Elektronika

Elektronika , filiāle fizika un elektrotehnika, kas nodarbojas ar elektronu un elektronisko ierīču emisiju, uzvedību un iedarbību.

Elektronika aptver ārkārtīgi plašs tehnoloģiju klāsts. Sākotnēji šis termins tika lietots elektronu uzvedības un kustības izpētei, jo īpaši tas tika novērots pirmajās elektronu caurulēs. To sāka izmantot plašākā nozīmē ar progresu zināšanās par elektronu būtību un par veidu, kā šo daļiņu kustību varētu izmantot. Mūsdienās daudzi zinātniski un tehniski disciplīnas risināt dažādus elektronikas aspektus. Pētījumi šajās jomās ir ļāvuši izstrādāt tādas galvenās ierīces kā tranzistori , integrētās shēmas , lāzeri un optiskās šķiedras. Tas savukārt ļāva ražot plašu elektronisko patēriņa, rūpniecības un militāro preču klāstu. Patiešām, var teikt, ka pasaule ir vismaz tikpat nozīmīgas elektroniskās revolūcijas vidū kā 19. gadsimta industriālā revolūcija.



elastīga elektronika

elastīga elektronika Ekrāna drukājamas elektroniskās tintes izstrāde elastīgai elektronikai. Amerikas Ķīmijas biedrība (Britannica izdevniecības partneris) Skatiet visus šī raksta videoklipus



ir apvienotā karaliste sala

Šajā rakstā ir apskatīta elektronikas vēsturiskā attīstība, izceļot galvenos atklājumus un sasniegumus. Tajā aprakstītas arī dažas galvenās elektroniskās funkcijas un veids, kā dažādas ierīces veic šīs funkcijas.

Elektronikas vēsture

Vakuuma caurules laikmets

Teorētiskie un eksperimentālie elektrības pētījumi 18. un 19. gadsimtā noveda pie pirmo elektrisko mašīnu izstrādes un elektroenerģijas plašas izmantošanas sākuma. Elektronikas vēsture sāka attīstīties atsevišķi no elektrības vēstures 19. gadsimta beigās, kad angļu fiziķis identificēja elektronu Sers Džozefs Džons Tomsons un tā mērīšana elektriskais lādiņš amerikāņu fiziķis Roberts A. Millikans 1909. gadā.



tauki ir kāda veida audi

Tomsona darba laikā amerikāņu izgudrotājs Tomass A. Edisons noteiktos apstākļos bija novērojis zilganu mirdzumu dažās agrīnās spuldzēs un atklāja, ka strāva plūst no viena elektroda lampā uz otru, ja otrajam (anodam) ir pozitīvs lādiņš attiecībā pret pirmo (katodu). Tomsona un viņa studentu, kā arī angļu inženiera Džona Ambroza Fleminga darbs atklāja, ka šis tā sauktais Edisona efekts bija elektronu emisijas rezultāts no katoda - lampas karstās kvēldiega. Elektronu kustība uz anodu, metāla plāksni, izveidota elektriskā strāva, kuras nebūtu, ja anods būtu negatīvi uzlādēts.

Šis atklājums sniedza impulss elektronu cauruļu izstrādei, ieskaitot amerikāņu inženiera William D. Coolidge uzlabotu rentgenstaru un Fleminga termionālo vārstu (divu elektrodu vakuuma caurule) izmantošanai radio uztvērējos. Radiosignāla noteikšana, kas ir ļoti augsta frekvence maiņstrāva (AC) prasa signāla labošanu; i., maiņstrāva ir jāpārvērš par līdzstrāvu (DC) ierīcei, kas vada tikai tad, kad signālam ir viena polaritāte, bet ne tad, kad tai ir otra - tieši tas, ko darīja Fleminga vārsts (patentēts 1904. gadā). Iepriekš radiosignālus uztvēra dažādas empīriski izstrādātas ierīces, piemēram, kaķu ūsu detektors, kas sastāvēja no smalkas stieples (ūsas), kas smalkā saskarē ar svina sulfīda dabīgā kristāla (galena) vai kāda cita pusvadītāja materiāla virsmu . Šīs ierīces nebija atkarīgas, tām nebija pietiekamas jutības, un, lai iegūtu vēlamo rezultātu, tām vajadzēja pastāvīgi pielāgot kontaktu ar ūsu un kristālu. Tomēr tie bija mūsdienu cietvielu ierīču priekšgājēji. Fakts, ka kristāla taisngrieži vispār strādāja, mudināja zinātniekus turpināt tos pētīt un pakāpeniski iegūt fundamentālu izpratni par pusvadītāju materiālu elektriskajām īpašībām, kas nepieciešamas, lai atļautu izgudrot tranzistoru.

1906. gadā Lī De Forests , amerikāņu inženieris, izstrādāja vakuuma caurules veidu, kas spēja pastiprināt radiosignālus. De Forests pievienoja smalkas stieples režģi starp Fleminga konstruētā divu elektrodu termioniskā vārsta katodu un anodu. Jaunā ierīce, kuru De Forests dēvēja par Audion (patentēta 1907. gadā), tādējādi bija trīselektrodu vakuuma caurule. Darbībā anodam šādā vakuuma caurulē tiek piešķirts pozitīvs potenciāls (pozitīvi neobjektīvs ) attiecībā uz katodu, kamēr režģis ir negatīvi tendenciozs. Liels negatīvs novirze uz režģa neļauj elektroniem, kas izstaro no katoda, sasniegt anodu; tomēr, tā kā režģis lielākoties ir atvērta telpa, mazāk negatīva novirze ļauj dažiem elektroniem iziet cauri tai un sasniegt anodu. Nelielas tīkla potenciāla variācijas var kontrolēt lielu anoda strāvas daudzumu.



Vakuuma caurule ļāva attīstīt radio apraidi, tālsarunu, televīziju un pirmos elektroniskos digitālos datorus. Šie agrīnie elektroniskie datori patiesībā bija lielākās vakuuma cauruļu sistēmas, kādas jebkad būvētas. Varbūt vispazīstamākais pārstāvis ir ENIAC ( Elektroniskais skaitliskais integrators un dators ), kas pabeigta 1946. gadā.

Īpašās prasības attiecībā uz daudzajiem dažādiem vakuuma cauruļu pielietojumiem radīja daudzus uzlabojumus, ļaujot tiem rīkoties ar lielu enerģijas daudzumu, darboties ļoti augstās frekvencēs, ar lielāku uzticamību nekā vidēji vai padarīt ļoti kompaktu (uzpirksteņa lielumu). Katodstaru caurule, kas sākotnēji tika izstrādāta elektrisko viļņu formu parādīšanai uz ekrāna inženiertehniskiem mērījumiem, pārtapa par televīzijas attēlu cauruli. Šādas caurules darbojas, veidojot no katoda izstarotos elektronus plānā starā, kas triecas pret fluorescējošu ekrānu caurules galā. Ekrāns izstaro gaismu, kuru var apskatīt no caurules ārpuses. Elektrona kūļa novirzīšana uz ekrāna rada gaismas modeļus, radot vēlamos optiskos attēlus.

Neskatoties uz cietvielu ierīču ievērojamiem panākumiem lielākajā daļā elektronisko lietojumu, ir noteiktas specializētas funkcijas, kuras var veikt tikai vakuuma caurules. Tie parasti ietver darbību pie galējās jaudas vai frekvences.



Vakuuma caurules ir trauslas un galu galā nolietojas. Neveiksme rodas normālas lietošanas gadījumā vai nu no atkārtotas sildīšanas un atdzesēšanas, kad iekārta tiek ieslēgta un izslēgta (termiskais nogurums), kas galu galā rada fizisku lūzumu kādā caurules iekšējās struktūras daļā, vai no degradācija no katoda īpašībām ar atlikušajām gāzēm mēģenē. Vakuuma caurulēm ir vajadzīgs laiks (no dažām sekundēm līdz vairākām minūtēm), lai tās sasiltu līdz darba temperatūrai - labākajā gadījumā tas rada neērtības un dažos gadījumos nopietnu ierobežojumu to izmantošanai. Šie trūkumi motivēja Bell Laboratories zinātniekus meklēt alternatīva līdz vakuuma caurulei un noveda pie tranzistors .

cik tur ir ģenētisko kodu