Ραδιοεπικοινωνία. Ηλεκτρονική τεχνολογία

Οποιαδήποτε σύνθετη ηλεκτρονική συσκευή αποτελείται από απλούστερα ενεργά και παθητικά στοιχεία. Τα ενεργά στοιχεία περιλαμβάνουν τρανζίστορ, διόδους, σωλήνες κενού, μικροκυκλώματα ικανά να ενισχύουν ηλεκτρικά σήματα με ισχύ. Οι αντιστάσεις, οι πυκνωτές και οι μετασχηματιστές θεωρούνται παθητικά ραδιοεξαρτήματα. Ας αναλύσουμε τα στάδια ανάπτυξης της ηλεκτρονικής σε ένα ιστορικό πλαίσιο

Η ιστορία της ανάπτυξης της ηλεκτρονικής μπορεί να χωριστεί σε τέσσερις περιόδους. Η πρώτη περίοδος χρονολογείται στα τέλη του 19ου αιώνα. Την περίοδο αυτή ανακαλύφθηκαν ή αποκρυπτογραφήθηκαν από αρχαίες πηγές οι βασικές φυσικές αρχές λειτουργίας των ηλεκτρονικών συσκευών και ανακαλύφθηκαν διάφορα φαινόμενα που ώθησαν την ανάπτυξη και χρήση τους. Η αρχή της ανάπτυξης της τεχνολογίας των λαμπτήρων θεωρείται η ανακάλυψη μιας συνηθισμένης λάμπας πυρακτώσεως από τον Ρώσο ηλεκτρολόγο μηχανικό A. N. Lodygin.

Στη βάση του, ήδη το 1883, ο Αμερικανός μηχανικός T. A. Edison ανακάλυψε και περιέγραψε φαινόμενο θερμιονικής εκπομπήςκαι διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος μέσω κενού. Ο Ρώσος φυσικός A.G. Stoletov ανακάλυψε τους βασικούς νόμους του φωτοηλεκτρικού φαινομένου το 1888. Ο πιο σημαντικός ρόλος στην ανάπτυξη της ηλεκτρονικής έπαιξε η ανακάλυψη από Ρώσους επιστήμονες στο 1895 από τον A. S. Popovδυνατότητες μετάδοση ραδιοκυμάτων σε απόσταση. Αυτή η ανακάλυψη έδωσε τεράστια ώθηση στην ανάπτυξη και εφαρμογή διαφόρων ηλεκτρονικών συσκευών στην πράξη. Έτσι προέκυψε η ζήτηση για συσκευές παραγωγής, ενίσχυσης και ανίχνευσης ηλεκτρικών σημάτων.

Το δεύτερο στάδιο στην ιστορία της ανάπτυξης των ηλεκτρονικών καλύπτει το πρώτο μισό του 20ου αιώνα. Αυτή η περίοδος χαρακτηρίζεται από την ανάπτυξη και βελτίωση των συσκευών ηλεκτροκενού και τη συστηματική μελέτη των φυσικών τους ιδιοτήτων. Το 1904, το πιο απλό σωλήνας κενού δύο ηλεκτροδίων - δίοδος, που έχει βρει ευρεία εφαρμογή στη ραδιομηχανική για την ανίχνευση ηλεκτρικών ταλαντώσεων. Μόλις λίγα χρόνια αργότερα, το 1907, κατασκευάστηκε λυχνία τριών ηλεκτροδίων - τρίοδος, ενίσχυση ηλεκτρικών σημάτων. Στη Ρωσία, τα πρώτα δείγματα λαμπτήρων κατασκευάστηκαν το 1914-1915. υπό την ηγεσία των Ν. Δ. Παπαλέξη και Μ. Α. Μπονχ-Μπρύεβιτς.

Όμως ο Πρώτος Παγκόσμιος Πόλεμος, που εξαπέλυσαν οι Βρετανοί και οι Γερμανοί, εμπόδισε τις εργασίες για τη δημιουργία νέων τύπων σωλήνων κενού. Μετά το πραξικόπημα που πλήρωσαν οι Αγγλοσάξονες το 1917, παρά τη δύσκολη οικονομική κατάσταση, άρχισε να δημιουργείται μια εγχώρια βιομηχανία ραδιομηχανικών. Το 1918, το εργαστήριο ραδιοφώνου Nizhny Novgorod άρχισε να λειτουργεί υπό την ηγεσία του M. A. Bonch-Bruevich - το πρώτο ερευνητικό ίδρυμα για την τεχνολογία ραδιοφώνου και ηλεκτρικής υποπίεσης. Ήδη στην πιο δύσκολη χρονιά για τη χώρα, το 1919, το εργαστήριο παρήγαγε τα πρώτα δείγματα οικιακών ραδιοσωλήνων λήψης και ενίσχυσης και το 1921 αναπτύχθηκαν οι πρώτοι ισχυροί υδρόψυκτοι σωλήνες κενού. Σημαντική συνεισφορά στην ανάπτυξη της τεχνολογίας ηλεκτρικής κενού και τη μαζική παραγωγή ραδιοσωλήνων έγινε από την ομάδα του εργοστασίου ηλεκτρικών σωλήνων του Λένινγκραντ, που κατασκευάστηκε το 1922, που αργότερα ονομάστηκε «Svetlana».

Στη συνέχεια, η ανάπτυξη συσκευών ηλεκτροκενού για την ενίσχυση και τη δημιουργία ηλεκτρικών ταλαντώσεων προχώρησε αλματωδώς. Η δεξιοτεχνία των εκτομέτρων (X=1000-f-100 m) και των δεκαμετρικών κυμάτων (A=100-10 m) από τη ραδιομηχανική απαιτούσε την ανάπτυξη λαμπτήρων υψηλής συχνότητας. Το 1924 εφευρέθηκαν λαμπτήρες τεσσάρων ηλεκτροδίων (tetrodes), το 1930 - πέντε ηλεκτροδίων ( πεντόδες), το 1935 - λαμπτήρες μετατροπής συχνότητας πολλαπλών δικτύων ( επτάδες). Στη δεκαετία του '30 και στις αρχές της δεκαετίας του '40, μαζί με τη βελτίωση των συμβατικών λαμπτήρων, αναπτύχθηκαν λαμπτήρες για δεκατόμετρα (A-100-n 10 cm) και εκατοστά (A = 10h-1 cm) κύματα - μαγνητρόνια, κλυστρόνια, λαμπτήρες ταξιδιού κυμάτων.

Παράλληλα με την ανάπτυξη ηλεκτρονικών συσκευών, δημιουργήθηκαν συσκευές δέσμης ηλεκτρονίων, φωτοηλεκτρικών και ιόντων, στη δημιουργία των οποίων οι Ρώσοι μηχανικοί συνέβαλαν σημαντικά. Στα μέσα της δεκαετίας του '30, τα ηλεκτρονικά σωλήνων είχαν βασικά εμφανιστεί. Η ανάπτυξη της τεχνολογίας ηλεκτρικής υποπίεσης τα επόμενα χρόνια ακολούθησε την πορεία της μείωσης των διαστάσεων των συσκευών, της βελτίωσης των παραμέτρων και των χαρακτηριστικών τους, της αύξησης της συχνότητας λειτουργίας, της αύξησης της αξιοπιστίας και της αντοχής.

Ιστορία της ανάπτυξης των ηλεκτρονικών. Τρίτη περίοδοςχρονολογείται από τα τέλη της δεκαετίας του '40 και τις αρχές της δεκαετίας του '50, που χαρακτηρίζεται από την ταχεία ανάπτυξη διακριτών συσκευών ημιαγωγών. Η ανάπτυξη της ηλεκτρονικής ημιαγωγών προηγήθηκε από εργασίες στον τομέα της φυσικής στερεάς κατάστασης. Τα μεγάλα επιτεύγματα στη μελέτη της φυσικής ημιαγωγών ανήκουν στη σχολή των Σοβιετικών φυσικών, με επικεφαλής για μεγάλο χρονικό διάστημα τον ακαδημαϊκό A.F. Ioffe. Οι θεωρητικές και πειραματικές μελέτες των ηλεκτρικών ιδιοτήτων των ημιαγωγών, που πραγματοποιήθηκαν από τους σοβιετικούς επιστήμονες A.F. Ioffe, I.V.Zhuze, V.G.

Αρχή ηλικία πυριτίουΤο 1947, τοποθετήθηκαν στα βάθη των εργαστηρίων της τηλεφωνικής εταιρείας Bell όπου «γεννήθηκε» το πρώτο τρανζίστορ στον τρέχοντα κύκλο - ένα στοιχείο ενίσχυσης ημιαγωγών. Η εκδήλωση σηματοδότησε τη μετάβαση των ηλεκτρονικών από ογκώδεις σωλήνες κενού σε πιο συμπαγείς και οικονομικούς ημιαγωγούς. Ξεκίνησε νέος γύροςπολιτισμού, που ονομάζεται «εποχή του πυριτίου». Υποτίθεται ότι ήταν η γνώση από τους ημιαγωγούς που μπορούσαν να αποκρυπτογραφηθούν από τον προηγούμενο κύκλο της ανάπτυξης του πολιτισμού στη Γη

Τα πρώτα βιομηχανικά σχέδια συσκευών ημιαγωγών, ικανών να ενισχύουν και να δημιουργούν ηλεκτρικές ταλαντώσεις, προτάθηκαν το 1948. Με την εμφάνιση των τρανζίστορ ξεκινά η περίοδος κατάκτησης των ηλεκτρονικών από τους ημιαγωγούς. Η ικανότητα των τρανζίστορ να λειτουργούν σε χαμηλές τάσεις και ρεύματα κατέστησε δυνατή τη μείωση του μεγέθους όλων των στοιχείων στα κυκλώματα και άνοιξε τη δυνατότητα σμίκρυνσης του ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Ταυτόχρονα με την ανάπτυξη νέων τύπων συσκευών, έγιναν εργασίες για τη βελτίωση των τεχνολογικών μεθόδων για την κατασκευή τους.

Στο πρώτο μισό της δεκαετίας του '50, αναπτύχθηκε μια μέθοδος διάχυσης ακαθαρσιών ντόπινγκ σε υλικά ημιαγωγών και στις αρχές της δεκαετίας του '60 αναπτύχθηκαν επίπεδες και επιταξιακές τεχνολογίες, οι οποίες καθόρισαν την πρόοδο στην παραγωγή δομών ημιαγωγών για πολλά χρόνια. Η δεκαετία του '50 χαρακτηρίζεται από ανακαλύψεις στον τομέα της φυσικής στερεάς κατάστασης και τη μετάβαση στην κβαντική ηλεκτρονική, που οδήγησε στην ανάπτυξη της τεχνολογίας λέιζερ. Οι σοβιετικοί επιστήμονες N.G.

Η τέταρτη περίοδος ανάπτυξης ηλεκτρονικώνπροέρχεται από τη δεκαετία του '60 του περασμένου αιώνα. Χαρακτηρίζεται από την ανάπτυξη και την πρακτική ανάπτυξη ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, συνδυάζοντας την παραγωγή ενεργών και παθητικών στοιχείων λειτουργικών συσκευών σε έναν ενιαίο τεχνολογικό κύκλο. Το επίπεδο ενσωμάτωσης LSI φτάνει χιλιάδες στοιχεία σε ένα τσιπ. Η κυριαρχία στην παραγωγή μεγάλων και εξαιρετικά μεγάλων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων κατέστησε δυνατή τη μετάβαση στη δημιουργία λειτουργικά πλήρων ψηφιακών συσκευών - μικροεπεξεργαστών σχεδιασμένων για συνεργάζονταιμε συσκευές μνήμης και παροχή επεξεργασίας και ελέγχου πληροφοριών σύμφωνα με ένα δεδομένο πρόγραμμα.

Η πρόοδος στα ηλεκτρονικά ημιαγωγών ήταν ένας παράγοντας για την εμφάνιση της μικροηλεκτρονικής. Η περαιτέρω ανάπτυξη των ηλεκτρονικών ακολουθεί το μονοπάτι της μικρομικρογραφίας ηλεκτρονικές συσκευές, αυξάνοντας την αξιοπιστία και την απόδοση των ηλεκτρονικών συσκευών και των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων IC, βελτιώνοντας τους δείκτες ποιότητάς τους, μειώνοντας την εξάπλωση των παραμέτρων, επεκτείνοντας το εύρος συχνοτήτων και θερμοκρασίας. Η "τρανζίστορ" του ηλεκτρονικού εξοπλισμού, που ξεκίνησε τη δεκαετία του '50, θα παραμείνει τα επόμενα χρόνια σύμβολο της ηλεκτρονικής ημιαγωγών στην ποιοτικά νέα της μορφή - ολοκληρωμένα ηλεκτρονικά. Η ανάπτυξη μιας νέας κατεύθυνσης στην ηλεκτρονική - οπτοηλεκτρονική, η οποία συνδυάζει ηλεκτρικές και οπτικές μεθόδους μετατροπής και επεξεργασίας σήματος (μετατροπή ηλεκτρικού σήματος σε οπτικό και στη συνέχεια οπτικού σήματος πίσω σε ηλεκτρικό) γίνεται σημαντική.

Ιστορία της ανάπτυξης των ηλεκτρονικών. Το πέμπτο στάδιο μπορεί να ονομαστεί ημιαγωγοί στους επεξεργαστές. Ή το τέλος της εποχής του πυριτίου. Σε προηγμένους τομείς της σύγχρονης ηλεκτρονικής, όπως ο σχεδιασμός και η παραγωγή επεξεργαστών, όπου το μέγεθος και η ταχύτητα των στοιχείων ημιαγωγών έχουν γίνει κρίσιμα, η ανάπτυξη της τεχνολογίας πυριτίου έχει σχεδόν φτάσει στο φυσικό της όριο. Τα τελευταία χρόνια, η απόδοση των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων έχει βελτιωθεί, επιτυγχάνεται με την αύξηση της συχνότητας του ρολογιού λειτουργίας και την αύξηση του αριθμού των τρανζίστορ.

Καθώς η ταχύτητα μεταγωγής των τρανζίστορ αυξάνεται, η παραγωγή θερμότητας αυξάνεται εκθετικά. Αυτό σταμάτησε τη μέγιστη ταχύτητα ρολογιού των επεξεργαστών κάπου γύρω στα 3 GHz το 2005, και από τότε μόνο ο "πολυπύρηνος" έχει αυξηθεί, κάτι που ουσιαστικά σηματοδοτεί τον χρόνο.

Υπάρχουν μικρές πρόοδοι εκτός από την ποσοτική ενσωμάτωση στοιχείων ημιαγωγών σε ένα τσιπ με τη μείωση τους φυσικές διαστάσεις– μετάβαση σε μια πιο εκλεπτυσμένη τεχνολογική διαδικασία. Από το 2009-11, χρησιμοποιήθηκε πλήρως η τεχνολογία 32 nm, με το μήκος καναλιού τρανζίστορ να είναι μόνο 20 nm. Η μετάβαση σε μια πιο λεπτή τεχνολογική διαδικασία 16 nm ξεκίνησε μόλις το 2014.

Η απόδοση των τρανζίστορ αυξάνεται καθώς μειώνονται, αλλά δεν είναι πλέον δυνατή η αύξηση της συχνότητας ρολογιού του πυρήνα του επεξεργαστή, όπως συνέβαινε πριν από την τεχνολογική διαδικασία των 90 nm. Αυτό μιλάει μόνο για αδιέξοδο στην ανάπτυξη τεχνολογιών πυριτίου, αν και θα χρησιμοποιηθούν για τουλάχιστον έναν ακόμη αιώνα, εκτός φυσικά και αν επανεκκινηθεί ο έβδομος κύκλος πολιτισμού σε αυτό το ηλιακό σύστημα.

Οι εξελίξεις στο γραφένιο θα πρέπει να δημοσιοποιηθούν την επόμενη δεκαετία, ορισμένα ρωσικά ινστιτούτα έχουν σημειώσει ιδιαίτερη πρόοδο σε αυτό χάρη στην αποκωδικοποίηση πληροφοριών από τον προηγούμενο κύκλο, τα ονόματα των οποίων δεν μπορώ ακόμη να αναφέρω.

Γραφένιοείναι ένα υλικό ημιαγωγών που ανακαλύφθηκε εκ νέου μόλις το 2004. Πολλά εργαστήρια έχουν ήδη συνθέσει ένα τρανζίστορ με βάση το γραφένιο που μπορεί να λειτουργήσει σε τρεις σταθερές καταστάσεις. Για παρόμοια λύση σε πυρίτιο, τρία χωριστά τρανζίστορ ημιαγωγών. Αυτό θα καταστήσει δυνατή στο εγγύς μέλλον τη δημιουργία ολοκληρωμένων κυκλωμάτων από λιγότερα τρανζίστορ που θα εκτελούν τις ίδιες λειτουργίες με τα αντίστοιχά τους από πυρίτιο παλαιού τύπου.

Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα των ημιαγωγών γραφενίου είναι η ικανότητά τους να λειτουργούν σε υψηλές συχνότητες. Επιπλέον, αυτές οι συχνότητες μπορούν να φτάσουν τα 500-1000 GHz.

Η ηλεκτρονική γεννήθηκε στη διασταύρωση επιστημονικών πεδίων όπως η φυσική και η τεχνολογία. Αν το εξετάσουμε με στενή έννοια, μπορούμε να πούμε ότι μελετά την αλληλεπίδραση των ηλεκτρονίων και του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, καθώς και τη δημιουργία συσκευών που βασίζονται σε αυτή τη γνώση. Ποιες είναι αυτές οι συσκευές και πώς αναπτύσσεται σήμερα η επιστήμη των ηλεκτρονικών;

Αλμα

Σήμερα είναι η εποχή της πληροφορικής. Όλα όσα λαμβάνουμε από το εξωτερικό πρέπει να υποβάλλονται σε επεξεργασία, να αποθηκεύονται και να μεταδίδονται. Όλες αυτές οι διαδικασίες πραγματοποιούνται με τη χρήση διαφόρων τύπων ηλεκτρονικών συσκευών. Όσο πιο βαθιά βουτάει ένας άνθρωπος στον εύθραυστο κόσμο των ηλεκτρονίων, τόσο μεγαλύτερες είναι οι ανακαλύψεις του και, κατά συνέπεια, οι δημιουργημένες ηλεκτρονικές συσκευές.

Μπορείτε να βρείτε αρκετές πληροφορίες για το τι είναι η ηλεκτρονική και πώς αναπτύχθηκε αυτή η επιστήμη. Έχοντας το μελετήσει, εκπλαγείτε με το πόσο γρήγορα αναπτύχθηκε η τεχνολογία, τι γρήγορο άλμα έχει κάνει αυτή η βιομηχανία σε σύντομο χρονικό διάστημα.

Ως επιστήμη άρχισε να διαμορφώνεται τον 20ο αιώνα. Αυτό συνέβη με την έναρξη της ανάπτυξης της βάσης στοιχείων της ραδιομηχανικής και της ραδιοηλεκτρονικής. Το δεύτερο μισό του περασμένου αιώνα σημαδεύτηκε από την ανάπτυξη της κυβερνητικής και των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Αν στην αρχή της ανάπτυξής του ένας υπολογιστής μπορούσε να καταλάβει ένα ολόκληρο δωμάτιο σημαντικού μεγέθους, σήμερα έχουμε μικροτεχνολογίες που μπορούν να αλλάξουν όλες τις ιδέες μας για τον κόσμο γύρω μας.

Παραδόξως, ίσως στο εγγύς μέλλον θα είναι δυνατό να μιλήσουμε για το τι είναι η ηλεκτρονική στο πλαίσιο της ιστορικής βασικές γνώσεις. Οι τεχνολογίες ελαχιστοποιούνται καθημερινά. Η περίοδος της εργασιακής τους ικανότητας αυξάνεται. Όλα αυτά μας εκπλήσσουν όλο και λιγότερο. Τέτοιες φυσικές διεργασίες συνδέονται με το νόμο του Moore και πραγματοποιούνται με χρήση πυριτίου. Σήμερα μιλούν ήδη για μια εναλλακτική στα ηλεκτρονικά - τη σπιντρονική. Και επίσης όλοι γνωρίζουν για τις εξελίξεις στον τομέα της νανοηλεκτρονικής.

Ανάπτυξη και προβλήματα

Λοιπόν, τι είναι η ηλεκτρονική και τι προβλήματα έχει αυτός ο κλάδος της επιστήμης στην ανάπτυξη συσκευών; Όπως ειπώθηκε, η ηλεκτρονική είναι ένας κλάδος που δημιουργήθηκε στη διασταύρωση της φυσικής και της τεχνολογίας. Μελετά τις διαδικασίες σχηματισμού φορτισμένων σωματιδίων και τον έλεγχο της κίνησης των ελεύθερων ηλεκτρονίων σε διαφορετικά μέσα, όπως στερεά, κενό, πλάσμα, αέριο και στα όριά τους. Αυτή η επιστήμη αναπτύσσει επίσης μεθόδους για τη δημιουργία ηλεκτρονικών συσκευών για διάφορους τομείς της ανθρώπινης ζωής. Εξίσου σημαντικές είναι οι μελέτες για προβλήματα που σχετίζονται με την ανάπτυξη της επιστήμης: ταχεία απαξίωση, ηθικά ζητήματα, έρευνα και πειράματα, κόστος και πολλά άλλα.

Στην καθημερινή ζωή κάθε σύγχρονου ανθρώπου, το ερώτημα "Τι είναι τα ηλεκτρονικά;" δεν θα προκαλέσει καμία έκπληξη. Η ζωή του είναι κυριολεκτικά γεμάτη ηλεκτρονικές συσκευές: ρολόγια, πλυντήρια ρούχων και άλλες οικιακές συσκευές, ενσωματωμένες συσκευές σε αυτοκίνητα και άλλα οχήματα, εξοπλισμός ήχου και εικόνας, τηλεοράσεις, τηλέφωνα, ρομπότ, ιατρικές συσκευές και εξοπλισμός κ.λπ. Αυτή η λίστα μπορεί να συνεχιστεί για πολύ καιρό.

Τομέας ανάπτυξης και εφαρμογής

Παραδοσιακά, τα ηλεκτρονικά χωρίζονται σε δύο τομείς: σχεδιασμό εξαρτημάτων και σχεδιασμό ηλεκτρονικών κυκλωμάτων. αντιπροσωπεύει διάφορα χαρακτηριστικά. Χωρίζεται σε τάξη και ηλεκτρονικά στερεάς κατάστασης. Σε ηλεκτρικά κυκλώματα βάση στοιχείουαποτελείται από συσκευές για τη χρήση, την καταγραφή και την επεξεργασία ηλεκτρικών σημάτων. Το επεξεργασμένο σήμα αναπαράγεται σε μια βολική μορφή (οθόνη οθόνης, οθόνη τηλεόρασης, ήχος κ.λπ.). Το σήμα μπορεί να εγγραφεί σε ένα μέσο αποθήκευσης και να αναπαραχθεί ανά πάσα στιγμή, να ελέγχει αυτόματα συστήματα, σερβομηχανισμούς και άλλες συσκευές.

Τα ηλεκτρονικά κυκλώματα παρουσιάζονται σε αναλογικό και ψηφιακή μορφή. Αναλογική ενίσχυση και επεξεργασία αναλογικό σήμα. Για παράδειγμα, ραδιοκύματα. Ψηφιακά κυκλώματασχεδιασμένο να λειτουργεί με ένα σήμα κβαντικής φύσης. Πρόκειται για υπολογιστές, ελεγκτές και πολλές άλλες συσκευές.

Η ηλεκτρονική και η νανοηλεκτρονική σήμερα δεν είναι πλέον τόσο εκπληκτικά όσο ήταν στην αρχή της εμφάνισης τέτοιων τεχνολογιών. Αυτό που κάποτε φαινόταν φανταστικό έχει γίνει συνηθισμένο στον σύγχρονο κόσμο. Η ταχύτητα ανάπτυξης είναι τόσο μεγάλη που οι συσκευές δεν προλαβαίνουν να γεράσουν πριν γίνουν άσχετες.

Αλλά επιστήμες όπως η ηλεκτρονική και η νανοηλεκτρονική συνδέονται με τη μικροηλεκτρονική, η οποία χρονολογείται από το 1958, με τη δημιουργία μικροκυκλωμάτων που περιέχουν δύο αντιστάσεις και τέσσερα τρανζίστορ. Η περαιτέρω ανάπτυξη ακολούθησε την πορεία της ελαχιστοποίησης και ταυτόχρονης αύξησης του αριθμού των εξαρτημάτων, όπως τα τρανζίστορ. Η νανοηλεκτρονική ασχολείται με την ανάπτυξη ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, η τοπολογική νόρμα των οποίων είναι μικρότερη από 100 nm.

Υπάρχει όριο στην ανάπτυξη της τεχνολογίας;

Όπως μπορείτε να δείτε, τα ηλεκτρονικά είναι μια βασική επιστήμη για την ανάπτυξη εξελιγμένων σύγχρονων τεχνολογιών. Γίνεται ήδη λόγος ότι έχουν αναπτυχθεί εύκαμπτα ηλεκτρονικά που καθιστούν δυνατή την εκτύπωση με τη χρήση λιωμένου μετάλλου.

Δεν έχει γίνει ακόμη ευρέως διαδεδομένο, αλλά οι επιστήμονες έχουν σημειώσει σημαντική πρόοδο σε αυτόν τον τομέα. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι η καταναλωτική αγορά θα ανακαλύψει σύντομα τι είναι τα ευέλικτα ηλεκτρονικά.

Ο καθορισμός των ορίων της τεχνολογικής ανάπτυξης, που ξεκίνησε τον 20ο αιώνα, δεν είναι σχεδόν εφικτός σήμερα. Διάφορες επιστήμες συγχωνεύονται, οι ηλεκτρονικές βιοτεχνολογίες αναπτύσσονται, τεχνητή νοημοσύνηκαι πολλά άλλα. Η τρισδιάστατη εκτύπωση έχει ήδη χρησιμοποιηθεί με επιτυχία και η Βόρεια Καρολίνα έχει αποκαλύψει μια πολύ φιλόδοξη τεχνολογία για τρισδιάστατη εκτύπωση χρησιμοποιώντας λιωμένο μέταλλο. Η νέα τεχνολογία μπορεί να εισαχθεί σε οποιαδήποτε παραγωγή εξοπλισμού χωρίς μεγάλη προσπάθεια.

Όταν μιλάμε για ηλεκτρονικά, φανταζόμαστε υπολογιστές, τηλεοράσεις, φούρνους μικροκυμάτων, κινητά τηλέφωνα και άλλες συσκευές. Εν τω μεταξύ, αυτός δεν είναι μόνο ο τομέας της τεχνολογίας όπου δημιουργούνται αυτές οι συσκευές. Είναι επίσης μια επιστήμη που μελετά διαδικασίες που συμβαίνουν με φορτισμένα σωματίδια. Είναι απίθανο να λάβουμε απάντηση στο ερώτημα πότε εμφανίστηκαν τα ηλεκτρονικά. Αλλά είναι πολύ πιθανό να παρακολουθήσουμε την ιστορία της ανάπτυξής του.

Σύγχρονα ηλεκτρονικά

Στα σύγχρονα ηλεκτρονικά, διακρίνονται οι ακόλουθοι κύριοι τομείς.

Καταναλωτικά Ηλεκτρονικά. Περιλαμβάνει όλες τις οικιακές συσκευές - τηλεοράσεις, ηλεκτρικές εστίες, σίδερα, κινητά τηλέφωνα κ.λπ. Οι συσκευές αυτές χρησιμοποιούν ηλεκτρική τάση, ηλεκτρικό ρεύμα, ηλεκτρομαγνητικό πεδίο ή ηλεκτρομαγνητικά κύματα.

Ενέργεια. Αυτά είναι η παραγωγή, η μετάδοση και η κατανάλωση ηλεκτρική ενέργεια. Αυτό περιλαμβάνει επίσης ηλεκτρικές συσκευές υψηλής ισχύος - μονάδες ηλεκτροπαραγωγής, ηλεκτρικούς κινητήρες, καλώδια ρεύματος.

Μικροηλεκτρονική. Με τη σειρά του χωρίζεται σε οπτοηλεκτρονική, εξοπλισμός ήχου-βίντεο και ψηφιακά ηλεκτρονικά.

Οι συσκευές οπτοηλεκτρονικής χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή της φωτεινής ακτινοβολίας σε ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτά περιλαμβάνουν φωτοδίοδοι, φωτοτρανζίστορ, φωτοαντιστάσεις κ.λπ. Άλλος τύπος συσκευών: LED, λέιζερ, λαμπτήρες πυρακτώσεως, αντίθετα, μετατρέπουν το ηλεκτρικό ρεύμα σε ακτινοβολία φωτός.

Ο εξοπλισμός ήχου-βίντεο είναι μια συσκευή στην οποία μετατρέπονται ήχος και εικόνα.

Η ψηφιακή μικροηλεκτρονική περιλαμβάνει υπολογιστές, ψηφιακές τηλεοράσεις, κινητά τηλέφωνα, πίνακες ελέγχου συσκευών κ.λπ.

Το κύριο ενεργό στοιχείο στα ηλεκτρονικά είναι ένα μικροκύκλωμα.

Από την ιστορία

Πώς προέκυψαν τα ηλεκτρονικά;

Είναι δύσκολο για έναν σύγχρονο άνθρωπο να φανταστεί πώς είναι δυνατόν να μεταδώσει πληροφορίες σε μεγάλη απόσταση χωρίς να έχει τηλέφωνο, ραδιόφωνο ή υπολογιστή συνδεδεμένο στο Διαδίκτυο. Εν τω μεταξύ, η ανθρωπότητα είχε πάντα την ανάγκη να μοιράζεται πληροφορίες. Και αυτό έγινε από τους περισσότερους με διάφορους τρόπους. Οι αρχαίοι άνθρωποι προειδοποιούσαν ο ένας τον άλλον για τον κίνδυνο φωνάζοντας, ανάβοντας φωτιές και χτυπώντας τύμπανα. Αργότερα, εμφανίστηκε το ταχυδρομείο περιστεριών, τα νέα έφεραν ειδικούς αγγελιοφόρους. Στην Κίνα, οι πληροφορίες μεταφέρονταν χρησιμοποιώντας χαρταετούς που είχαν διαφορετικό χρώμα ανάλογα με τον τύπο των πληροφοριών που μετέφεραν. Ίσως η πιο κοινή μέθοδος μετάδοσης ήταν το φως. Σε όλο το μήκος της γραμμής επικοινωνίας τοποθετήθηκαν πύργοι, σε καθέναν από τους οποίους άναψε φωτιά μόλις φάνηκε στον προηγούμενο πύργο. Και έτσι το σήμα μεταδόθηκε μέσω του κυκλώματος. Αργότερα, όταν εφευρέθηκε ο καθρέφτης, άρχισαν να στέλνονται μηνύματα από πύργο σε πύργο χρησιμοποιώντας σήματα ανακλώμενου φωτός. Στη θάλασσα, ο κώδικας Μορς χρησιμοποιήθηκε για τη μετάδοση πληροφοριών, στον οποίο οι χαρακτήρες κωδικοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας διάφορες θέσεις σημαιών σήματος.

Με μια λέξη, τα περισσότερα διαφορετικούς τρόπουςΗ ανθρωπότητα έχει βρει πολλά, αλλά όλα λειτουργούσαν μόνο σε μικρή απόσταση και δύσκολα μπορούσαν να λειτουργήσουν κανονικά όταν η ορατότητα επιδεινώθηκε.

Πρώτος ηλεκτρομαγνητικός τηλέγραφος

Ηλεκτρομαγνητικός τηλέγραφος Schilling

Όλα άλλαξαν όταν εφευρέθηκε ο ηλεκτρικός τηλέγραφος. Πιο συγκεκριμένα, ήταν ένας ηλεκτρομαγνητικός τηλέγραφος που χρησιμοποιούσε ηλεκτρομαγνητισμό για τη μετάδοση σημάτων.

Πολλοί φυσικοί προσπάθησαν να δημιουργήσουν μια τέτοια συσκευή, αλλά εφευρέθηκε για πρώτη φορά από έναν Ρώσο διπλωμάτη, εφευρέτη ηλεκτρολόγο μηχανικό, Γερμανό από τη Βαλτική, τον Pavel Lvovich Schilling. Μετά την ανακάλυψη του Oersted για την επίδραση του ηλεκτρικού ρεύματος σε μια μαγνητική βελόνα, συνειδητοποίησε ότι ένας τηλέγραφος θα μπορούσε να δημιουργηθεί με βάση αυτό το φαινόμενο. Η συσκευή εκπομπής του αποτελούνταν από 16 κλειδιά, με τη βοήθεια των οποίων έκλειναν τα ηλεκτρικά κυκλώματα εμπρός και αντίστροφου ρεύματος. Στη συσκευή λήψης τοποθετήθηκαν 6 πολλαπλασιαστές με μαγνητικές βελόνες. Αυτά τα βέλη ήταν αιωρούμενα σε νήματα. Πάνω τους κολλούσαν κύκλους από λευκό χαρτί από τη μία πλευρά και μαύρους από την άλλη. Κλείνοντας το κύκλωμα χρησιμοποιώντας κλειδιά, έστελναν ρεύμα προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση. Στη συσκευή λήψης, υπό την επίδραση ηλεκτρικού ρεύματος, μία από τις μαγνητικές βελόνες εκτρέπεται προς έναν λευκό ή μαύρο κύκλο, ανάλογα με την κατεύθυνση του ρεύματος. Τα γράμματα του αλφαβήτου κωδικοποιήθηκαν με αυτόν τον τρόπο. Οι συσκευές συνδέονταν με υπόγειο καλώδιο.

Πάβελ Λβόβιτς Σίλινγκ

Ο Schilling παρουσίασε για πρώτη φορά την εφεύρεσή του στις 21 Οκτωβρίου 1832 στο δικό του διαμέρισμα. Αργότερα εγκατέστησε αυτόν τον τηλέγραφο στην Αγία Πετρούπολη μεταξύ των Χειμερινών Ανακτόρων και του κτιρίου του Υπουργείου Σιδηροδρόμων.

Ο Γερμανός επιστήμονας Carl Friedrich Gauss και ο Γερμανός επιστήμονας Max Weber δημιούργησαν τις τροποποιήσεις τους στον ηλεκτρομαγνητικό τηλέγραφο. Δεν χρησιμοποιήθηκαν όμως σε μεγάλες αποστάσεις.

Η πρώτη τηλεγραφική γραμμή, που λειτουργεί σε απόσταση 5 χιλιομέτρων, δημιουργήθηκε το 1838 από τον Γερμανό φυσικό Karl August Steinheil.

Το 1895, ο Ρώσος φυσικός Alexander Stepanovich Popov εφηύρε το ραδιόφωνο. Ήταν οι ασύρματες τηλεπικοινωνίες, ο φορέας σήματος στις οποίες υπήρχαν ηλεκτρομαγνητικά κύματα που διαδίδονταν ελεύθερα στο διάστημα, χωρίς αγωγούς. Αυτό το γεγονός μπορεί να θεωρηθεί η αρχή της γέννησης των ηλεκτρονικών.

Αλεξάντερ Στεπάνοβιτς Ποπόφ

Το τρέχον μοντέλο ραδιοφώνου περιελάμβανε έναν ραδιοπομπό που εκπέμπει ένα σήμα και έναν δέκτη που το λαμβάνει. Οι ραδιοεπικοινωνίες άρχισαν αμέσως να χρησιμοποιούνται ευρέως σε στρατιωτικές υποθέσεις. Υπήρχε ανάγκη για νέα στοιχεία για αυτό. Τα ηλεκτρονικά ανέλαβαν τη δημιουργία τους.

Όταν οι υπολογιστές ήταν μεγάλοι

Φυσικά, το 1905 μικροκυκλώματα δεν υπήρχαν ακόμη. Αλλά φέτος εφευρέθηκε ο ραδιοφωνικός σωλήνας. Στην απλούστερη μορφή του, ήταν ένα σφραγισμένο γυάλινο δοχείο με κενό μέσα. Βγήκαν 2 ηλεκτρόδια - η κάθοδος και η άνοδος. Το τρίτο νήμα εκτελούσε τη λειτουργία θέρμανσης. Μέσα από αυτό πέρασε ηλεκτρικό ρεύμα. Το νήμα έγινε πολύ ζεστό υψηλή θερμοκρασίααρκετές εκατοντάδες και μερικές φορές χιλιάδες μοίρες. Δημιουργήθηκε μεγάλη διαφορά δυναμικού 100-300 V μεταξύ των ηλεκτροδίων. Η κάθοδος, στην οποία εφαρμόστηκε αρνητική τάση, θερμάνθηκε και άρχισε να εκπέμπει ηλεκτρόνια. Ένα ρεύμα ηλεκτρονίων όρμησε στην άνοδο, συνδεδεμένο με μια πηγή θετικής τάσης. Ένα ηλεκτρικό ρεύμα προέκυψε στη λάμπα.

Ηλεκτρονικοί σωλήνες

Από εκείνη τη στιγμή, τα ηλεκτρονικά άρχισαν να αναπτύσσονται αλματωδώς. Οι ραδιοσωλήνες βελτιώθηκαν. Στις αρχές της δεκαετίας του '40 του εικοστού αιώνα, πολλά εκατομμύρια από αυτά παράγονταν ετησίως. διαφορετικά μεγέθηκαι σχέδια. Το ρεύμα σε ορισμένα από αυτά δημιουργήθηκε όχι από ηλεκτρόνια, αλλά από ιόντα - σωματίδια με θετικό φορτίο. Με βάση αυτά δημιουργήθηκαν εντελώς νέοι ραδιοφωνικοί δέκτες και πομποί. Εμφανίστηκαν πικάπ, μαγνητόφωνα και τα πρώτα μοντέλα τηλεοράσεων.

Οι ραδιοσωλήνες αποτέλεσαν τη βάση στοιχείων των πρώτων υπολογιστών, οι οποίοι εμφανίστηκαν μετά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο στις ΗΠΑ το 1948 και ονομάστηκαν υπολογιστές (ηλεκτρονικοί υπολογιστές). Εφόσον ένας υπολογιστής περιείχε δεκάδες χιλιάδες ραδιοσωλήνες, οι υπολογιστές ήταν τεράστιοι σε μέγεθος. Απαιτήθηκαν επίσης μεγάλες αίθουσες για να τους φιλοξενήσουν.

Υπολογιστής Ural-1

Φυσικά, αυτό δεν μπορούσε να συνεχιστεί για πολύ. Μπορούμε να πούμε ότι η περαιτέρω ανάπτυξη των ηλεκτρονικών συνδέεται με την ανάπτυξη εξοπλισμός υπολογιστών. Με την πάροδο του χρόνου, οι ραδιοσωλήνες, οι οποίοι επίσης κατανάλωναν πολλή ενέργεια, αντικαταστάθηκαν από διόδους ημιαγωγών και τρανζίστορ.

Δίοδος ημιαγωγών

Δίοδοι ημιαγωγών

Πώς λειτουργεί η απλούστερη συσκευή ημιαγωγών, μια δίοδος;

Αποτελείται από δύο στρώματα ημιαγωγών γειτονικά το ένα με το άλλο. Σε ένα στρώμα (n - αγωγιμότητα) υπάρχει περίσσεια ελεύθερων ηλεκτρονίων και στο άλλο (p - αγωγιμότητα) υπάρχει έλλειψη, επομένως, στο μέρος όπου δεν υπάρχει αρκετό ηλεκτρόνιο, σχηματίζεται μια "οπή" , που έχει θετικό φορτίο.

Εάν εφαρμόσετε αρνητικό φορτίο στην κάθοδο της διόδου (το στρώμα στο οποίο υπάρχει περίσσεια ηλεκτρονίων) και ένα θετικό φορτίο στην άνοδο, τότε θα αρχίσει η κίνηση των φορτίων και ένα ηλεκτρικό ρεύμα θα ρέει μέσω της μετάβασης ανάμεσα στα στρώματα. Αυτή η συμπερίληψη ονομάζεται «άμεση». Η δίοδος είναι ανοιχτή σε αυτή την κατάσταση.

Ανοιχτή δίοδος

Εάν εφαρμοστεί αρνητικό φορτίο στην άνοδο και θετικό φορτίο στην κάθοδο, τότε τα ηλεκτρόνια αρχίζουν να κινούνται προς το «συν» και οι «οπές» στο μείον. Δεν θα υπάρχει ρεύμα μέσω του κόμβου. Η δίοδος είναι κλειστή.

Η δίοδος είναι κλειστή

Με την εμφάνιση των συσκευών ημιαγωγών, το μέγεθος των ραδιοφώνων, των τηλεοράσεων και άλλων συσκευών έχει μειωθεί σημαντικά και η ποιότητα της εργασίας τους έχει περάσει σε ένα νέο επίπεδο. Οι υπολογιστές δεν καταλάμβαναν πλέον τεράστιες περιοχές, αλλά τα μεγέθη τους παρέμεναν μεγάλα και η κατανάλωση ενέργειας ήταν ακόμα αρκετά υψηλή.

Ολοκληρωμένα κυκλώματα

Ολοκληρωμένα κυκλώματα

Αλλά τα ηλεκτρονικά δεν έμειναν ακίνητα. Σταδιακά, μεμονωμένες δίοδοι και τρανζίστορ έδωσαν τη θέση τους στα ολοκληρωμένα κυκλώματα (IC).

Οποιαδήποτε ηλεκτρονική συσκευή επεξεργάζεται ένα ηλεκτρικό σήμα. Αυτό συμβαίνει χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρικό κύκλωμα που περιλαμβάνει όχι μόνο τρανζίστορ και διόδους. Έχει επίσης άλλα κύρια εξαρτήματα: πυκνωτές, αντιστάσεις, επαγωγείς. Στην αυγή της ανάπτυξης των ηλεκτρονικών, συνδυάστηκαν σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα χρησιμοποιώντας αγωγούς. Και όλο αυτό το κύκλωμα βρισκόταν σε μια πλακέτα. Όλοι είναι έτσι ξεχωριστό στοιχείοθα μπορούσε να αντικατασταθεί χωρίς να επηρεαστούν άλλα στοιχεία του ηλεκτρικού κυκλώματος. Αυτό έκανε ο κύριος, για παράδειγμα, όταν η τηλεόραση απέτυχε.

Και σε ένα IC, ολόκληρο το ηλεκτρονικό κύκλωμα που εκτελεί ορισμένες λογικές λειτουργίες συναρμολογήθηκε σε μια ενιαία συσκευασία μικρού μεγέθους.

Φυσικά, αυτό ήταν ένα τεράστιο βήμα προς τα εμπρός. Αυτό οδήγησε σε απότομη αύξηση της ταχύτητας των ηλεκτρονικών συσκευών. Και παρόλο που οι διαστάσεις τους έχουν μειωθεί σημαντικά, για παράδειγμα, ΕΜΒΟΛΟΜε όγκο μόλις 8 MB, ο ρωσικός υπολογιστής ES-1046 στη δεκαετία του '80 του εικοστού αιώνα εξακολουθούσε να έχει το μέγεθος ενός ολόκληρου ντουλαπιού.

Τυπωμένα κυκλώματα

PCB

Η δημιουργία ολοκληρωμένων κυκλωμάτων έγινε το έναυσμα για τη ραγδαία ανάπτυξη του κύριου κλάδου της σύγχρονης ηλεκτρονικής - μικροηλεκτρονικής.

Οποιαδήποτε σύγχρονη ηλεκτρονική συσκευή, είτε είναι υπολογιστής, κινητό τηλέφωνο, τηλεόραση ή πλυντήριο ρούχων, διαθέτει πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος. Σε αυτό, όλες οι ηλεκτρικές συνδέσεις δεν γίνονται πλέον με καλώδια. Αντικαταστάθηκαν από αγώγιμες τροχιές καλυμμένες με φύλλο χαλκού. Και βρίσκονται σε αυτήν την πολύ τυπωμένη πλακέτα κυκλώματος. Πρόκειται για μια ειδική πλάκα από διηλεκτρικό (textolite, getinax κ.λπ.). Εκτός από μονοπάτια διεξαγωγής, ειδικά επιθέματα επαφής, οπές στερέωσης για την εγκατάσταση ραδιοστοιχείων, επιφανειών θωράκισης, πηχάκια σύνδεσης κ.λπ. Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων μπορεί να είναι μονής στρώσης ή να αποτελούνται από πολλά στρώματα.

Παρεμπιπτόντως, δεν χρειάζεται να πιστεύετε ότι οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων εμφανίστηκαν τον εικοστό αιώνα ταυτόχρονα με την εμφάνιση των μικροκυκλωμάτων. Οι φυσικοί θεωρούν έτος γέννησής τους το 1902, όταν ο Γερμανός μηχανικός Άλμπερτ Χάνσον, που ασχολήθηκε με τις εξελίξεις στον τομέα της τηλεφωνίας, κατέθεσε αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας. Η πλακέτα που δημιούργησε θεωρείται το πρωτότυπο των σύγχρονων πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων. Η βάση της σανίδας του Hansen ήταν χαρτί εμποτισμένο με παραφίνη, πάνω στο οποίο ήταν κολλημένες λωρίδες από μπρούτζο ή χάλκινο φύλλο, που χρησίμευαν ως αγωγοί.

Αλλά οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων άρχισαν να χρησιμοποιούνται ευρέως ηλεκτρικές συσκευέςστα μέσα του περασμένου αιώνα. Πρώτα, προσαρτήθηκαν ραδιοσωλήνες σε αυτές σε ειδικές τρύπες, μετά τρανζίστορ και στη συνέχεια μικροκυκλώματα.

Τα ηλεκτρονικά δεν σταμάτησαν στα IC. Η διαδικασία μείωσης του μεγέθους των ενεργών στοιχείων σε αυτό συμβαίνει συνεχώς. Και τώρα το μέγεθος ενός τρανζίστορ που συναρμολογείται σε ένα τσιπ ημιαγωγών είναι μόνο μερικά νανόμετρα. Δεν είναι τεράστια πρόοδος σε σχέση με τον ηλεκτρονικό ραδιοσωλήνα, του οποίου το μέγεθος έφτασε αρκετά εκατοστά;

Αυτή ήταν η πρόοδος που επέτρεψε τηλεοράσεις, υπολογιστές, κινητά τηλέφωνακαι άλλα gadget για να γίνουν αυτό που τα βλέπουμε αυτή τη στιγμή.

Ηλεκτρονική(ηλεκτρονική τεχνολογία) - η επιστήμη της αλληλεπίδρασης των ηλεκτρονίων με ηλεκτρομαγνητικά πεδία, που βασίζεται στην ηλεκτρονική θεωρία¹ και σε μεθόδους δημιουργίας ηλεκτρονικών οργάνων και συσκευών στις οποίες αυτή η αλληλεπίδραση χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας, κυρίως για τη μετάδοση, την επεξεργασία και την αποθήκευση πληροφοριών. Βασισμένη στα ηλεκτρονικά, η βιομηχανία ηλεκτρονικών αναπτύσσει και παράγει ηλεκτρονικές συσκευές, υπολογιστές και ένα ευρύ φάσμα άλλων προϊόντων που χρησιμοποιούνται σε όλους τους τομείς της επιστήμης, της τεχνολογίας και της σύγχρονης ανθρώπινης δραστηριότητας.

Ιστορία της εμφάνισης και ανάπτυξης των ηλεκτρονικών

Φόντο - εφεύρεση του τηλεφώνου, του φωνογράφου, του κινηματογράφου

Οι προσπάθειες δημιουργίας τηλεφώνου χρονολογούνται από το δεύτερο μισό του περασμένου αιώνα. Με την ανάπτυξη της θεωρίας του ηλεκτρισμού, ιδιαίτερα της θεωρίας του ηλεκτρομαγνητισμού, δημιουργήθηκε η επιστημονική βάση για την εφεύρεσή του. Πίσω στο 1837, ο Αμερικανός C. Paidus διαπίστωσε ότι μια μαγνητική λωρίδα μπορεί να παράγει ήχο εάν υποβληθεί σε ταχεία αντιστροφή μαγνήτισης. Το 1849-1854. Ο αντιεπιθεωρητής του Paris Telegraph Charles Bourseul διατύπωσε θεωρητικά την αρχή της τηλεφωνικής συσκευής. Το πρώτο παράδειγμα συσκευής τηλεφώνου ήταν μια συσκευή που σχεδιάστηκε από τον Γερμανό φυσικό Philipp Reis το 1861 (Εικ. 1).

Ρύζι. 1. Τηλέφωνο του Ρέις (1861).

Το τηλέφωνο του Reis αποτελούνταν από δύο μέρη: μια συσκευή εκπομπής και λήψης, η δράση των οποίων ήταν διασυνδεδεμένη. Στη συσκευή εκπομπής, κατά τη μετάδοση, συνέβη ένα περιοδικό άνοιγμα και κλείσιμο του κυκλώματος ρεύματος, το οποίο στη συσκευή λήψης αντιστοιχούσε στο τρέμουλο της μεταλλικής ράβδου που αναπαρήγαγε τον ήχο. Με τη βοήθεια της συσκευής του Reis ήταν δυνατή η καλή μετάδοση της μουσικής, αλλά η μετάδοση του λόγου ήταν δύσκολη.

Το 1876, ο Αμερικανός τεχνικός A. Bell (1847-1922), με καταγωγή από τη Σκωτία, δημιούργησε το πρώτο ικανοποιητικό σχέδιο τηλεφώνου. Την ίδια χρονιά έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την εφεύρεσή του (Εικ. 2).

Ρύζι. 2. Τηλέφωνο του A. Bell (1876).

Ωστόσο ακουστικά τηλεφώνουΗ Bella μπορούσε να μεταφέρει καλά τον λόγο μόνο σχετικά σε μικρή απόστασηκαι, επιπλέον, είχαν μια σειρά από άλλες ελλείψεις που τους καθιστούσαν αδύνατες πρακτική εφαρμογή. Μέχρι εκείνη τη στιγμή, η ιδέα της δημιουργίας ενός τηλεφώνου είχε εξαπλωθεί πολύ ευρέως. Στις ΗΠΑ, για παράδειγμα, τη δεκαετία του '70, λήφθηκαν πάνω από 30 πατέντες για συσκευές τηλεφώνων. Το ίδιο συνέβαινε και στην Ευρώπη.

Πολλοί εφευρέτες εργάστηκαν για να βελτιώσουν το τηλέφωνο. Οι πιο σημαντικές βελτιώσεις στο τηλέφωνο το 1878 έγιναν ανεξάρτητα από τον Άγγλο D. Hughes (1831-1900) και τον Αμερικανό T. Edison. Επινόησαν το πιο σημαντικό μέρος του τηλεφώνου - το μικρόφωνο. Το μικρόφωνο Hughes-Edison ήταν μόνο ένας πομπός που αντιλαμβανόταν τις ηχητικές δονήσεις και ενίσχυε επαγόμενο ρεύμαστο πηνίο τηλεφώνου Bell. Με την εφεύρεση του μικροφώνου, έγινε δυνατή η ομιλία σε μεγάλες αποστάσεις και ο ήχος στο τηλέφωνο ήταν πιο καθαρός. Τότε ο Έντισον πρότεινε να το χρησιμοποιήσετε στο τηλέφωνο επαγωγικό πηνίο. Με την εισαγωγή του σε τηλεφωνικό σετΗ κατασκευή του ουσιαστικά έχει τελειώσει. Περαιτέρω εργασίαένας αριθμός εφευρετών σε διάφορες χώρες περιορίστηκε στη βελτίωση των υπαρχόντων σχεδίων.

Το τηλέφωνο, σε αντίθεση με άλλες νέες τεχνικές εφευρέσεις, τέθηκε γρήγορα σε χρήση σε όλες σχεδόν τις χώρες. Πρώτη πόλη τηλεφωνικό κέντροτέθηκε σε λειτουργία στις ΗΠΑ το 1878 στη Νέα Αβάνα. Το 1879 τηλεφωνικά δίκτυαυπήρχε ήδη σε 20 πόλεις των Ηνωμένων Πολιτειών. Το πρώτο τηλεφωνικό κέντρο στο Παρίσι άνοιξε το 1879, στο Βερολίνο το 1881.

Ο πρωτοπόρος της τηλεφωνίας στη Ρωσία ήταν ο μηχανικός P. M. Golubitsky (1845-1911), ο οποίος εισήγαγε πολλές σημαντικές βελτιώσεις στο σχεδιασμό του τηλεφώνου. Το 1878, ο Golubitsky κατασκεύασε την πρώτη σειρά πολυπολικών τηλεφώνων. Απέδειξε επίσης την ικανότητα των τηλεφώνων να λειτουργούν σε απόσταση έως και 350 km.

Το 1881 ιδρύθηκε στη Ρωσία η Ρωσική Ανώνυμη Εταιρεία «για την εγκατάσταση και λειτουργία τηλεφωνικών μηνυμάτων σε διάφορες πόλεις της Ρωσικής Αυτοκρατορίας». Οι πρώτες τηλεφωνικές γραμμές στη Ρωσία κατασκευάστηκαν το 1881 ταυτόχρονα σε πέντε πόλεις - Αγία Πετρούπολη, Μόσχα, Βαρσοβία, Ρίγα και Οδησσό. Η πιο ενδιαφέρουσα εφεύρεση αυτής της περιόδου ήταν ο φωνογράφος, μια συσκευή εγγραφής και αναπαραγωγής ήχου. Αυτή η συσκευή, που εφευρέθηκε το 1877 από τον Έντισον, είχε τη δυνατότητα να αποθηκεύει, και στη συνέχεια να αναπαράγει και να επαναλαμβάνει ανά πάσα στιγμή τις ηχητικές δονήσεις που είχαν καταγραφεί σε αυτήν, που προκαλούσαν προηγουμένως η ανθρώπινη φωνή, μουσικά όργανακλπ. (Εικ. 3).

Ρύζι. 3. Ο φωνογράφος του T. A. Edison, (1877)

Η δομή και η αρχή λειτουργίας του φωνογράφου έχουν ως εξής. Οι ηχητικές δονήσεις στον φωνογράφο μεταδίδονταν σε μια πολύ λεπτή πλάκα από γυαλί ή μαρμαρυγία και με τη βοήθεια μιας βελόνας γραφής που ήταν προσαρτημένη σε αυτήν (κόφτης με μύτη ζαφείρι) μεταφέρονταν στην επιφάνεια ενός περιστρεφόμενου κυλίνδρου τυλιγμένου σε αλουμινόχαρτο ή επικαλυμμένο με ειδική στρώση κεριού. Η βελόνα γραφής συνδέθηκε με μια μεμβράνη που λάμβανε ή εξέπεμπε ηχητικές δονήσεις. Ο άξονας του κυλίνδρου του φωνογράφου είχε ένα νήμα, και επομένως, με κάθε περιστροφή, ο κύλινδρος μετατοπιζόταν κατά μήκος του άξονα περιστροφής κατά την ίδια ποσότητα. Ως αποτέλεσμα, η βελόνα γραφής έσφιξε μια ελικοειδή αυλάκωση στο στρώμα του κεριού. Όταν κινούνταν κατά μήκος αυτής της αυλάκωσης, η βελόνα και η μεμβράνη που σχετίζεται με αυτήν εκτελούσαν μηχανικούς κραδασμούς, αναπαράγοντας τους ηχογραφημένους ήχους. Στη βάση του φωνογράφου, προέκυψαν τότε το γραμμόφωνο και άλλα όργανα που χρησιμοποιούνται στη μηχανική ηχογράφηση.

Στη δεκαετία του '90 του XIX αιώνα. εμφανίζεται ο κινηματογράφος, συνδυάζοντας μια σειρά από εφευρέσεις και ανακαλύψεις που κατέστησαν δυνατή την πραγματοποίηση των βασικών διαδικασιών που είναι απαραίτητες για την αναπαραγωγή της φωτογραφικής κίνησης. Οι πλησιέστεροι προκάτοχοι της κινηματογραφίας, που επέτρεψαν τη διεξαγωγή της κινηματογραφικής διαδικασίας, ήταν η «συσκευή για την ανάλυση των στροβοσκοπικών φαινομένων» του Ρώσου εφευρέτη Timchenko (1893), η οποία συνδύαζε την προβολή σε μια οθόνη με μια διακοπτόμενη αλλαγή εικόνων. , η χρονοφωτογραφία του Γάλλου φυσιολόγου J. Demeny, που συνδύαζε τη χρονοφωτογραφία σε φιλμ και την προβολή στην οθόνη (1894), καθώς και το «πανοπτικό» που δημιούργησε ο Αμερικανός εφευρέτης W. Latham το 1895, το οποίο συνδύαζε τη χρονοφωτογραφία με την προβολή σε οθόνη και άλλες εφευρέσεις.

Η συσκευή, που συνδύαζε όλα τα βασικά στοιχεία του κινηματογράφου, εφευρέθηκε για πρώτη φορά στη Γαλλία από τον Louis J. Lumière (1864-1948). Το 1895, μαζί με τον αδερφό του Auguste, ανέπτυξαν το σχεδιασμό μιας κινηματογραφικής κάμερας για γυρίσματα. Ο Lumiere ονόμασε την εφεύρεσή του κινηματογράφο. Μια πειραματική επίδειξη μιας ταινίας που γυρίστηκε σε φιλμ χρησιμοποιώντας αυτή τη συσκευή πραγματοποιήθηκε τον Μάρτιο του 1895 και τον Δεκέμβριο του ίδιου έτους άρχισε να λειτουργεί ο πρώτος κινηματογράφος στο Παρίσι. Στη δεκαετία του '90, ο κινηματογράφος εμφανίστηκε σε άλλες χώρες και σχεδόν κάθε ευρωπαϊκή χώρα είχε τον δικό της εφευρέτη αυτής της συσκευής. Στη Γερμανία, οι πρωτοπόροι της κινηματογραφίας ήταν οι M. Skladanowski (1895) και O. Mester (1896). στην Αγγλία - R. Pole (1896); στη Ρωσία - A. Samarsky (1896) και I. Akimov (1896); στις ΗΠΑ - F. Jenkinson (1897) και T. Armat (1897).

Μια από τις μεγαλύτερες ανακαλύψεις στον τομέα της τεχνολογίας ήταν η εφεύρεση του ραδιοφώνου. Η τιμή της εφεύρεσής του ανήκει στον μεγάλο Ρώσο επιστήμονα A. S. Popov (1859-1906). Πίσω στο 1886, ο Γερμανός επιστήμονας G. Hertz (1857-1894) ήταν ο πρώτος που απέδειξε πειραματικά το γεγονός της εκπομπής ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Διαπίστωσε ότι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα υπακούουν στους ίδιους βασικούς νόμους με τα κύματα φωτός. Στα τέλη της δεκαετίας του '90, ο Ν. Τέσλα διάβασε μια σειρά από αναφορές σε Ευρώπη και Αμερική, συνοδευόμενες από επιδείξεις πειραμάτων. Ενθουσίασε τα μεγάλα κύματα χρησιμοποιώντας γεννήτριες υψηλή συχνότητα, άναψε λάμπες και έστειλε σήματα σε απόσταση. Ο Tesla προέβλεψε με σιγουριά τη δυνατότητα χρήσης αυτών των κυμάτων για τηλεφωνία και ακόμη και για μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας. Πίσω στο 1889, ο Popov, που εργαζόταν στον τομέα της έρευνας των ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων, εξέφρασε για πρώτη φορά την ιδέα της δυνατότητας χρήσης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων για τη μετάδοση σημάτων σε απόσταση.

Στις 7 Μαΐου 1895, ο A. S. Popov παρουσίασε για πρώτη φορά έναν ραδιοφωνικό δέκτη σε μια συνάντηση της Ρωσικής Φυσικομαθηματικής Εταιρείας στην Αγία Πετρούπολη. Στο έργο του για την αύξηση της ευαισθησίας των οργάνων για την ανίχνευση ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων, ο Ποπόφ ακολούθησε τη δική του με πρωτότυπο τρόπο. Ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε μια κεραία και, βλέποντας την ατέλεια των δονητών ως πηγές ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, προσάρμοσε έναν δέκτη για να καταγράφει αστραπιαίες εκκενώσεις ατμοσφαιρικού ηλεκτρισμού. Ο ραδιοφωνικός δέκτης που εφηύρε ο Ποπόφ ονομάστηκε από αυτόν ανιχνευτής κεραυνών (Εικ. 4).

Ρύζι. 4. Ραδιοφωνικός δέκτης A. S. Popov (1895).

Ο σχεδιασμός του ανιχνευτή κεραυνού ήταν ο εξής: ένας σωλήνας με μεταλλικά ρινίσματα και ένα ρελέ συνδέθηκαν στο κύκλωμα της μπαταρίας. Υπό κανονικές συνθήκες, το ρεύμα στο πηνίο του ρελέ ήταν ασθενές και ο οπλισμός του ρελέ δεν έλκονταν. Αλλά κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας, οι εκκενώσεις κεραυνών προκάλεσαν την εμφάνιση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Αυτό οδήγησε στο γεγονός ότι η αντίσταση του πριονιδιού στο σωλήνα έπεσε και το ρελέ ενεργοποιήθηκε, συνδέοντας ένα ηλεκτρικό κουδούνι, το οποίο σηματοδοτούσε την άφιξη ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Ο ανιχνευτής κεραυνών του Popov κατέστησε δυνατή τη λήψη ραδιοκυμάτων σε απόσταση πολλών χιλιομέτρων. Η έκθεση του A. S. Popov τον Μάιο του 1895 δημοσιεύτηκε πλήρως λίγους μήνες αργότερα στο τεύχος Ιανουαρίου του Journal of the Russian Physico-Chemical Society υπό τον τίτλο «Συσκευή ανίχνευσης και καταγραφής ηλεκτρικών ταλαντώσεων». Η έκθεση αυτή δημοσιεύτηκε στη συνέχεια το 1896 στο περιοδικό «Ηλεκτρισμός» και στο περιοδικό «Μετεωρολογικό Δελτίο». Ως αποτέλεσμα πολυάριθμων πειραμάτων, στις 24 Μαρτίου 1896, ο Ποπόφ πραγματοποίησε την πρώτη μετάδοση ραδιοτηλεγράφου στον κόσμο. Η έκθεσή του στη Φυσικοχημική Εταιρεία συνοδεύτηκε από την εργασία ενός ανιχνευτή κεραυνού, ο οποίος λάμβανε τηλεγραφικά σήματα σε απόσταση 250 μέτρων. Στη μετάδοση χρησιμοποιήθηκαν κεραίες εκπομπής και λήψης. Το 1897, ο Popov εγκατέστησε επικοινωνία μεταξύ των πλοίων «Africa» και «Europe» σε απόσταση 5 χιλιομέτρων. Και το φθινόπωρο του 1899, όταν διέσωσε το θωρηκτό Admiral General Apraksin, το οποίο έπεσε σε βράχους, ο A. S. Popov εγκατέστησε συνεχή ραδιοτηλεγραφική επικοινωνία σε απόσταση μεγαλύτερη από 46 χιλιόμετρα. Ο A. S. Popov δεν δημοσίευσε λεπτομερή αναφορά για τα πειράματά του. ρωσικός στρατιωτικό τμήμαπροτείνεται η ταξινόμηση αυτών των έργων. Ένα χρόνο μετά την πρώτη αναφορά του Ποπόφ και δύο μήνες μετά τη δεύτερη αναφορά του, το 1897, ο Ιταλός G. Marconi κατέγραψε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στην Αγγλία για μια συσκευή τηλεγραφήματος χωρίς καλώδια. Από την περιγραφή είναι σαφές ότι ο ραδιοφωνικός δέκτης του Marconi αναπαρήγαγε πολύ στενά τον ανιχνευτή κεραυνού του A. S. Popov. Το 1897, μια ειδική ανώνυμη εταιρεία ιδρύθηκε στην Αγγλία για να εκμεταλλευτεί την εφεύρεση του Μαρκόνι. Η μοίρα του Ποπόφ και του Μαρκόνι εξελίχθηκε διαφορετικά. Ενώ ο Marconi, έχοντας λάβει οικονομική υποστήριξη, ήταν σε θέση να πραγματοποιήσει εργασίες σε μεγάλη κλίμακα για τη βελτίωση του ραδιοφωνικού εξοπλισμού, ο A. S. Popov έπρεπε να εργαστεί σε πολύ δύσκολες συνθήκες. Λίγα κονδύλια διατέθηκαν για τη βελτίωση της έξυπνης εφεύρεσής του και τα αποτελέσματα της δουλειάς του δεν καλύφθηκαν σχεδόν καθόλου στον Τύπο. Η ραδιοτεχνική, τα θεμέλια της οποίας τέθηκαν από το έργο του A. S. Popov, άρχισε να αναπτύσσεται ιδιαίτερα γρήγορα μετά τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο, κατά τον οποίο έγιναν οι ραδιοεπικοινωνίες η πιο σημαντική μορφήεπικοινωνιών στο στρατό και το ναυτικό. Το ραδιόφωνο χρησιμοποιήθηκε τότε ευρέως για πολιτικούς σκοπούς. Αυτοί οι κλάδοι της τεχνολογίας δεν είχαν μεγάλη σημασία κατά την υπό εξέταση περίοδο, αλλά, παρά τον ασήμαντο ρόλο τους, αποτέλεσαν την κορυφή της τεχνικής προόδου στα τέλη του 19ου και στις αρχές του 20ού αιώνα. και έγιναν οι αφετηρίες της τεχνολογικής προόδου στη σύγχρονη εποχή.

Ηλεκτρονικήξεκίνησε στις αρχές του 20ου αιώνα. μετά τη δημιουργία των θεμελίων της ηλεκτροδυναμικής (1856–73), τη μελέτη των ιδιοτήτων της θερμιονικής εκπομπής (1882–1901), την εκπομπή φωτοηλεκτρονίων (1887–1905), τις ακτίνες Χ (1895–97), την ανακάλυψη του ηλεκτρονίου (J. J. Thomson, 1897), η δημιουργία των θεωριών ηλεκτρονίων (1892-1909). Η ανάπτυξη της ηλεκτρονικής ξεκίνησε με την εφεύρεση της διόδου σωλήνα (J. A. Fleming, 1904), του σωλήνα τριών ηλεκτροδίων - τριόδου (L. de Forest, 1906); χρησιμοποιώντας ένα τρίοδο για τη δημιουργία ηλεκτρικών ταλαντώσεων (Γερμανός μηχανικός A. Meissner, 1913). ανάπτυξη ισχυρών υδρόψυκτων σωλήνων γεννήτριας (M. A. Bonch-Bruevich, 1919–25) για ραδιοπομπούς που χρησιμοποιούνται σε συστήματα ραδιοεπικοινωνίας και εκπομπής μεγάλων αποστάσεων.

Φωτοκύτταρα κενού (ένα πειραματικό μοντέλο δημιουργήθηκε από τον A. G. Stoletov, 1888· βιομηχανικά σχέδια δημιουργήθηκαν από τους Γερμανούς επιστήμονες J. Elster και G. Heitel, 1910). πολλαπλασιαστές φωτοηλεκτρονίων - μονοβάθμιων (P. V. Timofeev, 1928) και πολλαπλών σταδίων (L. A. Kubetsky, 1930) - κατέστησαν δυνατή τη δημιουργία κινηματογράφου ήχου και χρησίμευσαν ως βάση για την ανάπτυξη τηλεοπτικών σωλήνων μετάδοσης: vidicon (η ιδέα προτάθηκε στο 1925 από τον A. A. Chernyshev), εικονοσκόπιο (S.I. Kataev και, ανεξάρτητα από αυτόν, V.K. Zvorykin, 1931-32), υπερεικονοσκόπιο (P.V. Timofeev, P.V. Shmakov, 1933), superorticon (ένας στόχος διπλής όψης προτάθηκε από έναν τέτοιο στόχο Ο σοβιετικός επιστήμονας G.V. Braude το 1939 περιγράφηκε για πρώτη φορά από τους Αμερικανούς επιστήμονες A. Rose, P. Weimer και H. Lowe.

Δημιουργία μαγνητρονίου πολλαπλών κοιλοτήτων (N.F. Alekseev and D.E. Malyarov, υπό την ηγεσία του M.A. Bonch-Bruevich, 1936–37), ενός ανακλαστικού klystron (N.D. Devyatkov και άλλοι, και ανεξάρτητα από αυτούς, υπηρέτησε ο Σοβιετικός μηχανικός V.F. . Kovalenko), 19 τη βάση για την ανάπτυξη ραντάρ στην περιοχή μήκους κύματος εκατοστών. πτήση klystrons (η ιδέα προτάθηκε το 1932 από τον D. A. Rozhansky, που αναπτύχθηκε το 1935 από τον Σοβιετικό φυσικό A. N. Arsenyeva και τον Γερμανό φυσικό O. Heil, που εφαρμόστηκε το 1938 από τους Αμερικανούς φυσικούς R. και Z. Varian και άλλους) και λαμπτήρες ταξιδιωτικών κυμάτων ( Αμερικανός επιστήμονας R. Kompfner, 1943) εξασφάλισε την περαιτέρω ανάπτυξη των συστημάτων ραδιοφωνική επικοινωνία, επιταχυντές σωματιδίων και συνέβαλε στη δημιουργία συστημάτων διαστημικών επικοινωνιών. Ταυτόχρονα με την ανάπτυξη ηλεκτρονικών συσκευών κενού, δημιουργήθηκαν και βελτιώθηκαν συσκευές εκκένωσης αερίου (συσκευές ιόντων), για παράδειγμα, βαλβίδες υδραργύρου, που χρησιμοποιούνται κυρίως για τη μετατροπή εναλλασσόμενου ρεύματος σε συνεχές ρεύμα σε ισχυρές βιομηχανικές εγκαταστάσεις. thyratrons για τη δημιουργία ισχυρών παλμών ηλεκτρικού ρεύματος σε συσκευές τεχνολογίας παλμών. πηγές φωτός εκκένωσης αερίου.

Η χρήση κρυσταλλικών ημιαγωγών ως ανιχνευτών για συσκευές λήψης ραδιοφώνου (1900–05), η δημιουργία ανορθωτών και φωτοκυττάρων ρεύματος χαλκού και σεληνίου (1920–1926), η εφεύρεση της κρισταδίνης (O. V. Losev, 1922), η εφεύρεση του τρανζίστορ ( W. Shockley, W. Brattain, J. Bardeen, 1948) προσδιόρισαν τον σχηματισμό και την ανάπτυξη των ηλεκτρονικών ημιαγωγών. Η ανάπτυξη επίπεδης τεχνολογίας δομών ημιαγωγών (τέλη δεκαετίας '50 - αρχές δεκαετίας '60) και μεθόδων για την ενσωμάτωση πολλών στοιχειωδών συσκευών (τρανζίστορ, διόδους, πυκνωτές, αντιστάσεις) σε ένα μονοκρυστάλλινο γκοφρέτα ημιαγωγών οδήγησε στη δημιουργία μιας νέας κατεύθυνσης στην ηλεκτρονική - μικροηλεκτρονική(ενσωματωμένα ηλεκτρονικά). Οι κύριες εξελίξεις στον τομέα των ολοκληρωμένων ηλεκτρονικών στοχεύουν στη δημιουργία ολοκληρωμένων κυκλωμάτων - μικρομινιατούρες ηλεκτρονικών συσκευών (ενισχυτές, μετατροπείς, επεξεργαστές υπολογιστών, ηλεκτρονικές συσκευές αποθήκευσης κ.λπ.), που αποτελούνται από εκατοντάδες και χιλιάδες ηλεκτρονικές συσκευές τοποθετημένες σε ένα τσιπ ημιαγωγών με εμβαδόν πολλών mm 2. Η μικροηλεκτρονική έχει ανοίξει νέες ευκαιρίες για την επίλυση προβλημάτων όπως η αυτοματοποίηση του τεχνολογικού ελέγχου διεργασιών, η επεξεργασία πληροφοριών, η βελτίωση της τεχνολογίας των υπολογιστών κ.λπ., που προτάθηκαν από την ανάπτυξη της σύγχρονης κοινωνικής παραγωγής. Η δημιουργία κβαντικών γεννητριών (N.G. Basov, A.M. Prokhorov και ανεξάρτητα από αυτούς C. Townes, 1955) - συσκευές κβαντικής ηλεκτρονικής - καθόρισε ποιοτικά νέες δυνατότητες ηλεκτρονικών που σχετίζονται με τη χρήση πηγών ισχυρής συνεκτικής ακτινοβολίας στην οπτική περιοχή (λέιζερ) και τα εξαιρετικά ακριβή πρότυπα κβαντικής συχνότητας κατασκευής.

Οι Σοβιετικοί επιστήμονες συνέβαλαν σημαντικά στην ανάπτυξη της ηλεκτρονικής. Βασική Έρευναστον τομέα της φυσικής και της τεχνολογίας των ηλεκτρονικών συσκευών πραγματοποιήθηκαν από τους M. A. Bonch-Bruevich, L. I. Mandelstam, N. D. Papaleksi, S. A. Vekshinsky, A. A. Chernyshev, M. M. Bogoslovsky και πολλούς άλλους. σχετικά με τα προβλήματα διέγερσης και μετασχηματισμού ηλεκτρικών ταλαντώσεων, ακτινοβολίας, διάδοσης και λήψης ραδιοκυμάτων, την αλληλεπίδρασή τους με φορείς ρεύματος στο κενό, τα αέρια και τα στερεά - B. A. Vvedensky, V. D. Kalmykov, A. L. Mints, A. A. Raspletin, M.V. στον τομέα της φυσικής ημιαγωγών - ; φωταύγεια και άλλοι τομείς της φυσικής οπτικής - S. I. Vavilov; κβαντική θεωρία σκέδασης φωτός, ακτινοβολία, φωτοηλεκτρικό φαινόμενο σε μέταλλα - I. E. Tamm και πολλοί άλλοι.

Ηλεκτρονική Επιστήμη και Τεχνολογία

Η ηλεκτρονική βασίζεται σε πολλούς κλάδους της φυσικής - ηλεκτροδυναμική, κλασική και κβαντική μηχανική, φυσική στερεάς κατάστασης, οπτική, θερμοδυναμική, καθώς και χημεία, κρυσταλλογραφία και άλλες επιστήμες. Χρησιμοποιώντας τα αποτελέσματα αυτών και ορισμένων άλλων γνωστικών πεδίων, η ηλεκτρονική, αφενός, θέτει νέα καθήκοντα για άλλες επιστήμες, που τονώνει την περαιτέρω ανάπτυξή τους, αφετέρου, δημιουργεί νέα ηλεκτρονικά όργανα και συσκευές και έτσι εξοπλίζει την επιστήμη με ποιοτικά νέα μέσα και μεθόδους έρευνας.

Η ηλεκτρονική είναι η επιστήμη των μεθόδων για τη δημιουργία ηλεκτρονικών οργάνων και συσκευών στις οποίες αυτή η αλληλεπίδραση χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας. Πλέον χαρακτηριστικό είδοςμετασχηματισμοί ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας - παραγωγή, ενίσχυση και λήψη ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων με συχνότητα έως 10 12 Hz, καθώς και υπέρυθρη, ορατή, υπεριώδη ακτινοβολία και ακτινοβολία ακτίνων Χ (10 12 - 10 20 Hz). Η μετατροπή σε τόσο υψηλές συχνότητες είναι δυνατή λόγω της εξαιρετικά χαμηλής αδράνειας του ηλεκτρονίου, του μικρότερου επί του παρόντος γνωστού φορτισμένου σωματιδίου. Στην ηλεκτρονική, οι αλληλεπιδράσεις των ηλεκτρονίων μελετώνται τόσο με μακροπεδία στον χώρο εργασίας μιας ηλεκτρονικής συσκευής όσο και με μικροπεδία μέσα σε ένα άτομο, ένα μόριο ή ένα κρυσταλλικό πλέγμα.

Εφαρμογές ηλεκτρονικών:ανάπτυξη ηλεκτρονικών οργάνων και συσκευών που εκτελούν διάφορες λειτουργίες σε συστήματα μετατροπής και μετάδοσης πληροφοριών, σε συστήματα ελέγχου, στην τεχνολογία υπολογιστών, καθώς και σε ενεργειακές συσκευές. ανάπτυξη επιστημονικά θεμέλιατεχνολογία για την παραγωγή ηλεκτρονικών συσκευών και τεχνολογίας με χρήση ηλεκτρονικών και ιοντικών διεργασιών και συσκευών για διάφορους τομείς της επιστήμης και της τεχνολογίας.

Τα ηλεκτρονικά διαδραμάτισαν πρωταγωνιστικό ρόλο στην επιστημονική και τεχνολογική επανάσταση. Εισαγωγή ηλεκτρονικών συσκευών σε διάφορες περιοχέςΗ ανθρώπινη δραστηριότητα έχει συμβάλει σημαντικά (συχνά αποφασιστικά) στην επιτυχή ανάπτυξη σύνθετων επιστημονικών και τεχνικών προβλημάτων, στην αύξηση της παραγωγικότητας της σωματικής και πνευματικής εργασίας και στη βελτίωση των οικονομικών δεικτών παραγωγής. Με βάση τα επιτεύγματα της ηλεκτρονικής, αναπτύσσει, παράγει ηλεκτρονικό εξοπλισμό για διάφορους τύπους επικοινωνιών, αυτοματισμούς, τηλεόραση, ραντάρ, τεχνολογία υπολογιστών, συστήματα ελέγχου διεργασιών, κατασκευή οργάνων, καθώς και εξοπλισμό φωτισμού, τεχνολογία υπερύθρων, τεχνολογία ακτίνων Χ και πολλοί άλλοι.

Η ηλεκτρονική περιλαμβάνει 3 τομείς έρευνας:

Κάθε περιοχή χωρίζεται σε έναν αριθμό τμημάτων και σε έναν αριθμό κατευθύνσεων. Η ενότητα συνδυάζει σύμπλοκα ομοιογενών φυσικών και χημικών φαινομένων και διεργασιών που είναι θεμελιώδους σημασίας για την ανάπτυξη πολλών τάξεων ηλεκτρονικών συσκευών σε αυτόν τον τομέα. Η κατεύθυνση καλύπτει μεθόδους σχεδιασμού και υπολογισμού ηλεκτρονικών συσκευών που σχετίζονται με τις αρχές λειτουργίας ή τις λειτουργίες που εκτελούν, καθώς και μεθόδους για την κατασκευή αυτών των συσκευών. Η Ηλεκτρονική βρίσκεται σε στάδιο εντατικής ανάπτυξης, που χαρακτηρίζεται από την εμφάνιση νέων περιοχών και τη δημιουργία νέων κατευθύνσεων σε υπάρχοντες τομείς.

Τεχνολογία ηλεκτρονικών συσκευών. Ο σχεδιασμός και η κατασκευή ηλεκτρονικών συσκευών βασίζεται στη χρήση ενός συνδυασμού διαφόρων ιδιοτήτων των υλικών και φυσικών και χημικών διεργασιών. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε σε βάθος τις διαδικασίες που χρησιμοποιούνται και τον αντίκτυπό τους στις ιδιότητες των συσκευών και να μπορούμε να ελέγξουμε με ακρίβεια αυτές τις διαδικασίες. Η εξαιρετική σημασία της φυσικής και χημικής έρευνας και η ανάπτυξη των επιστημονικών θεμελίων της τεχνολογίας στα ηλεκτρονικά οφείλονται, πρώτον, στην εξάρτηση των ιδιοτήτων των ηλεκτρονικών συσκευών από την παρουσία ακαθαρσιών στα υλικά και τις ουσίες που απορροφώνται στις επιφάνειες της εργασίας. στοιχεία των συσκευών, καθώς και σχετικά με τη σύνθεση του αερίου και τον βαθμό αραίωσης του περιβάλλοντος που περιβάλλει αυτά τα στοιχεία· δεύτερον, η εξάρτηση της αξιοπιστίας και της ανθεκτικότητας των ηλεκτρονικών συσκευών από τον βαθμό σταθερότητας των χρησιμοποιούμενων πηγών υλικών και τη δυνατότητα ελέγχου της τεχνολογίας. Η πρόοδος της τεχνολογίας δίνει συχνά ώθηση στην ανάπτυξη νέων κατευθύνσεων στα ηλεκτρονικά. Τα κοινά χαρακτηριστικά τεχνολογίας σε όλους τους τομείς της ηλεκτρονικής είναι οι εξαιρετικά υψηλές (σε σύγκριση με άλλους κλάδους της τεχνολογίας) απαιτήσεις που επιβάλλονται σε βιομηχανία ηλεκτρονικώνστις ιδιότητες των πρώτων υλών που χρησιμοποιούνται· βαθμός προστασίας των προϊόντων από μόλυνση κατά τη διαδικασία παραγωγής· γεωμετρική ακρίβεια στην κατασκευή ηλεκτρονικών συσκευών. Η εκπλήρωση της πρώτης από αυτές τις απαιτήσεις συνδέεται με τη δημιουργία πολλών υλικών με εξαιρετικά υψηλή καθαρότητα και τέλεια δομή, με προκαθορισμένες φυσικές και χημικές ιδιότητες - ειδικά κράματα μονοκρυστάλλων, κεραμικών, γυαλιών κ.λπ. Η δημιουργία τέτοιων υλικών και Η μελέτη των ιδιοτήτων τους αποτελεί αντικείμενο ειδικής επιστημονικής και τεχνικής επιστήμης - της επιστήμης των ηλεκτρονικών υλικών. Ένα από τα πιο πιεστικά τεχνολογικά προβλήματα που σχετίζονται με την εκπλήρωση της δεύτερης απαίτησης είναι ο αγώνας για τη μείωση της περιεκτικότητας σε σκόνη του περιβάλλοντος αερίου στο οποίο τα πιο σημαντικά τεχνολογικές διαδικασίες. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η επιτρεπόμενη περιεκτικότητα σε σκόνη δεν είναι μεγαλύτερη από τρεις κόκκους σκόνης μεγέθους μικρότερου από 1 micron ανά 1 m3. Η αυστηρότητα των απαιτήσεων για γεωμετρική ακρίβεια στην κατασκευή ηλεκτρονικών συσκευών αποδεικνύεται, για παράδειγμα, από τα ακόλουθα στοιχεία: σε ορισμένες περιπτώσεις, το σχετικό σφάλμα διαστάσεων δεν πρέπει να υπερβαίνει το 0,001%. Η απόλυτη ακρίβεια των διαστάσεων και των σχετικών θέσεων των στοιχείων ολοκληρωμένου κυκλώματος φτάνει τα εκατοστά των μικρομέτρων. Αυτό απαιτεί τη δημιουργία νέων, πιο προηγμένων μεθόδων επεξεργασίας υλικών, νέων μέσων και μεθόδων ελέγχου. Χαρακτηριστικό της τεχνολογίας στα ηλεκτρονικά είναι η ανάγκη για ευρεία χρήση τις πιο πρόσφατες μεθόδουςκαι σημαίνει: δέσμη ηλεκτρονίων, επεξεργασία και συγκόλληση με υπερήχους και λέιζερ, φωτολιθογραφία, λιθογραφία ηλεκτρονίων και ακτίνων Χ, επεξεργασία ηλεκτρικού σπινθήρα, εμφύτευση ιόντων, χημεία πλάσματος, μοριακή επιταξία, ηλεκτρονική μικροσκοπία, μονάδες κενού που παρέχουν υπολειπόμενη πίεση αερίου έως 10-13 mm Hg. Τέχνη. Η πολυπλοκότητα πολλών τεχνολογικών διαδικασιών απαιτεί τον αποκλεισμό της υποκειμενικής ανθρώπινης επιρροής στη διαδικασία, γεγονός που καθιστά επείγον το πρόβλημα της αυτοματοποίησης της παραγωγής ηλεκτρονικών συσκευών με χρήση υπολογιστών. Αυτά και άλλα ειδικά χαρακτηριστικά της τεχνολογίας στα ηλεκτρονικά οδήγησαν στην ανάγκη δημιουργίας μιας νέας κατεύθυνσης στη μηχανολογία - ηλεκτρονική μηχανική.

Προοπτικές για την ανάπτυξη των ηλεκτρονικών. Ένα από τα κύρια προβλήματα που αντιμετωπίζουν τα ηλεκτρονικά σχετίζονται με την απαίτηση να αυξηθεί ο όγκος των πληροφοριών που επεξεργάζονται από υπολογιστικά και ηλεκτρονικά συστήματα ελέγχου, ενώ ταυτόχρονα μειώνεται το μέγεθος και η κατανάλωση ενέργειας. Αυτό το πρόβλημα επιλύθηκε με τη δημιουργία ολοκληρωμένων κυκλωμάτων ημιαγωγών που παρέχουν χρόνους μεταγωγής έως και 10 -11 δευτερόλεπτα. αύξηση του βαθμού ολοκλήρωσης σε ένα τσιπ με περισσότερα από ένα εκατομμύριο τρανζίστορ μεγέθους μικρότερου από 1 micron. χρήση σε ολοκληρωμένα κυκλώματα συσκευών οπτικές επικοινωνίεςκαι οπτοηλεκτρονικοί μετατροπείς, υπεραγωγοί. ανάπτυξη συσκευών αποθήκευσης με χωρητικότητα πολλών gigabit σε ένα μόνο τσιπ. Εφαρμογές μεταγωγής δέσμης λέιζερ και ηλεκτρονίων. επέκταση της λειτουργικότητας των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων· μετάβαση από την τεχνολογία δισδιάστατων (επίπεδων) ολοκληρωμένων κυκλωμάτων σε τρισδιάστατα (ογκομετρικά) και χρήση συνδυασμού διαφόρων ιδιοτήτων ενός στερεού σε μία συσκευή. ανάπτυξη και εφαρμογή των αρχών και των μέσων της στερεοσκοπικής τηλεόρασης, η οποία έχει περισσότερο πληροφοριακό περιεχόμενο από τη συμβατική τηλεόραση· δημιουργία ηλεκτρονικών συσκευών που λειτουργούν στην περιοχή χιλιοστών και υποχιλιοστών κυμάτων για ευρυζωνικά (πιο αποτελεσματικά) συστήματα μετάδοσης πληροφοριών, καθώς και συσκευών για οπτικές γραμμές επικοινωνίας· ανάπτυξη ισχυρών, υψηλής απόδοσης συσκευών μικροκυμάτων και λέιζερ για ενεργειακή επίδραση στην ύλη και κατευθυνόμενη μεταφορά ενέργειας (για παράδειγμα, από το διάστημα). Μία από τις τάσεις στην ανάπτυξη της ηλεκτρονικής είναι η διείσδυση των μεθόδων και των μέσων της στη βιολογία (για τη μελέτη των κυττάρων και τη δομή ενός ζωντανού οργανισμού και την επιρροή του) και την ιατρική (για διάγνωση, θεραπεία, χειρουργική επέμβαση). Καθώς αναπτύσσονται τα ηλεκτρονικά και βελτιώνεται η τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρονικών συσκευών, οι τομείς χρήσης των ηλεκτρονικών επιτευγμάτων σε όλους τους τομείς της ζωής και των δραστηριοτήτων των ανθρώπων διευρύνονται και ο ρόλος των ηλεκτρονικών στην επιτάχυνση της επιστημονικής και τεχνολογικής προόδου αυξάνεται.

Συνιστώμενη ανάγνωση

Alferov A.V., Reznik I.S., Shorin V.G., Orgatekhnika, M., 1973.

Vlasov V.F., Electronic and ion devices, 3rd ed., M., 1960;

Kushmanov I. V., Vasiliev N. N., Leontyev A. G., Ηλεκτρονικές συσκευές, Μ., 1973.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ ΓΙΑ ΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ

Ο ρόλος των ηλεκτρονικών στη δημιουργία ολοκληρωμένων συστημάτων ελέγχου μηχανών και μηχανισμών. Η κοινωνικοοικονομική πτυχή της δημιουργίας, της ανάπτυξης της παραγωγής και αποτελεσματική χρήσηη ηλεκτρονική τεχνολογία στην εθνική οικονομία. 6

Βασικές έννοιες της ηλεκτρονικής τεχνολογίας. Τρέχουσα πηγή. Πηγή τάσης. Αντιστοίχιση της πηγής με το φορτίο. Παθητικά στοιχεία ηλεκτρικού κυκλώματος και οι παράμετροί τους. Αντιστάσεις, πυκνωτές, επαγωγείς και οι συνδέσεις τους. Μετασχηματιστές. Τύποι παθητικών στοιχείων, χαρακτηριστικά και εφαρμογές τους. Συντελεστής φορτίου. Αλφαριθμητικό σύστημα για τον προσδιορισμό των παθητικών στοιχείων σε διαγράμματα κυκλωμάτων και σε προϊόντα. 10

Τύποι και παράμετροι ηλεκτρικών σημάτων. Πλάτος, ενεργός, μέση τιμή τάσης και ρεύματος ηλεκτρικής ταλάντωσης. Διάρκεια παλμού, περίοδος επανάληψης, συχνότητα, κύκλος λειτουργίας, αύξηση και πτώση παλμού. 16

Ηλεκτρικά κυκλώματα. Ενσωμάτωση διαφοροποίησης. Διανυσματικά διαγράμματα τάσεων και ρευμάτων. Διέλευση ορθογώνιου σήματος μέσα από αυτά (χαμηλοπερατό φίλτρο και υψιπερατό φίλτρο). Παράλληλη και σειριακή ταλαντωτικά κυκλώματα. Συντονισμός ρεύματος και τάσης. Χαρακτηριστικά πλάτους-συχνότητας και συχνότητας φάσης των ηλεκτρικών κυκλωμάτων και οι παράμετροί τους.. 18

Βασικές έννοιες της θεωρίας της ηλεκτρικής αγωγιμότητας των ημιαγωγών. Διασταύρωση ηλεκτρονίου-οπής p-n. Χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης. Ρεύμα ολίσθησης και διάχυσης. Χωρητικότητα φραγμού και διάχυσης της διασταύρωσης p-n. Δυνατότητα χρήσης τους και επιρροή στα χαρακτηριστικά των διόδων. Τύποι διακοπής της διασταύρωσης pn. 18

Δίοδοι ημιαγωγών. Αρχή λειτουργίας. Ταξινόμηση, παράμετροι. Ανορθωτές δίοδοι και γέφυρες. Παράλληλες και σειριακές συνδέσεις διόδων. Δίοδοι Zener και σταθεροποιητές. Varicaps. Hahn, Schottky, τούνελ, αντίστροφη, διόδους χιονοστιβάδας-πτήσης. 25

Συσκευές ημιαγωγών χωρίς σύνδεση. Θερμίστορ (θερμίστορ, ποζίστορ, έμμεσα θερμαινόμενα θερμίστορ), βαρίστορ, μετρητές καταπόνησης, μαγνητοαντίσταση, αισθητήρας Hall, κύρια χαρακτηριστικά. Τομείς εφαρμογής τους. 25

Σύστημα χαρακτηρισμού για οικιακές και εισαγόμενες συσκευές ημιαγωγών (δίοδοι, θυρίστορ, τρανζίστορ, ηλεκτρονικά μικροκυκλώματα) 34

Φωτοηλεκτρικές και ημιαγωγικές συσκευές που εκπέμπουν στο ορατό, IR και UV λέιζερ. Οπτοηλεκτρονικά ζεύγη. Η εφαρμογή τους. Δυναμικά συστήματα απεικόνισης. 38

Θυρίστορ. Σχεδιασμός και αρχή λειτουργίας. Τρόπος λειτουργίας, ταξινόμηση, ονομασία, παράμετροι. Τρανζίστορ διόδου, τριόδου, τετρόδου, ενεργοποίησης και μη. Χαρακτηριστικά I-V ενός θυρίστορ, η διαδικασία μετάβασης από κλειστή σε ανοιχτή κατάσταση και πίσω. Τύποι, σύμβολα θυρίστορ. Λειτουργία θυρίστορ σε κυκλώματα συνεχούς ρεύματος. Έλεγχος φάσηςθυρίστορ. Ρυθμιστές τάσης και σταθεροποιητές σε θυρίστορ. 45

Διπολικά τρανζίστορ (BPT). Ηλεκτρικές και λειτουργικές παράμετροι. Χαρακτηριστικά εισόδου, εξόδου και ροής. Τα ισοδύναμα κυκλώματα τρανζίστορ και οι διαφορικές τους παράμετροι. Στατιστικά χαρακτηριστικά (h-παράμετροι) του BPT. Κυκλώματα μεταγωγής BPT (με κοινός εκπομπός, κοινός συλλέκτης, κοινή βάση). Η συγκριτική τους ανάλυση και τομείς εφαρμογής. Εξίσωση Ebers-Moll, συντελεστής θερμοκρασίας ρεύματος συλλέκτη, εσωτερική αντίσταση εκπομπού, μέγιστο κέρδος τάσης Early effect, Miller effect. 50

Μονοπολικά τρανζίστορ (FET) (FET). Αρχή λειτουργίας ενός PT με διασταύρωση p-n. Χαρακτηριστικά αποστράγγισης (έξοδος) και πύλης αποστράγγισης (διαμέσου) του PT, κύριες παράμετροι. PT μέταλλο - διηλεκτρικό - ημιαγωγός (MDS) και μέταλλο - οξείδιο - ημιαγωγός (MOS) με ενσωματωμένα και επαγόμενα κανάλια, σχεδιασμό, χαρακτηριστικά και παραμέτρους. Πολικότητα των παρεχόμενων τάσεων και χαρακτηριστικά της χρήσης PT. Κυκλώματα για την ενεργοποίηση ενός PT με κοινή πηγή (CS), κοινή αποστράγγιση (CS), κοινή πύλη (G). Συγκριτική ανάλυση BPT και PT. Τρανζίστορ IGBT.. 56

Βασικές παράμετροι και χαρακτηριστικά ηλεκτρονικών ενισχυτών. Γενικές πληροφορίες. Βασικές ιδιότητες, ταξινόμηση και δομή του ενισχυτή. Χαρακτηριστικά πλάτους-συχνότητας, πλάτους και φάσης. Οι κύριες παράμετροί τους. Θόρυβος ενισχυτή (θερμικός, βολή, θόρυβος τρεμοπαίσματος). Θόρυβος ρεύματος και τάσης. Κριτήρια για τη χρήση PT και BPT βασίζονται στις απαιτήσεις ελαχιστοποίησης του θορύβου σε διάφορες σύνθετες αντιστάσεις πηγής σήματος. Παρεμβολή κοινής λειτουργίας και αντιφάσης. Μέθοδοι μείωσης και θωράκισής τους. 58

Στάδια ενισχυτή για PT και BPT. Στατιστικός τρόπος λειτουργίας της βαθμίδας του ενισχυτή, επιλογή σημείου λειτουργίας, κυκλώματα ρύθμισης της τάσης πόλωσης του BPT. Υπολογισμός καταρράκτη συνεχούς και εναλλασσόμενου ρεύματος με ΟΕ και ΟΚ. Συγκριτική ανάλυση καταρρακτών ΟΕ, ΟΚ, ΟΒ. Cascade με ΟΕ ως μετατροπέα τάσης-ρεύματος, ανεστραμμένος καταρράκτης φάσης. Στάδια ενισχυτή συνεχούς ρεύματος, κυκλώματα ρύθμισης τάσης πόλωσης, χαρακτηριστικά λειτουργίας και συμπερίληψής τους. Δυναμικό φορτίο, πηγή ρεύματος, κάτοπτρα ρεύματος και ανακλαστήρες ρεύματος σε DC και BPT. Εξασθένηση της επιρροής της θερμοκρασίας και του Early effect. Κάτοπτρο ρεύματος Wilson, αντίσταση εξόδου της πηγής ρεύματος. Τομείς εφαρμογής. 63

Ανατροφοδότηση σε ενισχυτές. Θετική (POS) και αρνητική (NOS) ανατροφοδότηση. Συντελεστής ΛΣ και βάθος ΛΣ. Η επίδραση του ΛΣ στις παραμέτρους και τα χαρακτηριστικά των ενισχυτών. Σειριακό και παράλληλο OOS για τάση και ρεύμα, παρακολούθηση PIC. Παραδείγματα διαγραμμάτων κυκλωμάτων με λειτουργικό σύστημα.. 66

Ολοκληρωμένα κυκλώματα. Αρχή ολοκληρωμένης κατασκευής και εφαρμογής ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Ολοκληρωμένα κυκλώματα ημιαγωγών, ταξινόμηση, σκοπός, τομείς εφαρμογής τους. Αναλογικά, ψηφιακά και αναλογικά-ψηφιακά μικροκυκλώματα... 74

Πηγές δευτερεύουσας τροφοδοσίας ηλεκτρονικών συσκευών. Ταξινόμηση και παράμετροι ανορθωτών. Γέφυρα και μεσαίο σημείο ημικυμάτων και πλήρους κύματος, μονοφασικοί και τριφασικοί, ελεγχόμενοι και μη ελεγχόμενοι ανορθωτές. Το σχήμα του Λαριόνοφ. Πολλαπλασιαστές τάσης. το σχήμα του Latour. Φίλτρα κατά της παραμόρφωσης... 77

Σταθεροποιητές τάσης και ρεύματος. Μπλοκ διάγραμμα σταθεροποιημένου τροφοδοτικού. Παραμετρικοί και αντισταθμιστικοί, παράλληλοι και σειριακός, ρυθμιζόμενοι και μη ρυθμιζόμενοι, μονοπολικοί και πολυπολικοί σταθεροποιητές τάσης και ρεύματος. Σταθεροποιητές ενισχυτή op. Προστασία ρεύματος και τάσης. Σταθεροποιητές βασικής ενίσχυσης, buck και αναστροφής (boost-buck). Λειτουργικά διαγράμματαβασικοί σταθεροποιητές και τροφοδοτικά μεταγωγής μικρού μεγέθους συσκευές. Σχηματικό διάγραμμα σταθεροποιητών. 83

Ενισχυτές συνεχούς ρεύματος (DCA). UPT με άμεση σύνδεση μεταξύ καταρράκτη και τύπου διαμόρφωσης-αποδιαμόρφωσης (MDM). Μέθοδοι διαμόρφωσης. Διαφορικά στάδια ενισχυτή (DA) σε BPT και PT. Μέθοδοι αντιστάθμισης μετατόπισης και μετατόπισης. Συγκριτική ανάλυση και τομείς εφαρμογής. Λειτουργία τηλεχειρισμού σε λειτουργίες σήματος in-phase και anti-phase και όταν χρησιμοποιείται δυναμικό φορτίο. 88

Ολοκλήρωμα λειτουργικούς ενισχυτές(ΟΥ) και την εφαρμογή τους. Τύπος και ονομασία op-amp. Τύποι σταδίων εισαγωγής. Απλοποιημένο κύκλωμα op-amp. Σκοπός των καταρρακτών. Λόγος απόρριψης κοινής λειτουργίας και η επίδραση της τάσης σήματος. Χαρακτηριστικά πλάτους-συχνότητας και συχνότητας φάσης, κύριες παράμετροι του op-amp. Μέθοδοι για τη μείωση των τάσεων διάτμησης και μετατόπισης. Αποκτήστε συχνότητα αποκοπής και μέγιστη ταχύτητααύξηση του σήματος εξόδου. 101

Παραδείγματα κατασκευής αναλογικών κυκλωμάτων με χρήση op-amp (αντιστρέφοντες και μη αναστροφείς ενισχυτές, επαναλήπτες, αθροιστές, αφαιρέσεις, ολοκληρωτές, διαφοροποιητές, φίλτρα υψηλής και χαμηλής διέλευσης, φίλτρα ζώνης και εγκοπής, περιστροφείς, μετατροπείς τάσης ρεύματος, ακρίβεια ανορθωτές, μηδενικά όργανα, ηλεκτρονικά ρελέ, ανορθωτές κ.λπ.). Εφαρμογή op-amps στη ρομποτική και συστήματα ελέγχου. 105

Διαμορφωτές και γεννήτριες σημάτων παλμών που βασίζονται σε ενισχυτές λειτουργίας. Συγκριτές, σκανδαλίζει ο Schmitt. Γεννήτριες γραμμικά μετρούμενης τάσης στο op-amp.. 108

Ενισχυτές ισχύος. Τρόποι λειτουργίας σταδίων ενίσχυσης (ενεργό, αντίστροφο, αποκοπή, κορεσμός) και η εφαρμογή τους. Ενισχυτές ισχύος μονού άκρου. Μετασχηματιστής push-pull και ενισχυτές ισχύος χωρίς μετασχηματιστή. Τα στάδια εξόδου είναι συμπληρωματικά και χρησιμοποιούν τρανζίστορ της ίδιας αγωγιμότητας. Μπάσο αντανακλαστικά. Χωρητική και γαλβανική σύνδεση με το φορτίο. Μη γραμμικές παραμορφώσεις σε ενισχυτές ισχύος και μέθοδοι μείωσής τους. Τρόποι λειτουργίας κατηγορίας Α, Β, ΑΒ, Γ, Δ, συγκριτική ανάλυση και τομείς εφαρμογής τους. Μέθοδοι ρύθμισης τάσης πόλωσης και σταθεροποίησης θερμοκρασίας. Ενεργοποίηση τρανζίστορ με χρήση κυκλωμάτων Darlington και Szyklai. Θερμική αντίσταση. Εξασφάλιση θερμικών συνθηκών σταδίων εξόδου σε PT και BPT. 112

Γεννήτριες αρμονικών ταλαντώσεων. Προϋποθέσεις αυτοδιέγερσης γεννητριών (ισορροπία φάσης και ισορροπία πλάτους). Αυτογεννήτριες. Σταθεροποίηση συχνότητας και πλάτους σε αυτοταλαντωτές. Πολυδονητές. Μέθοδοι και μέσα κατασκευής. Συμμετρικοί και ασύμμετροι πολυδονητές με χρήση ενισχυτών λειτουργίας. Αρχή λειτουργίας και διαγράμματα χρονισμού. 114

Ενεργά και παθητικά φίλτρα. Υψηλοπερατά φίλτρα (HPF) και φίλτρα χαμηλής διέλευσης (LPF). Bandpass και notch (stop), φίλτρα LC και RC. Ζώνη διέλευσης, ζώνη διακοπής, συντελεστής ποιότητας, εξασθένηση, κλίση στο τμήμα μετάβασης. Φίλτρα Butterworth, Bessel, Chebyshev κλπ. Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Φίλτρο Salen και Kay. Παράλληλο φίλτρο λειτουργικού συστήματος, φίλτρο γενικής χρήσης και διτετραγωνικό, γυριστής. 117

Διαμόρφωση. Τύποι διαμόρφωσης: πλάτος, συχνότητα, φάση. Πλεονεκτήματα, μειονεκτήματα. Τύποι διαμόρφωσης παλμού: πλάτος παλμού (PAM), κωδικός παλμού (PCM), πλάτος παλμού (PWM), φάση παλμού (PPM). Τομείς εφαρμογής. Μπλοκ διάγραμμα ενός τροφοδοτικού μεταγωγής. 117

Μετατροπείς τάσης κλειδιού. Ορθογώνιο και ηχητικό. Μονόχρονο και δίχρονο. Με άμεση και αντίστροφη σύνδεση διόδου. Γέφυρα, μισογέφυρα, με μεσαίο σημείο. Με ανεξαρτησία και αυτοδιέγερση. Τρανζίστορ και θυρίστορ. Χαρακτηριστικά χρήσης και τομείς εφαρμογής. 117

Λογικές βάσεις ψηφιακών συσκευών και υπολογιστών. Δυαδικές μεταβλητές και συναρτήσεις μεταγωγής, βασικές λογικές συναρτήσεις, βασικοί νόμοι της λογικής άλγεβρας, μορφές αναπαράστασης και ελαχιστοποίησης συναρτήσεων μεταγωγής. 117

Στοιχειώδης βάση ψηφιακών μικροκυκλωμάτων. Στοιχεία λογικήςΚΑΙ, Ή, ΟΧΙ σε διόδους, διπολικές και τρανζίστορ εφέ πεδίου. Βασικά λογικά στοιχεία διόδου-τρανζίστορ, τρανζίστορ-τρανζίστορ, λογική συζευγμένης εκπομπής. Λογικά στοιχεία βασισμένα σε παρόμοια και συμπληρωματικά τρανζίστορ MOS. Λογικά στοιχεία με τρεις καταστάσεις εξόδου. Ανοιχτά μικροκυκλώματα συλλέκτη. Συνδυασμένη χρήση μικροκυκλωμάτων διαφορετικών σειρών. 117

Ενσωματωμένες σκανδάλες. Ασύγχρονοι και σύγχρονοι ενεργοποιητές. RS-, JK-, D- και T-σκανδάλη. Αρχή λειτουργίας, δομική και διαγράμματα κυκλώματος, διαγράμματα χρονισμού κυκλωμάτων σκανδάλης, οι κύριες παράμετροί τους. Εφαρμογή κυκλωμάτων σκανδάλης για τη δημιουργία ψηφιακών συστημάτων ελέγχου. 117

Μετρητές παλμών. Δυαδικοί μετρητές και μετρητές με αυθαίρετους συντελεστές μέτρησης. Αρχή λειτουργίας, δομικά και κυκλώματα, διαγράμματα χρονισμού μετρητών, οι κύριες παράμετροί τους. Τύποι μετρητών, χαρακτηριστικά χρήσης μετρητών κατά τη δημιουργία ψηφιακών συστημάτων ελέγχου. 117

Μητρώα. Καταχωρητές παράλληλων, σειριακών και παράλληλων σειριακών καταχωρητών. Μπλοκ διαγράμματα, χαρακτηριστικά λειτουργίας και βασικές παράμετροι καταχωρητών διαφόρων τύπων. Χρήση μητρώων στο ψηφιακά συστήματαδιαχείριση. 117

Δυαδικοί αθροιστές. Δυαδικοί αθροιστές ενός bit. Παράλληλοι αθροιστές πολλαπλών bit. Δομικά διαγράμματα, χαρακτηριστικά εργασίας. Βασικές παράμετροι. 117

Ο ρόλος των ηλεκτρονικών στη δημιουργία ολοκληρωμένων συστημάτων ελέγχου μηχανών και μηχανισμών. Κοινωνικοοικονομική πτυχή της δημιουργίας, ανάπτυξης παραγωγής και αποτελεσματικής χρήσης ηλεκτρονικού εξοπλισμού στην εθνική οικονομία

Ηλεκτρονική είναι ένας τομέας επιστήμης και τεχνολογίας που ασχολείται με την ανάπτυξη και το σχεδιασμό συσκευών που χρησιμοποιούν την κίνηση φορτισμένων σωματιδίων στο κενό, αερίων και στερεών (κυρίως ημιαγωγών) και τη δημιουργία συσκευών που βασίζονται σε αυτά. Πρόκειται για μια επιστήμη που αναπτύσσεται ραγδαία από τις αρχές του εικοστού αιώνα και έχει τεράστιο αντίκτυπο στην ανάπτυξη του πολιτισμού.

Η αρχή της ανάπτυξης των ηλεκτρονικών ( σωλήνες κενού: δίοδος 1903, τρίοδος 1905) σχετίζεται στενά με την ανάγκη ανάπτυξης επικοινωνιών και, κυρίως, ραδιοεπικοινωνιών. Ας σημειωθεί ότι πριν από το 1939, η ανάπτυξη σωλήνων και κυκλωμάτων κενού συνδέθηκε με τη χρήση τους κυρίως για τις ανάγκες της ραδιοφωνικής εκπομπής, που ήταν ο σημαντικότερος καταναλωτής ηλεκτρονικών ειδών εκείνη την εποχή. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, προέκυψαν οι περισσότεροι από τους ηλεκτρονικούς σωλήνες που είναι γνωστοί σήμερα και τα βασικά ηλεκτρονικά κυκλώματα που χρησιμοποιούνται ακόμα σήμερα σε διάφορες τροποποιήσεις.

Η βιομηχανική ηλεκτρονική, η οποία ασχολείται με τη χρήση ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και κυκλωμάτων στη βιομηχανία, είναι ένας πολύ νεότερος τομέας της τεχνολογίας. Οι πρώτες απόπειρες χρήσης κυκλωμάτων σωλήνων στη βιομηχανία, κυρίως σε εγκαταστάσεις μέτρησης, χρονολογούνται στη δεκαετία του τριάντα του περασμένου αιώνα. Ωστόσο, δεν έδωσαν καλά αποτελέσματα λόγω της ευθραυστότητας, της μεγάλης μάζας και των διαστάσεων των ηλεκτρονικών σωλήνων, αν και άλλα χαρακτηριστικά αυτών των συσκευών ήταν ικανοποιητικά. Τα αποτελέσματα αυτών των πρώιμων πειραμάτων χρησιμοποιήθηκαν σε μεγάλη κλίμακα μόνο κατά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, όταν οι αυξημένες απαιτήσεις παραγωγής έπρεπε να καλυφθούν εν μέσω σοβαρών ελλείψεων εργατικού δυναμικού. Η αυτοματοποίηση της παραγωγής, η εισαγωγή της οποίας ξεκίνησε εκείνη την περίοδο, δεν θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί χωρίς ηλεκτρονικές συσκευές. Τα ηλεκτρονικά κυκλώματα έχουν επίσης αποδειχθεί απαραίτητα σε ορισμένες εγκαταστάσεις μέτρησης και ελέγχου.

Η ανάπτυξη της βιομηχανικής ηλεκτρονικής επιταχύνθηκε σημαντικά στη μεταπολεμική περίοδο, ειδικά μετά την ευρεία χρήση συσκευών ημιαγωγών στη δεκαετία του '50 (1947 - η εμφάνιση του πρώτου τρανζίστορ). Με την εμφάνιση των συσκευών ημιαγωγών, κατέστη δυνατή η σημαντική σμίκρυνση των συσκευών και η μείωση της κατανάλωσης ενέργειας, η αύξηση του χρόνου λειτουργίας κ.λπ. Μόνο τώρα ήταν δυνατό να ξεκινήσει η κατασκευή πολύ περίπλοκων ηλεκτρονικών συσκευών, για παράδειγμα υπολογιστέςμικρές διαστάσεις, χαμηλό κόστος και υψηλή αξιοπιστία, που καλύπτουν βιομηχανικές απαιτήσεις.

Τα τελευταία χρόνια, έχουν εντοπιστεί οι ακόλουθοι κύριοι τομείς εφαρμογής των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων στη βιομηχανία:

· συσκευές για τη μέτρηση διαφόρων φυσικών μεγεθών, τόσο ηλεκτρικών όσο και μη ηλεκτρικών.

· συσκευές για τη μελέτη υλικών, όπως τα μέταλλα, με ηλεκτρικές και μαγνητικές μεθόδους χωρίς να τα καταστρέφουν.

· συσκευές ρύθμισης και αυτόματου ελέγχου διαφόρων διεργασιών ή βιομηχανικών εγκαταστάσεων, καθώς και για τη διαχείριση διαφόρων οικονομικών εγκαταστάσεων.

· Βιομηχανικές τηλεοπτικές εγκαταστάσεις που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο και την παρακολούθηση διαφόρων αντικειμένων ή διαδικασιών.

· βοηθητικές συσκευές που χρησιμοποιούνται σε ορισμένες τεχνολογικές διεργασίες, για παράδειγμα θερμικές διεργασίες (θέρμανση με ρεύματα υψηλής συχνότητας) ή αυτές που προκαλούνται από υπερηχητική ακτινοβολία (πήξη, επεξεργασία, καθαρισμός επιφανειών κ.λπ.).

Κατά τη μέτρηση ηλεκτρικών μεγεθών, απαιτούνται ηλεκτρονικά κυκλώματα σε περιπτώσεις όπου τα ηλεκτρικά φαινόμενα είναι τόσο ασήμαντα που είναι αδύνατη η μελέτη τους χρησιμοποιώντας κλασικές μεθόδους. Αυτό συμβαίνει, για παράδειγμα, κατά τη μέτρηση μικρών ρευμάτων και τάσεων, μικρές αλλαγές στην χωρητικότητα κ.λπ., εάν η ευαισθησία των συμβατικών βολτόμετρων, αμπερόμετρων ή γεφυρών είναι ανεπαρκής για τη διεξαγωγή μετρήσεων. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι απαραίτητο να ενισχυθεί η μετρούμενη τιμή σε μια τιμή που καταγράφεται με συμβατικές μεθόδους. Παρόμοια προβλήματα προκύπτουν συχνά κατά τη μέτρηση μη ηλεκτρικών μεγεθών χρησιμοποιώντας ηλεκτρικές μεθόδους, όταν τα σήματα που προκύπτουν στον κύριο μορφοτροπέα μέτρησης είναι ασήμαντα. Σε αυτή την περίπτωση, η ενίσχυση πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικά κυκλώματα.

Μεγάλη σημασία έχουν και οι ηλεκτρονικές συσκευές για τη μελέτη των ιδιοτήτων των υλικών. διαφορετικές μεθόδους. Πολλές από αυτές τις μεθόδους βασίζονται στη σύνδεση μεταξύ μηχανικών και ηλεκτρικών ή μαγνητικές ιδιότητεςυλικά υπό μελέτη. Η μελέτη ενός υλικού μπορεί να περιοριστεί στη μέτρηση των χαρακτηριστικών του χρησιμοποιώντας μια μαγνητική ή ηλεκτρική μέθοδο, η οποία είναι πολύ βολική, καθώς μια τέτοια μέτρηση είναι εύκολο να πραγματοποιηθεί, μπορεί να αυτοματοποιηθεί κ.λπ. Σε αυτήν την περίπτωση, η μελέτη δεν οδηγεί σε καταστροφή ή ζημιά στο προϊόν. Αυτό είναι πολύ σημαντικό, καθώς μελέτες που οδηγούν στην καταστροφή του δείγματος δοκιμής, για παράδειγμα σε ρήξη, μπορούν να πραγματοποιηθούν μόνο σε λίγα αντίγραφα της παραγόμενης παρτίδας προϊόντων. Κατά συνέπεια, σε αυτή την περίπτωση, τα αποτελέσματα των μετρήσεων είναι τυχαία και δεν παρέχουν πλήρη εμπιστοσύνη στην ποιότητα των προϊόντων που δεν έχουν ελεγχθεί. Οι μη καταστροφικές μέθοδοι δοκιμών είναι πιο αξιόπιστες επειδή μπορούν να εφαρμοστούν σε ολόκληρη την παραγόμενη παρτίδα, δηλαδή, κάθε κατασκευασμένο προϊόν μπορεί να ελεγχθεί.

Αυτόματος έλεγχοςκαι ο έλεγχος διεργασιών είναι πλέον από τα πιο χαρακτηριστικά γνωρίσματα της ραγδαίας ανάπτυξης της τεχνολογίας. Σε αυτό το νέο, ταχέως αναπτυσσόμενο πεδίο τεχνολογίας, οι ηλεκτρονικές συσκευές είναι ένα πολύ σημαντικό, και συχνά υποχρεωτικό, στοιχείο, από τις ιδιότητες του οποίου εξαρτάται η ποιοτική λειτουργία ολόκληρου του ελεγχόμενου συστήματος. Οι τελευταίες εξελίξεις στον αυτοματισμό που συνδέονται με τη χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών θα ήταν αδύνατες στο σημερινό επίπεδο τεχνολογικής ανάπτυξης χωρίς ηλεκτρονικά κυκλώματα. Η στενή σύνδεση μεταξύ αυτοματισμού και ηλεκτρονικών καθορίζει τη σωστή πρόοδο και των δύο αυτών τομέων της τεχνολογίας.

Η ηλεκτρονική σχετίζεται επίσης στενά με ορισμένες τεχνολογικές διαδικασίες στις οποίες οι ηλεκτρονικές συσκευές χρησιμοποιούνται συνήθως ως πηγές ρευμάτων υψηλής συχνότητας. Πρόκειται για διαδικασίες θέρμανσης υψηλής συχνότητας, καθώς και διαδικασίες που σχετίζονται με την ακτινοβολία υπερήχων υψηλή ισχύς. Το ηλεκτρονικό κύκλωμα σε μια τέτοια συσκευή χρησιμεύει για τη δημιουργία ρευμάτων υψηλής συχνότητας της απαιτούμενης ισχύος, και ως εκ τούτου, σχετίζεται μόνο έμμεσα με αυτήν την τεχνολογική διαδικασία, ωστόσο, είναι υποχρεωτική.

Οι συσκευές τηλεόρασης μπορούν να μεταδώσουν μια εικόνα οποιασδήποτε βιομηχανικής εγκατάστασης σε αυθαίρετη απόσταση, για παράδειγμα, σε έναν αποστολέα ή σε προσωπικό συντήρησης. Η βιομηχανική τηλεόραση παίζει σημαντικό ρόλο όπου οι άμεσες παρατηρήσεις είναι αδύνατες λόγω συνθηκών λειτουργίας, για παράδειγμα σε δηλητηριασμένη ατμόσφαιρα, σε περιοχές με υψηλά επίπεδα ακτινοβολίας (πυρηνικοί αντιδραστήρες) κ.λπ.

Η ρομποτική ως νέα επιστημονική και τεχνική κατεύθυνση προέκυψε ως αποτέλεσμα της τεράστιας προόδου στην ανάπτυξη της τεχνολογίας των υπολογιστών και της μηχανικής. Τα ρομπότ αντιπροσωπεύουν μια νέα κατηγορία μηχανών που εκτελούν ταυτόχρονα τις λειτουργίες εργαζομένων και μηχανών πληροφοριών.

Η εμφάνιση της ρομποτικής καθοδηγείται από τις ανάγκες μιας αναπτυσσόμενης κοινωνίας. Η ικανοποίηση των συνεχώς αυξανόμενων αναγκών του πληθυσμού είναι δυνατή μόνο με βάση την περαιτέρω αύξηση της παραγωγικότητας της εργασίας. Το πιο σημαντικό απόθεμα για αυτή την ανάπτυξη σε συνθήκες έλλειψης εργατικού δυναμικού είναι η ολοκληρωμένη μηχανοποίηση και αυτοματοποίηση της παραγωγής. Μεγάλες επιτυχίες στον αυτοματισμό μηχανολογίας σε μαζική και μεγάλης κλίμακας παραγωγή με βάση τη χρήση μη επαναπρογραμματιζόμενων αυτόματες συσκευέςμας επέτρεψε να επιτύχουμε υψηλή παραγωγικότητα εργασίας με ελάχιστο κόστος παραγωγής. Ωστόσο, το 70% των σύγχρονων προϊόντων μηχανολογίας παράγονται σε μικρές και μεσαίες σειρές. Υπό αυτές τις συνθήκες, τα παραδοσιακά μέσα αυτοματισμού δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν και η απαραίτητη ευελιξία παραγωγής επιτυγχάνεται με τη χρήση χειρωνακτικής εργασίας.

Η διαφοροποίηση της παραγωγικής διαδικασίας σε μια σειρά επαναλαμβανόμενων απλών εργασιών οδήγησε σε μονότονες, κουραστικές εργατικές ενέργειες που εκτελούσαν άτομα στη γραμμή συναρμολόγησης. Η εργασία που στερείται δημιουργικού περιεχομένου, μονότονη και απειλητική για τη ζωή θα πρέπει να είναι η παρτίδα των ρομπότ.

Τι είναι ένα ρομπότ, ποιο είναι το επιστημονικό και τεχνικό περιεχόμενο αυτού του όρου; Υπάρχουν πολλοί ορισμοί της έννοιας «ρομπότ». Η ανάλυσή τους δείχνει ότι οι βασικές ιδιότητες ενός ρομπότ περιλαμβάνουν τον ανθρωπομορφισμό του (ομοιότητα με ένα άτομο) όταν αλληλεπιδρά με το περιβάλλον: ευελιξία, παρουσία στοιχείων νοημοσύνης, ικανότητα μάθησης, παρουσία μνήμης, ικανότητα ανεξάρτητης πλοήγησης. περιβάλλοκαι τα λοιπά. Με βάση αυτές τις ιδιότητες, διατυπώνεται ο ακόλουθος ορισμός. Το ρομπότ είναι μια αυτόματη μηχανή που έχει σχεδιαστεί για να αναπαράγει τις κινητικές και νοητικές λειτουργίες ενός ατόμου και είναι επίσης προικισμένο με την ικανότητα να προσαρμόζεται και να μαθαίνει κατά τη διαδικασία αλληλεπίδρασης με εξωτερικό περιβάλλον. Αυτός είναι ένας νέος τύπος αυτόματης μηχανής. Τα συμβατικά μηχανήματα έχουν σχεδιαστεί για να εκτελούν την ίδια λειτουργία πολλές φορές. Χαρακτηριστικά παραδείγματα είναι αυτόματες μηχανές, μηχανές αλλαγής νομισμάτων, πώληση εισιτηρίων, εφημερίδες κ.λπ. Σε αντίθεση με αυτά, τα ρομπότ - καθολικά συστήματαπολλαπλών χρήσεων? είναι σε θέση όχι μόνο να εκτελούν πολλές διαφορετικές λειτουργίες, αλλά και να επανεκπαιδεύονται γρήγορα από τη μια λειτουργία στην άλλη.

Τα ρομπότ είναι πιο διαδεδομένα στη βιομηχανία και κυρίως στη μηχανολογία. Τέτοια ρομπότ ονομάζονται βιομηχανικά.

Πρέπει να σημειωθούν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα.

Η βελτίωση της επαγγελματικής ασφάλειας είναι ένας από τους πρωταρχικούς σκοπούς των ρομπότ. Είναι γνωστό ότι η πλειονότητα των βιομηχανικών ατυχημάτων αφορά τραυματισμούς χεριών, ιδιαίτερα κατά τη διάρκεια εργασιών φόρτωσης και εκφόρτωσης. Η χρήση ρομπότ καθιστά δυνατή τη βελτίωση των συνθηκών εργασίας που είναι δυνητικά επικίνδυνες για την ανθρώπινη υγεία: σε χυτήρια, παρουσία ραδιενεργών υλικών, επιβλαβών χημικών ουσιών, κατά την επεξεργασία βαμβακιού, αμιάντου κ.λπ.

Κατά τη χρήση ρομπότ, η διαδικασία εργασίας εντείνεται, αυξάνεται η παραγωγικότητα της εργασίας, σταθεροποιείται κατά τη διάρκεια μιας βάρδιας και αυξάνεται η αναλογία βάρδιας του κύριου τεχνολογικού εξοπλισμού, γεγονός που βελτιώνει τους τεχνικούς και οικονομικούς δείκτες παραγωγής. Η ποιότητα των προϊόντων βελτιώνεται. Για παράδειγμα, η ποιότητα της συγκόλλησης βελτιώνεται λόγω της αυστηρής τήρησης του τεχνολογικού καθεστώτος. Οι απώλειες από ελαττώματα που σχετίζονται με σφάλματα χειριστή μειώνονται. Είναι επίσης δυνατή η εξοικονόμηση υλικών. Για παράδειγμα, όταν ένας εργαζόμενος βάφει ένα αυτοκίνητο, μόνο το 30% της μπογιάς μπαίνει απευθείας στο αυτοκίνητο, ενώ το υπόλοιπο παρασύρεται από τον αερισμό του χώρου εργασίας. Με τη χρήση ρομπότ, δημιουργούνται ριζικά νέες παραγωγικές και τεχνολογικές διαδικασίες που ελαχιστοποιούν τις δυσμενείς επιπτώσεις στον άνθρωπο.

Ωστόσο, η αποτελεσματικότητα της χρήσης ενός ρομπότ εκδηλώνεται μόνο με τη σωστή οργάνωση της αλληλεπίδρασής του με τον εξοπλισμό που συντηρείται και το εξωτερικό περιβάλλον. Το καθήκον της ρομποτικής δεν είναι μόνο να δημιουργεί ρομπότ, αλλά και να οργανώνει πλήρως αυτοματοποιημένη παραγωγή.

Η εισαγωγή ρομπότ στην παραγωγή είναι γεμάτη με ορισμένες δυσκολίες.

Τα ρομπότ εξακολουθούν να είναι πολύ ακριβά και όχι πάντα αρκετά αποτελεσματικά. Βιομηχανικό ρομπότδεν είναι πάντα σε θέση να αντικαταστήσει πλήρως έναν εργαζόμενο που συντηρεί τεχνολογικό εξοπλισμό ή εκτελεί μια τεχνολογική λειτουργία, αλλά μπορεί μόνο να τον απαλλάξει από τη μονότονη σωματική εργασία, αλλάζοντας τη φύση και το περιεχόμενό του, φέρνοντάς τον πιο κοντά στο έργο ενός ρυθμιστή.

Οι κύριοι παράγοντες της οικονομικής απόδοσης των ρομπότ που λαμβάνονται υπόψη κατά τον υπολογισμό τους είναι τόσο παραγωγικοί όσο και κοινωνικοί. Αυτό το χαρακτηριστικό διακρίνει τα ρομπότ από άλλες παραλλαγές της νέας τεχνολογίας και ως εκ τούτου έχει αναπτυχθεί μια ειδική διβιομηχανική μεθοδολογία για την αξιολόγηση της οικονομικής αποδοτικότητας της δημιουργίας και της χρήσης τους.

Βασικές έννοιες της ηλεκτρονικής τεχνολογίας.

Πηγή τάσης

Μια πηγή ηλεκτρικής ενέργειας που έχει σταθερή τάση στους εξωτερικούς ακροδέκτες της, ανεξάρτητα από το ρεύμα που καταναλώνεται από αυτή την πηγή.

r– εσωτερική αντίσταση της γεννήτριας

R– αντίσταση φορτίου

μι– γεννήτρια EMF

U = E - I r

Αυτό επιτυγχάνεται όταν η εσωτερική αντίσταση της πηγής είναι κοντά στο 0 ή δυσανάλογα μικρή σε σύγκριση με την αντίσταση φορτίου (ιδανικές συνθήκες r = 0). R>>r

Συνήθως, για τροφοδοτικά ηλεκτρονικών συσκευών, για να ορίσετε σταθερούς τρόπους λειτουργίας, R = 10r.

Τρέχουσα πηγή

Μια πηγή ηλεκτρικής ενέργειας που παρέχει σταθερό ρεύμα σε ένα εξωτερικό κύκλωμα, ανεξάρτητα από την αντίσταση φορτίου. Αυτό είναι δυνατό όταν η αντίσταση εξωτερικού φορτίου είναι αμελητέα σε σύγκριση με εσωτερική αντίστασηπηγή.

Χρησιμοποιείται ως φορτίο συλλέκτη: ( kU=Rк/(Re+re0); Rκ=ΔU/ΔI; και στο κύκλωμα εκπομπού διαφορικών σταδίων. Χρησιμοποιείται επίσης στην ηλεκτροχημεία.

Αντιστοίχιση της πηγής με το φορτίο:

Η μέγιστη ισχύς απελευθερώνεται στο φορτίο εάν η αντίστασή του είναι ίση με την αντίσταση της πηγής.

R = r =>Pн =Pmax

Χρησιμοποιούνται σε πομπούς για την απόκτηση μέγιστης ισχύος και σε κυκλώματα υψηλής συχνότητας για την επίτευξη ελάχιστης ανάκλασης κυμάτων από το φορτίο.

Παθητικά στοιχεία

(αντιστάσεις, πυκνωτές, επαγωγείς) απεικονίζονται στα διαγράμματα ως αντίσταση αντίστασης R, δοχεία ντο, επαγωγή μεγάλο.