Войти
Поверхностный монтаж электронные компоненты Электроника включает в себя физику, технику, технологию и приложения, которые имеют дело с излучением, потоком и контролем электронов в вакууме и материи. Он использует активные устройства для управления потоком электронов с помощью усиления и выпрямления, что отличает его от классической электротехники, в которой используются пассивные эффекты, такие как сопротивление, емкость и индуктивность для управления током.
Электроника оказала большое влияние на развитие современного общества. Идентификация электрона в 1897 году, наряду с последующим изобретением вакуумной лампы, которая могла усиливать и исправлять слабые электрические сигналы, открыла сферу электроники и эру электронов. Это различие началось примерно в 1906 году с изобретения Ли Де Форест триода, который обеспечивал электрическое усиление слабых радиосигналов и звуковых сигналов. сигналы возможны с немеханическим устройством. До 1950 года эта область называлась «радиотехнологией», потому что ее основным применением была разработка и теория радио передатчиков, приемников и электронных ламп.
. твердотельная электроника "возникла после того, как первый рабочий транзистор был изобретен Уильямом Шокли, Уолтером Хаузером Браттейном и Джоном Бардином. в Bell Labs в 1947 году. MOSFET (МОП-транзистор) был позже изобретен Мохамедом Аталлой и Давоном Кангом в Bell Лаборатория в 1959 году. MOSFET был первым по-настоящему компактным транзистором, который можно было миниатюризировать и массово производить для широкого спектра применений, что произвело революцию в электронной промышленности и сыграло центральную роль в микроэлектронике революция и цифровая революция. С тех пор полевой МОП-транзистор стал основным элементом в большинстве современного электронного оборудования и является наиболее широко используемым электронным устройством в мире.
Электроника широко используется в обработке информации, телекоммуникациях и обработке сигналов. Способность электронных устройств действовать как переключатели делает возможной цифровую обработку информации. Технологии соединения, такие как печатные платы, технология упаковки электроники и другие разнообразные формы инфраструктуры связи, дополняют функциональность схемы и преобразуют смешанные электронные компоненты в обычную рабочую систему, называемая электронной системой ; примерами являются компьютеры или системы управления. Электронная система может быть компонентом другой инженерной системы или автономным устройством. По состоянию на 2019 год в большинстве электронных устройств используются полупроводниковые компоненты для электронного управления. Обычно электронные устройства содержат схемы, состоящие из активных полупроводников, дополненных пассивными элементами; такая схема описывается как электронная схема. Электроника имеет дело с электрическими схемами, которые включают активные электрические компоненты, такие как электронные лампы, транзисторы, диоды, интегральные схемы, оптоэлектроника и датчики, связанные с ними пассивные электрические компоненты и технологии межсоединений. Нелинейное поведение активных компонентов и их способность управлять электронными потоками делают возможным усиление слабых сигналов.
Изучение полупроводниковых устройств и связанных с ними технологий считается разделом физики твердого тела, тогда как проектирование и создание электронных схем для решения практических задач подпадают под электроника. Эта статья посвящена инженерным аспектам электроники.
Электроника имеет следующие отрасли:
Один из самых ранних радиоприемников Audion, сконструированный Де Форест в 1914 году. 
Техник по электронике, проверяющий напряжение на плате силовой цепи в комнате аэронавигационного оборудования на борту авианосца USS Abraham Lincoln (CVN-72).Электронный компонент - это любой физический объект в электронной системе, используемый для воздействия на электроны или связанные с ними поля способом, совместимым с предполагаемой функцией электронной системы. Компоненты, как правило, предназначены для соединения друг с другом, обычно путем пайки печатной платой (PCB), чтобы создать электронную схему с определенной функцией (например, усилитель, радиоприемник или генератор ). Компоненты могут быть упакованы по отдельности или в более сложные группы в виде интегральных схем. Некоторые общие электронные компоненты: конденсаторы, катушки индуктивности, резисторы, диоды, транзисторы и т. Д. делятся на активные (например, транзисторы и тиристоры ) или пассивные (например, резисторы, диоды, катушки индуктивности и конденсаторы).
Вакуумные лампы (Термоэмиссионные клапаны) были одними из самых первых электронных компонентов. Они почти единолично ответственны за революцию в электронике первой половины двадцатого века. Они позволили использовать гораздо более сложные системы и дали нам радио, телевидение, фонографы, радары, междугородную телефонию и многое другое. Они играли ведущую роль в области микроволнового излучения и передачи высокой мощности, а также телевизионных приемников до середины 1980-х годов. С тех пор твердотельные устройства почти полностью взяли на себя управление. Вакуумные лампы все еще используются в некоторых специализированных приложениях, таких как мощные ВЧ усилители, электронно-лучевые трубки, специальное звуковое оборудование, гитарные усилители и некоторые микроволновые печи. устройства.
Первый рабочий точечный транзистор был изобретен Джоном Бардином и Уолтером Хаузером Браттейном в Bell Labs в 1947 году. В апреле 1955 года IBM 608 был первым продуктом IBM, в котором использовались транзисторные схемы без каких-либо электронных ламп, и считается первым полностью транзисторным калькулятором, который производиться для коммерческого рынка. 608 содержал более 3000 германиевых транзисторов. Томас Дж. Уотсон-младший приказал, чтобы во всех будущих продуктах IBM использовались транзисторы. С тех пор транзисторы использовались почти исключительно для компьютерной логики и периферийных устройств. Однако первые соединительные транзисторы были относительно громоздкими устройствами, которые было трудно производить в рамках массового производства, что ограничивало их ряд специализированных приложений.
MOSFET (МОП-транзистор) был изобретен Мохамедом Аталлой и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 году. MOSFET был первым по-настоящему компактным транзистором, который можно было миниатюризировать. массовое производство для широкого спектра применений. Его преимущества включают высокую масштабируемость, доступность, низкое энергопотребление и высокую плотность. Он произвел революцию в электронной промышленности, став самым широко используемым электронным устройством в мире. MOSFET является основным элементом большинства современного электронного оборудования и сыграл центральную роль в революции в электронике, в микроэлектронике и в цифровой революции. Таким образом, полевой МОП-транзистор считается рождением современной электроники и, возможно, самым важным изобретением в электронике.
Схемы и компоненты можно разделить на две группы: аналоговые и цифровые.. Конкретное устройство может состоять из схем, которые имеют один или другой или смесь двух типов. Важная электронная техника как в аналоговой, так и в цифровой электронике включает использование обратной связи. Среди прочего, это позволяет создавать очень линейные усилители с высоким коэффициентом усиления и цифровые схемы, такие как регистры, компьютеры и генераторы.
Шасси преобразователя частоты Hitachi J100 Большинство аналоговых электронных устройств, таких как радиоприемники, состоят из комбинаций нескольких типов основных схем. Аналоговые схемы используют непрерывный диапазон напряжения или тока в отличие от дискретных уровней, как в цифровых схемах.
Количество различных аналоговых схем, разработанных к настоящему времени, огромно, особенно потому, что «схему» можно определить как что угодно, от одного компонента до систем, содержащих тысячи компонентов.
Аналоговые схемы иногда называют линейными схемами, хотя многие нелинейные эффекты используются в аналоговых схемах, таких как смесители, модуляторы и т. Д. Хорошими примерами аналоговых схем являются вакуумные ламповые и транзисторные усилители, операционные усилители и генераторы.
Редко можно найти современные схемы, полностью аналоговые. В наши дни аналоговые схемы могут использовать цифровые или даже микропроцессорные технологии для повышения производительности. Этот тип схемы обычно называют «смешанным сигналом», а не аналоговым или цифровым.
Иногда бывает трудно различить аналоговые и цифровые схемы, поскольку они имеют элементы как линейной, так и нелинейной работы. Примером может служить компаратор, который принимает постоянный диапазон напряжения, но выводит только один из двух уровней, как в цифровой схеме. Точно так же транзисторный усилитель с перегрузкой может иметь характеристики управляемого переключателя, имеющего по существу два уровня выходного сигнала. Фактически, многие цифровые схемы фактически реализованы как вариации аналоговых схем, подобных этому примеру - в конце концов, все аспекты реального физического мира по сути аналоговые, поэтому цифровые эффекты реализуются только путем ограничения аналогового поведения.
Цифровые схемы - это электрические схемы, основанные на нескольких дискретных уровнях напряжения. Цифровые схемы являются наиболее распространенным физическим представлением булевой алгебры и являются основой всех цифровых компьютеров. Для большинства инженеров термины «цифровая схема», «цифровая система» и «логика» взаимозаменяемы в контексте цифровых схем. В большинстве цифровых схем используется двоичная система с двумя уровнями напряжения, обозначенными «0» и «1». Часто логический «0» представляет собой более низкое напряжение и обозначается как «низкий», в то время как логическая «1» обозначается как «высокий». Однако в некоторых системах используется обратное определение («0» - «высокий») или текущие. Довольно часто разработчик логики может менять эти определения от одной схемы к другой, если он считает нужным упростить разработку. Определение уровней как «0» или «1» произвольно.
Тернарная (с тремя состояниями) логика была изучена, и созданы некоторые прототипы компьютеров.
Компьютеры, электронные часы и программируемые логические контроллеры (используемые для управления производственными процессами) состоят из цифровых схем. Цифровые сигнальные процессоры - другой пример.
Строительные блоки:
Высокоинтегрированные устройства:
Тепло, генерируемое электронными схемами, должно рассеиваться, чтобы предотвратить немедленный отказ и повысить долговременную надежность. Отвод тепла в основном достигается за счет пассивной теплопроводности / конвекции. Средства для достижения большего рассеивания включают радиаторы и вентиляторы для воздушного охлаждения, а также другие формы компьютерного охлаждения, такие как водяное охлаждение. Эти методы используют конвекцию, проводимость и излучение тепловой энергии.
Электронный шум определяется как нежелательные помехи, наложенные на полезный сигнал, которые имеют тенденцию скрывать его информационное содержание. Шум - это не то же самое, что искажение сигнала, вызванное цепью. Шум связан со всеми электронными цепями. Шум может генерироваться электромагнитно или термически, что можно уменьшить, снизив рабочую температуру схемы. Другие типы шума, такие как дробовой шум, удалить нельзя, так как они возникают из-за ограничений физических свойств.
Математические методы являются неотъемлемой частью изучения электроники. Чтобы стать специалистом в области электроники, необходимо также хорошо разбираться в математике анализа цепей.
Цепной анализ - это исследование методов решения в целом линейных систем для неизвестных переменных, таких как напряжение в определенном узле или ток через определенную ветвь сеть. Обычным аналитическим инструментом для этого является имитатор схем SPICE.
Также важным для электроники является изучение и понимание теории электромагнитного поля.
Из-за сложной природы теории электроники лабораторные эксперименты являются важной частью разработки электронных устройств. Эти эксперименты используются для тестирования или проверки конструкции инженера и обнаружения ошибок. Исторически лаборатории электроники состояли из электронных устройств и оборудования, расположенных в физическом пространстве, хотя в последние годы наблюдается тенденция к использованию программного обеспечения для моделирования лаборатории электроники, такого как CircuitLogix, Multisim, и PSpice.
Сегодняшние инженеры-электронщики имеют возможность проектировать схемы с использованием готовых строительных блоков, таких как источники питания, полупроводники (то есть полупроводниковые устройства, такие как транзисторы ) и интегральные схемы. Программное обеспечение для автоматизации проектирования электроники включает в себя программы захвата схем и программы проектирования печатных плат. Популярные имена в мире программного обеспечения EDA: NI Multisim, Cadence (ORCAD ), EAGLE PCB and Schematic, Mentor (PADS PCB и LOGIC Schematic), Altium (Protel), LabCentre Electronics ( Proteus), gEDA, KiCad и многие другие.
На протяжении многих лет использовалось множество различных методов соединения компонентов. Например, ранняя электроника часто использовала двухточечную проводку с компонентами, прикрепленными к деревянным макетам для построения схем. Конструкция Cordwood и проволочная обмотка были другими методами. В большинстве современных электронных устройств используются печатные платы, изготовленные из таких материалов, как FR4 или более дешевая (и менее износостойкая) бумага на основе синтетической смолы (SRBP, также известная как Paxoline / Паксолин (торговые марки) и FR2) - характеризуется коричневым цветом. Проблемы здоровья и окружающей среды, связанные со сборкой электроники, привлекли повышенное внимание в последние годы, особенно в отношении продуктов, предназначенных для Европейского Союза, с его Директивой об ограничении использования опасных веществ (RoHS) и Отходом электрического и электронного оборудования. Директива (WEEE), вступившая в силу в июле 2006 года.
Проектирование электронных систем касается междисциплинарных вопросов проектирования сложных электронных устройств и систем, таких как как мобильные телефоны и компьютеры. Предмет охватывает широкий спектр, от проектирования и разработки электронной системы (разработка нового продукта ) до обеспечения ее надлежащего функционирования, срока службы и утилизации. Следовательно, проектирование электронных систем - это процесс определения и разработки сложных электронных устройств для удовлетворения заданных требований пользователя.
Электрические компоненты обычно монтируются следующими способами:
Электронная промышленность состоит из различных секторов. Центральной движущей силой всей электронной промышленности является сектор полупроводниковой промышленности, годовой объем продаж которого по состоянию на 2018 год превысил 481 миллиард долларов. Крупнейшим отраслевым сектором является электронная коммерция, который генерировал более 29 триллионов долларов в 2017 году. Наиболее широко производимым электронным устройством является полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET) с оценкой 13 секстиллионов MOSFET производились в период с 1960 по 2018 год.
Электронный портал  | В Викиучебниках есть дополнительная информация по теме: Электроника |
| В Викиучебниках есть книга по теме: Электротехника |
 | Wikisource содержит исходный текст, относящийся к этой статье: Категория: Электроника |
 | В Викиверситете есть учебные ресурсы о Школа: Электроника |
 | На Викискладе есть материалы, связанные с Электроникой. |
