Elektronik: Elektronik Cihazların Temel Gerçekleri, Rol ve İşlevleri

Elektronik: Elektronik Cihazların Temel Gerçekleri, Rolü ve İşlevleri!

Temel Bilgiler:

Elektronik ve elektrik bilimi, elektrik akımı ile ilgilidir. Ancak her biri farklı bir akım kullanımına odaklanır. Elektrik akımı ile esas olarak ışıkları, motorları ve diğer ekipmanları çalıştırabilen bir enerji şekli olarak ele alınır. Elektronik, elektrik akımını temel olarak bilgi taşıma aracı olarak ele alır. Bilgi taşıyan akımlara sinyal denir.

Resim Nezaket: buzzsolutions.com/wordpress/wp-content/uploads/2013/05/electronics-appliances-industry.jpg

Sabit, değişmeyen bir elektrik akımı enerji taşıyabilir. Ancak akım, sinyal olarak hizmet verecek şekilde değişmelidir. Bazı elektron cihazları, bir akımın sinyal üretme veya değiştirme davranışını değiştirir. Diğerleri sinyalleri yorumlar. Sinyaller sesleri, resimleri, sayıları, harfleri veya bilgisayar talimatlarını temsil edebilir. Sinyaller ayrıca nesneleri saymak, zaman veya sıcaklığı ölçmek veya kimyasalları veya radyoaktif maddeleri tespit etmek için kullanılabilir.

Elektronik devrelerdeki sinyaller dijital veya analog olarak sınıflandırılabilir. Dijital bir sinyal sıradan bir elektrik düğmesi gibidir; açık veya kapalıdır. Analog bir sinyal, belirli bir aralıktaki herhangi bir değere sahip olabilir.

Analog sinyaller sesleri ve resimleri göstermek için yaygın olarak kullanılır, çünkü ışık seviyeleri ve ses dalgalarının frekansları belirli bir aralıkta herhangi bir değere sahip olabilir. Analog sinyaller dijital sinyallere ve dijital sinyaller analoga dönüştürülebilir. Örneğin, kompakt disk oynatıcılar, hoparlörler üzerinden oynatmak için disklerdeki dijital ses sinyallerini analog sinyallere dönüştürür.

Hem dijital hem de analog sinyallerin elektronik cihazlarla hızlı ve güvenilir bir şekilde kontrol edilmesi, silikon ve germanyum gibi yarı iletken malzemelerin benzersiz özellikleri ile mümkün olmaktadır.

Elektronik bazı son derece özel elektron cihazlarına bağlıdır. Bir televizyon seti, bilgisayar veya diğer karmaşık elektronik ekipman parçası, yüzlerce ila milyonlarca bu cihazı içerebilir. En bilinen ve en önemli elektronik cihaz transistördür.

Transistörler hala milyonlarca stereo, radyo ve televizyon setini çalıştırmaktadır. Ancak mühendisler artık bir tırnak tırnağından daha küçük olan tek bir silikon çipine yüz binden fazla transistör koyabiliyorlar. Böyle bir çip entegre bir devre oluşturur. Bu tip yongalar, daha önce olmadığı kadar küçük ve daha ucuz - ancak daha güçlü - elektronik cihazlar üretmek için devre kartlarında birbirine bağlanabilir.

Elektronik cihazlar, daha önce operasyonları için mekanik veya elektrik sistemlere dayanan çok sayıda uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır. Örnekler otomatik kameralardaki elektronik kontroller, araçlardaki elektronik ateşleme sistemleri ve çamaşır makineleri gibi ev içi ekipmanlardaki elektronik kontrollerdir.

Elektronik Cihazların Fonksiyonları:

Elektronik cihazlar üç ana işlevi yerine getirir: (1) amplifikasyon, (2) anahtarlama ve (3) salınım, bunların tümü devrelerin bir parçası olarak. Bir devre, bir dizi bağlı elektron cihazı ve diğer parçalardan oluşur. Mühendisler bu üç işlevi çeşitli şekillerde birleştirerek, bilgisayarların yüksek hızlı çalışması gibi diğer birçok özel işlevi yerine getiren elektronik donanımlar tasarlarlar.

Bazı başka fonksiyonlar da elektronik cihazlar tarafından gerçekleştirilir.

Işığı Elektriğe Dönüştürmek:

Bakır oksit veya selenyum gibi bazı malzemeler ışığa maruz kaldıklarında, bir elektrik akımı üretirler veya bir akımın içinden geçmesine izin verirler. Bu malzemelerden yapılan elektronik cihazlar böylece ışığı elektriğe değiştirebilir. Bu tür cihazlara fotoelektrik cihazlar veya elektrikli gözler denir. Fotoelektrik bir cihazdan gelen akım genellikle oldukça zayıftır. Amplifikatörler kullanıma alınmadan önce akımı güçlendirmelidir.

X-Işınları Üretmek ve Kullanmak:

X ışınları üretmek için özel tip elektron tüpleri kullanılır. X ışınları insan dokusundan ve diğer maddelerden geçebilir ve fotoğraf plakasında veya flüoresan ekran üzerinde görüntü bırakabilir. X-ışınları böylece içeride hangi maddelerin göründüğünü gösterebilir. Tanı ve tedavide röntgen kullanılır.

Teşhis kırıkların tespiti, vücuttaki yabancı cisim, diş boşlukları ve kanser gibi hastalıklı durumları içerir. X ışınları, ayrıca, habis tümörlerin yayılmasını durdurmak gibi terapötik tedavide de kullanılır. Sanayide, malzemelerin kalınlığını bulmak için x ışınları kullanılır. X-ışınları ayrıca “resim” elde etmek için elektron mikroskopisini taramak için kullanılır.

Elektroniğin Gelişimi:

Elektronik 1800'lerde belli başlı elektrik deneylerinden esas olarak gelişmiştir. Bu deneyler, bir gaz boşaltma borusu, yani, havanın bir kısmının çıkarıldığı bir rutun kullanılmasını ve ince bir gaz karışımı bırakılmasını içermiştir. Tüpün her iki ucunda metal bir elektrot (elektrik direği veya terminal) vardır.

Bir akü iki elektrotla bağlandığında, tüp parlak renklerle parlıyordu Bilim adamları, negatif elektrot olan katodun renklere neden olan görünmez ışınlar verdiğine inanıyordu. Görünmez ışınlara katod ışınlarını verdiler. Bilim adamları yumruğundan hala daha fazla hava aldıkça, deneyleri için tüpler vakum tüpleri haline geldi.

1895 yılında Alman fizikçi Wilhelm Roentgen katod ışınlarının tamamen farklı ve yabancı bir ışın türü üretebileceğini keşfetti. Katot ışınları, bu olağandışı ışınları, katodun karşısındaki tüpün ucundaki cama çarptıklarında yarattı. Sürprizine göre, Roentgen ayrıca bu şekilde üretilen ray3'ün hayvan ve bitki dokusundan geçebileceğini ve fotoğraf plakasında izlenim bırakabileceğini buldu. Gizemli ışınlara X-ışınları adını verdi.

1897'de İngiliz fizikçi Juseph J. Thomson'ın elektron keşfi, bir elektron akışını veya elektrik sinyalini kontrol edebilen cihazların icat edilmesini sağladı ve çalışmaya başladı.

Vakum Tüpleri (Valfler):

1904'te John Ambrose Fleming adlı bir İngiliz bilim adamı, ticari olarak kullanılabilecek ilk vakum tüpünü yaptı. Radyo sinyallerini algılayabilen iki elektrotlu veya diyotlu bir tüptü. Zamanla, diyot tüpleri ayrıca alternatif akımı düzeltmek için yaygın olarak kullanıldı.

1907 yılında, Amerikan mucit Lee De Forest, üç elektrotlu veya üçlü bir tüpün patentini aldı. Üçlü tüp ilk elektronik amplifikatör oldu. İlk uygulamalardan biri uzun mesafeli telefon hatlarındaydı. 1912 ve 1913'te, De Forest ve Amerikan radyo öncüsü Edwin H. Armstrong, bağımsız olarak çalışarak, triyot tüpünü osilatör olarak geliştirdi. Elektronik amplifikatör ve osilatörün icadı 1920'de Amerika Birleşik Devletleri'nde radyo yayıncılığının başlamasına yol açtı. Bu tarih aynı zamanda elektronik endüstrisinin başlangıcını da işaret ediyor.

1920'lerden 1950'lere kadar, vakum tüpleri hakkında bilgi, televizyon, sesli filmler, radar ve elektronik bilgisayarlar gibi icatları mümkün kıldı. Bu buluşlar, sırayla, yeni elektronik cihazların geliştirilmesine yol açtı.

GR Carey adlı Amerikalı bir bilim adamı, 1875 gibi erken bir zamanda bir fotoelektrik hücre adı verilen bir fotoelektrik cihaz inşa etmişti. Ancak mühendisler, 1920'lerin başlarına kadar televizyon ve film geliştirme çabalarını yoğunlaştırdıklarında, onu az kullandılar.

1923'te, Rus kökenli Amerikalı Amerikalı Vladimir K. Zworykin, bir fotoelektrik hücresini elektron tabancasıyla birleştirdi ve ilk başarılı TV kamera tüpünü yaptı.

1921'de Amerikalı bir mühendis olan Albert W. Hull, magnetron adı verilen bir vakum tüp osilatörü icat etti. Magnetron, mikrodalgaları verimli bir şekilde üretebilen ilk cihazdı. 1920'lerde ve 1930'larda kademeli olarak geliştirilen radar, mikrodalgaların ilk kez kullanılmasını sağladı.

Vakum tüpü dönemi, 1946'da ilk genel amaçlı elektronik bilgisayarın tamamlanmasıyla zirveye ulaştı.

Katı Hal Dönemi:

Selenyumdan yapılan ilkel yarı iletken cihazlar, 1900 kadar erken bir doğrultucu olarak görev yapmıştı. Erken radyolardaki kristal dedektörleri de yarı iletkenlerdi. Ancak bu cihazlardan hiçbiri vakum tüpü redresörleri ve dedektörleri kadar çalışmadı.

Daha sonra, 1940'ların başlarında, bir Amerikan fizikçi ekibi ilk başarılı yarı iletken diyotları üretti. Takım John Bardeen, Walter H. Brattain ve William Shockley'den oluşuyordu. 1947'de aynı ekip transistörü icat etti. Üreticiler, 1950'lerin başlarında transistorları işitme cihazlarında ve cep tipi telsizlerde amplifikatör olarak kullanmaya başladılar. 1960'larda yarı iletken diyotlar ve transistörler, elektronik cihazlardaki vakum tüplerinin yerini aldı.

Mikroelektronik:

1950'lerin sonlarında, askeri ve uzay programları daha kompakt elektronik ekipmanlar talep etmeye başladı. Üreticiler elektron cihazlarının boyutunu azaltmış olsalar da, her cihaz bir devre içinde hala ayrı bir bileşen oluşturdu. elektronik teçhizat askeri ve uzay programlarının talepleri için çok büyüktü. Elektronik şirketleri çok daha küçük devreler geliştirmek için çalışmaya başladı. Çalışmaları, mikroelektronik, entegre devrelerin ve entegre devrelerin kullanıldığı ekipmanların tasarım ve üretimine yol açtı.

1960'a gelindiğinde, mühendisler ve bilim insanları entegre bir devre kurmayı başardılar. Konvansiyonel bir devrenin tüm fonksiyonlarına, geleneksel bir devreden 1.000 kat daha küçük, yarı iletken bir kristal halinde paketlenmiştir.

Elektroniğin Rolü:

Elektronik, bir ülkenin kalkınma sürecinde bugün çok önemli bir role sahiptir. Elektronik altyapısı, proses endüstrileri, iletişim ve hatta insan gücü eğitimi ile ilgili olsun, ekonominin kilit sektörlerinde üretim ve üretkenliği arttırmada katalitik bir rol oynamaktadır. Günümüzde yüksek teknolojili bölgeler elektronikle büyük ölçüde bağlantılıdır.

Elektronik, geleneksel olarak tüketici, sanayi, savunma, haberleşme ve bilgi işleme sektörlerine ayrılır. Son zamanlarda, medikal elektronikler ve ulaşım ve enerji hizmetleri için sistemler kendi başlarına önemli bölümler haline geldi.

Tüketici elektroniği, üçlünün icadından sonra radyo alıcılarının gelişimi ile başlayan alanın en eski sektörüdür. Bu alandaki uluslararası rekabet gücü sürekli yenilik gerektirir.

Kompakt disk (CD) oynatıcılar, dijital ses bandı, mikrodalga fırınlar, çamaşır makineleri ve uydu televizyon yayın sistemleri gibi öğelerin geliştirilmesiyle bu alan son birkaç yılda önemli ölçüde genişledi. Bununla birlikte, tüm bu ürünler, yarı iletken lazerler ve mikrodalga cihazları gibi ileri teknolojilerden ve üretim tekniklerinden faydalanmaktadır.

Endüstriyel elektronikler, modem endüstrisi-proses kontrol ekipmanlarının, nümerik olarak kontrol edilen makine ve robotların ve test ve ölçüm ekipmanlarının gerektirdiği üretim ürünlerine yöneliktir. Laboratuvarlar da hassas aletler gerektirir. Bu alan büyüme ve gelişme için büyük potansiyele sahiptir.

Malzeme bilimlerindeki gelişmiş altyapı ve sofistike elektronikler, maliyetin genellikle sınırlayıcı bir faktör olmadığı savunma alanıyla ilgilidir. Ekipman, hassas ve hassas olmasının yanı sıra çevresel baskılara dayanabilecek kadar dayanıklı olmalıdır.

Savunma elektroniği elbette stratejiktir; Aynı zamanda endüstri sunmak için değerli avantajları vardır. Savunma fonlu bir kuruluş olan Bharat Electronics Ltd. (BEL), Hindistan'daki transistör ve televizyonun gelişimine çok katkıda bulundu.

Haberleşme elektroniği, yenilik ve endüstriyel uygulama için çok fazla kapsamı olan, hızla büyüyen bir alandır. İletişim ekipmanı verimli yarı iletken lazerlerin, optik fiber teknolojisinin, dijital tekniklerin ve güçlü mikroişlemcilerin geliştirilmesinden büyük ölçüde faydalanmıştır.

Bilgi teknolojisi, yine açıkça elektroniklere bağlıdır. Entegre devre, sırasıyla daha büyük ölçekli entegre (VLSI) devreleri, özellikle de mikroişlemcileri ve hafızaları tasarlamak için kullanılan bilgisayarların temelidir. Daha iyi bilgisayarlar yine, iletişim sistemlerinin geliştirilmesine yardımcı olurken, hızlı ve verimli iletişim, bir kişinin işyerinden uzak bir bilgisayardaki özel verilere bir erişim sağlayan dağıtılmış bilgisayar ağlarına yol açmaktadır.

Tıp alanında elektronik, ECG (Elektrokardiyogram) kaydediciyi ve diğer ölçüm ekipmanlarının yanı sıra NMR (Nükleer Manyetik Rezonans) tarayıcıyı mümkün kılmıştır.