioni).

Radio elektronika është një nga degët me zhvillim jashtëzakonisht të shpejtë të shkencës, teknologjisë dhe ekonomisë kombëtare. Kompleksiteti i pajisjeve elektronike rritet 10 herë çdo 5 vjet. Ka një zëvendësim të vazhdueshëm të disa pajisjeve me të tjera, më të avancuara. Më parë, aftësitë e tubave vakum dukeshin të përsosura, por pajisjet gjysmëpërçuese janë shfaqur me aftësi edhe më të mëdha. Ajo që ishte e paarritshme për tubat elektronikë (forca e lartë mekanike, madhësia e vogël, qëndrueshmëria) u bë e disponueshme për pajisjet gjysmëpërçuese.

Elektronika gjen përdorim gjithnjë e më të gjerë pothuajse në të gjitha fushat e shkencës dhe teknologjisë, për shkak të ndjeshmërisë së lartë, shpejtësisë, shkathtësisë dhe dimensioneve të vogla të pajisjeve elektronike.

1. Ndjeshmëria e lartë e pajisjeve elektronike sigurohet nga qarqe të ndryshme amplifikuese. Ndjeshmëria e pajisjeve elektronike mund të arrihet: rryma 10 -17 A, tension
10 -13 V dhe fuqi 10 -24 W.

2. Shpejtësia përcaktohet nga vetë natyra e dridhjeve elektrike. Ky parametër është në rritje të vazhdueshme për shkak të mikrominiaturizimit të elementeve dhe pajisjeve në përgjithësi.

3. Shkathtësia është për shkak të mundësisë së shndërrimit të të gjitha llojeve të energjisë (mekanike, termike, të lehta, rrezatuese, zanore, kimike) në energji elektrike, në ndryshimin dhe transformimin e së cilës bazohet veprimi i të gjitha qarqeve elektronike.

Pa elektronikë, përdorimi i aviacionit, anijeve kozmike dhe pajisjeve kibernetike, kërkimeve hapësinore dhe astronomike, automatizimi i proceseve të kërkimit shkencor dhe prodhimit, teknologjisë kompjuterike, komunikimeve radiofonike dhe televizionit, sistemeve për regjistrimin dhe riprodhimin e informacionit dhe shumë arritje të tjera të shkencës dhe teknologjisë moderne. , do të ishte e pamundur.

Pajisjet elektronike përdoren gjerësisht në teknologjinë e komunikimit (transmetim, televizion); në teknologjinë e matjes; në transport (transport rrugor, hekurudhor, ujor); në mjekësi dhe biologji (kërkimore, diagnostike, pajisje mjekësore); në industri dhe bujqësi, domethënë pothuajse në të gjitha fushat e veprimtarisë njerëzore, pajisjet elektronike përdoren gjerësisht dhe me sukses.

Fusha e elektronikës, e cila merret me përdorimin në industri, transport dhe bujqësi të pajisjeve të ndryshme elektronike që lejojnë monitorimin, rregullimin dhe kontrollin e proceseve të prodhimit, quhet elektronikë industriale.

Elektronika industriale është e pakonceptueshme jashtë radio-inxhinierisë dhe radio-elektronikës, të cilat ishin pika e saj fillestare.

Elektronika industriale përfshin:

1. Elektronika e informacionit, e cila përfshin sistemet dhe pajisjet elektronike që lidhen me matjen, kontrollin dhe menaxhimin e objekteve industriale dhe proceseve teknologjike.

2. Elektronika e fuqisë (teknologjia e konvertimit) që lidhet me transformimin e llojit të rrymës elektrike për qëllime të lëvizjes elektrike, saldimit, tërheqjes elektrike, elektrotermisë etj.

3. Teknologjia elektronike - ekspozimi i lëndës ndaj rrezeve elektronike, plazmës.

Në zemër të radio-elektronikës qëndron zbulimi më i madh i fushës elektromagnetike, i lidhur me emrin e shkencëtarëve të shquar: M. Faraday, i cili zbuloi ligjin e induksionit elektromagnetik (1831), J. Maxwell, i cili krijoi teorinë e fushës elektromagnetike. (1865), G. Hertz, i cili ishte i pari që mori në mënyrë eksperimentale valë elektromagnetike (1887).

Në varësi të bazës së elementit të përdorur, mund të dallohen katër gjenerata kryesore të zhvillimit të elektronikës industriale dhe pajisjeve elektronike:

gjenerata e 1-rë(1904 - 1950) - baza e elementit kryesor të pajisjeve elektronike përbëhej nga pajisjet elektrovakum.

gjenerata e 2-të(1950 - fillimi i viteve '60) - përdorimi i pajisjeve gjysmëpërçuese diskrete si bazë elementare kryesore.

brezi III pajisjet elektronike (1960 - 1980) shoqërohen me zhvillimin e mikroelektronikës. Qarqet e integruara dhe mikromontazhet u bënë baza e bazës elementare të pajisjeve elektronike.

brezi IV(nga viti 1980 e deri më sot) karakterizohet nga mikrominiturizimi i mëtejshëm i pajisjeve elektronike bazuar në përdorimin e LSI dhe VLSI.

Kriteri i përparimit shkencor dhe teknologjik konsiderohet aktualisht shkalla e përdorimit të pajisjeve elektronike në fusha të ndryshme të veprimtarisë njerëzore, gjë që bën të mundur rritjen në mënyrë dramatike të produktivitetit të punës fizike dhe mendore, përmirësimin e treguesve teknikë dhe ekonomikë të prodhimit dhe zgjidhjen e plotë. probleme të tilla që nuk mund të zgjidhen me mjete të tjera.

Baza e elementit- këto janë pjesë ose module të veçanta, të cilat janë montuar paraprakisht nga pjesë të veçanta të diagrameve të lidhjes së përhershme. Baza e elementit ndahet në tre grupe elementesh:

Aktiv (tranzistorë, tuba vakum);

Konvertues (tuba me rreze katodë);

Pasive (rezistorë, induktorë, kondensatorë, transformatorë, mbytje).

Kur flasim për teknologjinë elektronike, imagjinata vjen me idenë e instalimeve dhe pajisjeve të bukura, të përshtatshme me të cilat merremi në jetën e përditshme. Në të vërtetë, është e vështirë të imagjinohet një kohë kur nuk kishte pajisje të ndryshme audio dhe video, kompjuterë, orë elektronike, instrumente muzikore elektrike, etj. Një sasi e madhe e pajisjeve elektronike përdoret në industri të ndryshme, inxhinieri radio, bujqësi, aviacion, astronautikë. , mjekësi, lundrim dhe në zhvillimin ushtarak.

Aktualisht, teknologjia elektronike kuptohet gjithashtu si pajisje dhe pajisje të bazuara në rrjedhat e elektroneve dhe ndërveprimin e tyre me lëndën dhe fushat elektromagnetike.

Pajisjet elektronike bazohen në pajisjet elektronike.

Pajisjet elektronike janë pajisje elektronike elementare që kryejnë funksione specifike. Të dallojë pajisjet elektronike me vakum dhe ato të ngurta.

Pajisjet elektronike me vakum përfshijnë tubat vakum, tubat me rreze katodike dhe pajisje të tjera vakum dhe shkarkimi të gazit (magnetronet, tubat fotoshumësues, konvertuesit elektron-optikë, etj.).

Pajisjet dhe pajisjet në gjendje të ngurtë përfshijnë dioda gjysmëpërçuese, transistorë, tiristorë, LED, fotodioda, lazer gjysmëpërçues, qarqe të integruara, pajisje për gjenerimin e impulseve të rrymës elektrike dhe tensionit, etj.

Teknologjia elektronike kuptohet gjithashtu si një shumëllojshmëri e pajisjeve elektronike që lidhen me përdorimin e pajisjeve elementare elektronike, duke filluar nga amplifikatorët e thjeshtë deri te kompjuterët kompleksë. Një vend të veçantë zënë pajisjet elektronike që lidhen me formimin, njohjen dhe shndërrimin e sinjaleve radio. Ato studiohen dhe përshkruhen nga radio elektronika.

Fusha e elektronikës është karakteristike, e cila përfshin pajisje impulse dhe pajisje elektronike të lidhura me teknologjinë dixhitale dhe kompjuterike.

Seksionet e elektronikës kushtuar metodave të studimit të fenomeneve fizike, matjes së sasive fizike, karakteristikave dhe parametrave të pajisjeve elektronike, si dhe qarqeve elektrike të lidhura dhe fushave elektromagnetike, janë gjithashtu specifike. Pajisjet që matin parametrat dhe studiojnë proceset që ndodhin në qarqet dhe pajisjet elektrike quhen pajisje matëse elektronike.

E gjithë kjo jep arsye për të nxjerrë një përfundim. çfarë: "Inxhinieria elektronike (elektronika) është një fushë e shkencës dhe teknologjisë që lidhet me studimin dhe zbatimin e vetive fizike, metodave të kërkimit dhe praktikës së përdorimit të pajisjeve të bazuara në bashkëveprimin e elektroneve me fushat elektrike dhe magnetike në vakum ose të ngurtë. "

Elementet e pajisjeve elektronike janë pajisje dhe pajisje elektronike industriale që kryejnë funksione specifike. Elementet e teknologjisë elektronike janë, si të thuash, blloqe ndërtimi nga të cilat janë ndërtuar pajisje elektronike më komplekse. Elementet bazë, ose bazë të pajisjeve elektronike janë rezistorët, kondensatorët, diodat, transistorët, mikroqarqet etj.

Elementet aktive të pajisjeve elektronike (LED, lazer, optoçiftues, mikroqarqe kontrolli) quhen gjithashtu elementë elektronikë, duke theksuar aftësinë e tyre për të kryer funksione të caktuara.

Baza elementare e pajisjeve elektronike është grupi kryesor i elementeve elektronike të përdorura në prodhimin industrial të pajisjeve elektronike komplekse në këtë fazë historike.

Elektronika analoge është një teknikë elektronike që funksionon me sinjale të vazhdueshme (voltazhe dhe rryma që ndryshojnë vazhdimisht). Pajisjet elektronike analoge përfshijnë amplifikatorë, miksera, konvertues të frekuencës, filtra, stabilizues të tensionit, rrymës, frekuencës dhe oshilatorëve harmonikë.

Elektronika e pulsit është një teknikë elektronike që funksionon me sinjale pulsuese (pulse të vetme të tensionit dhe rrymës ose trenave të pulsit). Shembuj të pajisjeve komutuese janë përforcuesit dhe gjeneratorët e pulsit, konvertuesit e tensionit në frekuencë dhe të ngjashme.

Elektronika dixhitale është një teknikë elektronike që punon me vlera individuale (diskrete) të tensioneve (rryma, frekuenca), të paraqitura në formën e numrave. Pajisjet elektronike dixhitale përfshijnë pajisje logjike që funksionojnë me sinjale 0 dhe 1, konvertues analog në dixhital dhe dixhital në analog, mikroprocesorë, kompjuterë personalë, pajisje komplekse llogaritëse. Elektronika dixhitale është e lidhur ngushtë me teknologjinë e pulsit, pasi sinjalet transmetohen në të nga sekuenca pulsesh.

E gjithë linja e pajisjeve elektronike varet nga baza e elementit të përdorur, zhvillimi i së cilës i kushtohet punës së shumë shkencëtarëve, kërkimeve dhe shpikjeve të tyre. Rruga e zhvillimit të teknologjisë elektronike mund të ndahet me kusht në disa faza, fillimi i të cilave fillon nga momenti i zbulimit të energjisë elektrike dhe studimit të mëtejshëm të tij.

Qëllimi i kësaj pune është gjurmimi më i detajuar i kësaj rruge, njohja me bazat e funksionimit të pajisjeve dhe pajisjeve elektronike, shfaqja e tyre në procesin e hulumtimit të vetive të ndryshme të elektricitetit dhe dukurive nga shkencëtarë dhe fizikantë të epokave të ndryshme.

Çdo pajisje elektronike komplekse përbëhet nga komponentë aktivë dhe pasivë më të thjeshtë. Elementet aktive përfshijnë tranzistorë, dioda, tuba vakum, mikroqarqe të afta për të përforcuar sinjalet elektrike për sa i përket fuqisë; komponentët pasivë të radios janë rezistorët, kondensatorët, transformatorët. Le të analizojmë fazat e formimit të elektronikës në një prerje historike

Historia e zhvillimit të elektronikës mund të ndahet përafërsisht në katër periudha. Periudha e parë daton në fund të shekullit të 19-të... Gjatë kësaj periudhe, nga burimet e lashta u zbuluan ose u deshifruan ligjet themelore fizike të funksionimit të pajisjeve elektronike dhe u zbuluan fenomene të ndryshme që stimuluan zhvillimin dhe përdorimin e tyre. Fillimi i zhvillimit të teknologjisë së llambave konsiderohet të jetë zbulimi nga inxhinieri elektrik rus A. N. Lodygin i një llambë të zakonshme inkandeshente.

Mbi bazën e tij, tashmë në 1883, inxhinieri amerikan T.A. Edison zbuloi dhe përshkroi fenomeni i emetimit termionik dhe duke kaluar një rrymë elektrike nëpër një vakum. Fizikani rus A.G. Stoletov zbuloi ligjet bazë të efektit fotoelektrik në 1888. Rolin më të rëndësishëm në zhvillimin e elektronikës e luajti zbulimi i shkencëtarëve rusë në 1895 A.S. Popov mundësitë transmetimi i valëve të radios në distancë... Ky zbulim i dha një shtysë të madhe zhvillimit dhe zbatimit të pajisjeve të ndryshme elektronike në praktikë; Kështu lindi kërkesa për pajisje për gjenerimin, përforcimin dhe zbulimin e sinjaleve elektrike.

Faza e dytë në historinë e zhvillimit të elektronikës përfshin gjysmën e parë të shekullit të 20-të. Kjo periudhë karakterizohet nga zhvillimi dhe përmirësimi i pajisjeve elektrovakum dhe studimi sistematik i vetive fizike të tyre. Më 1904, më e thjeshta tub vakum me dy elektroda - diodë, e cila ka gjetur aplikimin më të gjerë në inxhinierinë radio për zbulimin e lëkundjeve elektrike. Vetëm pak vite më vonë, në vitin 1907, llambë me tre elektroda - triodë, amplifikimi i sinjaleve elektrike. Në Rusi, mostrat e para të llambave u bënë në 1914-1915. nën udhëheqjen e N. D. Papaleksit dhe M. A. Bonch-Bruevich.

Por Lufta e Parë Botërore, e lëshuar nga britanikët dhe gjermanët, pengoi punën për krijimin e llojeve të reja të tubave vakum. Pas grushtit të shtetit të paguar nga anglo-saksonët në vitin 1917, megjithë gjendjen më të vështirë financiare, filloi të krijohej një industri vendase radio-inxhinierike. Në vitin 1918, laboratori i radios Nizhny Novgorod filloi të punojë nën drejtimin e M. A. Bonch-Bruevich - institucioni i parë kërkimor në teknologjinë radio dhe vakum elektrike. Tashmë në vitin 1919, viti më i vështirë për vendin, laboratorët prodhuan mostrat e para të radio tubave amplifikues pritës vendas dhe në 1921 u zhvilluan tubat e parë të fuqishëm të vakumit të ftohur me ujë. Një kontribut i rëndësishëm në zhvillimin e teknologjisë së vakumit elektrik dhe prodhimin masiv të tubave radio u dha nga ekipi i Uzinës së Llampave Elektrike të Leningradit, i ndërtuar në vitin 1922, i quajtur më vonë "Svetlana".

Më pas, zhvillimi i pajisjeve elektrovakum për përforcimin dhe gjenerimin e lëkundjeve elektrike vazhdoi në hapa shtatë milje. Zhvillimi i valëve të hektometrit (X = 1000-f-100 m) dhe dekametrit (A = 100-10 m) nga teknologjia radio kërkon zhvillimin e llambave me frekuencë të lartë. Në vitin 1924 u shpikën llambat me katër elektroda (tetroda), në 1930 - pesë elektroda ( pentoda), në 1935 - llambat e konvertimit të frekuencës me shumë rrjete ( heptodat). Në vitet '30 dhe në fillim të viteve '40, së bashku me përmirësimin e llambave konvencionale, u zhvilluan llambat për valët decimetër (A-100-n 10 cm) dhe centimetra (A = 10h-1 cm) - magnetrone, klystron, llambat e valëve udhëtuese.

Paralelisht me zhvillimin e pajisjeve elektronike, u krijuan pajisje elektronike, fotoelektrike, jonike, në krijimin e të cilave inxhinierët rusë dhanë një kontribut të rëndësishëm. Nga mesi i viteve '30, elektronika e tubave ishte formuar kryesisht. Zhvillimi i teknologjisë së elektrovakumit në vitet në vijim ndoqi rrugën e zvogëlimit të dimensioneve të pajisjeve, përmirësimit të parametrave dhe karakteristikave të tyre, rritjes së frekuencës së funksionimit, rritjes së besueshmërisë dhe qëndrueshmërisë.

Historia e zhvillimit të elektronikës. Periudha e tretë i referohet fundit të viteve 40 dhe fillimit të viteve 50, të karakterizuara nga zhvillimi i shpejtë i pajisjeve gjysmëpërçuese diskrete. Zhvillimi i elektronikës gjysmëpërçuese u parapri nga puna në fushën e fizikës së gjendjes së ngurtë. Shumë meritë për studimin e fizikës së gjysmëpërçuesve i takon shkollës së fizikanëve sovjetikë, të drejtuar për një kohë të gjatë nga Akademiku A.F. Ioffe. Studimet teorike dhe eksperimentale të vetive elektrike të gjysmëpërçuesve të kryera nga shkencëtarët sovjetikë A. F. Ioffe, I. V. Kurchatov, V. P. Zhuze, V. G. Loshkarev dhe të tjerë bënë të mundur krijimin e një teorie koherente të gjysmëpërçuesve dhe përcaktimin e mënyrave të aplikimit të tyre.

Filloni mosha e silikonit Në vitin 1947, ata vendosën në zorrët e laboratorëve të kompanisë telefonike Bell, ku "lindi" tranzistori i parë në ciklin aktual - një element amplifikues gjysmëpërçues. Ngjarja shënoi kalimin e elektronikës nga tubat me vakum të rëndë në gjysmëpërçues më kompaktë dhe me kosto efektive. Filloi një raund i ri qytetërimi, i quajtur "Epoka e silikonit". Supozohet se vetëm njohuritë nga gjysmëpërçuesit ishin në gjendje të deshifronin nga cikli i mëparshëm i zhvillimit të qytetërimit në Tokë.

Projektet e para industriale të pajisjeve gjysmëpërçuese, të afta për të përforcuar dhe gjeneruar lëkundje elektrike, u propozuan në vitin 1948. Me ardhjen e transistorëve fillon periudha e pushtimit të elektronikës nga gjysmëpërçuesit. Aftësia e transistorëve për të funksionuar në tensione dhe rryma të ulëta bëri të mundur zvogëlimin e madhësisë së të gjithë elementëve në qarqe, hapi mundësinë e miniaturizimit të pajisjeve elektronike. Njëkohësisht me zhvillimin e llojeve të reja të pajisjeve, u punua për të përmirësuar metodat teknologjike të prodhimit të tyre.

Në gjysmën e parë të viteve 50, u zhvillua një metodë për përhapjen e dopanteve në materiale gjysmëpërçuese, dhe në fillim të viteve '60, teknologjia planare dhe epitaksiale, e cila për shumë vite përcaktoi përparimin në prodhimin e strukturave gjysmëpërçuese. Vitet 50 u shënuan nga zbulimet në fushën e fizikës së gjendjes së ngurtë dhe kalimi në elektronikën kuantike, gjë që çoi në zhvillimin e teknologjisë lazer. Një kontribut të madh në zhvillimin e kësaj dege të shkencës dhe teknologjisë dhanë shkencëtarët sovjetikë N. G. Basov dhe A. M. Prokhorov, të cilët u nderuan me çmimet Lenin (në 1959) dhe Nobel (në 1964).

Periudha e katërt e zhvillimit të elektronikës e ka origjinën në vitet 60 të shekullit të kaluar. Karakterizohet nga zhvillimi dhe zhvillimi praktik qarqe të integruara, i cili kombinonte prodhimin e elementeve aktive dhe pasive të pajisjeve funksionale në një cikël të vetëm teknologjik. Niveli i integrimit LSI arrin mijëra elementë në një kristal. Zotërimi i prodhimit të qarqeve të integruara të mëdha dhe shumë të mëdha bëri të mundur kalimin në krijimin e pajisjeve dixhitale të plota funksionale - mikroprocesorët, të krijuar për funksionimin e përbashkët me pajisjet e kujtesës dhe sigurimin e përpunimit dhe kontrollit të informacionit sipas një programi të caktuar.

Përparimet në elektronikën gjysmëpërçuese ishin një faktor në shfaqjen e mikroelektronikës. Më tej, zhvillimi i elektronikës ndjek rrugën e mikrominiaturizimit të pajisjeve elektronike, duke rritur besueshmërinë, efikasitetin e pajisjeve elektronike dhe mikroqarqet e integruara të IC-ve, duke përmirësuar treguesit e cilësisë së tyre, duke reduktuar përhapjen e parametrave, duke zgjeruar diapazonin e frekuencës dhe temperaturës. "Tranzistorizimi" i pajisjeve elektronike, i cili filloi në vitet 1950, do të mbetet një simbol i elektronikës gjysmëpërçuese në formën e saj cilësore të re - elektronikë integrale për vitet e ardhshme. Zhvillimi i një drejtimi të ri të elektronikës - optoelektronika, e cila kombinon metodat elektrike dhe optike të konvertimit dhe përpunimit të sinjalit (konvertimi i një sinjali elektrik në një optik, dhe më pas optik përsëri në një elektrik) - po merr një rëndësi të madhe.

Historia e zhvillimit të elektronikës. Faza e pestë mund të quhet gjysmëpërçues në procesorë... Ose rënia e epokës së silikonit. Në fushat e avancuara të elektronikës moderne, si zhvillimi dhe prodhimi i përpunuesve, ku madhësia dhe shpejtësia e elementëve gjysmëpërçues filluan të luanin një rol vendimtar, zhvillimi i teknologjive për përdorimin e silikonit pothuajse ka arritur kufirin e tij fizik. Vitet e fundit, përmirësime në performancën e qarqeve të integruara janë arritur duke rritur frekuencën e orës së funksionimit dhe duke rritur numrin e transistorëve.

Me një rritje të shpejtësisë së kalimit të transistorëve, lëshimi i tyre i nxehtësisë rritet në mënyrë eksponenciale. Kjo ndaloi në 2005 frekuencën maksimale të orës së procesorëve diku në rajonin prej 3 GHz, dhe që atëherë vetëm "multi-core" është rritur, e cila, në fakt, në thelb shënon kohën.

Përparimet e vogla janë privime në integrimin sasior të elementeve gjysmëpërçues në një çip duke reduktuar madhësinë e tyre fizike - një kalim në një proces teknologjik më delikat. Që nga viti 2009-11, teknologjia 32 nm u përdor në të gjitha, në të cilën gjatësia e kanalit të transistorit është vetëm 20 nm. Kalimi në një proces më të hollë 16 nm filloi vetëm në vitin 2014.

Shpejtësia e transistorëve rritet ndërsa zvogëlohet, por frekuenca e orës së bërthamës së procesorit nuk është më e mundur të rritet, pasi ishte deri në 90 nm të procesit teknologjik. Kjo flet vetëm për një ngërç në zhvillimin e teknologjive të silikonit, megjithëse ato do të përdoren për të paktën një shekull tjetër, nëse, sigurisht, nuk rivendoset cikli i shtatë i qytetërimit në këtë sistem diellor.

Zhvillimet e grafenit duhet të bëhen publike në dekadën e ardhshme, sidomos në këtë disa institucione ruse kanë avancuar falë dekriptimit të informacionit të ciklit të mëparshëm, emrat e të cilëve nuk mund t'i tregoj ende.

Grafeniështë një material gjysmëpërçues i ri-zbuluar vetëm në 2004. Disa laboratorë kanë sintetizuar tashmë një tranzistor me bazë grafeni që mund të funksionojë në tre gjendje të qëndrueshme. Një zgjidhje e ngjashme në silikon do të kërkonte tre transistorë gjysmëpërçues të veçantë. Kjo do të lejojë në të ardhmen e afërt krijimin e qarqeve të integruara nga më pak transistorë që do të kryejnë të njëjtat funksione si homologët e tyre të vjetëruar të silikonit.

Një avantazh tjetër i rëndësishëm i gjysmëpërçuesve të grafenit është aftësia e tyre për të vepruar në frekuenca të larta. Për më tepër, këto frekuenca mund të arrijnë 500-1000 GHz.