Що таке електроніка? Історичні факти і перспективи

Технології 03 липня 2022 Перегляди: 510

На стику таких наукових галузей, як фізика і техніка, народилася електроніка. Якщо розглядати її у вузькому сенсі, то можна сказати, що вона займається вивченням взаємодії електронів і електромагнітного поля, а також створенням пристроїв на базі цих знань. Що це за пристрої і як розвивається наука електроніка сьогодні?

Стрибок

Сьогодні століття інформаційних технологій. Весь потік даних, які ми отримуємо ззовні, необхідно обробляти, зберігати і передавати. Всі ці процеси відбуваються за допомогою електронних пристроїв різного типу. Чим глибше людина занурюється в крихкий світ електронів, тим грандіозніше її відкриття і, відповідно, створені електронні пристрої.

Можна знайти достатньо інформації про те, що таке електроніка і як ця наука розвивалася. Вивчивши її, приходиш у здивування — як швидко розвинулися технології, який стрімкий стрибок зробила ця галузь за короткий період часу.

Як наука, вона стала формуватися в XX столітті. Це сталося з початком розвитку елементної бази радіотехніки та радіоелектроніки. Друга половина минулого століття ознаменувалася розвитком кібернетики і ЕВМ (електронно-обчислювальних машин). Все це стимулювало інтерес до цієї області. Якщо на початку свого розвитку одна ЕВМ могла займати цілу кімнату чималих розмірів, то сьогодні ми володіємо мікротехнологіями, здатними перевернути всі наші уявлення про навколишній світ.

Дивно, але, можливо, найближчим часом про те, що таке електроніка, можна буде говорити в розрізі історичних базових знань. Технології мінімізуються з кожним днем. Період їх працездатності збільшується. Все це дивує нас менше і менше. Такі природні процеси пов’язані із законом Мура і здійснюються з використанням кремнію. Вже сьогодні говорять про альтернативу електроніці — спінтроніці. А також всім відомі розробки в галузі наноелектроніки.

Розвиток і проблеми

Отже, що таке електроніка і які проблеми в розробках приладів має ця галузь науки? Як було сказано, електроніка — це галузь, створена на стику фізики і техніки. Вона досліджує процеси утворення заряджених частинок і управління рухом вільних електронів у різних середовищах, таких як тверде тіло, вакуум, плазма, газ і на їх кордонах. Ця наука також розробляє методи створення електронних приладів для різного роду сфер людського життя. Не останнє місце займають дослідження проблем, пов’язаних з розвитком науки: швидке застарівання, етичні питання, дослідження та експерименти, витрати та багато іншого.

У щоденному житті будь-якої сучасної людини питання «Що таке електроніка?» не викличе жодного подиву. Його побут в буквальному сенсі напханий електронними пристроями: годинники, пральні машини та інші побутові прилади, вбудовані прилади в автомобілях та інших транспортних засобах, аудіо- та відеотехніка, телевізори, телефони, роботи, медичні прилади та обладнання тощо. Цей список можна продовжувати ще дуже довго.

Область розробок та застосування

Традиційно електроніку підрозділюють на дві області: розробка елементної бази та конструювання електронних схем. Елементна база являє собою електронні прилади різних характеристик. Вона ділиться на клас вакуумних приладів і твердотільну електроніку. В електричних схемах елементна база складається з пристроїв використання, реєстрації та обробки електричних сигналів. Оброблений сигнал відтворюється у зручній формі (екран монітора, телевізора, звук тощо). Сигнал можна записати на носій інформації і відтворювати в будь-який час, керувати автоматичними системами, сервоприводами та іншими пристроями.

Електронні схеми представлені в аналоговому та цифровому вигляді. Аналогові підсилюють і обробляють аналоговий сигнал. Наприклад, радіохвилі. Цифрові схеми призначені для роботи з сигналом квантової природи. Це комп’ютери, контролери та багато інших приладів.

Електроніка і наноелектроніка сьогодні вже не дивують так, як це було на самому початку зародження подібних технологій. Те, що колись здавалося фантастикою, в сучасному світі стало буденним явищем. Швидкість розвитку така велика, що прилади не встигають зістаритися, як вони вже стають неактуальними.

Але такі науки, як електроніка і наноелектроніка, з’єднує мікроелектроніка, що веде свою історію від 1958 року, з моменту створення мікросхем, що мають у своєму складі два резистори і чотири транзистори. Далі розвиток йшов шляхом мінімізації і одночасного збільшення числа компонентів, таких як транзистори. Наноелектроніка займається розробкою інтегральних мікросхем, топологічна норма яких менше 100 нм.

Чи є межа розвитку технологій?

Як видно, електроніка — наука базова для розвитку витончених технологій сучасності. Вже говорять про те, що розроблена гнучка електроніка, що дає можливість друкувати з використанням розплавленого металу.

Вона ще не отримала масового поширення, але в цій галузі вчені досягли значних успіхів. Немає сумнівів — скоро споживчий ринок дізнається, що таке гнучка електроніка.

Визначення меж розвитку технологій, початок яким покладено в XX столітті, сьогодні вже навряд чи представляється можливим. Відбувається злиття різних наук, розвиваються електронні біотехнології, штучний інтелект і багато іншого. Вже успішно застосовується 3D-друк, а в Північній Кароліні представили дуже амбітну технологію такої печатки з використанням розплавленого металу. Нову технологію можна без особливих зусиль впровадити в будь-яке виробництво техніки.