Hvorfor elektrikere ikke altid er venner med elektronik. Del 2. Hvordan man studerer elektronik

Den første del af artiklen:Hvorfor elektrikere ikke altid er venner med elektronik

Først og fremmest sikkerhedsforholdsregler

Nogle elektroniske enheder er galvanisk isoleret fra belysningsnetværket. Derfor er overholdelse af sikkerhedsforskrifter ikke overflødigt, men dette er et emne for en anden artikel, og mange artikler er allerede skrevet, alle, der ønsker, kan læse på egen hånd. Derudover antages det, at alle, der læser denne artikel, er bekendt med sikkerhedsreglerne.

Elementær base

Elementbasen er, hvad elektroniske kredsløb består af, med andre ord, dette er dele, der loddes på trykte kredsløbskort. Og hele elementbasen kan ikke beskrives, selv i en enorm tyk bog: for eksempel tilbyder online butikken med radiokomponenter "Elitan" kunder mere end en million varer fra mere end tusind producenter fra hele verden.

Næsten alt moderne elektronisk udstyr samles på importeret, ganske enkelt, borgerlig elementbase. Men i denne henseende skal man ikke specielt forstyrre, da dokumentationen til næsten alle mikrokredsløb, dioder, transistorer, tyristorer og andre detaljer kan findes i DATABLAD eller i russiske tekniske beskrivelser. Selvom alle disse "datablad" er på engelsk, er det relativt let at forstå dem.

De, der beskæftiger sig med reparation af elektronisk udstyr, ved, at det ikke altid er muligt at finde et diagram over enheden, der skal repareres. I dette tilfælde hjælper DATABLAD på mikrokredsløbet meget: du kan finde alle indgange og udgange, der indgår og styrer signalerne, og forstå, hvad mikrokredsløbet gør på enheden.

Udviklingen af ​​elektronisk teknologi. Moore's Law

Elektronisk teknologi udvikler sig meget hurtigt og dynamisk. De første integrerede kredsløb dukkede op i 1965, og kort tid efter åbnede en af ​​grundlæggerne af Intel, Gordon Moore, en lov, der fik hans navn. Moore's lov angav, at antallet af transistorer i mikrochips hver 18 ... 24 måned omtrent fordobles. Denne observation blev udført på grundlag af produktionen af ​​hukommelseschips eller simpelthen hukommelse. Baseret på dette konkluderede Gordon Moore, at computerenhedernes styrke i den nærmeste fremtid vil øges eksponentielt. Og denne lov er stadig gyldig.

I 2006 frigav Intel en processor, der indeholder 1 milliard transistorer, og oprettede for nylig en Tukwila-processor, der indeholder mere end to milliarder transistorer. Dette bekræfter fuldt ud gyldigheden af ​​Moore's lov. Elektronisk teknologi udvikler sig meget hurtigere og mere dynamisk end alle andre områder af videnskab og teknologi. Forskere anslår, at hvis flyindustrien udviklede sig med en sådan dynamik, kunne en moderne Boeing 767 flyve rundt på kloden på kun 20 minutter og ikke bruge mere end 20 liter brændstof og samtidig koste højst $ 500.

Alle de nævnte transistorer er lavet af nanoteknologi, som nu høres bredt. Men selv i dette design er det stadig transistorer. Dernæst bliver en lille snak om transistorer.

Kort beskrivelse af transistorer

Lad os prøve at forestille os en moderne verden uden transistorer. Mest sandsynligt vil alt liv stoppe: telefonerne lukker køre, tv'erne slukker, bilerne stopper, varmen, vandet og elektriciteten forsvinder i husene. Når alt kommer til alt styres driften af ​​alle de nævnte enheder af alle slags elektroniske kredsløb, hvis basis er en transistor. Hvilken slags magisk enhed er denne transistor?

Bipolære transistorer

Den første bipolære transistor blev opfundet tilbage i 1947 af amerikanske forskere - fysikere W. Shockley, D. Bardin og U.Brattain, der på det tidspunkt var ansatte i Bell Labs lab. Transistorens fødselsdato skulle overvejes den 23. december 1947, da den officielle præsentation af den nye enhed blev afholdt.

Som med mange fremragende opfindelser blev transistoren ikke straks bemærket: kun 9 år efter den nævnte dato blev dens skabere tildelt Nobelprisen. Kort efter en af ​​grundlæggerne af transistoren, John Bardin, blev tildelt Nobelprisen. Denne gang for oprettelsen af ​​teorien om superledningsevne.

Først havde den nye elektroniske enhed ikke sit navn. I analogi med en elektronlampe - en triode, blev den kaldt en halvledertriode eller krystallinsk triode. Det fælles navn på transistoren blev opfundet af en af ​​de ovenfor nævnte forskere, John Pierce. Ordet bestod af to ord: overførsel - overførsel og modstand - modstand. Faktisk ændrer et styresignal, der påføres en af ​​elektroderne (basen) modstanden mellem to andre elektroder (samler, emitter) af transistoren. Hvis disse elektroder er forbundet til det åbne kredsløb i strømforsyningen, bliver det muligt at styre enhver belastning. Det kan være en højttaler, relæspole, pære, den næste transistortrappe og meget mere.

Allerede i 1956 blev den første bærbare transistorradio oprettet, som giver dig mulighed for at lytte til musik ikke kun derhjemme, men overalt. Når man bruger radiorør i modtagere, kunne man ikke engang forestille sig dette.

Opfindelse af ny teknologi

Denne første oplevelse af miniaturisering af radioudstyr skubbede talentfulde nysgerrige sind til handling, og to år efter oprettelsen af ​​den første transistormodtager tog de amerikanske forskere Jack Kilby og Robert Neuss et kæmpe nyt skridt i udviklingen af ​​halvlederteknologi. Teknologien udviklet af dem gjorde det muligt at kombinere flere transistorer i et integreret kredsløb på én gang. Denne opfindelse introducerede Robert Noyce for Gordon Moore, og allerede i 1968 skabte de Intel Corporation, som var begyndelsen på produktionen af ​​moderne computere.

Felteffekttransistorer

Det skal huskes, at længe før opfindelsen af ​​en bipolær strømstyret bipolær transistor blev der opnået et patent på en felteffekttransistor. Principperne for drift af felteffekttransistorer blev behandlet tilbage i 1925 af den østrig-ungarske fysiker Julius Edgar Lilienfeld, og allerede i 1928 modtog et tysk patent. Og i 1934 blev den første felteffekttransistor patenteret af den tyske fysiker Oscar Hale.

Fysikken i felteffekttransistorer er noget enklere end bipolar, så de blev udviklet meget tidligere. Deres arbejde er baseret på den enkle effekt af et elektrostatisk felt; disse transistorer kaldes også MOS-transistorer. På trods af den enkle enhed sammenlignet med en bipolar transistor, optrådte de første MOS-transistorer først i 1960, skønt disse transistorer nu danner grundlaget for al computerteknologi. Først i halvfemserne af det forrige århundrede begyndte felteffekttransistorer at dominere bipolar.

Analoge og digitale chips

I processen med at skabe transistorer viste det sig, at transistorer kan fungere i lineære og nøgletilstande. Lineær tilstand tilladt forstærkning af elektriske signaler. Men en transistor kan ikke give en tilstrækkelig stor forstærkning, så operationelle forstærkere (op ampere) blev udviklet. De fik dette navn, fordi de blev brugt i analoge computere, hvor de udførte matematiske operationer.

Nu er analoge computere ikke længere der, men op-ampere er tilbage og bruges med succes i forskellige elektroniske enheder. Der er typiske skemaer til at tænde for en op-forstærker; derfor er parametre for kaskader, der er lavet på en op-amp, meget gentagne. For eksempel bestemmes kaskadeforstærkningen kun af eksterne modstande og kan indstilles meget nøjagtigt.

Derfor, hvis du beslutter dig for at begynde at studere det grundlæggende inden for elektronik, kan brugen af ​​op-ampere meget forenkle denne opgave. På operationelle forstærkere er der skrevet meget i bøger såvel som i artikler på Internettet, der er mange forskellige designs.

Betjening af nøgletransistor bruges i digitale kredsløb, kaldes de også logiske, fordi de udfører logiske operationer eller operationer Boolsk algebra. En gang var det på disse mikrokredsløb, computere blev oprettet. Sådanne maskiner var meget klodsede, langsomt, energiforbruget er simpelthen enormt. Disse computere er en saga blid fortid, og alle slags relativt enkle enheder fremstilles på digitale kredsløb af radioamatører. Det er disse mikrokredsløb, der kan anbefales til uafhængig undersøgelse af elektronik til udførelse af de første eksperimenter.

konklusion

Og nu for at opsummere, husk titlen på artiklen, "Hvorfor elektrikere ikke altid er venner med elektronik." Hvis du ikke tager højde for enkel dovne, kan grunden til fjendtlighed over for elektronik være en elementær frygt for ikke at forstå noget eller ødelægge noget.

Denne artikel er netop skrevet for at besejre denne frygt, få tro på ens egen styrke og tvinge en til at prøve sig i en ny kvalitet. Elektronik er smitsom i ordets gode forstand. Først behersker vi transistorer, går derefter videre til digital logik, og der er allerede tæt på mikrokontrollerne. Så kammerater, elektrikere, vær modig, vær ikke bange for elektronik, bliv venner med det!

Boris Aladyshkin