الکترونیک

الکترونیک چیست؟

 الکترونیک با جریان و کنترل الکترون‌ها در خلا و ماده سروکار دارد. در الکترونیک برای کنترل جریان الکترون از دستگاه‌های فعال تقویت و یکسوسازی استفاده می‌شود، در حالیکه در مهندسی برق کلاسیک از اثرات غیرفعال مانند مقاومت، خازن و القاگر برای کنترل جریان الکتریسیته استفاده می‌شود.شناسایی الکترون در سال ۱۸۹۷، و سپس اختراع لامپ خلأ که می‌توانست سیگنال‌های کوچک الکتریکی را تقویت و یکسوسازی کند، زمینه الکترونیک و عصر الکترون را افتتاح کرد.

صنعت الکترونیک از بخش‌های مختلفی تشکیل شده‌است. نیروی محرک اصلی کل صنعت الکترونیک بخش صنایع نیم‌رسانا است،که در سال ۲۰۱۸ بیش از ۴۸۱ میلیارد دلار فروش داشته‌است. بزرگترین بخش صنعت، تجارت الکترونیک است که در سال ۲۰۱۷ بیش از ۲۹ تریلیون دلار گردش مالی ایجاد کرده‌است.

 متداول‌ترین دستگاه الکترونیکی ساخته شده، ترانزیستور اثرِ میدانی نیم‌رسانای اکسید-فلز (ماسفت) است که در سال ۱۹۵۹ اختراع شد و «اسب کاری» صنعت الکترونیک محسوب می‌شود. کشور چین به تنهایی در سال ۲۰۱۹ بیش از ۴۹۶٫۸ میلیارد دلار تجهیزات الکترونیک وارد کرده‌است که مقدار آن حتی از واردات سوخت‌های فسیلی آن کشور نیز بیشتر بوده‌است. ۳۰۵٫۹ میلیارد دلار از آن فقط متعلق به مدارهای مجتمع و ریزمونتاژها بوده‌است.

 

مدارهای الکترونیکی

 

مدارهای الکترونیکی برای کارهای مختلفی استفاده می‌شوند. کاربردهای اصلی آن‌ها عبارت است از:

کنترل و پردازش داده‌ها

تبدیل و توزیع توان الکتریکی

اجراء عملیات خاص

در یک نگاه ساده، یک سیستم الکترونیکی را می‌توان به سه بخش تقسیم کرد:

ورودی: حسگرهای الکترونیکی و مکانیکی (یا مبدل‌های انرژی). این تجهیزات سیگنال‌ها یا اطلاعات را از محیط خارج دریافت‌کرده و سپس آن‌ها را به جریان و ولتاژ (سیگنال‌های الکتریکی) تبدیل می‌کنند.

نمونه ساده از این حسگرها، سنسورهای PIR  هستند.

پردازنده سیگنال: این مدارها در واقع وظیفه پردازش، تفسیر و تبدیل سیگنال‌های ورودی برای استفاده از آن‌ها در کاربرد مناسب را بر عهده دارد. معمولاً در این بخش پردازش سیگنال‌ها بر عهده پردازنده سیگنال‌های دیجیتال است.

نمونه ساده از این پردازنده محافظ برق می­باشد.

خروجی: فعال‌کننده یا دیگر تجهیزات (مانند مبدل‌های انرژی) که سیگنال‌های ولتاژ یا جریان را به صورت خروجی مناسب در خواهند آورد (مانند راه انداختن یک موتور یا پخش صدا از بلندگو).

برای مثال، یک تلویزیون هر سه بخش بالا را دارد. ورودی تلویزیون سیگنال‌های پراکنده‌شده در هوا را دریافت‌کرده (به وسیله آنتن) و آن‌ها را به ولتاژ و جریان مناسب برای کار دیگر بخش‌ها تبدیل می‌کند. پردازش‌گر سیگنال پس از دریافت داده‌ها از ورودی اطلاعات مورد نیاز مانند میزان روشنایی، رنگ و صدا را از آن استخراج می‌کند. در نهایت، قسمت خروجی این اطلاعات را دوباره به صورت فیزیکی در خواهد آورد. این کار به وسیله یک لامپ اشعه کاتدی (در مدل‌های قدیمی) یا نمایش‌گر ال‌سی‌دی برای نمایش تصویر و یک بلندگو برای پخش صدا انجام خواهد شد.