« poprzedni punkt | następny punkt » |
Elektronika jest dziedziną wiedzy zajmującą się praktycznym wykorzystaniem zjawisk związanych ze sterowanym ruchem elektronów w próżni, gazach i ciałach stałych. Zjawiska te maja decydujące znaczenie w różnych rzeczywistych elementach i podzespołach układów elektronicznych. Elektronika zajmuje się więc teorią działania, właściwościami, konstrukcją oraz technologią tych elementów i podzespołów.
Układem elektronicznym nazywamy zespół rzeczywistych elementów pasywnych (takich jak oporniki, cewki indukcyjne, kondensatory, diody) i aktywnych (jak źródła energii, źródła sterowane, tranzystory) spełniający określoną funkcję np.: generowania, wzmacniania lub filtrowania sygnałów, dostarczania napięcia lub prądu o stałej wartości itp., który nosi odpowiednio nazwę generatora, wzmacniacza, filtru zasilacza lub inną. Układ może być uruchomiony po uprzednim dołączeniu do niego zasilania, źródła sygnału, obciążenia lub innych układów współpracujących. Układ przetwarzający sygnał elektryczny ciągły w czasie nazywany jest układem analogowym a przetwarzający sygnał dyskretny - układem cyfrowym. Układy elektroniczne rzadko wykorzystuje się indywidualnie. Najczęściej stanowią one części składowe większych urządzeń elektronicznych jak odbiornik radiowy czy telewizyjny, woltomierz cyfrowy czy kalkulator elektroniczny a nawet komputer.
Ze względu na ośrodek, w którym odbywa się ruch elektronów elektronika dzieli się na:
Ostatnie pięćdziesięciolecie przyniosło elektronice prawdziwą eksplozję wśród wszystkich dziedzin techniki. Przełomowym i jednym z największych osiągnięć w tym czasie było wynalezienie tranzystora bipolarnego - dwu złączowego (1949 r.). Od tego momentu rozpoczęła się nowa epoka - epoka elektroniki półprzewodnikowej. Elementy półprzewodnikowe dzięki swoim zaletom, takim jak małe wymiary i pobór mocy, niskie napięcie zasilania, dużą trwałość i niezawodność, duża sprawność przetwarzania energii, wyparły, poza specjalnymi zastosowaniami, lampy elektronowe. Wynalezienie tranzystora i rozwój elektroniki półprzewodnikowej umożliwił wytwarzanie coraz bardziej skomplikowanej, nowoczesnej i zminiaturyzowanej aparatury elektronicznej. Proces ten został zatrzymany na pewnym poziomie ze względu na bariery związane z trudnościami w operowaniu elementami podczas ich produkcji i montażu w układach oraz wykonywaniu połączeń.
Dalszy postęp w miniaturyzacji umożliwiło wprowadzenie układów scalonych (1961 r.) to jest integracji układów w postaci mikrostruktur o ustalonych funkcjach. Postać scalona układu daje olbrzymie korzyści, z których najistotniejsze to dalsza miniaturyzacja, zwiększenie niezawodności, zmniejszenie kosztów i możliwości uzyskania nowych rozwiązań technicznych, dotychczas nie realizowalnych. Nastąpiła przy tym radykalna zmiana sposobu projektowania i konstrukcji urządzeń elektronicznych. Wprowadzenie układów scalonych przyczyniło się do rozwoju nowego kierunku elektroniki ,zwanego mikroelektroniką. Coraz powszechniejszemu stosowaniu tych układów towarzyszyło stałe zwiększanie skali integracji, od kilku elementów, a teraz nawet do kilkuset tysięcy elementów w jednym układzie.
Ze wzrostem skali integracji, przy jednoczesnym zwiększeniu szybkości działania układów, zmniejszania poboru mocy i coraz niższych cenach, nastąpiła radykalna poprawa parametrów sprzętu elektronicznego i zwiększył się zakres zastosowań układów scalonych. Oprócz tradycyjnych zastosowań w systemach łączności i telekomunikacji, systemach pomiarowo-kontrolnych, urządzeniach medycznych i systemach komputerowych coraz powszechniej stosuje się je w urządzeniach gospodarstwa domowego, w technice motoryzacyjnej, w zabawach i grach elektronicznych.
Najbardziej obiecującym osiągnięciem mikroelektroniki stały się mikroprocesory (1971 r.). Są to układy składające się z kilku do kilkudziesięciu tysięcy elementów wykonanych w jednej płytce krzemowej o powierzchni kilkudziesięciu milimetrów kwadratowych. Realizują one funkcję jednostki centralnej komputera zwanej procesorem. Mikroprocesory wraz z odpowiednimi układami pamięci oraz układami sprzęgającymi tworzą nową grupę komputerów tzw. mikrokomputerów.
Od chwili zbudowania lasera półprzewodnikowego (1960 r.), wytwarzającego spójną wiązkę promieniowania elektromagnetycznego, dużą dynamikę rozwoju wykazuje również elektronika kwantowa. Elementy optoelektronowe wykrywają, emitują lub wykorzystują w swoim działaniu promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie widzialnym, nadfioletowym i podczerwonym. Najszersze zastosowanie znajdują wskaźniki cyfrowe półprzewodnikowe i ciekłokrystaliczne. Do bezpośredniej przemiany energii słonecznej na energie elektryczną używa się fotoogniw półprzewodnikowych. Stosuje się je powszechnie w pojazdach kosmicznych i rakietach bezzałogowych. Duże nadzieje wiąże się z złączami optoelektronicznymi, służącymi do przesyłania informacji.
Elektronika odgrywa obecnie coraz większą role w życiu współczesnych społeczeństw. Trudno znaleźć dziedziny działalności ludzkiej, w których elektronika nie byłaby stosowana do sterowania, rejestracji i przekazywania informacji lub też do przetwarzania sygnałów. Od elektroniki całkowicie uzależniona jest telekomunikacja (przekaz radiowy i telewizyjny, telefonia dalekosiężna i mobilna, radar). Urządzenia elektroniczne mają kluczowe znaczenie w nawigacji lotniczej i morskiej, technice wojskowej. Elektronika umożliwia badania i rozwój techniki kosmicznej i kosmonautyki. Przyrządy elektroniczne umożliwiają dokładne obliczenie, mierzenie i korygowanie parametrów toru rakiet kosmicznych oraz sterowanie z Ziemi mechanizmami sztucznych satelitów i stacji kosmicznych.
Urządzenia elektroniczne są rozpowszechnione również w medycynie. W diagnostyce medycznej używa się miedzy innymi elektrokardiografu, aparatu rentgenowskiego, urządzeń do badań usg i przy pomocy rezonansu magnetycznego, tomografu. W terapii stosuje się lasery, urządzenia do naświetlania, urządzenia wytwarzające ultradźwięki, promieniowanie podczerwone i ultrafioletowe.
Dzisiejsze zakłady przemysłowe nasycone są elektroniką. Urządzenia elektroniczne tam występujące możemy podzielić na trzy grupy:
Niektóre dziedziny nauki i techniki rozwijają się dziś wyłącznie dzięki postępom w elektronice. Najlepszym tego przykładem jest informatyka. Komputery oparte na najnowszych rozwiązaniach elektronicznych, pozwalające uzyskiwać olbrzymie szybkości liczenia (kilkanaście milionów operacji na sekundę) maja zasadnicze znaczenie przy rozwiązywaniu zagadnień naukowych, planistycznych i statystycznych, skracając czas obliczeń niekiedy z wielu lat do pojedynczych godzin czy minut. Komputery wykorzystuje się również w układach sterowania procesami technologicznymi. Służą one także do modelowania żywych organizmów, do tłumaczenia tekstów, przetwarzania ich na dźwięki mowy i odwrotnie, do tworzenia utworów literackich, muzycznych czy plastycznych.
Widać z tego, że elektronika rozwija się bardzo dynamicznie, a szczególnie jej rozwój nasilił się w ostatnich latach (telefonia komórkowa, technika komputerowa, technika medyczna). Urządzenia elektroniczne w coraz to większym stopniu zastępują człowieka lub pomagają mu nie tylko w działalności zawodowej, ale i w życiu codziennym.
« poprzedni punkt | następny punkt » |