Технология получения полупроводниковых кристаллов, чистота которых позволяет создавать элементы размером в несколько нанометров стали называть нанотехнология, а раздел электроники — микроэлектроника.

В семидесятые годы, XX столетия в процессе миниатюризации твердотельной электроники в ней наметился раскол на аналоговую и цифровую микроэлектронику. В условиях конкуренции на рынке производителей элементной базы победу одержали производители цифровой электроники. И в XXI столетии производство и эволюция аналоговой электроники практически была остановлена. Так как в реальности все потребители микроэлектроники требуют от нее, как правило не цифровые, а непрерывные аналоговые сигналы или действия, цифровые устройства снабжены ЦАП-ами на своих входах и выходах. Миниатюризация электронных схем сопровождалась ростом быстродействия устройств. Так первые цифровые устройства ТТЛ технологии требовали микросекунды на переключение из одного состояния в другое и потребляли большой ток, требовавший специальных мер для отвода тепла.

В начале XXI века эволюция твердотельной электроники в направлении миниатюризации элементов постепенно приостановилась и в настоящее время практически остановлена. Эта остановка была предопределена достижением минимально возможных размеров транзисторов, проводников и других элементов на кристалле полупроводника еще способных отводить выделяемое при протекании тока тепло и не разрушаться. Эти размеры достигли единиц нанометров и поэтому технология изготовления микрочипов называется нанотехнологией. Следующим этапом в эволюции электроники возможно станет оптоэлектроника, в которой несущим элементом выступит фотон, значительно более подвижный, менее инерционный чем электрон/»дырка» в полупроводнике твердотельной электроники.

Основные твердотельные активные приборы, используемые в электронных устройствах:

• Диод проводник с односторонней проводимостью от анода к катоду используется для выпрямления переменного тока;
• Диод прибор с относительно стабильным пороговыми напряжениями анод-катод — стабилизатор напряжения, ограничитель напряжения;
• Диод прибор с нелинейной зависимостью ток-напряжение как усилитель или генератор СВЧ электрических сигналов: туннельный диод, лавинно-пролетный диод, диод Ганна, диод Шотки;
• Биполярные транзисторы — транзисторы с двумя физическими p-n-переходами, ток Коллектор-Эмиттер которого управляется током База-Эмиттер;
• Полевой транзистор — транзистор, ток Исток-Сток которого управляется Напряжением на p-n- или n-p-переходе Затвор-Сток или потенциала на нем в транзисторах без физического перехода — с затвором, гальванически изолированным от канала Сток-Исток;
• Диоды с управляемой проводимостью динисторы и тиристоры, используемые как переключатели, светодиоды и фотодиоды используемые как преобразователи э/м излучения в электрические сигналы или электрическую энергию или обратно;
• Интегральная микросхема — комбинация активных и пассивных твердотельных

элементов на одном или нескольких кристаллах в одном корпусе, используемые как модуль, электронная схема в аналоговой и цифровой микроэлектронике.

Примеры использования твердотельных приборов в электронике:

• Умножитель напряжения на выпрямительном диоде;
• Умножитель частоты на нелинейном диоде;
• Эмиттерный повторитель (напряжения)на биполярном транзисторе;
• Коллекторный усилитель (мощности) на биполярном транзисторе;
• Эмулятор индуктивности на интегральных микросхемах, конденсаторах и резисторах;
• Преобразователь входного сопротивления на полевом или биполярном транзисторе, на интегральной микросхеме операционного усилителя в аналоговой и цифровой микроэлектронике;
• Генератор электрических сигналов на полевом диоде, диоде Шотки, транзисторе или интегральной микросхеме в генераторах сигналов переменного тока;
• Выпрямитель напряжения на выпрямительном диоде в цепях переменного электрического тока в разнообразных устройствах;
• Источник стабильного напряжения на стабилитроне в стабилизаторах напряжения;
• Источник стабильного напряжения на выпрямительном диоде в схемах смещения напряжения база-эмиттер биполярного транзистора;
• Светоизлучающий элемент в осветительном приборе на светодиоде;
• Светоизлучающий элемент в оптоэлектронике на светодиоде;
• Светоприемный элемент в оптоэлектронике на фотодиоде;
• Светоприемный элемент в солярных панелях солярных электростанций;
• Усилитель мощности на биполярном или полевом транзисторе, на интегральной микросхеме Усилитель мощности в выходных каскадах усилителй мощности сигналов, переменного и постоянного тока;
• Логический элемент на транзисторе, диодах или на интегральной микросхеме цифровой электроники;
• Ячейка памяти на одном или нескольких транзисторах в микросхемах памяти;
• Усилитель высоких частот на диоде;
• Процессор цифровых сигналов на интегральной микросхеме цифрового микропроцессора;
• Процессор аналоговых сигналов на тразисторах, интегральной микросхеме аналогового микропроцессора или на операционных усилителях;
• Периферийные устройства компьютера на интегральных микросхемах или транзисторах;
• Входной каскад операционного или дифференциального усилителя на транзисторе;
• Электронный ключ в схемах коммутации сигналов на полевом транзисторе с изолированным затвором;
• Электронный ключ в схемах с памятью на диоде Шотки;

Надёжность электронных устройств

Надёжность электронных устройств складывается из надёжности самого устройства и надёжности электроснабжения. Надёжность самого электронного устройства складывается из надёжности элементов, надёжности соединений, надёжности схемы и др. Графически надёжность электронных устройств отображается кривой отказов (зависимость числа отказов от времени эксплуатации). Типовая кривая отказов имеет три участка с разным наклоном. На первом участке число отказов уменьшается, на втором участке число отказов стабилизируется и почти постоянно до третьего участка, на третьем участке число отказов постоянно растёт до полной непригодности эксплуатации устройства.

См. также

• Автоэлектроника
• Микроэлектроника
• Министерство электронной промышленности СССР
• Оптоэлектроника
• Радиотехника
• Фотоника
• Радиодетали

Примечания

1. ↑ Электроника — статья из Большой советской энциклопедии

Литература

• Малютин А. Е., Филиппов И. В. История электроники М.: Электронный учебник — РГРТА, 2006.
• Титце У. , Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. — М.: Мир, 1982
• Гейтс Э. Д. Введение в электронику — 1998
• Горбачёв Г. Н. Чаплыгин Е. Е. Промышленная электроника / Под ред. проф. В. А. Лабунцова. — М.: Энергоатомиздат, 1988.
• Грабовски Б. Краткий справочник по электронике — 2004.
• Жеребцов И. П. Основы электроники. — 1989

Носимая электроника — что это такое, примеры устройств, обзоры, советы, новинки, технологии, здоровье

К категории носимой электроники относится очень большое количество гаджетов. Среди них: часы, очки и прочие устройства надеваемого форм-фактора. Прямое назначение носимой электроники — совмещать привычную форму и современную электронную начинку, именно поэтому ее можно и нужно носить с собой, где бы вы ни были.

Зачастую носимая электроника отвечает определенным требованиям, к примеру, браслеты считывают пульс, очки создают дополненную реальность, а часы могут быть небольшим «компаньоном» смартфону, лежащему в кармане, отображая уведомления с основного экрана. Каждый сам решает, что ему нужно и уже исходя из этого подбирает носимый аксессуар. Со временем в нашей жизни станет намного больше подобных помощников. Давайте привыкать к ним сейчас. Тем более, к хорошему привыкают быстро.

Примерно с 2010 года в мире появляется все больше компактных устройств. Речь идет о разного рода беспилотных дронах, медицинских сенсорах и так далее. Они способны выполнять сложные задачи вроде полетов на большую высоту, разведки территорий и слежения за здоровьем людей, но имеют один большой минус — малую длительность автономной работы. Так как эти устройства обладают небольшими размерами, их невозможно оснастить большими аккумуляторами. Решить эту проблему можно разве что установкой солнечных батарей. На данный момент большая часть этих источников питания тоже обладает внушительными размерами, но недавно арабские ученые разработали технологию, при помощи которых можно создавать крошечные и легкие панели. Сообщается, что при желании их можно установить даже на поверхность мыльных пузырей. Звучит интригующе, так что давайте разберемся в подробностях.

Читать далее

По данным исследовательской компании Gartner, в 2017 году в мире было продано 140 миллионов носимых устройств. В своем отчете специалисты организации учитывали только «умные» часы , но ведь помимо них также есть медицинские устройства вроде патчей для слежения за сердечным ритмом, слуховых аппаратов и так далее. Главным минусом потребительской и медицинской техники такого рода является необходимость в частой подзарядке. А все потому, что в небольшие устройства невозможно впихнуть огромные аккумуляторы — из-за этого от одного заряда устройства работают всего лишь по паре дней. Недавно группа ученых из Сингапура разработала способ зарядки носимых устройств без использования проводов. Если вкратце, по их идее, заряжать часы и браслеты можно будет при помощи смартфона по беспроводной связи. Звучит как что-то фантастическое, поэтому давайте разберемся, как такое возможно?

Читать далее

В далекие восьмидесятые годы прошлого века компания Apple сумела сделать популярными персональные компьютеры. Новый двадцать первый век Apple начала компактными плеерами iPod, позволяющими слушать цифровую музыку везде и всегда. До тех пор, пока Стив Джобс не показал в 2007 году первый iPhone, смартфоны хотя и существовали, но не играли в жизни большинства людей никакой роли. Но есть и другая техника, которая не устаревает веками. Тысячелетие назад появились первые в истории человечества программируемые устройства и сейчас Apple лидирует по поставкам компьютеризированных версий этих продуктов.

Читать далее

Фитнес-трекеры, датчики ЭКГ и прочие полезные сенсоры имеют всего один (но довольно существенный) недостаток — их можно просто забыть надеть на руку или зарядить. А что если поместить устройство внутрь человеческого тела? Звучит как завязка произведения в стиле киберпанк? Вовсе нет. Это уже совсем скоро сможет сделать практически любой желающий благодаря миниатюрным вживляемым трекерам от IOTA Biosciences.

Читать далее

Китайские школы уже сейчас отслеживают местоположение учеников через оснащенную чипами «умную форму». В каждом комплекте одежды — по два чипа, которые располагаются на плечах. Именно они и позволяют узнать, когда ученик входит в школу или выходит из нее. Кроме того, используется также элемент технологии распознавания лиц, определяющий, свою ли форму надел школьник. Если ученик пожелает покинуть школу в учебные часы, то прозвучит сигнал.

Читать далее

На сегодняшний день основным фактором, сдерживающим разработку умной одежды и носимой электроники, является отсутствие легких, универсальных и при этом долговечных источников питания, ведь традиционные литий-ионные аккумуляторы для этих целей не подходят. Но совсем скоро все может измениться благодаря разработке ученых из Массачусетского Университета в Амхерсте. Они разработали метод создания системы хранения энергии, который легко интегрируется в одежду путем «вышивания элементов питания».

Читать далее

Компания Google сообщила, что не представит в текущем году одно из долгожданных устройств. А операционной системы Wear OS 3.0 вообще не будет. Что вместо нее?

Читать далее

На этой неделе Tommy Hilfiger представили новую линейку одежды со встроенными трекерами. Речь вовсе не об умной одежде, которая будет следить за вашей активностью и доносить уведомления. «Технология умных чипов» от Tommy Hilfiger следит за тем, как часто вы носите элемент одежды и где.

Читать далее

Современные носимые устройства, как правило, предназначены для подсчета шагов, измерения пульса и отображения уведомлений. Браслет Embr Wave предназначен для совсем иных целей. Он охлаждает вас, когда вам слишком жарко, и согревает в прохладную погоду. Embr Wave – это персональный термостат.

Читать далее

Технологии становятся все более погружающими, и вот мы уже готовы озвучивать текст, если бы только это не было прилюдно. Исследователи из MIT Media Lab придумали для вас идеальное устройство. Выглядит оно как маска Бэйна, скрещенная с осьминогом. Или, если вы помните фильм «Чужие», напоминает монстра, который обхватывает вашу голову, прежде чем впиться вам в челюсть.

Читать далее

Электроника | Устройства, факты и история

транзистор

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Лэй Цзюнь Ан Ван Роберт Моррис Пейдж Уолтер Шоттки

Похожие темы:

физика промышленность электронная система

Просмотреть весь связанный контент →

Последние новости

25 марта 2023 г., 11:22 по восточноевропейскому времени (AP)

Соучредитель Intel, филантроп Гордон Мур скончался в возрасте 94 лет

Гордон Мур, соучредитель корпорации Intel, задавший головокружительный темп прогресса в области цифровых технологий

Электроника , отрасль физики и электротехники, изучающая эмиссию, поведение и эффекты электронов и электронных устройств.

Электроника охватывает исключительно широкий спектр технологий. Первоначально этот термин применялся к изучению поведения и движения электронов, особенно наблюдаемого в первых электронных лампах. Оно стало использоваться в более широком смысле с развитием знаний о фундаментальной природе электронов и о том, как можно использовать движение этих частиц. Сегодня многие научные и технические дисциплины занимаются различными аспектами электроники. Исследования в этих областях привели к разработке таких ключевых устройств, как транзисторы, интегральные схемы, лазеры и оптические волокна. Это, в свою очередь, позволило производить широкий спектр электронных потребительских, промышленных и военных товаров. Действительно, можно сказать, что мир находится в эпицентре электронной революции, по крайней мере столь же значительной, как промышленная революция 19-го века.век.

гибкая электроника

Посмотреть все видео к этой статье

В этой статье рассматривается историческое развитие электроники, освещаются основные открытия и достижения. В нем также описываются некоторые ключевые электронные функции и то, как различные устройства выполняют эти функции.

История электроники

Теоретические и экспериментальные исследования электричества в 18-19 веках привели к созданию первых электрических машин и началу широкого применения электричества. История электроники начала развиваться отдельно от истории электричества в конце XIX в.век с идентификацией электрона английским физиком сэром Джозефом Джоном Томсоном и измерением его электрического заряда американским физиком Робертом А. Милликеном в 1909 году.

Викторина «Британника»

Викторина «Электроника и гаджеты»

Во время работы Томсона американский изобретатель Томас А. Эдисон наблюдал голубоватое свечение в некоторых из своих ранних лампочек при определенных условиях и обнаружил, что ток будет течь от одного электрода в лампе к другому, если второй (анодный) ) были заряжены положительно по отношению к первому (катоду). Работа Томсона и его учеников, а также английского инженера Джона Эмброуза Флеминга показала, что так называемый эффект Эдисона является результатом испускания электронов катодом, горячей нитью накаливания в лампе. Движение электронов к аноду, металлической пластине, представляет собой электрический ток, которого не было бы, если бы анод был заряжен отрицательно.

Это открытие послужило толчком к разработке электронных ламп, в том числе усовершенствованной рентгеновской трубки американского инженера Уильяма Д. Кулиджа и термоэмиссионного клапана Флеминга (двухэлектродной вакуумной трубки) для использования в радиоприемниках. Обнаружение радиосигнала, представляющего собой переменный ток очень высокой частоты (AC), требует выпрямления сигнала; т. е. переменный ток должен преобразовываться в постоянный ток с помощью устройства, проводящего только тогда, когда сигнал имеет одну полярность, но не когда он имеет другую полярность, — как раз то, что делает клапан Флеминга (запатентованный в 1904) сделал. Ранее радиосигналы обнаруживались с помощью различных эмпирически разработанных устройств, таких как детектор «кошачий ус», который состоял из тонкой проволоки (усы), находящейся в тонком контакте с поверхностью природного кристалла сульфида свинца (галенита) или какого-либо другого полупроводниковый материал. Эти устройства были ненадежными, не обладали достаточной чувствительностью и требовали постоянной регулировки контакта усов с кристаллом для получения желаемого результата. Тем не менее, они были предшественниками современных твердотельных устройств. Тот факт, что кристаллические выпрямители вообще работали, побуждал ученых продолжать их изучение и постепенно получать фундаментальное понимание электрических свойств полупроводниковых материалов, необходимое для изобретения транзистора.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

В 1906 году американский инженер Ли Де Форест разработал вакуумную лампу, способную усиливать радиосигналы. Де Форест добавил сетку из тонкой проволоки между катодом и анодом двухэлектродного термоэмиссионного клапана, сконструированного Флемингом. Таким образом, новое устройство, которое Де Форест назвал Audion (запатентовано в 1907 году), представляло собой трехэлектродную электронную лампу. При работе на анод в такой вакуумной трубке подается положительный потенциал (смещен положительно) по отношению к катоду, а сетка смещена отрицательно. Большое отрицательное смещение сетки предотвращает попадание электронов, испускаемых катодом, на анод; однако, поскольку сетка представляет собой в основном открытое пространство, менее отрицательное смещение позволяет некоторым электронам проходить через нее и достигать анода. Таким образом, небольшие изменения потенциала сетки могут контролировать большие величины анодного тока.

Вакуумная лампа позволила развить радиовещание, междугородную телефонию, телевидение и первые электронные цифровые компьютеры. Эти первые электронные компьютеры были, по сути, самыми большими из когда-либо созданных ламповых систем. Возможно, самым известным представителем является ENIAC (электронный числовой интегратор и компьютер), завершенный в 1946 году. очень высокие частоты, иметь надежность выше средней или быть очень компактными (размером с наперсток). Электронно-лучевая трубка, первоначально разработанная для отображения электрических сигналов на экране для инженерных измерений, превратилась в телевизионную кинескопную трубку. Такие трубки работают за счет преобразования электронов, испускаемых катодом, в тонкий пучок, который падает на флуоресцентный экран на конце трубки. Экран излучает свет, который можно наблюдать снаружи трубки. Отклонение электронного луча вызывает появление на экране световых узоров, создающих желаемые оптические изображения.

Несмотря на значительный успех твердотельных устройств в большинстве электронных приложений, существуют определенные специальные функции, которые могут выполнять только электронные лампы. Обычно они включают работу при экстремальных значениях мощности или частоты.

Вакуумные трубки хрупкие и со временем изнашиваются в процессе эксплуатации. Отказ происходит при нормальном использовании либо из-за многократного нагревания и охлаждения при включении и выключении оборудования (термическая усталость), что в конечном итоге приводит к физическому разрушению какой-либо части внутренней структуры трубы, либо из-за ухудшения свойств катод остаточными газами в трубке. Вакуумным лампам также требуется время (от нескольких секунд до нескольких минут), чтобы «разогреться» до рабочей температуры, что в лучшем случае доставляет неудобство, а в некоторых случаях серьезно ограничивает их использование. Эти недостатки побудили ученых Bell Laboratories искать альтернативу электронной лампе и привели к разработке транзистора.

Определение электроники | Учебное пособие по электронике и электротехнике

Определение электроники и различия между электроникой и электротехникой.

Электроника Определение – Электроника – это отрасль науки, которая занимается изучением потока и управления электронами ( электричество ), а также изучением их поведения и эффектов в вакууме, газах и полупроводниках, а также с устройствами, использующими такие электроны. электроны.

Этот контроль электронов осуществляется с помощью устройств ( электронные компоненты ), которые сопротивляются, переносят, выбирают, направляют, переключают, сохраняют, манипулируют и используют электрон.

Содержание

Разница между определением электротехники и электроники

Электроника имеет дело с потоком заряда ( электронов ) через неметаллические проводники ( полупроводники ).

Электротехника имеет дело с потоком заряда по металлическим проводникам.

Пример : Поток заряда через кремний, который не является металлом, относится к электронике, тогда как поток заряда через медь, которая является металлом, относится к электричеству.

Основные электрические единицы и определение

1. Пассивный

Способен работать без внешнего источника питания. Типичными пассивными компонентами являются резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и диоды (, хотя последние представляют собой особый случай ).

Пассивные электронные компоненты

2. Активные

Для работы требуется источник питания. Включает транзисторы ( все типы ), интегральные схемы (все типы ), симисторы, тиристоры, светодиоды и т. д.

Активные электронные компоненты

3. Постоянный ток

Постоянный ток. Электроны движутся только в одном направлении. Течение тока идет от отрицательного к положительному, хотя часто удобнее думать об этом как от положительного к отрицательному. Это иногда называют « обычным » током, в отличие от потока электронов.

4. Переменный ток

Переменный ток. Электроны движутся в обоих направлениях циклически — сначала в одну сторону, затем в другую. Скорость изменения направления определяет частота, измеряемая в герцах ( циклов в секунду ).

5. Частота

Единица измерения — Герц, символ — Гц, старый символ — cps ( циклов в секунду ).

Полный цикл завершается, когда сигнал переменного тока переходит от нуля вольт к одному пределу, обратно через ноль вольт к противоположному пределу и возвращается к нулю.

Допустимый диапазон звуковых частот от 20 Гц до 20 000 Гц. Количество раз, когда сигнал завершает полный цикл за одну секунду, является частотой.

6. Напряжение

Единица измерения — вольты, символ — V или U, старый символ — E. Напряжение — это « давление » электричества, или « электродвижущая сила » ( отсюда старый термин E ).

Батарея 9 В имеет напряжение 9 В постоянного тока и может быть положительным или отрицательным в зависимости от клеммы, используемой в качестве эталона.

Сеть имеет напряжение 220, 240 или 110 В в зависимости от того, где вы живете – это переменное напряжение, чередующееся между положительными и отрицательными значениями. Напряжение также обычно измеряется в милливольтах ( мВ ), а 1000 мВ — это 1 В. Также используются микровольты ( мкВ ) и нановольты ( нВ ).

7. Ток

Единица измерения — ампер ( ампер ), символ — I. Ток — это поток электричества ( электронов ). Между клеммами батареи или другого источника напряжения ток не течет, если не подключена нагрузка.

Величина тока определяется доступным напряжением и сопротивлением ( или импедансом ) нагрузки и источника питания.

Ток может быть переменным или постоянным, положительным или отрицательным, в зависимости от ссылки.

Для электроники ток также может измеряться в мА ( миллиампер ) – 1000 мА соответствует 1 А. Наноамперы ( нА ) также используются в некоторых случаях.

8. Сопротивление

Единица измерения — Ом, символ — R или Ω . Сопротивление является мерой того, насколько легко ( или с какой трудностью ) электроны будут течь через устройство.

Медный провод имеет очень низкое сопротивление, поэтому небольшое напряжение позволяет протекать большому току.

Аналогично, пластиковая изоляция имеет очень высокое сопротивление и предотвращает протекание тока от одного провода к соседним.

Резисторы имеют определенное сопротивление, поэтому ток можно рассчитать для любого напряжения. Сопротивление в пассивных устройствах всегда положительное ( т.е. > 0 )

9. Емкость

Единица измерения — фарады, символ — C. Емкость — это мера накопленного заряда. В отличие от батареи, конденсатор накапливает заряд электростатически, а не химически, и реагирует гораздо быстрее.

Конденсатор пропускает переменный ток, но не пропускает постоянный ток (по крайней мере, для всех практических целей). Реактивное сопротивление или сопротивление переменному току ( называется импедансом ) конденсатора зависит от его значения и частоты сигнала переменного тока. Емкость всегда положительная величина.

10. Индуктивность

Единица измерения Генри, символ H или L ( в зависимости от контекста ). Индуктивность возникает в любом куске проводящего материала, но наматывается на катушку, чтобы быть полезной.

Катушка индуктивности хранит заряд магнитным образом и имеет низкий импеданс для постоянного тока ( теоретически равен нулю ), и более высокое сопротивление переменному току зависит от значения индуктивности и частоты.

В этом отношении он представляет собой электрическую противоположность конденсатору. Индуктивность всегда положительная величина. Символ « Hy » иногда используется в США. Нет такого символа.

11. Импеданс

Единица измерения — Ом, символ — Ω или Z. В отличие от сопротивления, импеданс зависит от частоты и указывается для сигналов переменного тока. Импеданс состоит из комбинации сопротивления, емкости и/или индуктивности.

Во многих случаях импеданс и сопротивление совпадают (например, резистор ). Полное сопротивление чаще всего положительное (, как сопротивление ), но может быть отрицательным для некоторых компонентов или цепей.

12. Децибелы

Единицей измерения является бел, но поскольку это большое значение, используются деци-белы ( 1/10 бел ), символ – дБ.

Децибелы используются в аудио, поскольку они представляют собой логарифмическую меру напряжения, тока или мощности и хорошо соответствуют реакции уха.

Изменение на 3 дБ составляет половину или двойную мощность ( 0,707 или 1,414 напряжения или тока соответственно ).

Определение электроники – Основное определение электроники и электричества

Заключение

Надеюсь, теперь определение электроники вам ясно.