1. УВОД

Електроника је наука која проучава законитости и ефекте контролисаног протицања носилаца електрицитета (не искључиво електрона) кроз проводнике, полупроводнике, гасове и вакуум.

Електронски уређаји и системи састоје се од електричних компоненти које сте већ проучили (као што су отпорници, кондензатори, калемови...) и од електронских, полупроводничких компоненти које ћемо тек проучити (диоде, транзистори, тиристори...). основу за развој елeктронике свет је добио открићем усмерачких својстава појединих материјала (тзв. диодног ефекта) 1874. године. у првом периоду развоја електронике основни елементи у електронским колима биле су вакуумске или гасне електронске цеви (диоде, триоде, тетроде, пентоде...).

слика 1.1 – Године 1904. Флеминг је направио вакуумску диоду.

унутар цеви од стакла je вакуум да би се спречила оксидација катоде. кроз једну електроду (катоду) пропушта се струја, која се због тога загрева а електрони добијају довољну енергију да напусте електроду и нађу се у вакууму (термоелектронска емисија). друга електрода (анода) је позитивно наелектрисана и она привлачи емитоване електроне, чиме се остварује струјни ток унутар вакуумске цеви. на први поглед то изгледа бесмислено јер је проток електрона могуће добити и обичном проводном жицом. Међутим, ствар је у следећем: електрони могу да иду само у једном смеру, од катоде ка аноди, јер је анода хладна и нема емисије електрона с ње. то је као да имамо једну врсту вентила за електроне, који пропушта струју само у једном смеру. видећемо касније какве све улоге таква компонента може да има у електроници и електронским колима. коришћењем електронских цеви 1947. године направљен је први електронски рачунар ENIAC. основни, машински циклус му је био Т=200μs (значи да му је радна учестаност била f T= =1 1 ⋅200 10 −6 = ⋅5 1 =0 5 3 Hz kHz ). ENIAC је био направљен од 17.468 вакуумских цеви, 7.200 кристалних диода, 1.500 релеја, 70.000 отпорника, 10.000 кондензатора и око 5.000000 ручно рађених спојева. био је тежак око 27 t и заузимао је 167 m 2 . трошио је 150 kW снаге. данашњи рачунари имају радни такт реда неколико GHz и масу мању од векне хлеба (чак <1 kg), као, нпр., на слици 1.3.

слика 1.2. – ENIAC

слика 1.3. – савремени рачунари

Занимљиво! на следећем линку https://www.youtube.com/watch?v=cooQ25mk_nU можете погледати стари, црно-бели филм о принципу рада вакуумских цеви и њиховој примени у првим рачунарима. слика вреди хиљаду речи...

данас, захваљујући развоју технологије, такве компоненте су скоро потпуно уступиле место полупроводничким компонентама и уређајима. ипак, још увек су у примени у области великих снага, при високим учестаностима (радио дифузија, радари, вФ загревање...). најзначајнији тренутак у развоју полупроводничке електронике био је откриће два типа полупроводничких транзистора у беловим телефонским лабораторијама 1948. године, а за које су научници братин, бардин и шокли 1956. године добили нобелову награду за физику.

слика 1.4. – Први полупроводнички транзистор

у првом поглављу детаљно ћемо проучити карактеристике полупроводника да бисмо касније боље разумели како полупроводничке компоненте раде. најједноставнија подела електротехничких материјала је подела према величини струје која кроз њих протекне кад се на њих прикључи напон. на овај начин електротехничке материјале делимо у три групе: изолаторе, проводнике и полупроводнике. изолатори (непроводници) су материјали који имају велику отпорност, па је струја која кроз њих протиче мала. Проводници имају веома малу отпорност, па је струја која кроз њих протиче већа него у изолаторима. Полупроводницима само име каже да су материјали чије особине леже између једних и других. они нису ни добри изолатори а ни добри проводници. Поставља се тада питање шта то они имају што их чини тако корисним у електроници? детаљан одговор потражићемо у наставку уџбеника, али он за почетак може да гласи да су полупроводници материјали који могу веома лако да се контролишу тако да промене своју отпорност. Њима је могуће смањити отпорност, чиме постају добри проводници, или је, пак, повећати, чиме постају добри изолатори.

Полупроводнички материјали (на пример, силицијум и германијум) користе се за прављење полупроводничких компоненти као што су диоде, транзистори или интегрисана кола. од 2. светског рата до данас ниједна област науке није више допринела развоју модерног света од електронике. коришћење електронских уређаја и система у различитим сферама људског живота допринело је решавању сложених научних и техничких проблема који су узроковали невероватно унапређење у областима комуникација, телевизије, компјутера, аутоматизације и роботике. још је важније то што је електроника у сталном и све интензивнијем развоју, што узрокује појаву нових области и праваца у већ постојећим научним дисциплинама. у овом уџбенику упознаћемо се тек с основама електронике. Можда ћете се у неком тренутку запитати зашто су битне, нпр., карактеристике једног транзистора кад у микропроцесору постоје милијарде њих. да некада давно нисте научили слова, да ли бисте могли да прочитате ову књигу? да нисте научили бројеве, да ли бисте могли да решите тригонометријску или логаритамску једначину? свака наука базира се на основним законима које ћете ове године научити, што ће бити као да сте научили да читате и пишете електронским језиком. ово основно знање омогућиће вам да разумете основне концепте које ћете у наредним предметима (електроника 2, дигитална електроника...) унапредити и развити. да ли сте сада спремни да почнете да учите и „ускочите” у овај брзи, електронски воз? срећно...