Tại sao thợ điện không phải luôn luôn là bạn với thiết bị điện tử. Phần 2. Cách học điện tử

Phần đầu tiên của bài viết:Tại sao thợ điện không phải luôn luôn là bạn với thiết bị điện tử

Trước hết, biện pháp phòng ngừa an toàn

Một số thiết bị điện tử được cách ly với mạng lưới chiếu sáng. Do đó, việc tuân thủ các quy định an toàn sẽ không thừa, nhưng đây là một chủ đề cho một bài viết khác, và nhiều bài viết đã được viết, bất cứ ai muốn có thể tự đọc. Hơn nữa, mọi người cho rằng mọi người đọc bài viết này đều quen thuộc với các quy tắc an toàn.

Cơ sở nguyên tố

Cơ sở phần tử là những gì các mạch điện tử bao gồm, nói cách khác, đây là những phần được hàn vào bảng mạch in. Và toàn bộ cơ sở nguyên tố không thể được mô tả ngay cả trong một cuốn sách dày khổng lồ: ví dụ, cửa hàng trực tuyến của các thành phần vô tuyến điện tử Elitan Cảnh cung cấp cho khách hàng hơn một triệu mặt hàng từ hơn một nghìn nhà sản xuất trên khắp thế giới.

Hầu như tất cả các thiết bị điện tử hiện đại được lắp ráp trên cơ sở yếu tố tư sản nhập khẩu, khá đơn giản. Nhưng về vấn đề này, người ta không nên đặc biệt buồn bã, vì tài liệu cho hầu hết tất cả các vi mạch, điốt, bóng bán dẫn, thyristor và các chi tiết khác có thể được tìm thấy trong BẢNG DỮ LIỆU hoặc trong các mô tả kỹ thuật của Nga. Mặc dù tất cả các "datasheets" này đều bằng tiếng Anh, nhưng việc hiểu chúng khá dễ dàng.

Những người đang tham gia vào việc sửa chữa các thiết bị điện tử biết rằng không phải lúc nào cũng có thể tìm thấy một sơ đồ của thiết bị đang được sửa chữa. Trong trường hợp này, BẢNG DỮ LIỆU trên chip giúp ích rất nhiều: bạn có thể tìm thấy tất cả các đầu vào và đầu ra mà cổng và tín hiệu điều khiển, và hiểu những gì chip làm trong thiết bị.

Sự phát triển của công nghệ điện tử. Định luật Moore

Công nghệ điện tử đang phát triển rất nhanh và năng động. Các mạch tích hợp đầu tiên xuất hiện vào năm 1965, và ngay sau đó, một trong những người sáng lập Intel, Gordon Moore, đã mở một đạo luật nhận được tên của mình. Luật Moore Moore tuyên bố rằng cứ sau 18 ... 24 tháng, số lượng bóng bán dẫn trong vi mạch xấp xỉ gấp đôi. Quan sát này được thực hiện trên cơ sở sản xuất chip bộ nhớ hoặc đơn giản là bộ nhớ. Dựa trên điều này, Gordon Moore đã kết luận rằng trong tương lai gần, sức mạnh của các thiết bị máy tính sẽ tăng theo cấp số nhân. Và luật này vẫn còn hiệu lực.

Năm 2006, Intel đã phát hành bộ xử lý chứa 1 tỷ bóng bán dẫn và gần đây đã tạo ra bộ xử lý Tukwila chứa hơn hai tỷ bóng bán dẫn. Điều này hoàn toàn xác nhận tính hợp lệ của luật Moore. Công nghệ điện tử đang phát triển nhanh hơn và năng động hơn tất cả các lĩnh vực khoa học và công nghệ khác. Các nhà khoa học ước tính rằng nếu ngành công nghiệp máy bay phát triển với động lực như vậy, một chiếc Boeing 767 hiện đại có thể bay vòng quanh thế giới chỉ trong 20 phút, tiêu tốn không quá 20 lít nhiên liệu, đồng thời có giá không quá 500 USD.

Tất cả các bóng bán dẫn được đề cập được chế tạo bởi công nghệ nano, hiện đang được nghe rộng rãi. Nhưng ngay cả trong thiết kế này nó vẫn là bóng bán dẫn. Tiếp theo sẽ là một cuộc nói chuyện nhỏ về bóng bán dẫn.

Mô tả ngắn gọn về bóng bán dẫn

Hãy thử tưởng tượng một thế giới hiện đại không có bóng bán dẫn. Nhiều khả năng, tất cả cuộc sống sẽ dừng lại: điện thoại sẽ tắt, TV sẽ tắt, xe sẽ dừng lại, hơi nóng, nước và điện sẽ biến mất trong các ngôi nhà. Rốt cuộc, hoạt động của tất cả các thiết bị được đề cập được điều khiển bởi tất cả các loại mạch điện tử, cơ sở của nó là một bóng bán dẫn. Loại bóng bán dẫn này là gì?

Transitor lưỡng cực

Transitor lưỡng cực đầu tiên được phát minh trở lại vào năm 1947 bởi các nhà khoa học Mỹ - nhà vật lý W. Shockley, D. Bardin và U.Brattain, người lúc đó là nhân viên của phòng thí nghiệm Bell Labs. Ngày sinh của bóng bán dẫn nên được xem xét vào ngày 23 tháng 12 năm 1947, khi buổi thuyết trình chính thức của thiết bị mới được tổ chức.

Như đã xảy ra với nhiều phát minh nổi bật, bóng bán dẫn không được chú ý ngay lập tức: chỉ 9 năm sau ngày được đề cập, những người tạo ra nó đã được trao giải thưởng Nobel. Một trong những người sáng lập bóng bán dẫn, John Bardin, ngay sau đó một lần nữa được trao giải thưởng Nobel. Lần này cho việc tạo ra lý thuyết siêu dẫn.

Lúc đầu, thiết bị điện tử mới không có tên của nó. Bằng cách tương tự với một đèn điện tử - một triode, nó được gọi là triode bán dẫn hoặc triode tinh thể. Tên chung cho bóng bán dẫn được phát minh bởi một đồng nghiệp của các nhà khoa học được đề cập ở trên, John Pierce. Từ này được tạo thành từ hai từ: chuyển - chuyển và điện trở - điện trở. Thật vậy, trên thực tế, một tín hiệu điều khiển được áp dụng cho một trong các điện cực (cơ sở) làm thay đổi điện trở giữa hai điện cực khác (bộ thu, bộ phát) của bóng bán dẫn. Nếu các điện cực này được kết nối với mạch mở của nguồn điện, nó có thể kiểm soát bất kỳ tải nào. Nó có thể là loa, cuộn dây rơle, bóng đèn, giai đoạn bóng bán dẫn tiếp theo, và nhiều hơn nữa.

Ngay trong năm 1956, đài phát thanh bán dẫn di động đầu tiên đã được tạo ra, cho phép bạn nghe nhạc không chỉ ở nhà, mà ở bất cứ đâu. Khi sử dụng ống radio trong máy thu, điều này thậm chí không thể tưởng tượng được.

Phát minh ra công nghệ mới

Trải nghiệm đầu tiên về thu nhỏ thiết bị vô tuyến này đã thúc đẩy những bộ óc tò mò tài năng hành động, và hai năm sau khi tạo ra máy thu bóng bán dẫn đầu tiên, các nhà khoa học Mỹ Jack Kilby và Robert Neuss đã có một bước tiến mới trong sự phát triển của công nghệ bán dẫn. Công nghệ do họ phát triển cho phép kết hợp nhiều bóng bán dẫn thành một mạch tích hợp cùng một lúc. Phát minh này đã giới thiệu Robert Noyce cho Gordon Moore, và vào năm 1968 họ đã tạo ra Tập đoàn Intel, đó là sự khởi đầu của việc sản xuất máy tính hiện đại.

Transitor hiệu ứng trường

Cần nhớ rằng rất lâu trước khi phát minh ra một bóng bán dẫn lưỡng cực được điều khiển bằng dòng điện lưỡng cực, một bằng sáng chế đã thu được cho một bóng bán dẫn hiệu ứng trường. Các nguyên tắc hoạt động của bóng bán dẫn hiệu ứng trường đã được giải quyết bởi nhà vật lý người Áo-Hung Julius Edgar Lilienfeld vào năm 1925, và năm 1928 đã nhận được bằng sáng chế của Đức. Và vào năm 1934, bóng bán dẫn hiệu ứng trường đầu tiên được cấp bằng sáng chế bởi nhà vật lý người Đức Oscar Hale.

Vật lý của bóng bán dẫn hiệu ứng trường có phần đơn giản hơn lưỡng cực, vì vậy chúng được phát triển sớm hơn nhiều. Công việc của họ dựa trên hiệu ứng đơn giản của trường tĩnh điện, các bóng bán dẫn này còn được gọi là bóng bán dẫn MOS. Mặc dù là thiết bị đơn giản so với bóng bán dẫn lưỡng cực, các bóng bán dẫn MOS đầu tiên chỉ xuất hiện vào năm 1960, mặc dù bây giờ các bóng bán dẫn này là nền tảng của tất cả công nghệ máy tính. Chỉ trong những năm chín mươi của thế kỷ trước, các bóng bán dẫn hiệu ứng trường bắt đầu thống trị lưỡng cực.

Chip tương tự và kỹ thuật số

Trong quá trình tạo ra các bóng bán dẫn, hóa ra các bóng bán dẫn có thể hoạt động ở chế độ tuyến tính và chính. Chế độ tuyến tính cho phép khuếch đại tín hiệu điện. Nhưng một bóng bán dẫn không thể cho mức tăng đủ lớn, vì vậy các bộ khuếch đại hoạt động (op amps) đã được phát triển. Họ có tên này vì chúng được sử dụng trong các máy tính tương tự, nơi họ thực hiện các phép toán.

Bây giờ các máy tính tương tự không còn ở đó nữa, nhưng các op-amps vẫn còn và được sử dụng thành công trong các thiết bị điện tử khác nhau. Có các sơ đồ điển hình để chuyển đổi trên op-amp, do đó, các tham số của tầng được thực hiện trên op-amp rất có thể lặp lại. Ví dụ, mức tăng tầng được xác định chỉ bằng các điện trở bên ngoài và có thể được đặt rất chính xác.

Do đó, nếu bạn quyết định bắt đầu nghiên cứu những điều cơ bản về điện tử, thì việc sử dụng op-amps có thể đơn giản hóa rất nhiều nhiệm vụ này. Trên các bộ khuếch đại hoạt động, rất nhiều đã được viết trong sách, cũng như trong các bài viết trên Internet, có nhiều thiết kế khác nhau.

Hoạt động chính của bóng bán dẫn được sử dụng trong các mạch kỹ thuật số, chúng còn được gọi là logic, bởi vì chúng thực hiện các hoạt động logic hoặc hoạt động Đại số Boolean. Một lần, chính trên các vi mạch này, máy tính đã được tạo ra. Những cỗ máy như vậy rất cồng kềnh, chậm chạp, tiêu thụ năng lượng đơn giản là vô cùng lớn. Những máy tính này đã là quá khứ và tất cả các loại thiết bị tương đối không phức tạp đều được chế tạo trên các vi mạch kỹ thuật số của những người nghiệp dư vô tuyến. Chính những vi mạch này có thể được khuyến nghị cho nghiên cứu độc lập về điện tử, để thực hiện các thí nghiệm đầu tiên.

Kết luận

Và bây giờ để tóm tắt, hãy nhớ lại tiêu đề của bài báo, Tại sao thợ điện không phải lúc nào cũng là bạn với thiết bị điện tử. Nếu bạn không tính đến sự lười biếng đơn giản, thì lý do cho sự thù địch với thiết bị điện tử có thể là nỗi sợ hãi cơ bản của việc không hiểu gì đó hoặc làm hỏng một cái gì đó.

Bài viết này chỉ được viết để đánh bại nỗi sợ hãi này, có được niềm tin vào sức mạnh của chính mình và buộc người ta phải thử sức mình với một phẩm chất mới. Điện tử là truyền nhiễm, theo nghĩa tốt của từ này. Đầu tiên, chúng tôi sẽ làm chủ các bóng bán dẫn, sau đó chuyển sang logic kỹ thuật số, và ở đó, nó không xa các vi điều khiển. Vì vậy, các đồng chí thợ điện, hãy dũng cảm, đừng sợ điện tử, hãy kết bạn với nó!

Boris Aladyshkin