INTRODUCERE

INTRODUCERE

1. SCURT ISTORIC

ELECTRONICA pentru cei mai mulţi dintre noi, ne aduce în minte o varietate de lucruri, de la "cip-uri" şi computere, la televizoare şi aparate de radio.

Electronica este ştiinţa şi tehnologia mişcării sarcinilor într-un gaz, vid sau semiconductor. De notat că mişcarea sarcinii restrânsă la metale nu este considerată ca ţinând de electronică. Această divizare a fost folosită mai ales la începutul secolului pentru a separa deja înfloritorul domeniu al ingineriei electrice de noul domeniu ce apărea, al ingineriei electronice. La acea dată ingineria electrică opera cu dispozitive care depindeau exclusiv de mişcarea electronilor în metale, cum ar fi motoare, generatoare, lămpi electrice, sisteme de comunicare pe fir (telefon şi telegraf). Cum noi ne apropiem de sfârşitul secolului XX, oricum divizarea istorică între ingineria electrică şi ingineria electronică nu mai serveşte funcţiei sale iniţiale.

Astăzi practic inginerii electricieni execută diverse funcţii (proiectare, dezvoltare, producţie, cercetare şi chiar învăţare) apelând la diferite aplicaţii din ingineria electronică. Ei operează cu sisteme prin care noi putem comunica cu o parte sau alta a lumii, prin care cantităţi vaste de date sunt manipulate şi prin care procese de producţie de înaltă complexitate sunt automatizate.

Parte din aplicaţiile menţionate se referă la prelucrarea informaţiei, iar altă parte la prelucrarea energiei. Distincţia între prelucrarea informaţiei şi prelucrarea energiei serveşte la a separa electronica de restul ingineriei electrice. În consecinţă noi vedem natura disciplinei de electronică cuprinzând cei patru c - comunicare, calcul, control şi componente.

Istoria electronicii este divizată în două perioade majore de timp, referite ca era tubului cu vid şi era tranzistorului, cea de a doua începând cu inventarea tranzistorului în 1948.

Originile ingineriei electrice se bazează pe realizările unor giganţi ai ştiinţei ca Ampere, Coulomb, Faraday, Gauss, Henry, Kirchhoff, Maxwell şi Ohm. Primele utilizări practice ale muncii lor, în contextul electronicii moderne, au constat în dezvoltarea sistemelor de comunicaţie. În 1837 Samuel Morse, profesor de arte fine la Universitatea New York a pus la punct telegraful. Aceasta a însemnat introducerea unei metode efective de codare a informaţiei în semnale electrice. Punctele şi liniile codului Morse reprezintă prima folosire a semnalelor digitale (binare).

Aproape 40 de ani mai târziu (1876), Bell a inventat telefonul şi a introdus o metodă de codare a informaţiei vorbite în semnal electric şi apoi decodarea acestor semnale la un receptor. Inventarea de către Edison a fonografului în 1877 a demonstrat că semnalele electrice pot fi stocate şi înregistrate secvenţial. Înregistrarea de tip fonograf poate fi considerată ca prima memorie electrică de tip ROM.

Introducerea comunicaţiei radio este bazată pe contribuţia majoră a lui James Cleark Maxwell, care în 1865 a structurat cercetările anterioare într-o teorie consistentă a electromagnetismului, acum referită ca ecuaţiile lui Maxwell. Saltul major înainte a fost realizat prin prevederea de către Maxwell a existenţei undelor electromagnetice, care pot fi propagate în spaţiu. De această dată teoria a precedat experimentul, iar 23 de ani mai târziu Hertz a produs astfel de unde experimental, în Laborator. Marconi a fost primul care a folosit undele hertziene. În 1896 Marconi a transmis succesiuni de astfel de unde şi le-a detectat la 2 mile depărtare; s-au pus astfel bazele telegrafiei fără fir.

Originea termenului "electronica" poate fi atribuită lui H. A. Lorentz care în 1895 a postulat existenţa sarcinilor discrete numite de el "electroni" (înlocuind cuvântul "amber" folosit de grecii antici). Doi ani mai târziu J. J. Thompson a verificat experimental existenţa electronilor. În acelaşi an Brann a construit primul tub electronic (CRT).

1.1. TUBUL CU VID

Era tubului cu vid acoperă prima jumătate a secolului nostru, în 1904 Fleming a inventat un dispozitiv cu două elemente - dioda, pe care el a numit-o lampă; consta dintr-un fir încălzit, filamentul, care emitea electroni (efect Edinson) şi era separat de un platou metalic. Întreaga structură era încapsulată în vid. Un potenţial pozitiv aplicat catodului (filament) producea un curent, pe câtă vreme unul negativ reducea curentul la zero. Această proprietate unilaterală a lămpii a făcut ca el să fie folosit ca detector de semnale radio.

Doi ani mai târziu, Pickard a folosit un cristal de siliciu cu o "mustaţă de pisică" (un fir punctiform presa pe cristal) ca un detector. Aceasta a fost prima diodă semiconductoare; oricum ea era nefiabilă şi a fost curând abandonată. Astfel electronica semiconductoare a avut o moarte prematură în 1906.

Inventarea triodei de către DeForest în 1906 consta dintr-un al treilea electrod (grila) înserat între platou şi catodul tubului lui Fleming. Potenţialul grilei controla curgerea de sarcină între platou şi catod. O mică schimbare a potenţialului grilei conducea la o modificare esenţială a tensiunii platanului, trioda lucrând ca un amplificator.

Trioda a fost primul dispozitiv care manifesta proprietatea pe care acum o referim ca sursă controlată sau dependentă. Deoarece ea păstra proprietatea unilaterală a diodei, trioda de asemenea avea proprietăţile unui comutator controlat.

Primele aplicaţii ale tuburilor au fost în telefonie şi comunicaţie radio. Prin folosirea diodelor şi triodelor, ingeniozitatea inginerilor a condus la noi circuite. Printre ele au fost: amplificatoare in cascadă, amplificatoare regenerative (Amstrong, 1912), oscilatoare (DeForest, 1912), heterodinarea (Armstrong, 1917) şi multivibratoare (Eccles - Jordan, 1918).

Oscilatorul a fost prima exemplificare prin care semnale electronice au fost generate prin mijloace electronice exclusiv.

Amplificatorul a avut aproape imediat aplicare comercială în telefonia la distanţă. Realizările în tehnologia tubului făcute de companiile telefonice au ajutat la a dezvolta o nouă industrie în reţeaua radio. Staţia KDKA din Pittsburg, Pensilvania, a fost creată de către Westinghouse Electric Coorporation în 1920. Patru ani mai târziu, în Statele Unite ale Americii existau 500 staţii, astfel că din 1926 reţeaua de radiodifuziune era o realitate.

Iniţial companiile de componente existau prin producţia unor variate tipuri de dispozitive electronice ca elementele pasive de circuit (rezistoare, inductanţe, condensatoare, transformatoare etc.). Inginerii şi oamenii de ştiinţă din aceste organizaţii au făcut paşi importanţi în dezvoltarea unor noi şi perfecţionate dispozitive: tubul cu catod încălzit indirect, tetroda şi pentoda, în care un al patrulea şi apoi al cincilea electrod a fost introdus în clasica de acum triodă.

Semnalele radio sunt transmise la frecvenţe superioare lui 500 kHz. Ca frecvenţă, semnalele reprezentând informaţia sunt cel mai adesea mult sub 500 kHz, aceste semnale trebuind să fie codate şi deplasate pe frecvente purtătoare mai înalte printr-un proces referit ca modulare. Primul sistem radio a folosit modularea în amplitudine (AM). Pentru a îmbogăţi fidelitatea şi a reduce efectul interferenţei atmosferice, Armstrong în 1930 a conceput şi a dezvoltat modulaţia în frecvenţă (FM).

Televiziunea alb-negru a demarat în 1930 şi a fost bazată pe iconoscopul şi cinescopul lui Zworykin. Până în 1940 televiziunea în Statele Unite a fost utilizată modest; răspândirea mai largă a ei a fost întârziată de al doilea război mondial. Dezvoltarea televiziunii color a început în jurul anului 1950 şi în anii 60 a devenit sistemul de televiziune dominant.

Tehnicile folosite în radiodifuziune au fost adaptate în alte aplicaţii. Sistemele telefonice au fost transformate într-una din formele majore ale comunicaţiilor electronice. Reciproc, circuitele dezvoltate pentru telefonia electronică au fost larg utilizate în sisteme de recepţie radio.

Fiecare din inovaţiile menţionate a cerut ca noi circuite să fie inventate. Realizări importante sunt: amplificatorul cu reacţie negativă inventat de Black în 1927, regulatorul FM şi discriminatorul FM. Un alt circuit important realizat a fost generatorul dinte de ferestrău care realiza baza de timp pentru primele osciloscoape şi sistemele de deflexie în televiziune. Multe din sistemele de comunicaţie mai noi au utilizat semnale discrete în locul celor continui. În consecinţă o varietate de circuite de impulsuri au fost dezvoltate pentru necesităţi de ceas şi sincronizare în televiziune, radar, pentru generare de pulsuri şi modulaţie.

Deşi tranzistorul şi circuitul integrat au condus la creşterea extraordinară a industriei calculatoarelor, originile lor se găsesc în era tubului cu vid. În 1633 Schickard a descris, în corespondenţă cu prietenul său Kepler, un calculator mecanic care executa adunarea, scăderea, multiplicarea şi împărţirea. El a proiectat o roată cu 10 spiţe pe ea, din care o spiţă era mai lungă decât celelalte. Această roată era plasată alături de o altă roată similară. După ce prima roată făcea 10 incremenţi unghiulari care corespundeau celor 10 digiţi, spiţa lungă angrena roata următoare. Cu alte cuvinte el a inventat transportul în aritmetică. Cam în acelaşi timp Pascal (1642) şi Leibnitz (1671) au avut idei similare. Dar primul efort serios pentru a construi un calculator mecanic a fost făcut 200 de ani mai târziu (1833) de Babbage, un profesor de matematică din Anglia. "Maşina analitică", aşa a fost numit calculatorul lui Babbage, conţinea toate elementele unui calculator numeric modern. El a folosit cartele perforate, inventate 30 de ani mai devreme de Jacquard, un tapiţer francez, pentru intrare şi ieşire. Conţinea memorie şi o unitate aritmetică. Oricum, tehnologia nu a fost capabilă să convertească ideile lui într-o maşină practică.

Primul calculator operaţional a fost electromecanic şi a fost construit de inginerii de la IBM sub direcţia profesorului Aiken de la Universitatea Harvard în 1930. El avea 17m lungime, 3m înălţime şi era foarte grosolan. Totuşi el a fost folosit pentru diferite calcule mai mult de 15 ani.

Primul calculator electronic a fost realizat în 1946 de către Eckert şi Mauchly la Universitatea Pensylvania. El a conţinut 18.000 tuburi, ocupa 40 rack-uri şi era dispus într-o cameră de cca. 130 mp.

În 1946 IBM a introdus primul calculator electronic comercial mic, de tip 603. Doi ani mai târziu primul calculator numeric de uz general, IBM 604, a fost realizat şi peste 4000 de maşini au fost vândute în 12 ani. Astfel, 1948 poate fi considerat ca începutul industriei calculatoarelor, Coincidenţă, tranzistorul a fost inventat în acelaşi an.

La acel timp un număr de instituţii, incluzând Universităţile Harvard, Princeton, Pensylvania, Institutul tehnologic Massachusetts, Institutul de Studii Avansate, au fost antrenate în cercetări de profil.

IBM 650 a fost introdus în 1954. Acesta şi alte maşini produse de alte companii sunt cunoscute drept calculatoare numerice din prima generaţie.

Calculatoare analogice au fost de asemenea dezvoltate în ultima parte a erei tubului cu vid. Asemenea maşini, folosite la a rezolva sisteme mari de ecuaţii diferenţiale sunt bazate pe construcţia de circuite electronice a căror comportare este guvernată de un set de ecuaţii analog cu cel care trebuie rezolvat. Analizorul diferenţial, dezvoltat de Bush la Institutul Tehnologic Massachusetts, a fost primul calculator analogic electromecanic. Versiuni electronice au devenit o realitate cu invenţia amplificatorului operaţional.

Originea industriei controlului electronic a fost în "electronica industrială", care poate fi definită ca folosirea dispozitivelor electronice în controlul maşinilor altele decât cele din comunicaţii şi calculatoare). Dispozitivele folosite erau tiratroane, diode cu gaz, redresoare cu arc în mercur şi tuburi înaltă putere înaltă tensiune. Aceste dispozitive au fost folosite în circuite care au produs tensiune înaltă şi diverse convertoare (redresoare sau invertoare). Aplicaţiile au inclus controlul vitezei motorului, reglarea tensiunii, încălzirea prin inducţie şi o varietate de controale a proceselor industriale.

Odată cu creşterea industrială, a fost făcut un important progres analitic şi teoretic. Analiza de circuit şi tehnici de sinteză au fost dezvoltate, în special în laboratoarele Bell; Bode şi Nyquist au dezvoltat teoria amplificatorului cu reacţie.

Shannon în SUA şi Kotelnikov în Uniunea Sovietică, independent, au dezvoltat teoria informaţiei, care a avut un rnare impact asupra transmisiei de date.

Folosirea algebrei Boole în analiza şi proiectarea circuitelor de comutaţie a fost o altă contribuţie a lui Shannon (1937). În Anglia, conceptul de maşină de calcul universală a fost propusă de Turing, iar Wilkes a dezvoltat microprogramarea.

Sisteme de date eşantionate, introduse de Ragazzini şi Zadeh, au fost utilizate în aplicaţii de control, pavând drumul pentru sisteme de control bazate pe procesare cu calculatoare numerice.

Studii de materiale, în particular aplicarea mecanicii cuantice la solide, au condus Ia noi dispozitive şi mai târziu au permis inventarea tranzistorului. Traductoare, dispozitive prin care lumina, sunetul, presiunea, temperatura şi alte variabile au fost convertite în, şi din semnale electrice, au permis folosirea avantajelor oferite de electronică. Noi forme de instrumentaţie de măsură s-au dezvoltat, folosind atât electronica în măsurători cât şi la testarea echipamentului electronic.

Anii 50 au fost de tranziţie. Ei au marcat sfârşitul dezvoltării bazate pe tubul cu vid şi începutul erei tranzistorului. Astăzi, întregul domeniu este dominat de dispozitive semiconductoare exceptând aplicaţii de mare putere şi tensiune înaltă.

1.2.TRANZISTORUL

Viaţa erei semiconductorului a început cu inventarea tranzistorului în 1948. Oricum aceasta eră a demarat în munca anterioară, realizată între 1920 şi 1945. În acea perioadă studierea proprietăţilor electromagnetice ale semiconductorilor şi metalelor a fost în principal domeniul fizicienilor. Lillienthal şi Heil, în anii 30, fiecare a primit un brevet pentru un dispozitiv de amplificare, precursoarele joncţiunii şi tranzistoarelor cu efect de câmp MOS.

Tuburile cu vid aveau limitări majore: puterea era consumată chiar când ele nu erau în utilizare, filamentele se ardeau, cerând înlocuirea tuburilor. M. J. Kelly, atunci director de cercetare şi mai târziu preşedinte al Laboratoarelor Bell a avut previziunea de a recunoaşte că fiabilitatea, comunicaţia prin telefon extinsă cereau mai ales electronică decât electromecanică, viteză de comutare şi amplificatoare mai bune.

El a format un grup de cercetare a semiconductoarelor constând din fizicieni teoreticieni şi experimentatori, un inginer electric şi un chimist fizician care au lucrat cu metalurgiştii, în laborator. Unul din scopurile cele mai importante era să dezvolte un amplificator semiconductor care putea să înlăture neajunsurile tubului cu vid.

Un experiment a fost făcut în decembrie 1947, în care două sonde din fir de aur plasate apropiat erau presate într-o suprafaţă de cristal de germaniu.

S-a observat că tensiunea de ieşire la sonda "colector" în raport cu "baza" germaniu era mai mare decât tensiunea de intrare la sonda "emitor". Brattain şi Bardeen au recunoscut că acesta era efectul pe care ei îl căutau, şi că amplificatorul semiconductor sub forma tranzistor contact punctual s-a născut.

Performanţa primelor tranzistoare era foarte săracă. Ele aveau câştig şi lărgime de bandă reduse şi prezentau zgomot. În plus caracteristicile lor variau mult de la un dispozitiv la altul.

Shockley, conducătorul grupului, a recunoscut că dificultăţile erau cu contactul punctual. El a propus tranzistorul joncţiune şi aproape imediat a dezvoltat teoria funcţionării lui. Noile dispozitive depindeau de purtători de sarcină de ambele polarităţi; prin urmare ele erau dispozitive bipolare. Cele două particule purtătoare erau bine - cunoscuţii electroni şi alte "particule străine". Aceste particule străine pot fi explicate numai prin mecanica cuantică şi se comportau aşa dacă erau sarcini pozitive. Ele au fost numite "goluri" deoarece ele reprezentau

poziţiile din cristal unde lipseau electroni.

Teoria lui Shockley a prevăzut că densitatea de curent mare poate fi atinsă pentru potenţiale mici aplicate. Posibilitatea de obţinere a dispozitivelor practice fără filamente încălzite a apărut imediat.

Proprietăţile electrice ale tranzistoarelor au depins de conţinutul specific de impuritate controlat cu grijă (1 atom de impuritate la 100 milioane atomi germaniu). În consecinţă, dispozitive sigure nu puteau fi fabricate fără cristale excepţional de pure, la care impurităţi dorite puteau fi adăugate.

In 1950 Laboratoarele Bell au crescut cristalele de germaniu cu un conţinut în impuritate mai mic de 1 la bilion. Datorită acestei dezvoltări primele tranzistoare cu joncţiune crescută erau făcute şi au fost urmate un an mai târziu de tranzistoare cu joncţiuni aliate. Ca urmare, în 1951, trei ani după descoperirea amplificării într-un solid, tranzistoarele erau produse comerciale.

American Telephone & Telegraph a luat o decizie monumentală: a nu păstra secretul acestor descoperiri. Membrii personalului tehnic au ţinut simpozioane la care au împărtăşit cunoştinţele lor cu profesori, care au trecut aceste cunoştinţe studenţilor lor. Brevetul a fost oferit altor companii interesate în fabricarea tranzistoarelor. Companiile de tuburi, cum ar fi RCA, Raytheon, General Electric, Westinghouse au fost primele care au fabricat tranzistoare. Alte companii existente sau recent formate, care au recunoscut potenţialul acestor dispozitive, au trecut curând la fabricarea lor.

'Una din aceste companii, Texas Instruments, în recentul laborator creat de starea solidului, condus de Teal, a anunţat producerea tranzistoarelor cu siliciu în 1954.

Bardeen, Brattain şi Shockley au primit premiul Nobel în fizică în 1956 pentru

inventarea tranzistorului şi contribuţii la înţelegerea semiconductorilor.

Kilby, de la Texas Instruments, în 1958 a fundamentat conceptul de circuit monolitic, prin folosirea germaniului sau siliciului la a construi un întreg circuit.

Rezistenţele erau formate prin umflarea semiconductorilor sau prin difuzia unui semiconductor în altul. Folosind un strat metalic şi semiconductorul pentru electrozi şi un strat de oxid pentru dielectric, Kilby a format condensatoare. El a gândit de asemenea condensatorul joncţiune. Pentru a demonstra probabilitatea conceptului, el a construit atât un oscilator cât şi un multivibrator din germaniu făcând interconexiunile circuitului din fire de aur fixate termic. Kilby a anunţat circuitul său solid (mai târziu numit circuit integrat) la o conferinţă în 1959. Aproximativ în acelaşi timp Hoyce la Fairchild Semiconductor (ulterior unul din fondatorii lui INTEL) a avut de asemenea ideea circuitului monolitic pentru a realiza dispozitive multiple pe o singură bucată de siliciu, în scopul de a face interconexiunile între dispozitive ca parte a procesului de fabricaţie şi prin urmare a reduce mărimea, greutatea etc., ca şi costul pe element activ. El a indicat cum rezistenţe şi condensatori puteau fi fabricate, cum joncţiuni p-n puteau fi folosite pentru a izola dispozitivele unul de celălalt şi cu interconexiuni între componentele circuitului puteau fi obţinute prin evaporarea metalului într-o fereastră din stratul de oxid.

Succesul fabricării circuitelor integrate l-a dat tranzistorul planar şi prelucrarea în lot. Tehnologia planară a folosit tranzistoare în care regiunile bază şi emitor erau difuzate în colector. Primele tranzistoare difuzate au fost realizate de Hoerni la Fairchild (1958). Un pas major spre succesul producţiei l-a constituit pasivarea joncţiunilor printr-un strat de oxid de suprafaţă. Până în 1961 atât Fairchild cât şi Texas Instruments au trecut ta comercializarea circuitelor integrate.

Astăzi, subsisteme şi chiar sisteme întregi conţinând mii de componente pot fi fabricate pe o singură pastilă de siliciu.

Termenul de "microelectronică" se referă la proiectarea şi realizarea acestor circuite integrate cu înaltă densitate de componente. Obişnuit dimensiunile pastilei de siliciu sunt în jur de 3*5 mm şi având grosimea de 0,3 mm (de aproximativ 3 ori mai subţire decât părut uman). Până în 1984 astfel de "cip-uri" puteau conţine până la 400.000 componente, corespunzând la 30.000 componente per mm². Următoarele date aproximative dau câteva indicaţii de creşterea numărului de componente pe "cip":

1951 - tranzistoare discrete

1960 - scala mică de integrare (SSt), mai puţin de 100 componente

1966 - scala medie de integrare (MSI), 100 la 1000 componente

1969 - scala largă de integrare (LSI), 1000 la 10.000 componente

1975 - scala de integrare foarte largă (VLSI), mai mult de 10.000 componente

Shockley a propus tranzistorul cu efect de câmp cu joncţiune în 1951, dar fabricaţia a căzut deoarece o suprafaţa" stabilă nu a putut fi obţinută". Această dificultate a fost depăşită cu introducerea tehnologiei planare şi pasivării dioxidului de siliciu (SiO₂). În 1958 primul tranzistor cu efect de câmp cu joncţiune a fost produs de Teszner în Franţa.

Dezvoltarea industriei calculatoarelor a impus dezvoltarea unor noi circuite integrate. Viteza, consumul de putere şi densitatea de componente sunt considerate importante privind circuitele digitale. O primă familie de circuite logice bipolare a fost TTL, inventată de Buie (1961) de la Pacific Semiconductor.

O trăsătură majoră a circuitelor TTL este folosirea de tranzistoare cu emitoare multiple pentru a îmbunătăţi densitatea componentelor. O serie de mare viteză ECL (Emitter - Complet Logic) a fost introdusă de Motorola în 1962. Cip-uri bipolare de densitate mare au fost realizate prin folosirea tranzistoarelor cu colector multiplu (1972).

Folosirea MOSFET-urilor a devenit imediat atractivă deoarece sunt obţinute densităţi foarte mari de componente. Metode de fabricaţie dezvoltate au condus la folosirea dispozitivelor cu canal n metal - oxid - semiconductor (NMOS). Conducţia în aceste tranzistoare este prin electroni şi se obţin performanţe de viteză mai înalte. În prezent tehnologia NMOS este predominantă.

Semiconductorul metal-oxid complementar (CMOS), o configuraţie de circuit îmbinând atât semiconductorul metal-oxid canal p (PMOS) cât şi NMOS, a fost mai întâi utilizat la ceasurile digitale datorită consumului de putere extrem de coborât. Realizările recente, incluzând folosirea porţilor polisiliciu şi reduceri în mărimea dispozitivului, au făcut din circuitele CMOS o tehnologie numerică importantă a anilor 1980.

În memoriile semiconductoare, MOSFET-urile sunt o forţă majoră. RAM-urile au fost primele dezvoltate prin folosirea tranzistoarelor bipolare, în 1970 fiind disponibile pe piaţă. Aceste prime memorii stocau aproximativ 1000 biţi de informaţie. Folosind tehnologia MOS, RAM-uri de 16.000 biţi au fost accesibile în 1973, cip-uri de 64.000 biţi în 1978, RAM-uri de 288.000 biţi în 1982_: iar "cip-urile" de 1.000.000 biţi în 1986.

Memoriile ROM au fost introduse în 1967. Dezvoltări ulterioare au dus la ROM-urile programabile (PROM) şi cele reprogramabile (EPROM).

Mai mult de jumătate din circuitele integrate MOS în 1970 au mers în producţia de calculatoare. Într-un efort de standardizare a proiectării "cip-urilor", producătorii de circuite integrate au propus partiţionarea arhitecturii calculatorului pe funcţiunile circuit. Acest concept a condus la primul microprocesor dezvoltat de M. E. Hoff la Intel în 1969. Microprocesoare pe 4 biţi au fost introduse de Intel în 1971, urmate un an mai târziu de un dispozitiv pe 8 biţi. Curând, alţi producători aveau să furnizeze microprocesoare şi unităţi pe 16 biţi, care erau accesibile către sfârşitul anilor 1970. Dezvoltarea microprocesorului a condus la conceptul "calculator pe un cip". Cochran şi Boone de la Texas Instruments erau posesorii unui brevet în 1971 pentru un microcomputer pe un singur "cip".

Prima dezvoltare importantă în circuitele integrate analogice a venit în 1964 când Widlar, atunci la Fairchild, a dezvoltat primul amplificator operaţional (μA709). Alte circuite şi subsisteme aveau să fie ulterior dezvoltate şi includeau multiplicatoare analogice, convertoare digital-analog şi analog-digital, filtre active. Multe din aceste circuite folosesc tranzistoare bipolare, dar dispozitive MOS au fost de asemenea folosite de la sfârşitul anilor 1970.

2. OBIECTIVE

Dispozitivele electronice sunt acele componente ale circuitelor electrice a căror comportare se bazează pe controlul mişcării purtătorilor de sarcină în corpul solid, în gaze sau vid. În ultimii ani aproape toate dispozitivele electronice folosesc conducţia în corpul solid, respectiv în semiconductoare.

În cazul acestor dispozitive, fenomenele electronice se petrec fie în volumul semiconductorului (fotorezistenţă), fie la graniţa dintre regiuni semiconductoare cu proprietăţi diferite (dioda, tranzistorul etc.), fie la contactul dintre un semiconductor şi un metal.

Prezenta lucrare va aborda funcţionarea, caracteristicile şi aplicaţiile dispozitivelor semiconductoare.

Circuitele electrice care folosesc dispozitive electronice se numesc circuite electronice. Acestea au menirea de a realiza anumite funcţii electronice specifice între care: amplificarea, redresarea, stabilizarea tensiunii, generarea de oscilaţii armonice, modularea şi demodularea etc.

Amplificarea înseamnă mărirea nivelului unei tensiuni sau a unui curent, cu o anumită lege de variaţie în timp, pe seama energiei furnizate de sursa de alimentare.

Redresarea presupune transformarea energiei de curent alternativ, de obicei la o frecvenţă joasă, în energie de curent continuu.

Generarea oscilaţiilor este procesul prin care se produc oscilaţii electrice sinusoidale sau nesinusoidale la frecvenţe joase, medii sau înalte.

Modularea înseamnă variaţia după o lege oarecare a unuia din parametrii unei mărimi electrice periodice, cu scopul transmiterii unei informaţii.

Demodularea presupune extragerea informaţiei conţinute într-o undă modulară.

Funcţiile electronice pot fi asociate la două mari categorii de aplicaţii:

- controlul şi conversia energiei;

- prelucrarea semnalelor electrice purtătoare de informaţie.

Lucrarea este destinată studenţilor de la specializările Calculatoare şi respectiv Automatică şi Informatică Industrială, putând fi folosită şi de cei de la specializarea Electrotehnică sau Energetică Industrială.

Back Cuprins Forward