ПЕРЕВОД

Электроника, отрасль физики и электротехники, которая занимается эмиссией, поведением и воздействием электронов и электронных устройств.

Электроника охватывает исключительно широкий спектр технологий. Этот термин первоначально применялся к изучению поведения и движения электронов, в частности, как это наблюдалось в первых электронных трубах. Он стал использоваться в более широком смысле, с достижением знаний о фундаментальной природе электронов и о том, как можно использовать движение этих частиц. Сегодня многие научные и технические дисциплины касаются различных аспектов электроники. Исследования в этих областях привели к разработке таких ключевых устройств, как транзисторы, интегральные схемы, лазеры и оптические волокна. Это, в свою очередь, позволило создать широкий спектр электронной потребительской, промышленной и военной продукции. Действительно, можно сказать, что мир находится в разгаре электронной революции, по крайней мере столь же значимой, как промышленная революция 19-го века.

В этой статье рассматривается история развития электроники, в которой освещаются основные открытия и достижения. Он также описывает некоторые ключевые электронные функции и способ, которым различные устройства выполняют эти функции.

Теоретические и экспериментальные исследования электричества в течение 18-го и 19-го веков привели к разработке первых электрических машин и началу широкого использования электроэнергии. История электроники начала развиваться отдельно от электричества в конце XIX века с идентификацией электрона английским физиком сэром Джозефом Джоном Томсоном и измерением его электрического заряда американским физиком Робертом А. Милликеном в 1909 году.

Во время работы Томсона американский изобретатель Томас Эдисон наблюдал синеватое свечение в некоторых из своих ранних лампочек при определенных условиях и обнаружил, что ток течет от одного электрода в лампе к другому, если второй (анод) были сделаны положительно заряженными относительно первого (катода). Работа Томсона и его учеников и английского инженера Джона Амброуза Флеминга показала, что этот так называемый эффект Эдисона был результатом излучения электронов с катода, горячей нити в лампе. Движение электронов к аноду, металлической пластине, представляло собой электрический ток, который не существовал бы, если бы анод был отрицательно заряжен.

Это открытие послужило толчком для развития электронных трубок, в том числе усовершенствованной рентгеновской трубки американского инженера Уильяма Д. Кулиджа и термоэлектронного клапана Флеминга (двухэлектродной вакуумной трубки) для использования в радиоприемниках. Обнаружение радиосигнала, который представляет собой высокочастотный переменный ток (AC), требует, чтобы сигнал был исправлен; то есть переменный ток должен быть преобразован в постоянный ток (DC) устройством, которое проводит только тогда, когда сигнал имеет одну полярность, но не тогда, когда у него есть другой - именно то, что сделал клапан Флеминга (запатентованный в 1904 году). Ранее радиосигналы были обнаружены различными эмпирически развитыми устройствами, такими как детектор «кошачьего вискера», который состоял из тонкой проволоки (вискера) при тонком контакте с поверхностью естественного кристалла сульфида свинца (галенита) или какого-либо другого полупроводниковый материал. Эти устройства были ненадежными, не обладали достаточной чувствительностью и требовали постоянной регулировки контакта вискера от кристалла для получения желаемого результата. Но это были предшественники современных твердотельных устройств. Тот факт, что кристаллические выпрямители работали на всех, побуждал ученых продолжать их изучать и постепенно получать фундаментальное понимание электрических свойств полупроводниковых материалов, необходимых для разрешения изобретения транзистора.

В 1906 году американский инженер Ли Де Лес разработал вакуумную трубку, способную усиливать радиосигналы. Де Форест добавил сетку тонкой проволоки между катодом и анодом двухэлектродного термоядерного клапана, созданного Флемингсом. Новое устройство, которое De Forest назвало Audion (запатентовано в 1907 году), было, таким образом, трехэлектродной вакуумной трубкой. При работе анод в такой вакуумной трубке получает положительный потенциал (положительно смещенный) относительно катода, а сетка отрицательно смещена. Большое отрицательное смещение на сетке предотвращает попадание электронов, испускаемых катодом, на анод; однако, поскольку сетка в основном является открытым пространством, менее отрицательное смещение позволяет некоторым электронам проходить через него и достигать анода. Таким образом, небольшие изменения в потенциале сетки могут контролировать большие объемы анодного тока.

Вакуумная трубка позволяла развивать радиовещание, междугородную телефонную связь, телевидение и первые электронные цифровые компьютеры. Эти ранние электронные компьютеры были, по сути, крупнейшими системами вакуумной трубки, когда-либо построенными. Возможно, самым известным представителем является ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), который был завершен в 1946 году.

Особые требования многих применений вакуумных ламп привели к многочисленным улучшениям, позволяющим обрабатывать большие количества энергии, работать на очень высоких частотах, иметь более высокую среднюю надежность или быть очень компактными (размер наперстка). Электронно-лучевая трубка, первоначально разработанная для отображения электрических сигналов на экране для инженерных измерений, превратилась в телевизионную телевизионную трубку. Такие трубки работают, образуя электроны, испускаемые катодом, в тонкий пучок, который падает на флуоресцентный экран в конце трубки. Экран излучает свет, который можно просматривать снаружи трубки. Отклонение электронного пучка приводит к тому, что на экране создаются картины света, создающие требуемые оптические изображения.

Несмотря на замечательный успех твердотельных устройств в большинстве электронных приложений, существуют определенные специализированные функции, которые могут выполнять только вакуумные трубки. Обычно это связано с работой в экстремальных условиях или частоте.

Вакуумные трубки являются хрупкими и в конечном итоге изнашиваются. Отказ происходит при нормальном использовании либо из-за эффектов повторного нагрева и охлаждения, когда оборудование включено и выключено (термическая усталость), что в конечном итоге вызывает физический разброс

Electronics – электроника

electrical engineering - электротехника

emission - излучение

electrons – электроны

transistor – транзистор

integrated circuits – интегральные схемы

lasers - лазеры

optical fibres – оптические волокна

conductor – проводник

electron tubes - электронные трубки

vacuum tube – вакуумная труба

current - ток

⇐ Предыдущая 12