Por qué los electricistas no siempre son amigos de la electrónica. Parte 2. Cómo estudiar electrónica

La primera parte del artículo:¿Por qué los electricistas no siempre son amigos de la electrónica?

En primer lugar, precauciones de seguridad.

Algunos dispositivos electrónicos están aislados galvánicamente de la red de iluminación. Por lo tanto, el cumplimiento de las normas de seguridad no será superfluo, pero este es un tema para otro artículo, y ya se han escrito muchos de esos artículos, aquellos que lo deseen pueden leer por su cuenta. Además, se supone que todos los que lean este artículo están familiarizados con las reglas de seguridad.

Base elemental

La base del elemento es en qué consisten los circuitos electrónicos, en otras palabras, estas son partes que se sueldan a las placas de circuito impreso. Y toda la base elemental no se puede describir ni siquiera en un libro enorme y grueso: por ejemplo, la tienda en línea de componentes de radio "Elitan" ofrece a los clientes más de un millón de artículos de más de mil fabricantes de todo el mundo.

Casi todos los equipos electrónicos modernos están ensamblados sobre una base de elementos importados, simplemente burgueses. Pero a este respecto, uno no debería estar particularmente molesto, ya que la documentación para casi todos los microcircuitos, diodos, transistores, tiristores y otros detalles se puede encontrar en la HOJA DE DATOS o en las descripciones técnicas rusas. Aunque todas estas "hojas de datos" están en inglés, comprenderlas es bastante fácil.

Quienes se dedican a la reparación de equipos electrónicos saben que no siempre es posible encontrar un diagrama del dispositivo que se está reparando. En este caso, la HOJA DE DATOS del microcircuito ayuda mucho: puede encontrar todas las entradas y salidas, señales estroboscópicas y de control, y comprender qué hace el microcircuito en el dispositivo.

El desarrollo de la tecnología electrónica. Ley de Moore

La tecnología electrónica se está desarrollando de manera muy rápida y dinámica. Los primeros circuitos integrados aparecieron en 1965, y poco después, uno de los fundadores de Intel, Gordon Moore, abrió una ley que recibió su nombre. La ley de Moore establece que cada 18 ... 24 meses el número de transistores en microcircuitos se duplica aproximadamente. Esta observación se realizó sobre la base de la producción de chips de memoria o simplemente memoria. En base a esto, Gordon Moore concluyó que en un futuro cercano la potencia de los dispositivos informáticos aumentará exponencialmente. Y esta ley sigue siendo válida.

En 2006, Intel lanzó un procesador que contiene mil millones de transistores, y recientemente creó un procesador Tukwila que contiene más de dos mil millones de transistores. Esto confirma completamente la validez de la ley de Moore. La tecnología electrónica se está desarrollando mucho más rápido y de forma más dinámica que todas las demás áreas de la ciencia y la tecnología. Los científicos estiman que si la industria aeronáutica se desarrollara con tanta dinámica, un Boeing 767 moderno podría volar alrededor del mundo en solo 20 minutos, gastando no más de 20 litros de combustible y, al mismo tiempo, no costar más de $ 500.

Todos los transistores mencionados están hechos por nanotecnología, que ahora se escucha ampliamente. Pero incluso en este diseño sigue siendo transistores. Lo siguiente será una pequeña charla sobre los transistores.

Breve descripción de los transistores

Tratemos de imaginar un mundo moderno sin transistores. Lo más probable es que toda la vida se detenga: los teléfonos se callarán, los televisores se apagarán, los autos se detendrán, el calor, el agua y la electricidad desaparecerán en las casas. Después de todo, el funcionamiento de todos los dispositivos mencionados está controlado por todo tipo de circuitos electrónicos, cuya base es un transistor. ¿Qué tipo de dispositivo mágico es este transistor?

Transistores bipolares

El primer transistor bipolar fue inventado en 1947 por científicos estadounidenses, físicos W. Shockley, D. Bardin y U.Brattain, que en ese momento eran empleados del laboratorio de Bell Labs. La fecha de nacimiento del transistor debe considerarse el 23 de diciembre de 1947, cuando se realizó la presentación oficial del nuevo dispositivo.

Como sucede con muchos inventos destacados, el transistor no se notó de inmediato: solo 9 años después de la fecha mencionada, sus creadores recibieron el Premio Nobel. Poco después, uno de los fundadores del transistor, John Bardin, recibió nuevamente el Premio Nobel. Esta vez para la creación de la teoría de la superconductividad.

Al principio, el nuevo dispositivo electrónico no tenía su nombre. Por analogía con una lámpara de electrones, un triodo, se llamaba triodo semiconductor o triodo cristalino. El nombre común del transistor fue inventado por un colega de los científicos mencionados anteriormente, John Pierce. La palabra estaba compuesta de dos palabras: transferencia - transferencia y resistencia - resistencia. De hecho, de hecho, una señal de control aplicada a uno de los electrodos (base) cambia la resistencia entre otros dos electrodos (colector, emisor) del transistor. Si estos electrodos están conectados al circuito abierto de la fuente de alimentación, es posible controlar cualquier carga. Puede ser un altavoz, una bobina de relé, una bombilla, la siguiente etapa de transistor y mucho más.

Ya en 1956, se creó la primera radio de transistor portátil, que le permite escuchar música no solo en casa, sino en cualquier lugar. Cuando se usan tubos de radio en receptores, esto ni siquiera se puede imaginar.

Invención de nuevas tecnologías.

Esta primera experiencia de miniaturización de equipos de radio impulsó la acción de mentes inquisitivas y talentosas, y dos años después de la creación del primer receptor de transistores, los científicos estadounidenses Jack Kilby y Robert Neuss dieron un nuevo gran paso en el desarrollo de la tecnología de semiconductores. La tecnología desarrollada por ellos permitió combinar varios transistores en un circuito integrado a la vez. Este invento presentó a Robert Noyce a Gordon Moore, y ya en 1968 crearon Intel Corporation, que fue el comienzo de la producción de computadoras modernas.

Transistores de efecto de campo

Debe recordarse que, mucho antes de la invención de un transistor bipolar controlado por corriente, se obtuvo una patente para un transistor de efecto de campo. Los principios de funcionamiento de los transistores de efecto de campo fueron tratados por el físico austrohúngaro Julius Edgar Lilienfeld en 1925, y ya en 1928 recibió una patente alemana. Y en 1934, el primer transistor de efecto de campo fue patentado por el físico alemán Oscar Hale.

La física de los transistores de efecto de campo es algo más simple que la bipolar, por lo que se desarrollaron mucho antes. Su trabajo se basa en el simple efecto de un campo electrostático; estos transistores también se denominan transistores MOS. A pesar del dispositivo simple en comparación con un transistor bipolar, los primeros transistores MOS aparecieron solo en 1960, aunque ahora estos transistores forman la base de toda la tecnología informática. Solo en los años noventa del siglo pasado, los transistores de efecto de campo comenzaron a dominar los bipolares.

Chips analógicos y digitales

En el proceso de creación de transistores, resultó que los transistores pueden operar en modos lineal y clave. El modo lineal permitió la amplificación de señales eléctricas. Pero un transistor no puede proporcionar una ganancia suficientemente grande, por lo que se desarrollaron amplificadores operacionales (amplificadores operacionales). Obtuvieron este nombre porque se usaron en computadoras analógicas, donde realizaron operaciones matemáticas.

Ahora las computadoras analógicas ya no están allí, pero los amplificadores operacionales han permanecido y se utilizan con éxito en varios dispositivos electrónicos. Existen esquemas típicos para encender un amplificador operacional; por lo tanto, los parámetros de las cascadas realizadas en un amplificador operacional son altamente repetibles. Por ejemplo, la ganancia en cascada está determinada solo por resistencias externas, y se puede configurar con mucha precisión.

Por lo tanto, si decide comenzar a estudiar los conceptos básicos de la electrónica, el uso de amplificadores operacionales puede simplificar enormemente esta tarea. En los amplificadores operacionales, se ha escrito mucho en libros, así como en artículos en Internet, hay muchos diseños diferentes.

Operación clave del transistor utilizados en circuitos digitales, también se denominan lógicos, porque realizan operaciones lógicas u operaciones Álgebra booleana. Una vez, fue en estos microcircuitos donde se crearon las computadoras. Tales máquinas eran muy voluminosas, lentas, el consumo de energía es simplemente inmenso. Estas computadoras son cosa del pasado, y todo tipo de dispositivos relativamente simples están hechos en circuitos digitales por radioaficionados. Son estos microcircuitos los que se pueden recomendar para el estudio independiente de la electrónica, para realizar los primeros experimentos.

Conclusión

Y ahora para resumir, recuerde el título del artículo, "Por qué los electricistas no siempre son amigos de la electrónica". Si no tiene en cuenta la simple pereza, entonces la razón de la hostilidad hacia la electrónica puede ser un miedo elemental a no entender algo o estropear algo.

Este artículo está escrito para vencer este miedo, tener fe en las propias fortalezas y forzar a uno a probarse a sí mismo en una nueva cualidad. La electrónica es contagiosa, en el buen sentido de la palabra. Primero, dominaremos los transistores, luego pasaremos a la lógica digital, y allí no está lejos de los microcontroladores. Entonces, camaradas electricistas, sean valientes, no tengan miedo de la electrónica, ¡hagan amigos con ella!

Boris Aladyshkin