Điện tử: Sự kiện cơ bản, Vai trò và Chức năng của Thiết bị Điện tử

Điện tử: Sự kiện cơ bản, Vai trò và Chức năng của Thiết bị Điện tử!

Thông tin cơ bản:

Điện tử và khoa học về điện đều đối phó với dòng điện. Nhưng mỗi tập trung vào một cách sử dụng khác nhau của hiện tại. Điện liên quan đến dòng điện chủ yếu là một dạng năng lượng có thể vận hành đèn, động cơ và các thiết bị khác. Điện tử coi dòng điện chủ yếu là phương tiện mang thông tin. Dòng điện mang thông tin được gọi là tín hiệu.

Hình ảnh lịch sự: buzzsolutions.com/wordpress/wp-content/uploads/2013/05/electronics-appliances-industry.jpg

Một dòng điện ổn định, không thay đổi có thể mang năng lượng. Nhưng hiện tại phải thay đổi theo một cách nào đó để phục vụ như một tín hiệu. Một số thiết bị điện tử thay đổi hành vi của dòng điện để tạo hoặc sửa đổi tín hiệu. Những người khác giải thích các tín hiệu. Các tín hiệu có thể đại diện cho âm thanh, hình ảnh, số, chữ cái hoặc hướng dẫn máy tính. Tín hiệu cũng có thể được sử dụng để đếm các vật thể, đo thời gian hoặc nhiệt độ, hoặc phát hiện hóa chất hoặc vật liệu phóng xạ.

Các tín hiệu trong các mạch điện tử có thể được phân loại là kỹ thuật số hoặc analog. Tín hiệu số giống như một công tắc điện thông thường - nó bật hoặc tắt. Một tín hiệu tương tự có thể có bất kỳ giá trị nào trong một phạm vi nhất định.

Tín hiệu tương tự được sử dụng rộng rãi để thể hiện âm thanh và hình ảnh vì mức độ ánh sáng và tần số của sóng âm có thể có bất kỳ giá trị nào trong một phạm vi nhất định. Tín hiệu tương tự có thể được chuyển đổi thành tín hiệu số và tín hiệu số thành tín hiệu tương tự. Ví dụ, đầu phát đĩa compact chuyển đổi tín hiệu âm thanh kỹ thuật số trên đĩa thành tín hiệu analog để phát lại qua loa.

Việc kiểm soát nhanh và đáng tin cậy cả tín hiệu số và tín hiệu tương tự bằng thiết bị điện tử được thực hiện nhờ các tính chất độc đáo của các vật liệu bán dẫn như silicon và gecmani.

Điện tử phụ thuộc vào một số thiết bị điện tử chuyên dụng cao. Một chiếc tivi, máy tính hoặc một thiết bị điện tử phức tạp khác có thể chứa bất cứ nơi nào từ hàng trăm đến hàng triệu thiết bị này. Thiết bị điện tử nổi tiếng và quan trọng nhất là bóng bán dẫn.

Các bóng bán dẫn vẫn vận hành hàng triệu âm thanh nổi, radio và TV. Nhưng các kỹ sư hiện có thể đặt hơn một trăm nghìn bóng bán dẫn trên một con chip silicon nhỏ hơn móng tay. Một con chip như vậy tạo thành một mạch tích hợp. Các loại chip này có thể được nối với nhau trên các bảng mạch để tạo ra các thiết bị điện tử nhỏ hơn và ít tốn kém hơn nhưng mạnh hơn nhiều so với trước đây.

Các thiết bị điện tử thường được sử dụng trong một số lượng lớn các ứng dụng trước đây dựa vào hệ thống cơ hoặc điện cho hoạt động của chúng. Ví dụ là điều khiển điện tử trong camera tự động, hệ thống đánh lửa điện tử trên ô tô và điều khiển điện tử trong thiết bị trong nước, như máy giặt.

Chức năng của thiết bị điện tử:

Các thiết bị điện tử thực hiện ba chức năng chính: (1) khuếch đại, (2) chuyển mạch và (3) dao động, tất cả như là một phần của mạch. Một mạch bao gồm một loạt các thiết bị điện tử được kết nối và các bộ phận khác. Bằng cách kết hợp ba chức năng theo nhiều cách khác nhau, các kỹ sư thiết kế các thiết bị điện tử thực hiện nhiều chức năng đặc biệt khác, chẳng hạn như hoạt động tốc độ cao của máy tính.

Một số chức năng khác cũng được thực hiện bởi các thiết bị điện tử.

Thay đổi ánh sáng thành điện:

Khi một số vật liệu nhất định, chẳng hạn như oxit đồng hoặc selen, tiếp xúc với ánh sáng, chúng sẽ tạo ra dòng điện hoặc cho phép dòng điện chạy qua chúng. Do đó, các thiết bị điện tử được làm từ các vật liệu này có thể thay đổi ánh sáng thành điện năng. Các thiết bị như vậy được gọi là thiết bị quang điện hoặc mắt điện. Dòng điện từ một thiết bị quang điện thường cực kỳ yếu. Bộ khuếch đại phải tăng cường dòng điện trước khi có thể đưa vào sử dụng.

Sản xuất và sử dụng tia X:

Các loại ống điện tử đặc biệt được sử dụng để tạo ra tia X. Tia X có thể xuyên qua mô người và các chất khác và để lại hình ảnh trên tấm ảnh hoặc trên màn hình huỳnh quang. Do đó, tia X có thể cho thấy những chất trông như thế nào bên trong. X-quang được sử dụng trong chẩn đoán và điều trị.

Chẩn đoán bao gồm phát hiện gãy xương, dị vật trong cơ thể, sâu răng và các tình trạng bệnh như ung thư. X-quang được sử dụng trong điều trị cũng như để ngăn chặn sự lây lan của khối u ác tính. Trong các ngành công nghiệp, tia X được sử dụng để tìm độ dày của vật liệu. Tia X cũng được sử dụng để quét kính hiển vi điện tử để thu được hình ảnh hình chữ nhật.

Phát triển điện tử:

Điện tử phát triển chủ yếu từ các thí nghiệm điện nhất định trong những năm 1800. Những thí nghiệm này liên quan đến việc sử dụng ống phóng khí, nghĩa là, một rube mà từ đó một phần không khí đã được loại bỏ, để lại một hỗn hợp khí mỏng. Các ống có một điện cực kim loại (cực điện hoặc cực) ở mỗi đầu.

Khi một pin được kết nối với hai điện cực, ống phát sáng với màu sáng Các nhà khoa học tin rằng điện cực âm, cực âm, phát ra các tia vô hình gây ra màu sắc. Họ đặt tên cho các tia vô hình là tia cực âm. Khi các nhà khoa học loại bỏ vẫn còn nhiều không khí từ củ, cho các thí nghiệm của họ, các ống đã trở thành ống chân không.

Năm 1895, nhà vật lý người Đức, Wilhelm Roentgen đã phát hiện ra rằng các tia cực âm có thể tạo ra một loại tia hoàn toàn khác và lạ. Các tia cực âm đã tạo ra các tia bất thường này khi chúng đập vào kính ở cuối ống đối diện với cực âm. Thật ngạc nhiên, Roentgen cũng phát hiện ra rằng ray3 được sản xuất theo cách này có thể đi qua mô động vật và thực vật và để lại ấn tượng trên một tấm ảnh. Ông đặt tên cho tia X bí ẩn.

Năm 1897, khám phá về điện tử của nhà vật lý người Anh Juseph J. Thomson đã dẫn đến việc phát minh ra các thiết bị có thể điều khiển dòng điện tử, hoặc tín hiệu điện và khiến nó hoạt động.

Ống chân không (Van):

Năm 1904, một nhà khoa học người Anh tên là John Ambrose Fleming đã chế tạo ống chân không đầu tiên có thể sử dụng thương mại. Đó là một ống hai điện cực, hoặc diode có thể phát hiện tín hiệu vô tuyến. Trong thời gian, các ống diode cũng được sử dụng rộng rãi để khắc phục dòng điện xoay chiều.

Năm 1907, nhà phát minh người Mỹ Lee De Forest đã cấp bằng sáng chế cho một ống ba điện cực hoặc ba cực. Các ống triode trở thành bộ khuếch đại điện tử đầu tiên. Một trong những ứng dụng đầu tiên là trong các đường dây điện thoại đường dài. Vào năm 1912 và 1913, De Forest và nhà tiên phong phát thanh người Mỹ Edwin H. Armstrong, làm việc độc lập, đã phát triển ống triode như một bộ tạo dao động. Việc phát minh ra một bộ khuếch đại điện tử và bộ tạo dao động đã dẫn đến sự bắt đầu phát sóng vô tuyến ở Hoa Kỳ vào năm 1920. Ngày này cũng đánh dấu sự khởi đầu của ngành công nghiệp điện tử.

Từ những năm 1920 đến những năm 1950, kiến ​​thức về ống chân không đã tạo ra những phát minh như truyền hình, phim ảnh với âm thanh, radar và máy tính điện tử. Những phát minh này, dẫn đến sự phát triển của các thiết bị điện tử mới.

Một nhà khoa học người Mỹ tên GR Carey đã chế tạo một thiết bị quang điện, được gọi là pin quang điện, vào đầu năm 1875. Nhưng các kỹ sư đã sử dụng ít cho đến đầu những năm 1920, khi họ tăng cường nỗ lực phát triển truyền hình và phim bằng âm thanh.

Năm 1923, một nhà khoa học người Mỹ gốc Nga tên Vladimir K. Zworykin đã kết hợp một tế bào quang điện với một khẩu súng điện tử và do đó đã tạo ra ống máy quay TV thành công đầu tiên.

Năm 1921, Albert W. Hull, một kỹ sư người Mỹ, đã phát minh ra một bộ dao động ống chân không được gọi là từ tính. Magnetron là thiết bị đầu tiên có thể sản xuất vi sóng hiệu quả. Radar, được phát triển dần dần trong những năm 1920 và 1930, đã cung cấp việc sử dụng vi sóng rộng rãi đầu tiên.

Thời đại ống chân không đạt đến đỉnh cao với việc hoàn thành máy tính điện tử đa năng đầu tiên vào năm 1946.

Thời đại rắn:

Các thiết bị bán dẫn nguyên thủy làm từ selen đã từng là bộ chỉnh lưu vào đầu năm 1900. Các máy dò tinh thể trong các bộ đàm đầu tiên cũng là chất bán dẫn. Nhưng không có thiết bị nào trong số này hoạt động tốt như bộ chỉnh lưu và máy dò ống chân không.

Sau đó, vào đầu những năm 1940, một nhóm các nhà vật lý người Mỹ đã sản xuất các điốt bán dẫn thành công đầu tiên. Nhóm nghiên cứu bao gồm John Bardeen, Walter H. Brattain và William Shockley. Năm 1947, cùng nhóm này đã phát minh ra bóng bán dẫn. Các nhà sản xuất bắt đầu sử dụng bóng bán dẫn làm bộ khuếch đại trong máy trợ thính và radio cỡ bỏ túi vào đầu những năm 1950. Đến thập niên 1960, điốt và bóng bán dẫn đã thay thế ống chân không trong nhiều thiết bị điện tử.

Vi điện tử:

Vào cuối những năm 1950, các chương trình quân sự và không gian bắt đầu đòi hỏi nhiều thiết bị điện tử nhỏ gọn hơn. Mặc dù các nhà sản xuất đã giảm kích thước của các thiết bị điện tử, mỗi thiết bị vẫn tạo thành một thành phần riêng biệt trong một mạch. thiết bị điện tử quá lớn so với yêu cầu của các chương trình quân sự và vũ trụ. Các công ty điện tử bắt đầu làm việc để phát triển các mạch nhỏ hơn nhiều. Công việc của họ đã dẫn đến vi điện tử - thiết kế và sản xuất các mạch tích hợp và các thiết bị sử dụng các mạch tích hợp.

Đến năm 1960, các kỹ sư và nhà khoa học đã thành công trong việc xây dựng một mạch tích hợp. Nó có tất cả các chức năng của một mạch thông thường được đóng gói thành một tinh thể bán dẫn, nhỏ hơn 1.000 lần so với một mạch thông thường.

Vai trò của Điện tử:

Điện tử có một vai trò quan trọng trong quá trình phát triển của một quốc gia ngày nay. Điện tử đóng một vai trò xúc tác trong việc tăng cường sản xuất và năng suất trong các lĩnh vực quan trọng của nền kinh tế, cho dù nó liên quan đến cơ sở hạ tầng, công nghiệp chế biến, truyền thông, hoặc thậm chí đào tạo nhân lực. Các lĩnh vực công nghệ cao ngày nay phụ thuộc rất nhiều vào thiết bị điện tử.

Điện tử được quy ước thành các lĩnh vực tiêu dùng, công nghiệp, quốc phòng, thông tin liên lạc và xử lý thông tin. Trong thời gian gần đây, các thiết bị điện tử y tế và các hệ thống cho các phương tiện giao thông và điện năng đã trở thành các phân khúc quan trọng.

Điện tử tiêu dùng là lĩnh vực lâu đời nhất của lĩnh vực bắt đầu với sự phát triển của máy thu radio sau khi phát minh ra triode. Năng lực cạnh tranh quốc tế trong lĩnh vực này đòi hỏi phải đổi mới liên tục.

Lĩnh vực này đã mở rộng đáng kể trong vài năm qua với sự phát triển của các mặt hàng như đầu đĩa compact (CD), âm thanh kỹ thuật số, lò vi sóng, máy giặt và hệ thống thu sóng truyền hình vệ tinh. Tuy nhiên, tất cả các mặt hàng này đều sử dụng các công nghệ và kỹ thuật sản xuất tiên tiến như laser bán dẫn và các thiết bị vi sóng.

Điện tử công nghiệp được định hướng theo hướng sản xuất các sản phẩm theo yêu cầu của ngành công nghiệp modem - thiết bị điều khiển quá trình, máy móc và robot điều khiển số, và thiết bị để thử nghiệm và đo lường. Các phòng thí nghiệm cũng đòi hỏi các công cụ chính xác. Lĩnh vực này có tiềm năng lớn cho tăng trưởng và phát triển.

Cơ sở hạ tầng tiên tiến về khoa học vật liệu và thiết bị điện tử tinh vi đều phù hợp với lĩnh vực quốc phòng nơi chi phí thường không phải là yếu tố hạn chế. Thiết bị phải đủ cứng để chịu được áp lực môi trường bên cạnh việc chính xác và nhạy cảm.

Quốc phòng-điện tử là chiến lược tất nhiên; nó cũng có spin-off có giá trị để cung cấp cho ngành công nghiệp. Bharat Electronics Ltd. (BEL), một tổ chức tài trợ quốc phòng, đã đóng góp nhiều cho sự phát triển của bóng bán dẫn và truyền hình ở Ấn Độ.

Truyền thông điện tử là một lĩnh vực phát triển nhanh chóng với nhiều phạm vi cho đổi mới và ứng dụng công nghiệp. Thiết bị truyền thông đã được hưởng lợi rất nhiều từ sự phát triển của laser bán dẫn hiệu quả, công nghệ sợi quang, kỹ thuật số và bộ vi xử lý mạnh mẽ.

Công nghệ thông tin, một lần nữa, rõ ràng phụ thuộc vào thiết bị điện tử. Mạch tích hợp là cơ sở của các máy tính, lần lượt, được sử dụng để thiết kế các mạch tích hợp (VLSI) quy mô rất lớn tốt hơn, đặc biệt là bộ vi xử lý và bộ nhớ. Máy tính tốt hơn một lần nữa giúp cải thiện hệ thống truyền thông, trong khi giao tiếp nhanh và hiệu quả dẫn đến các mạng máy tính phân tán cho phép một người truy cập vào dữ liệu chuyên dụng trong một máy tính ở xa nơi làm việc của chính mình.

Trong lĩnh vực y tế, thiết bị điện tử đã tạo ra máy ghi ECG (Điện tâm đồ) cũng như máy quét NMR (Cộng hưởng từ hạt nhân) bên cạnh các thiết bị đo lường khác.