Elektronika

Šis raksts ir par zinātni. Par citām jēdziena elektronika nozīmēm skatīt nozīmju atdalīšanas lapu.

Elektronika ir zinātne par sistēmām, kas darbojas uz kontrolētas elektronu (vai citu lādētu daļiņu) plūsmas pamata, to mijiedarbību ar elektromagnētisko lauku. Elektroniskās sistēmas paredzētas elektromagnētiskās enerģijas, elektriskā u.c. signālu pārveidošanai, informācijas uzkrāšanai, apstrādei un pārraidei.

Vēsture

Pirms elektronikas parādīšanās sekoja radiosakaru izgudrojums. Tā kā radioraidītāji nekavējoties atrada pielietojumu (galvenokārt uz kuģiem un militāros jautājumos), viņiem bija nepieciešama elementu bāze, kuras izveidošana un izpēte aizņēma elektroniku. Pirmās paaudzes elementārā bāze balstījās uz elektronu caurulēm. Attiecīgi ir izstrādāta vakuuma elektronika. Tās attīstību sekmēja arī televīzijas un radaru izgudrošana, kurus plaši izmantoja Otrā pasaules kara laikā.

Bet elektroniskajām lampām bija nozīmīgi trūkumi. Tas galvenokārt ir lielais izmērs un lielais enerģijas patēriņš (kas bija kritiski svarīgs portatīvajām ierīcēm). Tāpēc sāka attīstīties cietvielu elektronika, un par elementu bāzi sāka izmantot diodes un tranzistorus.

Tālāka elektronikas attīstība ir saistīta ar datoru parādīšanos. Datori, kuru pamatā ir tranzistori, bija ievērojami ar lielu izmēru un enerģijas patēriņu, kā arī zemu uzticamību (lielā detaļu skaita dēļ). Lai atrisinātu šīs problēmas, sāka izmantot mikrokomplektus un pēc tam mikroshēmas. Pakāpeniski palielinājās mikroshēmu elementu skaits, sāka parādīties mikroprocesori. Pašlaik elektronikas attīstību veicina šūnu komunikāciju parādīšanās, kā arī dažādas bezvadu ierīces, navigatori, komunikatori, planšetdatori utt.

Var apsvērt galvenos pagrieziena punktus elektronikas attīstībā:

• A. S. Popova radio izgudrojumi (1895. gada 7. maijs) un radioaparātu lietošanas sākums,
• Lī de Meža izgudrots cauruļu triode - pirmais pastiprinošais elements,
• Losevs izmanto pusvadītāju elementu, lai pastiprinātu un ģenerētu elektriskos signālus,
• Cietvielu elektronikas attīstība,
• Diriģenta un pusvadītāju elementu izmantošana (Ioffe, Schottky darbs),
• Tranzistora (Viljams Šoklijs, Džons Bardins un Valters Brattains) izgudrojums 1947. gadā,
• Integrētas shēmas izveidošana un tai sekojoša mikroelektronikas attīstība, kas ir mūsdienu elektronikas galvenā joma.

Elektroniskās shēmas

Linearitāte

Lineāras shēmas izejas signāls ir proporcionāls ieejas signālam. Nelineārās shēmās izejas signāls neatspoguļo ieejas signālu.

Izšķir divu veidu elektroniskas shēmas. Analogā elektronika apstrādā nepārtrauktus signālus. Ciparu jeb diskrētās shēmas apstrādā binārus signālus, t.i. tādus, kuriem ir tikai divas vērtības. Elektroniskās shēmas izveido no elektronikas komponentēm.

Elektroniskās komponentes

Elektroniskās komponentes ir detaļas, no kurām saslēdz shēmas. Šādas detaļas var būt mikroshēmas, rezistori, kondensatori, pagātnē arī radiolampas utt. Komponentes pašas var būt shēmas un sastāvēt no daudzām elektronierīcēm, piemēram mikroshēmas var saturēt tūkstošiem tranzistoru. Elektroniskās komponentes iedala aktīvajās un pasīvajās.

Pasīvās komponentes

Pasīvās komponentes patērē ienākošā signāla enerģiju, kā rezultātā izejas signāla jauda vienmēr ir mazāka par ienākošo (vājinājums). Pasīvo komponenšu piemēri:

• Rezistori
• Kondensatori
• Induktivitātes spoles
• Transformatori
• Kvarca rezonatori
• Pasīvie filtri

Aktīvās komponentes

Aktīvās komponentes patērē barošanas avota enerģiju, tāpēc to izejas signāla jauda var būt lielāka nekā ieejas signāla jauda (pastiprinājums). Daži aktīvo komponenšu piemēri:

• Pastiprinātāji
• Ģeneratori
• Ciparu shēmas

Elektroniskās ierīces

Lineārās

• Rezistori
• Kondensatori
• Induktivitātes spoles bez serdes

Nelineārās

• Induktivitātes spoles ar serdi

Pusvadītājierīces

• Diodes
  • Stabilitroni (jeb Zenera diodes):
    • p-n pārejas lavīncaursites
    • p-n pārejas tuneļcaursites (Zenera efekts)
    • Stabistori (slēdzot stabilitronu caurlaides virzienā)
  • Tuneļdiodes
  • Varikapi
  • Impulsdiodes
  • Taisngriežu diodes
  • Ganna diodes
  • Impulsa diodes
  • Šotkija diodes
  • Augstfrekvences un superaugstu frekvenču diodes
  • Optoelektroniskās diodes:
    • Fotodiodes
    • Mirdzdiodes (LED)
    • Lāzerdiodes
• Tranzistori
  • Vienpārejas tranzistori
  • Fototranzistori
  • Saliktie tranzistori (Dārlingtona tranzistors)
  • Jonjutīgie lauktranzistori
    • Bipolārie tranzistori
      • p-n-p
      • n-p-n
    • Lauktranzistori (FET)
      • ar p-n pāreju
      • MOP (metāls-oksīds-pusvadītājs)
      • MDP (metāls-dielektriķis-pusvadītājs)
      • ar n kanālu
      • ar p kanālu
• Tiristori
  • Dinistori
  • Trinistori
  • Simistori

Mikroshēmas

• Analogās
• Ciparu
• Jauktās

Vakuuma lampas

• Diodes, kenotroni
• Triodes
• Tetrodes
  • Staru tetrodes
• Pentodes
• Heksodes
• Heptodes
• Oktodes
• Katodstaru lampas
  • Kineskopi
  • Monoskopi
  • Potencialoskopi
• SAF (super augsto frekvenču) lampas
  • Klistroni
  • Magnetroni
  • Pretviļņa lampas
  • Skrejviļņa lampas

Gāzizlādes lampas

• Bareteri
• Dekatroni
• Gāzizlādes stabilitroni
• Gazotroni
• Mirdzizlādes indikatori

Fotoelektriskās ierīces

• Fotorezistori
• Fotodiodes
• Fototranzistori
• Optroni
• Pusvadītāju releji
• Saules baterijas

Termoelektriskās ierīces

• Termopretestības
• Termopāri

Elektroakustiskās ierīces

• Mikrofoni
• Skaļruņi
• Pjezoelektriskās ierīces

Konstruktīvais izpildījums

Sākotnēji elektroniskas iekārtas veidoja, komponentes nostiprinot uz koka vai metāla šasijas un izvadus savienojot ar vadiem. Mūsdienās elektroniku visbiežāk noformē uz iespiestajām platēm. Elektriskā kontakta nodrošināšanai lieto satīšanu, lodēšanu, metināšanu, presēšanu.

Drošums

Drošumu raksturo ar parametru atteiču intensitāte. Atteiču intensitāte elektronikai ir daudzkārt zemāka nekā jebkurai mehāniskai sistēmai, turklāt tā nav tieši atkarīga no ekspluatācijas intensitātes. Īpaši atbildīgām elektroniskām sistēmām, piemēram sakaros, drošuma paaugstināšanai pielieto dublēšanu , slodzes sadali.

Skatīt arī

• Elektrons
• Elektrība
• Elektriskā strāva
• Elektromagnētiskie viļņi
• Oma likums
• Pusvadītājs
• p-n pāreja

Ārējās saites

• Tony R. Kuphaldt. Lessons In Electric Circuits