Електроника

мини|десно|250п|upright=1.2|Површинска монтажа електронских компоненти мини|десно|250п|Честе електронске компоненте

Електроника је наука која се састоји од физике, инжењерства, технологије и примена које се баве емисијом, протоком и контролом електрона у вакууму и материји. Идентификација електрона 1897. године, заједно са изумом вакуумске цеви, која може да појачава и исправља слабе електронске сигнале, инаугурисали су поље електронике и електронско доба. Електротехника је своје име добила током двадесетих година 20. века по истоименом америчком часопису (-{Electronics}-).

Појму електроника је могуће доделити три основна значења: Електроника као наука је део физике која се бави проучавањем контроле кретања електрона и других носиоца наелектрисања кроз: слободан простор (електронске вакуумске цеви), полупроводне материјале (полупроводничке компоненте). Проучавање процеса у полупроводницима често се назива и физика полупроводника. Електроника као техничка дисциплина је део електротехнике која се бави развојем и производњом електронских компоненти, уређаја и система. Електроника као појам се често употребљава да означи део уређаја произведеног од електронских компоненти (нпр често кажемо електроника аутомобила подразумевајући под тим све делове аутомобила који су начињени од електронских компоненти).

Електроника се бави електричним колима чиме су обухваћене активне електричне компоненте као што су вакуумске цеви, транзистори, диоде, интегрисана кола, оптоелектроника, и сензори, асоциране пасивне електричне компоненте, и технологије за међусобно повезивање компоненти. Обично, електронски уређаји садрже опрему која се превасходно или искључиво састоји од примарних активних полупроводника уз допуну пасивним елементима; такво коло се назива електронским колом.

Нелинеарно понашање активних компоненти и њихова способност контроле протока електрона омогућава појачавање слабих сигнала. Електроника налази широку примену у обради информација, телекомуникацијама, и обради сигнала. Способност електронских уређаја да делују као прекидачи омогућава дигиталну обраду информација. Интерконекцијске технологије као што су штампане плоча, технологија паковања електронике, и други разноврсни облици комуникационе инфраструктуре комплетирају функционалност кола и трансформишу мешовите компоненте у регуларни радни систем.

Електрична и електромеханичка наука и технологија се бави генерацијом, дистрибуцијом, пребацивањем, складиштењем и конверзијом електричне енергије у и из других форми енергије (користећи жице, моторе, генераторе, батерије, прекидаче, релеје, трансформаторе, отпорнике, и друге пасивне компоненте). Ово разграничавање зе започило око 1906. године са Форестовим проналаском триоде, што је омогућило електрично појачавање слабих радио и аудио сигнала применом немеханичких уређаја. До 1950. године ово поље се звало „радио технологија”, јер је његова примарна примена била у дизајну и теорији радио трансмитера, пријемника, и вакуум цевима.

Године 2018. већина електронских уређаја је користила полупроводничке компоненте за обављање електронске контроле. Изучавање полупроводничких уређаја и сродних технологија сматра се граном физике чврстог стања, док се дизајн и конструкција електронских кола ради решавања практичних проблема сврстава под електронско инжењерство. Овај чланак има фокус на инжењерским аспектима електронике.

Историјски развој мини|десно|Лајденска боца

У октобру 1745. у Немачкој Евалд Георг фон Клајст је изумео кондензатор. Састојао се из тегле која је била напуњена водом, и жице која је кроз чеп била повезана са водом. Тегла је била направљена тако, да се држећи у једној руци спољашњи део жице доведе у контакт са електричним уређајем. Ако се додирне другом руком настаје пражњење, које изазива болан шок. Данашња Лајденска тегла је обложена алуминијумском фолијом, споља и изнутра. Електрични контакт остварује се са штапом који пробије чеп и спојен је ланцем са унутрашњим слојем метала. Комплетно пражњење се догађа када су две алуминијумске фолије повезане међусобно проводником. Њом су се могли постићи напони и до 25.000 -{V}-. Лајденска тегла се често користи у лабораторијама за демонстрацију и у експерименталне сврхе.

Бенџамин Френклин је системом од две Лајденске тегле убијао ћуране, а једном је скоро убио и себе. Иначе је Френклин открио фундаменталну чињеницу да се уместо тегле могу користити металне плоче раздвојене неким изолатором. Тако је Френклин начинио први плочасти кондензатор.

Развој електронике почиње тек крајем 19. и почетком 20. века и везан је за развој вакуумских цеви. Оне (термионички вентили) су биле међу најранијим електронским компонентама. Оне су скоро самостално одговорне за настанак електронске револуције прве половине двадесетог века. Електронске цеви су издигле електронику из стања забавних трикова и омогућиле развој радија, телевизије, грамофона, радара, телефоније на дуга растојања и много чега другог. Оне су одиграле водећу улогу у пољу микроталаса и трансмисије велике снаге, као и телевизијским пријемницима до средине 1980-их. Од тог времена, уређаји чврстог стања су скоро у потпуности преузели улогу електронских цеви. Оне се још увек користе за неке специјализоване примене као што су високонапонски РФ појачивачи, катодне цеви, специјализована аудио опрема, гитарска појачала и неки микроталасни уређаји.

Џон Амброуз Флеминг је 1904. развио кенотрон, касније познат као диода која дозвољава електричној струји да тече само у једном правцу. Ли Де Форест је 1906. поставио тзв. решетку, трећу електроду којом је контролисао јачину струју која протиче између аноде и катоде. Он је свој уређај назвао аудион, а касније је постао познат као триода. Ову компоненту је употребио да би направио појачавач сигнала код радио пријемника и предајника, што се може сматрати за првим електронским уређајем.

Иако су још почетком 20. века полупроводни материјали искоришћени за детектор сигнала у радио преносу пошто је тај уређај имао лошије карактеристике од вакуумских цеви полупроводници су заборављени све до 1947. када је у Беловим лабораторијама направљен први транзистор начињен од кристала германијума (-{Ge}-) и од тог тренутка полупроводничке компоненте постепено преузимају примат од вакуумских цеви зато што су полупроводничке компоненте много поузданије, енергетски ефикасније, брже и мањих димензија од електронских цеви. У априлу 1955, ИБМ 608 је био први ИБМ-ов производ који је користио транзисторска кола без вакуумских цеви и сматра се да је то био приви у калкулатор у потпуности направљен од транзистора и који је произвођен за комерцијално тржиште. Модел 608 је садржао више од 3.000 германијумских транзистора. Томас Џ. Вотсон је наложио да сви будући ИБМ производи требају да користе транзисторе у свом дизајну. Од тог времена транзистори су скори ексклузивно кориштени за израду рачунарских логичких кола и периферних уређаја.

Следећи важан догађај у развоју електронике је развој интегрисаних кола. Прво интегрисано коло патентирао је Џек Килби 1959. године. Оно се практично састојало од два транзистора на једном кристалу германијума. Сложеност интегрисаних кола је у наредним годинама муњевито расла да би од два интегрисана транзистора 1959. године данас 50 година после, достигли интегрисана кола са више од милион транзистора. Овај тренд се и даље наставља. Електроника у данашњем свету је ушла у сва поља људске делатности од забаве, преко производње до медицине.

У најновије време врше се велика истраживања у циљу употребе синтетичких материјала са специјалним својствима за израду електронских компоненти, као што су неки полимери (пластика) који имају полупроводна својства, а такође се врше истраживања у циљу повезивања електронике са такозваним биочиповима.

Гране електронике Гране електронике су: рачунарство - развој хардвера рачунара аутоматика - електронски уређаји за контролу процеса, роботика итд телекомуникације - Телекомуникациони уређаји микроелектроника - развој интегрисаних кола и других полупроводничких компоненти. енергетска електроника - развој електронских компоненти за велике снаге.

Постоје још неке подврсте као што су оптичка електроника или оптоелектроника, микроталасна електроника итд.

Електронске компоненте мини|Електронски техничар врши проверу напона на картици енергетског кола у просторији ваздушно навигационе опреме на носачу авиона Абрахам Линколн (-{CVN}--72).

Електронска компонента је недељиви градивни блок електронског кола који се налази у свом кућишту из кога излазе најмање два приступна краја за повезивање са осталим електронским компонентама. Електронска компонента је сваки физички ентитет унутар електронског система која се користи за вршење утицаја на електроне или њихова асоцирана поља у маниру који је конзистентан са унутрашњом функцијом електронског система. Повезивањем најмање две електронске компоненте настаје електронско коло. Компоненте су генерално намењене међусобном повезивању, обично путем лемљења за штампану плочу, да би се креирало електронско коло са датом функцијом (на пример појачавач снаге, радио-пријемник, или осцилатор). Компоненте могу да буду појединачно смештене, или кориштене у виду комплексних група као што је обично случај у интегрисаним колима. Примери електронских компоненти су кондензатори, индуктори, отпорници, диоде, транзистори, итд.

Компоненте се често групишу као активне (нпр. транзистори и тиристори) или пасивне (нпр. отпорници, диоде, индуктори и кондензатори). Данас су скоро све активне компоненте полупроводничке, тако да кад се данас говори о електроници, често се мисли само на полупроводничку електронику.

Двоприлазне полупроводничке компоненте: Диоде еиода (исправљачка диода, импулсна диода) Шоткијева Диода, LED – светлећа диода, PIN Диода, тунел диода, Зенер диода, капацитивна диода дијак,

Троприлазне полупроводничке компоненте: транзистор биполарни транзистор, JFET - Транзистор са ефектом поља са површинским спојем, MOSFET - Метал оксид полупроводник транзистор са ефектом поља, IGBT - Биполарни транзистор са изолованим „гејтом“. тријак тиристор

Вишеприлазне компоненте операциони појачавач

Дигитална интегрисана кола где постоје, стандардни гејтови (капије), кодери, мултиплексори, бројачи итд. микропроцесори меморије

Пасивне компоненте су: осигурачи отпорници, варистори, термистори: NTC отпорник, PTC отпорник калемови, кондензатори итд.

Електронска кола Електронско коло чине међусобно повезане електронске компоненте. Најчешће су електронске компоненте залемљене на штампану плочу.

Подела Према сигналима са којима оперише електроника и електронска кола могу да се поделе на: Аналогна електроника оперише са континуалним сигналима по времену и амплитуди. Континуални сигнали су дефинисани у сваком временском тренутку и могу имати било коју вредност амплитуде. Дигитална електроника оперише са дискретним сигналима. Дискретни сигнали могу имати вредност амплитуде из тачно одређеног скупа што је дискретизација по амплитуди и бити дефинисани само у одређеним временским тренуцима (дискретизација по времену).

На основу ове поделе постоје и аналогна електронска кола, дигитална електронска кола и хибридна кола која раде и са аналогним и са дигиталним сигналима или пак преводе сигнал из једног облика у други.

Аналогна електронска кола

десно|мини|250п|Шасија диска Хитачи J100 подесиве фреквенције

Већина аналогних електронских уређаја, као што су радио пријемници, су конструисани у виду комбинације два типа основних кола. Аналогна кола користе непрекидан опсег напона или струје, за разлику од дискретних нивоа присутних у дигиталним колима.