Elektronika

Česte elektronske komponente

Elektronika je nauka, deo fizike koja se bavi proučavanjem kretanja elektrona u praznom prostoru. Svoje ime dobila je dvadesetih godina XX veka po američkom časopisu Elektroniks (Electronics).

Pojmu elektronika je moguće dodeliti tri osnovna značenja:

1. Elektronika kao nauka je deo fizike koja se bavi proučavanjem kontrole kretanja elektrona i drugih nosioca naelektrisanja kroz: slobodan prostor (elektronske vakumske cevi), poluprovodne materijale (poluprovodničke komponete). Proučavanje procesa u poluprovodnicima često se naziva i Fizika poluprovidnika.
2. Elektronika kao tehnička disciplina je deo elektrotehnike koja se bavi razvojem i proizvodnjom elektronskih komponenti, uređaja i sistema.
3. Elektronika kao pojam se često upotrebljava da označi deo uređaja proizvedenog od elektronskih komponenti (npr često kažemo elektronika automobila podrazumevajući pod tim sve delove automobila koji su načinjeni od elektronskih komponenti).

Istorijski razvoj

Lajdenska boca

U oktobru 1745. u Nemačkoj Evald Georg fon Klajst je izumeo kondenzator. Sastojao se iz tegle koja je bila napunjena vodom, i žice koja je kroz čep bila povezana sa vodom. Tegla je bila napravljena tako, da se držeći u jednoj ruci spoljasnji deo žice dovede u kontakt sa električnim uređajem. Ako je dodirnemo drugom rukom nastaje pražnjenje koji izaziva bolan šok. Današnja Lajdenska tegla je obložena aluminijumskom folijom, spolja i iznutra. Električni kontakt ostvaruje se sa štapom koji probije cep i spojen je lancem sa unutrašnjim slojem metala. Kompletno pražnjenje se događa kada su dve aluminijumske folije povezane međusobno provodnikom. Njom su se mogli postići naponi i do 25000 V. Lajdenska tegla se često koristi u laboratorijama za demonstraciju i u eksperimentalne svrhe.

Bendžamin Frenklin je sistemom od dve Lajdenske tegle ubijao ćurane, a jednom je skoro ubio i sebe. Inače je Frenklin otkrio fudamentalnu činjenicu da se umjesto tegle mogu koristiti metalne ploče razdvojene nekim izolatorom. Tako je Frenklin načinio prvi pločasti kondenzator.

Razvoj elektronike počinje tek krajem 19. i početkom 20. veka i vezana je za razvoj vakumskih cevi. Džon Ambrouz Fleming je 1904. razvio kenotron kasnije poznat kao dioda koja dozvoljava električnoj struji da teče samo u jednom pravcu. Li De Forest je 1906. postavio tzv. rešetku, treću elektrodu kojom je kontrolisao jačinu struju koja protiče između anode i katode. On je svoj uređaj nazvao Audion, a kasnije je postao poznat kao trioda. Ovu komponentu je upotrebio da bi napravio pojačavač signala kod radio prijemnika i predajnika što se može smatrati za prvi elektronski uređaj.

Iako su još početkom 20. veka poluprovodni materijali iskorišćeni za detektor signala u radio prenosu pošto je taj uređaj imao lošije karakteristike od vakumskih cevi poluprovodnici su zaboravljeni sve do 1947. kada je u Belovim laboratorijama napravljen prvi tranzistor načinjen od kristala germanijuma (Ge) i od tog trenutka poluprovodničke komponente postepeno preuzimaju primat od vakumskih cevi zato što su poluprovodničke komponente mnogo pouzdanije, energetski efikasnije, brže i manjih dimenzija od elektrnskih cevi. Sledeći važan događaj u razvoju elektronike je razvoj integrisanih kola.

Prvo integrisano kolo patentirao je Džek Kilbi 1959. godine. Ono se praktično sastojalo od dva tranzistora na jednom kristalu germanijuma. Složenost integrisanih kola je u narednim godinama munjevito rasla da bi od dva integrisna tranzistora 1959. godine danas 50 godina posle, dostigli integrisana kola sa više od milion tranzistora. Ovaj trend se i dalje nastavlja. Elektronika u današnjem svetu je ušla u sva polja ljudske delatnosti od zabave, preko proizvodnje do medicine.

U najnovije vreme vrše se velika istraživanja u cilju upotrebe sintetičkih materijala sa specijalnim svojstvima za izradu elektronskih komponenti, kao što su neki polimeri (plastika) koji imaju poluprovodna svojstva, a takođe se vrše istraživanja u cilju povezivanja elektronike sa takozvanim biočipovima.

Grane elektronike

Grane elektronike su:

• računarstvo - razvoj hardvera računara
• automatika - elektronski uređaji za kontrolu procesa, robotika itd
• telekomunikacije - Telekomunikacioni uređaji
• mikroelektronika - razvoj integrisanih kola i drugih poluprovodničkih komponenti.
• energetska elektronika - razvoj elektronskih komponenti za velike snage.

Postoje još neke podvrste kao što su optička elektronika ili optoelektronika, mikrotalasna elektronika itd.

Elektronske komponente

Elektronska komponenta je nedeljivi gradivni blok elektronskog kola koji se nalazi u svom kućištu iz koga izlaze najmanje dva pristupna kraja za povezivanje sa ostalim elektronskim komponentama. Povezivanjem najmanje dve elektronske komponente nastaje elektronsko kolo.

Sve elektronske komponente mogu se podeliti na aktivne i pasivne.

Aktivne komponente su one koje mogu kontrolisati smer i jačinu električne struje. To su diode, tranzistori, tiristori, itd. Danas su skoro sve aktivne komponente poluprovodničke tako da kad se danas govori o elektronici, često se misli samo na poluprovodničku elektroniku.

Sledi kraći pregled poluprovodničkih komponenti sa namerom da se on proširi.

Dvoprilazne poluprovodničke komponente:

• eiode
  • eioda (ispravljačka dioda, impulsna dioda)
  • Šotkijeva Dioda,
  • LED – svetleća dioda,
  • PIN Dioda,
  • tunel dioda,
  • Zener dioda,
  • kapacitivna dioda
• dijak,

Troprilazne poluprovodničke komponente:

• tranzistor
  • bipolarni tranzistor,
  • JFET - Tranzistor sa efektom polja sa površinskim spojem,
  • MOSFET - Metal oksid poluprovodnik tranzistor sa efektom polja,
  • IGBT - Bipolarni tranzistor sa izolovanim „gejtom“.
• trijak
• tiristor

Višeprilazne komponente

• operacioni pojačavač

Digitalna integrisana kola gde postoje, standardni gejtovi (kapije), koderi, multipleksori, brojači itd.

• mikroprocesori
• memorije

Pasivne komponente su:

• osigurači
• otpornici,
• varistori,
• termistori: NTC otpornik, PTC otpornik
• kalemovi,
• kondenzatori itd.

Elektronska kola

Elektronsko kolo čine međusobno povezane elektronske komonente. Najčešće su elektronske komponente zalemljene na štampanu ploču.

Podela

Prema signalima sa kojima operiše elektronika i elektronska kola mogu da se podele na:

• Analogna elektronika operiše sa kontinulanim signalima po vremenu i amplitudi. Kontinualni signali su definisani u svakom vremenskom trenutku i mogu imati bilo koju vrednost amplitude.
• Digitalna elektronika operiše sa diskretnim signalima. Diskretni signali mogu imati vrednost amplitude iz tačno određenog skupa što je diskretizacija po amplitudi i biti definisani samo u određenim vremenskim trenucima (diskretizacija po vremenu).

Na osnvou ove podele postoje i analogna elektronska kola, digitalna elektronska kola i hibridna kola koja rade i sa analognim i sa digitalnim signalima ili pak prevode signal iz jednog oblika u drugi.

Analogna elektronska kola

U osnovna analogna elektronska kola spadaju:

• pojačavači – kolo koje pojačava ulazni signal na račun energije jednosmernog izvora
• oscilatori – kolo koje generiše signal određenih učestanosti takođe na račun jednosmernog izvora energije
• modulatori – kolo koje pomera frekventni spektar ulaznog signala u drugi deo spektra
• detektori – Detektor ili demodulator iz modulisanog signala izdvaja osnovni signal (suprotno od modulatora)
• mešači – kombinuju frekventne spektre dva signala
• filtri – propuštaju samo signale određenih frekvencija.

Digitalna elektronska kola U digitalna elektronska kola spadaju Osnovna logička kola tzv. „gejtovi“ (kapije): Logičko "I" kolo, Logičko "ILI" kolo, Logičko "NILI", Logičko "NI", Ekskuzivno "ILI", Kola kombinacionih mreža koderi, dekoderi, multiplekseri, demultiplekseri lečevi, flip-flopovi, brojači, registri, memorije mikrokontroleri, mikroprocesori

Digitalna elektronska kola mogu biti realizovana u različitim tehnologijama tako da postoje: TTL kola, ECL kola, NMOS kola, PMOS kola, CMOS kola itd.

Hibridna elektronska kola

Kako bi bilo moguće povezivanje analognih i digitalih elektronskih imamo A/D konvertore i D/A konvertore i praktičnno svako hibridno kolo mora da sadrži barem jedno od ova dva kola.

Vidi još

• Analogna elektronika
• Amplitudna modulacija
• Analogni računar
• Antena
• Antenska teorija
• Alarmni senzor
• Digitalna elektronika
• Elektrotehnika
• Elektronske komponente
• Elektronski sklopovi
• Logička kapija
• Radar
• Radio-amaterizam
• Termalni sum
• VHDL
• Jagi antena

Spoljašnje veze

Vikimedijina ostava ima još multimedijalnih datoteka vezanih za: Elektronika