categorii: Electricieni novici, Despre electricieni și nu numai
Număr de vizualizări: 21653
Comentarii la articol: 0

De ce electricienii nu sunt întotdeauna prieteni cu electronica. Partea 2. Cum se studiază electronica

 

De ce electricienii nu sunt întotdeauna prieteni cu electronicaPrima parte a articolului:De ce electricienii nu sunt întotdeauna prieteni cu electronica


În primul rând, măsuri de siguranță

Unele dispozitive electronice sunt izolate galvanic de rețeaua de iluminat. Prin urmare, respectarea regulilor de siguranță nu va fi de prisos, dar acesta este un subiect pentru un alt articol, și au existat deja multe astfel de articole scrise, cei care doresc pot citi de unul singur. Mai mult, se presupune că toți cei care citesc acest articol sunt familiarizați cu regulile de siguranță.


Baza elementară

Baza elementului este din ce constă circuitele electronice, cu alte cuvinte, acestea sunt piese care sunt soldate pe plăci de circuite imprimate. Iar întreaga bază elementară nu poate fi descrisă chiar într-o carte groasă uriașă: de exemplu, magazinul online de componente radio „Elitan” oferă clienților peste un milion de produse de la mai mult de o mie de producători din întreaga lume.

Aproape toate echipamentele electronice moderne sunt asamblate pe baza elementelor burgheze importate, destul de simplu. În această privință, nu trebuie să vă supărați în mod special, deoarece documentația pentru aproape toate microcircuitele, diodele, tranzistorii, tiristorii și alte detalii pot fi găsite în Foaia de date sau în descrierile tehnice rusești. Deși toate aceste „fișe tehnice” sunt în engleză, înțelegerea lor este destul de ușoară.

Cei care se ocupă cu repararea echipamentelor electronice știu că nu este întotdeauna posibilă găsirea unei diagrame a dispozitivului în curs de reparație. În acest caz, Foaia de date de pe microcircuit ajută foarte mult: puteți găsi toate intrările și ieșirile, semnalele stroboscopice și de control și puteți înțelege ce face microcircuitul în dispozitiv.


Dezvoltarea tehnologiei electronice. Legea lui Moore

Tehnologia electronică se dezvoltă foarte rapid și dinamic. Primele circuite integrate au apărut în 1965, iar la scurt timp după aceea, unul dintre fondatorii Intel, Gordon Moore, a deschis o lege care i-a primit numele. Legea lui Moore afirma că la fiecare 18 ... 24 de luni numărul tranzistorilor în microcipuri se dublează aproximativ. Această observație a fost realizată pe baza producerii cipurilor de memorie sau pur și simplu a memoriei. Pe baza acestui lucru, Gordon Moore a ajuns la concluzia că în viitorul apropiat puterea dispozitivelor de calcul va crește exponențial. Și această lege este încă valabilă.

În 2006, Intel a lansat un procesor care conține 1 miliard de tranzistoare și a creat recent un procesor Tukwila care conține peste două miliarde de tranzistoare. Acest lucru confirmă pe deplin validitatea legii lui Moore. Tehnologia electronică se dezvoltă mult mai rapid și mai dinamic decât toate celelalte domenii ale științei și tehnologiei. Oamenii de știință estimează că, dacă industria aeronavelor s-ar dezvolta cu o astfel de dinamică, un Boeing 767 modern ar putea zbura pe tot globul în doar 20 de minute, cheltuind nu mai mult de 20 de litri de combustibil și, în același timp, nu costă mai mult de 500 de dolari.

Toate tranzistoarele menționate sunt realizate prin nanotehnologie, care este acum auzită pe scară largă. Dar chiar și în acest design este încă tranzistori. În continuare va fi o mică discuție despre tranzistoare.



Scurtă descriere a tranzistoarelor

Să încercăm să ne imaginăm o lume modernă fără tranzistoare. Cel mai probabil, toată viața se va opri: telefoanele se vor opri, televizoarele vor ieși, mașinile se vor opri, căldura, apa și energia electrică vor dispărea în case. La urma urmei, funcționarea tuturor dispozitivelor menționate este controlată de tot felul de circuite electronice, a căror bază este un tranzistor. Ce fel de dispozitiv magic este acest tranzistor?


Tranzistoare bipolare

Primul tranzistor bipolar a fost inventat în 1947 de oamenii de știință americani - fizicienii W. Shockley, D. Bardin și U.Brattain, care la acea vreme erau angajați ai laboratorului Bell Labs. Data nașterii tranzistorului ar trebui să fie luată în considerare la 23 decembrie 1947, când a avut loc prezentarea oficială a noului dispozitiv.

Așa cum se întâmplă cu multe invenții remarcabile, tranzistorul nu a fost observat imediat: la numai 9 ani de la data menționată, creatorii acestuia au primit premiul Nobel. Unul dintre fondatorii tranzistorului, John Bardin, la scurt timp după aceea a fost din nou distins cu Premiul Nobel. De data aceasta pentru crearea teoriei superconductivității.

La început, noul dispozitiv electronic nu-și purta numele. Prin analogie cu o lampă cu electroni - un triod, acesta a fost numit triod semiconductor sau triod cristalin. Numele comun pentru tranzistor a fost inventat de un coleg de oameni de știință menționați mai sus, John Pierce. Cuvântul era format din două cuvinte: transfer - transfer și rezistență - rezistență. Într-adevăr, de fapt, un semnal de control aplicat unuia dintre electrozi (bază) schimbă rezistența dintre alți doi electrozi (colector, emițător) al tranzistorului. Dacă acești electrozi sunt conectați la circuitul deschis al sursei de alimentare, este posibil să controlați orice sarcină. Poate fi un difuzor, o bobină de releu, un bec, următoarea etapă a tranzistorului și multe altele.

Deja în 1956, a fost creat primul radio cu tranzistor portabil, care vă permite să ascultați muzică nu numai acasă, ci oriunde. Când folosiți tuburi radio în receptoare, acest lucru nici nu a putut fi imaginat.


Invenția noilor tehnologii

Această primă experiență în miniaturizarea echipamentelor radio a împins mințile talente inquisitive la acțiune, iar la doi ani de la crearea primului receptor tranzistor, oamenii de știință americani Jack Kilby și Robert Neuss au făcut un nou pas uriaș în dezvoltarea tehnologiei cu semiconductor. Tehnologia dezvoltată de aceștia a făcut posibilă combinarea mai multor tranzistoare într-un circuit integrat simultan. Această invenție l-a introdus pe Robert Noyce lui Gordon Moore și deja în 1968 au creat Intel Corporation, care a fost începutul producției de calculatoare moderne.


Tranzistoare cu efect de câmp

Trebuie amintit că, cu mult înainte de invenția unui tranzistor bipolar controlat curent, a fost obținut un brevet pentru un tranzistor cu efect de câmp. Principiile de funcționare a tranzistoarelor cu efect de câmp au fost tratate de fizicianul austro-ungar Julius Edgar Lilienfeld în 1925 și deja în 1928 a primit un brevet german. Și în 1934, primul tranzistor cu efect de câmp a fost brevetat de fizicianul german Oscar Hale.

Fizica tranzistorilor cu efect de câmp este ceva mai simplă decât cea bipolară, astfel că au fost dezvoltate mult mai devreme. Munca lor se bazează pe efectul simplu al unui câmp electrostatic, acești tranzistori se mai numesc tranzistoare MOS. În ciuda dispozitivului simplu comparativ cu un tranzistor bipolar, primele tranzistoare MOS au apărut abia în 1960, deși acum aceste tranzistoare constituie baza întregii tehnologii computerizate. Abia în anii 90 ai secolului trecut, tranzistorii cu efect de câmp au început să domine bipolarul.


Jetoane analogice și digitale

În procesul de creare a tranzistoarelor, s-a dovedit că tranzistorii pot funcționa în moduri liniare și cheie. Modul liniar a permis amplificarea semnalelor electrice. Dar un tranzistor nu poate oferi un câștig suficient de mare, astfel încât au fost dezvoltate amplificatoare operaționale (amperi op). Au primit acest nume pentru că au fost utilizate în computere analogice, unde au efectuat operații matematice.

Acum computerele analogice nu mai sunt acolo, dar amperiile operaționale au rămas și sunt utilizate cu succes în diferite dispozitive electronice. Există scheme tipice de pornire a unui amplificator op, prin urmare, parametrii cascadelor realizate pe un amplificator op sunt foarte repetabili. De exemplu, câștigul în cascadă este determinat doar de rezistențe externe și poate fi setat foarte precis.

Prin urmare, dacă decideți să începeți să studiați elementele de bază ale electronicii, atunci utilizarea op-amp-urilor poate simplifica mult această sarcină. Pe amplificatoare operaționale s-au scris multe în cărți, precum și în articole de pe Internet, există multe modele diferite.

Funcționarea cheie a tranzistorului utilizate în circuitele digitale, ele sunt, de asemenea, numite logice, deoarece efectuează operații sau operații logice Algebra booleană. Odată, pe aceste microcircuite au fost create computere. Astfel de mașini erau foarte voluminoase, lente, consumul de energie este pur și simplu imens. Aceste computere sunt un lucru al trecutului și tot felul de dispozitive relativ simple sunt realizate pe circuite digitale de către radioamatori. Aceste microcircuite pot fi recomandate pentru studiul independent al electronicelor, pentru efectuarea primelor experimente.


concluzie

Și acum pentru a rezuma, reamintește titlul articolului, „De ce electricienii nu sunt întotdeauna prietenoși cu electronica”. Dacă nu țineți cont de simplă lene, atunci motivul ostilității față de electronică poate fi o frică elementară de a nu înțelege ceva sau de a strica ceva.

Acest articol este scris doar pentru a învinge această frică, a câștiga credință în propriile forțe și a forța pe cineva să încerce pe sine într-o nouă calitate. Electronica este contagioasă, în sensul bun al cuvântului. În primul rând, vom stăpâni tranzistorii, apoi vom trece la logica digitală și nu este departe de microcontrolere. Deci, tovarăși electricieni, fiți curajoși, nu vă temeți de electronice, faceți-vă prieteni!

Boris Aladyshkin

Consultați și la i.electricianexp.com:

  • Tipuri de tranzistoare și aplicarea lor
  • Tranzistoare cu efect bipolar și de câmp - care este diferența
  • Istoric tranzistor
  • IGBT-urile sunt principalele componente ale electronicelor electrice moderne
  • Dispozitivul și funcționarea tranzistorului bipolar

  •