Электроника

Қисмҳои гуногуни электронӣ

Электро́ника (аз юн. Ηλεκτρόνιο «электрон») — соҳаи илм ва техника, ки сохтан ва истифодабарии амалии асбобҳо ва афзори гуногуни дар асоси тағйирёбӣ ва ҷойивазкунии зарраҳои заряднок (электронҳо) дар вакуум, газ ва ҷисмҳои кристаллии сахт ва ҳолатҳои дигари физикиро дарбар мегирад.

Сарчашмаҳои таърихӣ

Пеш аз пайдоиши электроника, аввал кашф ва омӯзиши қувваи барқ, электромагнетиз м ба амал омада буд ва баъдан радио ихтироъ шуда буд. Азбаски радиопередатчикҳо дарҳол татбиқ пайдо карданд (пеш аз ҳама дар киштиҳо ва корҳои ҳарбӣ), онҳо ба пойгоҳи элементӣ ниёз доштанд, ки ба эҷод ва омӯзиши он электроника машғул буд. Асоси элементарии насли аввал ба лампаҳои электронӣ асос ёфтааст. Мувофиқи он электроникаи вакуумӣ инкишоф ёфт. Ба инкишофи он инчунин ихтирои телевизор ва радарҳо, ки дар солҳои Ҷанги дуюми чаҳон васеъ истифода мешуданд, мусоидат кард. Аммо лампаҳои электронӣ камбудиҳои назаррас доштанд. Пеш аз ҳама, ин андозаи калон ва истеъмоли баланди нерӯ аст (ки барои дастгоҳҳои сайёр муҳим буд). Аз ин рӯ, электроникаи сахт ба вуқӯъ пайваст ва диодҳо ва транзисторҳо ҳамчун базаи элементарӣ истифода мешуданд.

Тараққиёти минбаъдаи электроника бо пайдоиши машинаҳои ҳисоббарор (МЭҲ) ё худ компютерҳо алоқаманд аст. Компютерҳои транзисторӣ бо ҳаҷмӣ калон ва истифодаи тавоноии ҷараёни барқ, инчунин эътимоднокии паст (аз сабаби шумораи зиёди қисмҳо) фарқ мекарданд. Барои ҳалли ин масъалаҳо микро-пайвастҳо ва баъд микросхемаҳо ба кор андохта шуданд. Шумораи элементҳои микросхемаҳо тадриҷан зиёд шуда, микропроцессорҳо пайдо шуданд. Дар айни замон ба рушди электроника пайдоиши алоқаи мобилӣ, инчунин дастгоҳҳои гуногуни бесим, навигаторҳо, коммуникаторҳо, планшетҳо ва ғайра мусоидат мекунанд.

Пеш аз пайдо шудани мошинҳои ҳисоббарори электронӣ амалхои мантиқиро дар релеҳои электромеханикӣ ё механикӣ иҷро мекарданд. Дар соли 1943 компютери электромеханикии Марк-1 як амалиёти иловагиро дар 0,3 сония анҷом дод. Аммо аллакай дар миёнаҳои асри XX онҳо ба истифода аз дастгоҳи вакууми электрикии ихтироъкардаи Либен (1912) ва Ли де Форест (1906) - триод оғоз карданд, ки ҷараёни электрикиро бо ёрии ин дастгоҳ идора кардан мумкин буд (ҷараёнро бо ёрии сетка ё тури ин асбоб идора мекарданд, ки дар натиҷа сигнали баромад низ идора мешуд).Соли 1939 аввалин компютер бо лампаи вакуумӣ(ё лампаи электронӣ) пайдо шуд (Ҷ. Атанасов), ки дар он ҳисобҳо бо истифода аз амалҳои мантиқӣ анҷом дода мешуданд. Дар соли 1946 компютери электронии вакуумии Eniak пайдо шуд, ки дорои 17 468 лампа буд, ки ҳангоми насб кардани онҳо ҳар яки онҳоро мебоист аз назар гузаронид. Ин мошин метавонист дар як сония 5000 амалро иҷро кунад.

Пайдоиши аввалин транзистор дар соли 1947, ки аз ҷониби Вилям Шокли, Ҷон Бардин ва Уолтер Браттейн офарида шудааст, имкон дод, ки ба мантиқи сахтбадан(твердотельная логика)гузаранд ва ихтирои минбаъдаи сохтори металл-оксиди нимноқил марҳалаи муҳимтарин дар рушди электроника, ки боиси эҷоди микросхемаҳои интегралӣ ва рушди минбаъдаи микроэлектроника, соҳаи асосии электроникаи муосир гардид.

Соҳаҳои электроника

Электроникаро метавон ба соҳаҳои зерин ҷудо кард:

•физика (микродунё, нимноқилҳо, 
мавҷҳои электромагнитӣ, магнетизм, 
ҷараёни электрикӣ ​​ва ғ.) соҳаи илмест, 
ки дар он равандҳои дар зарраҳои 
заряднок ба амал ояндаро меомӯзад.

•электроникаи маишӣ - асбобҳо ва 
дастгоҳҳои электронӣ, ки дар онҳо 
шиддат ва ҷараёни электрикӣ, майдони 
электрикӣ ё мавҷҳои электромагнитӣ 
истифода мешавад(масалан телевизор, 
телефони мобилӣ, дарзмол, лампочка, 
плитаҳои барқӣ ва ғ.).

•Энергетика - тавлид, интиқол ва 
истеъмоли қувваи барқ, асбобҳои барқии 
баландиқтидор (масалан, муҳаррики 
электрикӣ, лампаҳои барқӣ, нерӯгоҳ), 
системаи гармидиҳии барқӣ, хати 
интиқоли барқ.

•Микроэлектроника - дастгоҳҳои 
электронӣ, ки дар онҳо микросхемаҳо 
ҳамчун элементҳои фаъол истифода 
мешаванд:
  °оптоэлектроника - дастгоҳҳое, ки 
   ҷараёни барқ ​​ва сели фотонҳоро 
   истифода мебаранд,
   
  °таҷҳизотҳои аудио-видеоӣ- дастгоҳҳо 
   барои тақвият ва табдил додани 
   тасвирҳои садо  ва  видео.

  °микроэлектроникаи рақамӣ - 
  дастгоҳҳое, ки ба микропросессорҳо ё 
  микросхемаҳои мантиқӣ асос ёфтаанд.  
  Масалан: мошини ҳисобкунии 
  электронӣ, компютер, телевизиони 
  рақамӣ, телефони мобилӣ, принтер, 
  робот, панели идоракунии таҷҳизоти 
  саноатӣ, воситаҳои нақлиёт ва дигар 
  асбобҳои рӯзгор ва саноатӣ.

Таҷҳизоти электронӣ метавонад дар худ як қатор маводҳо ва муҳитҳоро дар бар гирад, ки коркарди сигналҳои электрикӣ бо истифода аз равандҳои гуногуни физикӣ сурат мегирад. Аммо дар ҳама гуна дастгоҳ занҷири электрикӣ вуҷуд дорад.

Бисьёр фанҳои илмии донишгоҳҳои техникӣ ба омӯхтани ҷиҳатҳои гуногуни электроника бахшида шудаанд.

Электроникаи ҷисми сахт(твердотельная электроника)

Таърихи электроникаи ҷисми сахт

Истилоҳи электроникаи ҷисми сахт дар адабиёт дар миёнаҳои асри 20 пайдо шуд, ки ба дастгоҳҳо дар заминаи элементҳои нимноқилӣ ишора мекунад: транзисторҳо ва диодҳои нимноқил, ки ба ҷои дастгоҳҳои вакуумии барқии ҳаҷман калон ва камсамара - радиолампаҳо. Дар ин ҷо решаи «сахт» ба он мақсад истифода мешавад,ки раванди идоракунии ҷараёни барқ ​​дар нимноқилҳои сахт ба амал меояд (баръакси радиолампаҳои электронӣ, ки раванди идоракунии ҷараён дар вакуум ба амал меояд). Баъдтар, дар охири асри 20, ин истилоҳ маънои худро гум кард ва тадриҷан аз истифода баромад, зеро қариб тамоми электроникаи тамаддуни мо танҳо аз пойгоҳи элементҳои фаъоли нимноқилӣ истифода бурданд.

Миниатюризатсия(муттаҳидкунӣ)-и дастгоҳҳо

Бо пайдоиши электроникаи сахт, раванди инқилобӣ ва босуръати миниатюризатсияи дастгоҳҳои электронӣ оғоз ёфт. Дар давоми якчанд даҳсола элементҳои фаъол даҳ миллиард баробар хурд шуданд — аз чанд сантиметри радиолампаи электронӣ то якчанд нанометри транзисторе, ки дар чипи нимноқилӣ муттаҳид карда шудааст.

Технологияи ба даст овардани элементҳо

Элементҳои фаъол ва ғайрифаъол дар электроникаи ҷисмҳои сахт дар як кристалли якҷинсаи фавқуттоза(сверхчистый)-и нимноқилҳо,аксар вақт кремний, бо усули инжексия ё ҷойгир кардани қабатҳои нав, яъне атомҳои дигар элементҳои химиявӣ, молекулаҳои мураккабтар, аз ҷумла моддаҳои органикӣ дар координатҳои муайяни ҷисми кристалл сохта мешаванд.Инжексия хосиятҳои нимноқилро дар ҷои инжексияшуда тағйир дода, ноқилияти онро ба тарафи муқобил тағйир медиҳад ва ҳамин тариқ диод ё транзистор ё элементи ғайрифаъол(резистор, ноқил, конденсатор ё индуктор, изолятор, элементҳои аз худ гармӣ ҷудокунанда ва дигар сохторҳо)-ро ба вуҷуд меорад.Солҳои охир технологияи истеҳсоли манбаъҳои рӯшноӣ дар кристалл васеъ паҳн шудааст. Миқдори зиёди кашфиётҳо ва технологияҳои таҳияшуда барои истифодаи технологияҳои ҷисми сахт ҳоло ҳам дар сейфҳои дорандагони патент ҷойгиранд ва вақти муайяни худро интизоранд.

Технологияи ба даст овардани кристаллҳои нимноқилро, ки тозагии онҳо барои ба вуҷуд овардани элементҳои андозааш ба чанд нанометр имкон медиҳад, нанотехнология ва ин бахши электроника микроэлектроника номида шуд.

Дар солҳои 1970-ум, дар раванди миниатюризатсияи электроникаи сахт, дар он тақсимот ба микроэлектроникаи аналогӣ ва рақамӣ муайян карда шуд. Дар шароити рақобат дар бозори истеҳсолкунандагони ҷузъҳои электронӣ, ғолибиятро истеҳсолкунандагони электроникаи рақамӣ ба даст оварданд.Ва дар асри 21 истеҳсол ва эволютсияи электроникаи аналогӣ амалан қатъ карда шуд. Азбаски дар асл ҳама истеъмолкунандагони микроэлектроника аз он одатан на рақамӣ, балки сигналҳои аналогӣ ё амалҳои доимиро талаб мекунанд, дар дастгоҳҳои рақамӣ дар даромаду баромади онҳо бо DAC (Digital-to-analog converter- дастгоҳе, ки сигнали аналогиро ба рақамӣ ё баръакс табдил медиҳад) муҷаҳҳаз карда мешаванд.

Миниатюризатсияи схемаҳои электронӣ бо афзоиши суръати дастгоҳҳо ҳамроҳ шуд. Ҳамин тавр, аввалин дастгоҳҳои рақамии технологияи МТТ-мантиқи транзисторӣ-транзисторӣ(ТТЛ-транзистоно-транзисторная логика) барои гузаштан аз як ҳолат ба ҳолати дигар микросонияҳоро талаб мекарданд ва ҷараёни калонро сарф мекарданд, ки барои бартараф кардани гармӣ чораҳои махсусро талаб мекарданд.

Дар ибтидои асри XXI эволютсияи электроникаи сахт дар самти миниатюризатсияи элементҳо тадриҷан қатъ гардид ва ҳоло амалан қатъ шудааст. Ин таваққуф бо ноил шудан ба андозаи ҳадди ақали имконпазири транзисторҳо, ноқилҳо ва дигар элементҳо дар кристали нимноқилҳо, ки ҳоло ҳам қодиранд гармии дар ҷараёни ҷорӣ хориҷшударо хориҷ кунанд ва нобуд нашаванд, пешакӣ муайян карда шуд. Ин андозаҳо ба чанд нанометр расидаанд ва аз ин рӯ технологияи истеҳсоли микрочипҳоро нанотехнология меноманд.

Марҳилаи навбатии эволютсияи электроника метавонад оптоэлектроника гардад, ки дар он фотон ҳамчун унсури интиқолдиҳанда, хеле мутаҳарриктар, нисбат ба электрон/"сӯрохӣ" дар нимноқилҳои электроникаи сахт хело кам инерсиалӣ амал мекунад.

Дастгоҳҳои асосии сахтҷисм

Дастгоҳҳои асосии фаъоли сахтҷисм, ки дар дастгоҳҳои электронӣ истифода мешаванд, инҳо мебошанд:

•Диод – нимноқиле, ки ноқилияти яктарафа, аз анод ба катодро дорад.  Навъҳо: 
 диоди тунелӣ, диоди Ганн, диоди Шоттка ва ғайра;
 •Транзисторҳои биполярӣ – транзисторҳое, ки ду p-n-гузариши физикӣ доранд, ки ҷараёни коллектор-эмиттер тавассути ҷараёни база-эмиттер идора карда мешавад.

Ҳамчунин нигаред

• • Автоэлектроника
  • Авионика
• Микроэлектроника
• Оптоэлектроника
• Радиотехника
• Фотоника
• Экситоника
• Схемотехника

Адабиётҳо

• Малютин А. Е., Филиппов И. В. История электроники(пайванди дастнорас) 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. профессор В. А. Лабунцова. — М.: Энергоатомиздат, 1988.
• Грабовски Б. Краткий справочник по электронике — 2004.
• Жеребцов И. П. Основы электроники. — 1989