الکترونیک چیست ؟

الکترونیک چیست ؟

در نظر عامه آن قسمت از صنعت برق که مربوط به جریان های پایین و ولتاژهای خطی (dc)  هست رو الکترونیک می گویند و آنجا که با جریان های بالا و ولتاژهای متناوب (ac)سر و کار داریم رو برق (قدرت) مینامند.

اگر بخواهیم تعریف بهتری از علم الکترونیک داشته باشیم می توانیم بگوییم الکترونیک ، دانشی‌ست که به موضوع عبور جریان الکتریکی از قطعاتی همچون مقاومت ، خازن ، نیمه رسانا ها و … و آثارِ پدید آمده از آنها می پردازد.

الکترونیک از لحاظ لغتی واژه ای غیر فارسی و برگرفته از واژه لاتین electronic است که از الکترون (به معنی؛ ریز ذره های بنیادی هسته‌ی اتم ها که دارای بار منفی هستند)گرفته شده است.

الکترونیک را شاخه ای از علم فیزیک میدانند . تمایز آن با سایر علوم دهه اول قرن گذشته و با اختراع ترایود بوسیله‌ی(لی دفارست) آغاز شد که تقویت سیگنال های رادیویی و شنیداری ضعیف با ابزاری جدید صورت گرفت.

لازم میدانم توضیحاتی راجع به جریان و ولتاژ ذکر نمایم:

جریان(current) : جریان الکتریکی مفهومی از سرعت جاری شدن بارهای الکتریکی منفی(الکترون) در یک ماده رساناست و تعریف فرمولی آن میزان بار عبوری از سطح مقطع یک رسانا در مدت یک ثانیه است که با یکای آمپر (A) تعریف میشود و برای نشان دادن جریان در روابط از نماد(i) استفاده میشود. جریان خود به دو دسته‌ی جریان مستقیم(dc:direct current)که در طول زمان در یک جهت ثابت حرکت میکند و جریان متناوب(alternating current:ac) که با گذشت زمان تغییر جهت داده و این روند تغییر علامت با روند ثابتی تکرار می‌گردد تقسیم میشود.

ولتاژ(voltage): اختلاف پتانسیل بین دو نقطه منجر به ایجاد یک نیرو میشود که یک نیروی الکتروموتیو خوانده شده و این نیرو تمایل دارد تا الکترون ها یا دیگر بارهای حامل را از یک نقطه به نقطه دیگر انتقال دهد. ولتاژ یا اختلاف پتانسیل الکتریکی یا فشار برق ،کار‌ِ لازم برای جابجا کردن واحدبار الکتریکی از نقطه ای به نقطه‌ی دیگر است که با نماد (V)نمایش داده میشود و واحد آن وُلت(v)است.

یکی از اولین قطعات الکترونیکی لامپ های خلاء بودند که تا اواسط دهه 80 میلادی در این صنعت حضور داشتند. از آن زمان به بعد قطعات نیمه هادی بیشتر دنیای الکترونیک را بدست گرفتند. از پر کاربرد ترین قطعات الکترونیکی میتوان به خازن ، مقاومت ، دیود ، آی‌سی ، ترانزیستور و…. اشاره کرد که هر کدام ویژگی و آثار مختص به خود را دارند و تاثیر متفاوتی در مدار میگذارند.

مجسمه‌ای جالب ساخته شده از قطعات الکترونیک

به مدارهایی که در آن ها قطعات الکترونیکی به کار رفته میتوان مدار الکترونیکی گفت . طراحی و ساخت مدار های الکترونیکی برای حل مشکلات عملی، قسمتی از مباحث موجود در مهندسی الکترونیک است. مدار های الکترونیکی را میتوان به دو گروهِ آنالوگ و دیجیتال تقسیم کرد. دستگاه های الکترونیکی آنالوگ از ترکیبی از چند مدار ساخته شده اند.مدارهای آنالوگ با سطح ولتاژهای متنوع (و پیوسته ای) سر وکار دارند،برخلاف مدارهای دیجیتال که تنها دو سطح ولتاژ در آنها تعریف شده است. مدار دیجیتال از حضور حداقل یک قطعه دیجیتالی در کنار سایر قطعات ساخته می‌شود.دراین نوع ،هسته اصلی مدار یک میکروپروسسور یا میکرو کنترل گر و یا یک ic است که با سیگنالهای گسسته (یا همان دیجیتال)و پیوسته(یا همان آنالوگ) به صورت همزمان یا مجزا در ارتباط است. در حالیکه مدارهای آنالوگ صرفا از قطعات غیر دیجیتالی مثل خازن و سلف و مقاومت و… تشکیل شده اند که فقط با سیگنال های آنالوگ کار می کنند.

به نظر من آی سی قطعه ایه که به الکترونیک هویت میده در واقع آی سی برای مدارهای الکترونیکی دیجیتال حکم مغز رو داره برای انسان.

مدار های الکترونیکی برای کارهای مختلفی استفاده می شوند؛ که مهمترین آنها عبارتند از :

1.کنترل و پردازش داده ها

2.تبدیل و توزیع توان الکتریکی

3.اجرای عملیات خاص

یک سیستم الکترونیکی را میتوان به 3بخش تقسیم کرد:

1.ورودی: شامل حسگرهای الکترونیکی و مکانیکی(یا مبدل های انرژی) این تجهیزات سیگنالها یا اطلاعات را از محیط خارج دریافت کرده و سپس آنها را به جریان، ولتاژ (سیگنال های الکتریکی)تبدیل میکنند.

2.پردازنده سیگنال: این مدارها در واقع وظیفه‌ی پردازش، تفسیر و تبدیل سیگنال های ورودی برای استفاده از آنها در کاربرد مناسب را بر عهده دارند. معمولا در این بخش پردازش سیگنال ها بر عهده‌ پردازنده سیگنال های دیجیتال است.

3.خروجی: فعال کننده ها یا دیگر تجهیزات(مانند مبدل های انرژی)که سیگنال های ولتاژ یا جریان را به صورت خروجی مناسب درخواهند آورد(مثل راه انداختن یک موتور)

تصویر یک تلویزیون بعنوان یک سیستم الکترونیکی

تاثیر علوم دیگر در الکترونیک را نمیتوان نادیده گرفت و اختراع قطعات الکترونیکی جدیدتر، بسیار کارساز بودند؛ هرچند خدمتی که علم الکترونیک به سایر علوم کرد بسیار بیشتر بوده است.  بوسیله‌ی علم نانو امروزه قطعات الکترونیک به قدری کوچک شده اند که کارهای کامپیوتر های بزرگ اولیه که هر کدام ده ها مترمربع فضا رو اشغال می کردند یک تراشه یا آی‌سی کوچک با اندازه‌ی میلی مترمربعی انجام میدهد؛ در این مثال الکترونیک با کمک سایر علوم توانسته تراشه های کوچک که در آنها میلیون ها ترانزیستور بکار رفته است تولید کند. با جایگزین کردن این قطعات به جای کامپیوتر های اولیه، تفاوت غیر قابل قیاسی از نظر فضای اِشغال شده ، توان و تعداد محاسبات و پردازشها بوجود آمده است.

نمونه ای از کامپیوتر های اولیه که با لامپ خلاء کار میکردند و خاموش و روشن بودنشان صفر و یک منطقی برای محاسبات کامپیوتر بود

نمونه ی یک آی سی که در آن هزاران هزار قطعه بکار رفته است

اگر عصر حاضر را عصر الکترونیک بنامیم بیراه نگفتیم چرا که علم تقریبا نوپای الکترونیک چنان تاثیری در زندگی بشر داشت که دیگر زندگی بدون الکترونیک قابل تصور نیست. تاثیر الکترونیک در تجهیزاتِ سلامت و درمان به قدری بود که، سبب پدید آمدن شاخه ای جدا از مهندسی الکترونیک به نام مهندسی پزشکی شد. سرعت رشد و گسترش تمامی علوم و رفاه زندگی مردم بوسیله ی الکترونیک به قدری سریع پیش میرود که سرعت پیشرفت 30 سال اخیر زندگی بشر بیشتر از دو هزار سال قبل آن میباشد ؛ این مهم را با نگاهی ساده به اطرافمان میتوان متوجه شد ؛گوشی های همراه ،لپتاپ ،تلویزیون ، کلیه‌ی لوازم برقی و دیجیتال و هر تکنولوژی که میبینیم نتیجه‌ی استفاده از علم الکترونیک است. ان‌شاءاللّه از پیشرفت الکترونیک ، رباتیک و هوش مصنوعی در آینده‌ی زندگی بشر متصور است که ربات ها در بسیاری از امور حضور پیدا کنند و زندگی جالب و متفاوتی را برایمان به ارمغان بیاورند.

این مقاله تقدیم به ادیسون که با اختراعاتش زمینه ساز تحولات بزرگ علمی و پیشرفت جهانی شد.

پیشنهاد میکنم مقاله ی آشنایی با مهندسی برق الکترونیک و تجربیات خودم را مطالعه نمایید.