Pourquoi les électriciens ne sont pas toujours amis avec l'électronique. Partie 2. Comment étudier l'électronique

La première partie de l'article:Pourquoi les électriciens ne sont pas toujours amis avec l'électronique

Tout d'abord, les précautions de sécurité

Certains appareils électroniques sont isolés galvaniquement du réseau d'éclairage. Par conséquent, le respect des règles de sécurité ne sera pas superflu, mais c'est un sujet pour un autre article, et de nombreux articles ont déjà été écrits, quiconque le souhaite peut lire par lui-même. De plus, il est supposé que tous ceux qui lisent cet article connaissent les règles de sécurité.

Base élémentaire

La base de l'élément est constituée des circuits électroniques, en d'autres termes, ce sont des pièces qui sont soudées sur des cartes de circuits imprimés. Et la base élémentaire entière ne peut pas être décrite même dans un livre épais et énorme: par exemple, la boutique en ligne de composants radio «Elitan» propose à ses clients plus d'un million d'articles de plus de mille fabricants du monde entier.

Presque tous les équipements électroniques modernes sont assemblés sur une base d'éléments bourgeois importée, tout simplement. Mais à cet égard, il ne faut pas être particulièrement contrarié, car la documentation de presque tous les microcircuits, diodes, transistors, thyristors et autres détails peut être trouvée dans la FICHE TECHNIQUE ou dans les descriptions techniques russes. Bien que toutes ces «fiches techniques» soient en anglais, leur compréhension est assez facile.

Ceux qui sont engagés dans la réparation d'équipements électroniques savent qu'il n'est pas toujours possible de trouver un schéma de l'appareil en réparation. Dans ce cas, la FICHE TECHNIQUE sur le microcircuit aide beaucoup: vous pouvez trouver toutes les entrées et sorties, les signaux stroboscopiques et de contrôle, et comprendre ce que fait le microcircuit dans l'appareil.

Le développement de la technologie électronique. Loi de Moore

La technologie électronique se développe très rapidement et dynamiquement. Les premiers circuits intégrés sont apparus en 1965, et peu de temps après, l'un des fondateurs d'Intel, Gordon Moore, a ouvert une loi qui a reçu son nom. La loi de Moore stipule que tous les 18 à 24 mois, le nombre de transistors dans les microcircuits double approximativement. Cette observation a été réalisée sur la base de la production de puces mémoire ou simplement de mémoire. Sur cette base, Gordon Moore a conclu que dans un proche avenir, la puissance des appareils informatiques augmentera de façon exponentielle. Et cette loi est toujours valable.

En 2006, Intel a sorti un processeur contenant 1 milliard de transistors et a récemment créé un processeur Tukwila contenant plus de deux milliards de transistors. Cela confirme pleinement la validité de la loi de Moore. La technologie électronique se développe beaucoup plus rapidement et plus dynamique que tous les autres domaines de la science et de la technologie. Les scientifiques estiment que si l'industrie aéronautique se développait avec une telle dynamique, un Boeing 767 moderne pourrait voler autour du globe en seulement 20 minutes, ne dépensant pas plus de 20 litres de carburant et en même temps ne coûtant pas plus de 500 $.

Tous les transistors mentionnés sont fabriqués par la nanotechnologie, qui est maintenant largement entendue. Mais même dans cette conception, il s'agit toujours de transistors. Ensuite, nous parlerons des transistors.

Brève description des transistors

Essayons d'imaginer un monde moderne sans transistors. Très probablement, toute vie s'arrêtera: les téléphones se fermeront, les téléviseurs s'éteindront, les voitures s'arrêteront, la chaleur, l'eau et l'électricité disparaîtront dans les maisons. Après tout, le fonctionnement de tous les appareils mentionnés est contrôlé par toutes sortes de circuits électroniques, dont la base est un transistor. Quel genre de dispositif magique est ce transistor?

Transistors bipolaires

Le premier transistor bipolaire a été inventé en 1947 par des scientifiques américains - les physiciens W. Shockley, D. Bardin et U.Brattain, qui à l'époque était un employé du laboratoire des Bell Labs. La date de naissance du transistor devrait être considérée le 23 décembre 1947, date de la présentation officielle du nouveau dispositif.

Comme pour de nombreuses inventions remarquables, le transistor n'a pas été immédiatement remarqué: seulement 9 ans après la date mentionnée, ses créateurs ont reçu le prix Nobel. L'un des fondateurs du transistor, John Bardin, s'est vu décerner peu de temps après le prix Nobel. Cette fois pour la création de la théorie de la supraconductivité.

Au début, le nouvel appareil électronique n'avait pas son nom. Par analogie avec une lampe à électrons - une triode, elle était appelée triode semi-conductrice ou triode cristalline. Le nom commun du transistor a été inventé par un collègue des scientifiques mentionnés ci-dessus, John Pierce. Le mot était composé de deux mots: transfert - transfert et résistance - résistance. En effet, en effet, un signal de commande appliqué à l'une des électrodes (base) modifie la résistance entre deux autres électrodes (collecteur, émetteur) du transistor. Si ces électrodes sont connectées au circuit ouvert de l'alimentation, il devient possible de contrôler n'importe quelle charge. Il peut s'agir d'un haut-parleur, d'une bobine de relais, d'une ampoule, du prochain étage de transistor et bien plus encore.

Déjà en 1956, la première radio portable à transistors a été créée, qui vous permet d'écouter de la musique non seulement à la maison, mais partout. Lors de l'utilisation de tubes radio dans des récepteurs, cela ne pouvait même pas être imaginé.

Invention de nouvelles technologies

Cette première expérience dans la miniaturisation des équipements radio a poussé les esprits talentueux et curieux à l'action, et deux ans après la création du premier récepteur à transistors, les scientifiques américains Jack Kilby et Robert Neuss ont franchi une nouvelle étape dans le développement de la technologie des semi-conducteurs. La technologie développée par eux a permis de combiner plusieurs transistors en un circuit intégré à la fois. Cette invention a présenté Robert Noyce à Gordon Moore, et déjà en 1968, ils ont créé Intel Corporation, qui était le début de la production d'ordinateurs modernes.

Transistors à effet de champ

Il faut se rappeler que bien avant l'invention d'un transistor bipolaire bipolaire commandé en courant, un brevet a été obtenu pour un transistor à effet de champ. Les principes de fonctionnement des transistors à effet de champ ont été traités par le physicien austro-hongrois Julius Edgar Lilienfeld en 1925, et déjà en 1928 a reçu un brevet allemand. Et en 1934, le premier transistor à effet de champ a été breveté par le physicien allemand Oscar Hale.

La physique des transistors à effet de champ est un peu plus simple que bipolaire, ils ont donc été développés beaucoup plus tôt. Leur travail est basé sur le simple effet d'un champ électrostatique; ces transistors sont également appelés transistors MOS. Malgré le dispositif simple par rapport à un transistor bipolaire, les premiers transistors MOS ne sont apparus qu'en 1960, bien que maintenant ces transistors constituent la base de toute technologie informatique. Ce n'est que dans les années 90 du siècle dernier que les transistors à effet de champ ont commencé à dominer les bipolaires.

Puces analogiques et numériques

Dans le processus de création de transistors, il s'est avéré que les transistors peuvent fonctionner en modes linéaire et clé. Le mode linéaire a permis l'amplification des signaux électriques. Mais un transistor ne peut pas donner un gain suffisamment important, donc des amplificateurs opérationnels (amplificateurs opérationnels) ont été développés. Ils ont obtenu ce nom parce qu'ils étaient utilisés dans des ordinateurs analogiques, où ils effectuaient des opérations mathématiques.

Désormais, les ordinateurs analogiques ne sont plus là, mais les amplificateurs opérationnels sont restés et sont utilisés avec succès dans divers appareils électroniques. Il existe des schémas typiques pour allumer un ampli-op; par conséquent, les paramètres des cascades faites sur un ampli-op sont hautement reproductibles. Par exemple, le gain en cascade est déterminé uniquement par des résistances externes et peut être réglé très précisément.

Par conséquent, si vous décidez de commencer à étudier les bases de l'électronique, l'utilisation d'amplificateurs opérationnels peut grandement simplifier cette tâche. Sur les amplificateurs opérationnels, beaucoup de choses ont été écrites dans les livres, ainsi que dans les articles sur Internet, il y a beaucoup de toutes sortes de designs.

Fonctionnement du transistor à clé utilisés dans les circuits numériques, ils sont également appelés logiques, car ils effectuent des opérations logiques, ou des opérations Algèbre booléenne. Une fois, c'est sur ces microcircuits que des ordinateurs ont été créés. Ces machines étaient très encombrantes, lentes, la consommation d'énergie est tout simplement immense. Ces ordinateurs appartiennent au passé et tous les types d'appareils relativement simples sont fabriqués sur des circuits numériques par des radio-amateurs. Ce sont ces microcircuits qui peuvent être recommandés pour une étude indépendante de l'électronique, pour la conduite des premières expériences.

Conclusion

Et maintenant, pour résumer, rappelez-vous le titre de l'article: «Pourquoi les électriciens ne sont pas toujours amis avec l'électronique». Si vous ne tenez pas compte de la simple paresse, la raison de l'hostilité à l'électronique peut être une peur élémentaire de ne pas comprendre quelque chose ou de ruiner quelque chose.

Cet article est juste écrit pour vaincre cette peur, gagner la confiance en ses propres forces et forcer quelqu'un à s'essayer dans une nouvelle qualité. L'électronique est contagieuse, dans le bon sens du terme. D'abord, nous maîtriserons les transistors, puis passerons à la logique numérique, et là ce n'est pas loin des microcontrôleurs. Alors, camarades électriciens, soyez courageux, n'ayez pas peur de l'électronique, faites-vous des amis!

Boris Aladyshkin