ทำไมช่างไฟฟ้าถึงไม่ได้เป็นเพื่อนกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ส่วนที่ 2 วิธีการศึกษาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ส่วนแรกของบทความ:ทำไมช่างไฟฟ้าถึงไม่ได้เป็นเพื่อนกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ก่อนอื่นข้อควรระวังด้านความปลอดภัย

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บางชนิดถูกแยกออกจากกระแสไฟฟ้าด้วยไฟฟ้า ดังนั้นการปฏิบัติตามกฎความปลอดภัยจะไม่ฟุ่มเฟือย แต่นี่เป็นหัวข้อสำหรับบทความอื่นและมีบทความดังกล่าวจำนวนมากที่เขียนไว้แล้วผู้ที่ต้องการสามารถอ่านได้ด้วยตนเอง ยิ่งไปกว่านั้นสันนิษฐานว่าทุกคนที่อ่านบทความนี้จะคุ้นเคยกับกฎความปลอดภัย

ฐานธาตุ

องค์ประกอบพื้นฐานคืออะไรวงจรอิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยในคำอื่น ๆ เหล่านี้เป็นส่วนที่บัดกรีไปยังแผงวงจรพิมพ์ และองค์ประกอบพื้นฐานทั้งหมดไม่สามารถอธิบายได้แม้ในหนังสือเล่มหนาที่มีขนาดใหญ่เช่นร้านค้าออนไลน์ของส่วนประกอบวิทยุ“ Elitan” ให้บริการลูกค้ามากกว่าหนึ่งล้านรายการสินค้าจากผู้ผลิตมากกว่าพันรายจากทั่วโลก

เกือบทุกอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยจะรวมตัวกันในฐานองค์ประกอบที่นำเข้าค่อนข้างเรียบง่ายกลาง แต่ในเรื่องนี้เราไม่ควรอารมณ์เสียโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากเอกสารสำหรับจุลภาค, ไดโอด, ทรานซิสเตอร์, ไทริสเตอร์และรายละเอียดอื่น ๆ เกือบทั้งหมดสามารถพบได้ในเอกสารข้อมูลหรือในคำอธิบายทางเทคนิคของรัสเซีย แม้ว่า "เอกสารข้อมูล" เหล่านี้ทั้งหมดเป็นภาษาอังกฤษการทำความเข้าใจนั้นค่อนข้างง่าย

ผู้ที่มีส่วนร่วมในการซ่อมแซมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รู้ว่าไม่สามารถหาไดอะแกรมของอุปกรณ์ที่ถูกซ่อมแซมได้ ในกรณีนี้แผ่นข้อมูลบน Microcircuit ช่วยได้มาก: คุณสามารถค้นหาอินพุตและเอาต์พุตทั้งหมดสัญญาณแฟลชและสัญญาณควบคุมและทำความเข้าใจกับสิ่งที่ microcircuit ทำในอุปกรณ์

การพัฒนาเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ กฎของมัวร์

เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วและมีพลวัต วงจรรวมครั้งแรกปรากฏในปี 1965 และหลังจากนั้นไม่นานกอร์ดอนมัวร์ผู้ก่อตั้งอินเทลคนหนึ่งได้เปิดกฎหมายที่ได้รับชื่อของเขา กฎของมัวร์ระบุว่าทุก ๆ 18 ... 24 เดือนจำนวนทรานซิสเตอร์ในวงจรขนาดเล็กประมาณสองเท่า การสังเกตนี้ดำเนินการบนพื้นฐานของการผลิตชิปหน่วยความจำหรือหน่วยความจำอย่างง่าย จากพื้นฐานนี้กอร์ดอนมัวร์สรุปว่าในอนาคตอันใกล้นี้พลังของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก และกฎหมายนี้ยังคงใช้ได้

ในปี 2549 Intel ได้เปิดตัวโปรเซสเซอร์ที่มีทรานซิสเตอร์ 1 พันล้านตัวและเพิ่งสร้างโปรเซสเซอร์ Tukwila ที่มีทรานซิสเตอร์มากกว่าสองพันล้านตัว สิ่งนี้เป็นการยืนยันความถูกต้องสมบูรณ์ของกฎของมัวร์ เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วและมีพลวัตมากกว่าวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอื่น ๆ ทั้งหมด นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าหากอุตสาหกรรมการบินพัฒนาด้วยพลวัตเช่นนี้โบอิ้ง 767 ที่ทันสมัยสามารถบินรอบโลกได้ในเวลาเพียง 20 นาทีใช้จ่ายเชื้อเพลิงไม่เกิน 20 ลิตรและในเวลาเดียวกันก็มีราคาไม่เกิน $ 500

ทรานซิสเตอร์ที่กล่าวมาทั้งหมดนั้นทำขึ้นโดยใช้นาโนเทคโนโลยีซึ่งปัจจุบันได้ยินกันอย่างกว้างขวาง แต่แม้ในการออกแบบนี้มันยังคงเป็นทรานซิสเตอร์ ต่อไปจะเป็นการพูดคุยเล็กน้อยเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์

คำอธิบายสั้น ๆ ของทรานซิสเตอร์

ลองจินตนาการถึงโลกสมัยใหม่ที่ไม่มีทรานซิสเตอร์ เป็นไปได้มากที่สุดที่ทุกชีวิตจะหยุด: โทรศัพท์จะปิดตัวลงทีวีจะออกไปข้างนอกรถยนต์จะหยุดความร้อนน้ำและไฟฟ้าจะหายไปในบ้าน ท้ายที่สุดการทำงานของอุปกรณ์ทั้งหมดที่กล่าวมาจะถูกควบคุมโดยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทุกชนิดซึ่งเป็นพื้นฐานของทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์ชนิดนี้มีอุปกรณ์ชนิดใด?

ทรานซิสเตอร์สองขั้ว

ทรานซิสเตอร์สองขั้วแรกถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1947 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน - นักฟิสิกส์ W. Shockley, D. Bardin และ U.Brattain ซึ่งในเวลานั้นเป็นพนักงานของห้องปฏิบัติการ Bell Labs วันเดือนปีเกิดของทรานซิสเตอร์ควรได้รับการพิจารณาเมื่อวันที่ 23 ธันวาคม 2490 เมื่อมีการนำเสนออุปกรณ์ใหม่อย่างเป็นทางการ

เช่นเดียวกับสิ่งประดิษฐ์ที่โดดเด่นมากมายทรานซิสเตอร์ไม่ได้ถูกสังเกตในทันที: เพียง 9 ปีหลังจากวันที่ดังกล่าวผู้สร้างได้รับรางวัลโนเบล หนึ่งในผู้ก่อตั้งทรานซิสเตอร์ John Bardin หลังจากนั้นไม่นานก็ได้รับรางวัลโนเบลอีกครั้ง เวลาสำหรับการสร้างทฤษฎียิ่งยวดนี้

ในตอนแรกอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใหม่ไม่มีชื่อ โดยการเปรียบเทียบกับหลอดอิเล็กตรอน - triode มันถูกเรียกว่า triode เซมิคอนดักเตอร์หรือ triode ผลึก ชื่อสามัญของทรานซิสเตอร์นั้นถูกคิดค้นโดยเพื่อนร่วมงานของนักวิทยาศาสตร์ที่กล่าวไว้ข้างต้น John Pierce คำนี้ประกอบด้วยสองคำ: การถ่ายโอน - การถ่ายโอนและความต้านทาน - ความต้านทาน อันที่จริงแล้วสัญญาณควบคุมที่ใช้กับขั้วไฟฟ้าตัวหนึ่ง (ฐาน) จะเปลี่ยนความต้านทานระหว่างขั้วไฟฟ้าอื่น ๆ (ตัวเก็บประจุตัวส่งสัญญาณ) ของทรานซิสเตอร์ หากขั้วไฟฟ้าเหล่านี้เชื่อมต่อกับวงจรเปิดของแหล่งจ่ายไฟก็เป็นไปได้ที่จะควบคุมโหลดใด ๆ มันสามารถเป็นลำโพงขดลวดรีเลย์หลอดไฟสเตจทรานซิสเตอร์ต่อไปและอีกมากมาย

ในปี 1956 วิทยุทรานซิสเตอร์แบบพกพาตัวแรกถูกสร้างขึ้นซึ่งช่วยให้คุณฟังเพลงไม่เพียง แต่ที่บ้าน แต่ทุกที่ เมื่อใช้หลอดคลื่นวิทยุในเครื่องรับอาจไม่สามารถจินตนาการได้

การประดิษฐ์เทคโนโลยีใหม่

ประสบการณ์ครั้งแรกของการลดขนาดของอุปกรณ์วิทยุทำให้จิตใจที่มีความสามารถอยากรู้อยากเห็นดำเนินการและสองปีหลังจากการสร้างเครื่องรับทรานซิสเตอร์เครื่องแรกนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน Jack Kilby และ Robert Neuss ได้ก้าวใหม่ในการพัฒนาเทคโนโลยีสารกึ่งตัวนำ เทคโนโลยีที่พัฒนาโดยพวกเขาทำให้สามารถรวมทรานซิสเตอร์หลายตัวเข้ากับวงจรรวมได้ในครั้งเดียว สิ่งประดิษฐ์นี้แนะนำ Robert Noyce ให้กับ Gordon Moore และในปี 1968 พวกเขาสร้าง Intel Corporation ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของการผลิตคอมพิวเตอร์ที่ทันสมัย

ทรานซิสเตอร์สนามผล

ควรจำไว้ว่านานก่อนที่จะมีการประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์สองขั้วที่ควบคุมกระแสได้ในปัจจุบันนั้นได้รับสิทธิบัตรสำหรับทรานซิสเตอร์ภาคสนาม หลักการของการใช้งานทรานซิสเตอร์ภาคสนามได้รับการตอบโต้ในปี 1925 โดยนักฟิสิกส์ชาวออสเตรีย - ฮังการี Julius Edgar Lilienfeld และในปี 1928 ได้รับสิทธิบัตรเยอรมันแล้ว และในปี 1934 ทรานซิสเตอร์สนามแม่เหล็กตัวแรกได้รับการจดสิทธิบัตรโดย Oscar Hale นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน

ฟิสิกส์ของทรานซิสเตอร์สนามแม่เหล็กค่อนข้างง่ายกว่าสองขั้วดังนั้นพวกมันจึงถูกพัฒนาขึ้นเร็วมาก การทำงานของพวกเขาขึ้นอยู่กับผลกระทบอย่างง่ายของสนามไฟฟ้าสถิตทรานซิสเตอร์เหล่านี้เรียกว่าทรานซิสเตอร์ MOS แม้จะมีอุปกรณ์ง่าย ๆ เมื่อเทียบกับทรานซิสเตอร์สองขั้ว แต่ทรานซิสเตอร์ MOS ตัวแรกก็ปรากฏตัวในปี 2503 เท่านั้นแม้ว่าตอนนี้ทรานซิสเตอร์เหล่านี้จะเป็นพื้นฐานของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ทั้งหมด เฉพาะในศตวรรษที่สิบเก้าของทรานซิสเตอร์สนามผลเริ่มครองสองขั้ว

ชิปอนาล็อกและดิจิตอล

ในกระบวนการสร้างทรานซิสเตอร์ปรากฎว่าทรานซิสเตอร์สามารถทำงานในโหมดเชิงเส้นและคีย์ โหมดเชิงเส้นอนุญาตให้ขยายสัญญาณไฟฟ้า แต่ทรานซิสเตอร์ตัวเดียวไม่สามารถให้กำลังขยายใหญ่พอดังนั้นแอมป์แอมพลิฟายเออร์ (op amps) จึงถูกพัฒนาขึ้น พวกเขามีชื่อนี้เพราะใช้ในคอมพิวเตอร์แอนะล็อกที่พวกเขาดำเนินการทางคณิตศาสตร์

ตอนนี้คอมพิวเตอร์อะนาล็อกไม่ได้อยู่ที่นั่นอีกต่อไปแล้ว แต่ op-amps ยังคงอยู่และถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ เรียบร้อยแล้ว มีรูปแบบทั่วไปสำหรับการสลับกับ op-amp ดังนั้นพารามิเตอร์ของ cascades ที่ทำบน op-amp นั้นสามารถทำซ้ำได้สูง ตัวอย่างเช่นการเพิ่มของการเรียงซ้อนถูกกำหนดโดยตัวต้านทานภายนอกเท่านั้นและสามารถตั้งค่าได้อย่างแม่นยำมาก

ดังนั้นหากคุณตัดสินใจที่จะเริ่มศึกษาพื้นฐานของอิเล็กทรอนิกส์การใช้ op-amps สามารถทำให้งานนี้ง่ายขึ้นมาก ในแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานมีการเขียนหนังสือเป็นจำนวนมากและในบทความบนอินเทอร์เน็ตมีการออกแบบที่แตกต่างกันมากมาย

การทำงานของทรานซิสเตอร์สำคัญ ใช้ในวงจรดิจิตอลพวกเขาจะเรียกว่าตรรกะเพราะพวกเขาดำเนินการตรรกะหรือการดำเนินงาน พีชคณิตแบบบูล. ครั้งหนึ่งมันเป็นวงจรขนาดเล็กเหล่านี้ที่คอมพิวเตอร์ถูกสร้างขึ้น เครื่องจักรดังกล่าวมีขนาดใหญ่มากช้าการใช้พลังงานนั้นใหญ่หลวงมาก คอมพิวเตอร์เหล่านี้เป็นสิ่งที่ผ่านมาแล้วและอุปกรณ์ง่าย ๆ ทุกชนิดถูกสร้างขึ้นในวงจรดิจิตอลโดยนักวิทยุสมัครเล่น มันเป็นวงจรขนาดเล็กเหล่านี้ที่สามารถแนะนำสำหรับการศึกษาอิสระของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อทำการทดลองครั้งแรก

ข้อสรุป

และในตอนนี้เพื่อสรุปให้จำชื่อบทความ“ ทำไมช่างไฟฟ้าถึงไม่ได้เป็นเพื่อนกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์” หากคุณไม่คำนึงถึงความเกียจคร้านอย่างง่ายเหตุผลของความเป็นปรปักษ์ต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อาจเป็นความกลัวขั้นต้นที่ไม่เข้าใจบางสิ่งหรือทำให้เสีย

บทความนี้เขียนขึ้นเพื่อเอาชนะความกลัวนี้ได้รับความเชื่อมั่นในจุดแข็งของตัวเองและบังคับให้คนที่จะลองด้วยตัวเองในคุณภาพใหม่ อิเล็กทรอนิกส์เป็นโรคติดต่อในความหมายที่ดี อันดับแรกเราจะควบคุมทรานซิสเตอร์จากนั้นย้ายไปใช้ตรรกะดิจิทัลและอยู่ไม่ไกลจากไมโครคอนโทรลเลอร์ ดังนั้นช่างไฟฟ้าสหายกล้าหาญอย่ากลัวอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทำความรู้จักกับมัน!

Boris Aladyshkin