מדוע חשמלאים לא תמיד חברים עם האלקטרוניקה. חלק 2. כיצד ללמוד אלקטרוניקה

החלק הראשון של המאמר:מדוע חשמלאים לא תמיד חברים עם האלקטרוניקה

קודם כל אמצעי זהירות

מכשירים אלקטרוניים מסוימים מבודדים בצורה גלוונית מרשת התאורה. לכן עמידה בתקנות הבטיחות לא תהיה מיותרת, אך זהו נושא למאמר אחר, וכבר נכתבו מאמרים רבים, כל מי שירצה יוכל לקרוא בעצמו. יתר על כן, ההנחה היא כי כל מי שקורא מאמר זה מכיר את כללי הבטיחות.

בסיס אלמנטרי

בסיס האלמנטים הוא מה שמורכבים המעגלים האלקטרוניים, במילים אחרות, מדובר בחלקים שמולחים על גבי מעגלים מודפסים. ולא ניתן לתאר את כל בסיס היסודות אפילו בספר ענק ועבה: לדוגמא, החנות המקוונת של רכיבי הרדיו "אליתן" מציעה ללקוחות יותר ממיליון פריטי טובין של יותר מאלף יצרנים מרחבי העולם.

כמעט כל הציוד האלקטרוני המודרני מורכב על בסיס אלמנט בורגני מיובא, די. אך בעניין זה, אין להתבאס במיוחד, מכיוון שתיעוד כמעט לכל מעגלי המיקרו, דיודות, טרנזיסטורים, תיריסטורים ופרטים אחרים ניתן למצוא בגיליון הנתונים או בתיאורים טכניים ברוסית. למרות שכל "גיליונות הנתונים" הללו הם באנגלית, הבנתם קלה למדי.

מי שעוסק בתיקון ציוד אלקטרוני יודע שלא תמיד ניתן למצוא תרשים של המכשיר שמתוקן. במקרה זה, גיליון הנתונים על המיקרו מעגל עוזר רבות: אתה יכול למצוא את כל הכניסות והיציאות ששערים ושולטים על האותות, ולהבין מה המיקרו-מעגל עושה במכשיר.

פיתוח טכנולוגיה אלקטרונית. חוק מור

הטכנולוגיה האלקטרונית מתפתחת מהר מאוד ודינמית. המעגלים המשולבים הראשונים הופיעו בשנת 1965, וזמן קצר אחר כך, אחד ממייסדי אינטל, גורדון מור, פתח חוק שקיבל את שמו. החוק של מור קבע כי כל 18 ... 24 חודשים מספר הטרנזיסטורים במיקרו-שבבים מכפיל את עצמו בערך. תצפית זו בוצעה על בסיס ייצור שבבי זיכרון או פשוט זיכרון. על סמך זה, גורדון מור הגיע למסקנה כי בעתיד הקרוב כוחם של מכשירי המחשוב יגדל באופן אקספוננציאלי. והחוק הזה עדיין תקף.

בשנת 2006, אינטל שיחררה מעבד המכיל מיליארד טרנזיסטורים, ולאחרונה יצרה מעבד טוקווילה המכיל יותר משני מיליארד טרנזיסטורים. זה מאשר באופן מלא את תוקפו של החוק של מור. הטכנולוגיה האלקטרונית מתפתחת הרבה יותר מהר ודינמי יותר מכל תחומי המדע והטכנולוגיה האחרים. מדענים מעריכים שאם תעשיית המטוסים תתפתח עם דינמיקה כזו, בואינג 767 מודרנית יכולה לטוס ברחבי העולם תוך 20 דקות בלבד, להוציא לא יותר מ 20 ליטר דלק, ובאותו זמן לעלות לא יותר מ 500 $.

כל הטרנזיסטורים שהוזכרו מיוצרים על ידי ננו-טכנולוגיה, שנשמעת כעת באופן נרחב. אבל אפילו בעיצוב זה זה עדיין טרנזיסטורים. הבא יהיה שיחה קטנה על טרנזיסטורים.

תיאור קצר של טרנזיסטורים

בואו ננסה לדמיין עולם מודרני ללא טרנזיסטורים. קרוב לוודאי שכל החיים ייפסקו: הטלפונים יישתקו, הטלוויזיות ייכבו, המכוניות ייפסקו, החום, המים והחשמל ייעלמו בבתים. אחרי הכל, פעולת כל המכשירים המוזכרים נשלטת על ידי כל מיני מעגלים אלקטרוניים שבסיסם טרנזיסטור. איזה סוג מכשיר קסום הוא הטרנזיסטור הזה?

טרנזיסטורים דו קוטביים

הטרנזיסטור הדו קוטבי הראשון הומצא עוד בשנת 1947 על ידי מדענים אמריקאים - הפיזיקאים וו. שוקלי, ד. ברדין ואו.בראטיין, שבאותה תקופה היו עובדים במעבדת מעבדות בל. יש לשקול את תאריך הלידה של הטרנזיסטור ב- 23 בדצמבר 1947, כאשר התקיימה המצגת הרשמית של המכשיר החדש.

כמו בהמצאות רבות ומצטיינות, הטרנזיסטור לא הורגש מייד: רק 9 שנים לאחר התאריך שהוזכר, זכו יוצריו בפרס נובל. אחד ממקימי הטרנזיסטור, ג'ון ברדין, זמן קצר אחר כך זכה שוב בפרס נובל. הפעם ליצירת תיאוריית המוליכות העל.

בתחילה, למכשיר האלקטרוני החדש לא היה שמו. באנלוגיה למנורת אלקטרונים - טריודה, היא נקראה טריודה מוליכים למחצה או טריודה קריסטלית. את השם הנפוץ לטרנזיסטור הומצא על ידי עמית המדענים שהוזכרו לעיל, ג'ון פירס. המילה מורכבת משתי מילים: העברה - העברה ונגד - התנגדות. אכן, למעשה, אות בקרה המופעלת על אחת האלקטרודות (בסיס) משנה את ההתנגדות בין שתי אלקטרודות אחרות (אספן, פולט) של הטרנזיסטור. אם האלקטרודות הללו מחוברות למעגל הפתוח של ספק הכוח, ניתן יהיה לשלוט על עומס כלשהו. זה יכול להיות רמקול, סליל ממסר, נורה, שלב הטרנזיסטור הבא ועוד ועוד.

כבר בשנת 1956 נוצר הרדיו הטרנזיסטור הנייד הראשון, המאפשר להאזין למוזיקה לא רק בבית, אלא בכל מקום. כשמשתמשים בצינורות רדיו במקלטים, לא ניתן היה אפילו לדמיין זאת.

המצאה של טכנולוגיה חדשה

חוויה ראשונה זו של מיניאטורות של ציוד רדיו דחפה מחשבות סקרניות מוכשרות לפעולה, ושנתיים לאחר יצירת מקלט הטרנזיסטור הראשון, המדענים האמריקנים ג'ק קילבי ורוברט ניוס צעדו צעד ענק חדש בפיתוח טכנולוגיית מוליכים למחצה. הטכנולוגיה שפותחה על ידיהם אפשרה לשלב בו זמנית כמה טרנזיסטורים למעגל משולב. המצאה זו הציגה את רוברט נויס בפני גורדון מור, וכבר בשנת 1968 הם הקימו את חברת אינטל, שהיתה תחילת ייצור המחשבים המודרניים.

טרנזיסטורים לאפקט שדה

יש לזכור כי הרבה לפני המצאת טרנזיסטור דו-קוטבי מבוקר על זרם דו-קוטבי, התקבל פטנט לטרנזיסטור אפקט שדה. עקרונות הפעולה של טרנזיסטורים בהשפעת שדה טופלו בשנת 1925 על ידי הפיזיקאי האוסטרו-הונגרי יוליוס אדגר ליליינפלד, וכבר בשנת 1928 קיבל פטנט גרמני. ובשנת 1934, טרנזיסטור אפקט השדה הראשון קיבל פטנט על ידי הפיזיקאי הגרמני אוסקר הייל.

הפיזיקה של טרנזיסטורים לאפקט שדה היא מעט פשוטה יותר מדו קוטבית, ולכן הם פותחו הרבה יותר מוקדם. עבודותיהם מבוססות על האפקט הפשוט של שדה אלקטרוסטטי; טרנזיסטורים אלה נקראים גם טרנזיסטורים MOS. למרות המכשיר הפשוט לעומת טרנזיסטור דו קוטבי, טרנזיסטורי ה- MOS הראשונים הופיעו רק בשנת 1960, אם כי כעת הטרנזיסטורים הללו מהווים את הבסיס לכל טכנולוגיית המחשבים. רק בשנות התשעים של המאה הקודמת, טרנזיסטורים של אפקט שדה החלו לשלוט בדו קוטבית.

שבבים אנלוגיים ודיגיטליים

בתהליך יצירת טרנזיסטורים התברר כי טרנזיסטורים יכולים לפעול במצבים ליניאריים ומפתחות. מצב לינארי איפשר הגברה של אותות חשמליים. אבל טרנזיסטור אחד לא יכול לתת רווח גדול מספיק, ולכן פותחו מגברים תפעוליים (מגברי אופ). הם קיבלו את השם הזה מכיוון שהם שימשו במחשבים אנלוגיים, שם ביצעו פעולות מתמטיות.

כעת מחשבים אנלוגיים כבר אינם שם, אך מגברי ה- OP נותרו ומשמשים בהצלחה במכשירים אלקטרוניים שונים. ישנן תוכניות אופייניות להפעלת מגבר מגבר, ולכן הפרמטרים של מפלים שנעשו על מגבר מגבר חזקים מאוד. לדוגמא, רווח השריפה נקבע רק על ידי נגדים חיצוניים, וניתן להגדיר אותו בצורה מדויקת מאוד.

לכן, אם תחליטו להתחיל ללמוד את היסודות של האלקטרוניקה, השימוש ב- amp-amp יכול לפשט מאוד את המשימה הזו. על מגברים תפעוליים, הרבה נכתב בספרים, כמו גם במאמרים באינטרנט, ישנם הרבה עיצובים שונים.

פעולת טרנזיסטור מפתח משמשים במעגלים דיגיטליים, הם נקראים גם לוגיים, מכיוון שהם מבצעים פעולות לוגיות, או פעולות אלגברה בוליאית. פעם, על גבי המעגלים האלה נוצרו מחשבים. מכונות כאלה היו מגושמות מאוד, איטיות, צריכת אנרגיה פשוט עצומה. מחשבים אלה הם נחלת העבר, וכל מיני מכשירים פשוטים יחסית מיוצרים במעגלים דיגיטליים על ידי חובבי רדיו. מעגלי המיקרו אלה הם שניתן להמליץ ​​עליהם למחקר עצמאי באלקטרוניקה, לביצוע הניסויים הראשונים.

מסקנה

ועכשיו לסיכום, זכור את כותרת המאמר, "מדוע חשמלאים לא תמיד חברים עם אלקטרוניקה." אם לא לוקחים בחשבון עצלנות פשוטה, הסיבה לעוינות לאלקטרוניקה עשויה להיות פחד אלמנטרי לא להבין משהו או לקלקל משהו.

מאמר זה נכתב רק על מנת להביס את הפחד הזה, להשיג אמון בכוחותיו של עצמו ולכפות על אחד לנסות את עצמו באיכות חדשה. אלקטרוניקה מדבקת, במובן הטוב של המילה. ראשית, אנו שולטים בטרנזיסטורים, ואז נעבור ללוגיקה דיגיטלית ושם זה לא רחוק מהמיקרו-בקרים. אז, חשמלאים חברים, היו אמיצים, אל תפחדו מהאלקטרוניקה, התיידדו עם זה!

בוריס אלאדישקין