일렉트로닉스

Electronics
다음 항목도 참조하십시오.전자공학의 역사와 전기전자공학의 연대표
이 기사는 전자제품의 기술 분야에 관한 것이다.개인/가정용 전자기기는 가전제품을 참조하십시오.과학 잡지는 전자(잡지)를 참조하십시오.
프린트 회로 기판에 최신 표면 실장형 전자 부품, 상단에 대형 집적 회로가 있습니다.

전자공학 분야는 물리학과 전기공학의 한 분야로 전자 장치를 사용하는 전자의 방출, 행동 및 효과를 다룬다.전자기기는 전류 흐름을 제어하기 위해 저항, 캐패시턴스 및 인덕턴스와 같은 수동적 효과만 사용하는 기존 전기 공학과 구별되는 능동적 장치를 사용합니다.

역사와 발전

1914년 De Forest에 의해 건설된 최초의 오디오온 라디오 수신기 중 하나입니다.

전자제품은 현대 사회의 발전에 큰 영향을 끼쳤다.1897년 전자의 식별과 함께 작은 전기 신호를 증폭하고 교정할 수 있는 진공관의 발명은 전자학 분야와 전자 [1]시대를 열었다.1900년대 초 앰브로즈 플레밍이 다이오드를, 리 드 포레스트가 트라이오드를 발명하면서 실용화되기 시작했는데, 이는 비기계적 장치로 무선 안테나의 무선 신호와 같은 작은 전기 전압을 검출할 수 있게 했다.

는 electrons,[2]그들은 그들은 장비의 현재의 증폭 및 rectifi 사용한 건설을 활성화하는 20century,[3][4]상반기의 전자 혁명에 대한 책임이 있는 개인의 흐름에 영향을 미침에 의해 전류 흐름을 통치하고(Thermionic 밸브)이 활동을 시작하는 전자 부품 진공 튜브.에 양이온라디오, 텔레비전, 레이더, 장거리 전화 등을 제공해 줍니다.전자제품의 초기 성장은 빨랐고, 1920년대에는 상업적인 라디오 방송과 통신이 널리 보급되었고, 장거리 전화와 음악 기록 산업과 같은 다양한 응용 분야에 전자 증폭기가 사용되었습니다.

다음 큰 기술적 진전이 나타나기까지 수십 년이 걸렸는데,[5] 그 때 최초의 작동점 접촉 트랜지스터는 1947년 벨 연구소에서 존 바딘과 월터 하우저 브라틴에 의해 발명되었습니다.하지만 진공관은 1980년대 [6]중반까지 텔레비전 수상기뿐만 아니라 전자레인지와 고출력 전송 분야에서 주도적인 역할을 했다.그 이후 솔리드 스테이트 디바이스는 거의 완전히 대체되었습니다.진공관은 여전히 고출력 RF 앰프, 브라운관, 오디오 기기, 기타 앰프 및 일부 마이크로파 장치와 같은 일부 전문 애플리케이션에 사용됩니다.

1955년 4월, IBM 608은 진공관 없이 트랜지스터 회로를 사용한 최초의 IBM 제품이었고 상업용 [7][8]최초의 올 트랜지스터 계산기라고 믿어졌습니다.608은 3,000개 이상의 게르마늄 트랜지스터를 포함하고 있었다.Thomas J. Watson 주니어는 미래의 모든 IBM 제품에 트랜지스터를 설계에 사용하라고 명령했습니다.그 이후로 트랜지스터는 거의 컴퓨터 논리 및 주변기기에만 사용되었습니다.그러나 초기 접합 트랜지스터는 대량 생산 기준으로 제조하기 어려운 비교적 부피가 큰 장치였기 때문에 많은 특수 용도에 [9]한정되었습니다.

MOSFET (MOS 트랜지스터)는 1959년 [10][11][12][13]벨 연구소에서 모하메드 아탈라와 다원 칸에 의해 발명되었다.MOSFET는 다양한 [9]용도로 소형화되고 대량 생산될 수 있는 최초의 진정한 콤팩트 트랜지스터였습니다.높은 확장성,[14] 경제성,[15] 낮은 전력 소비량, [16]고밀도 등의 이점이 있습니다.그것은 전자 [17][18]산업에 혁명을 일으켜 세계에서 [12][19]가장 널리 사용되는 전자 기기가 되었다.MOSFET는 대부분의 현대 전자 [20][21]기기의 기본 요소입니다.

회로의 복잡성이 커짐에 따라 문제가 발생했습니다.[22] 한 가지 문제는 회로의 크기였습니다.컴퓨터와 같은 복잡한 회로는 속도에 의존했다.구성 요소가 큰 경우 서로 연결하는 와이어가 길어야 합니다.전기 신호가 회로를 통과하는 데 시간이 걸려서 컴퓨터가 [22]느려졌다.잭 킬비와 로버트 노이스의 집적회로 발명은 모든 부품과 칩을 동일한 반도체 재료 블록(모놀리스)으로 만들어 이 문제를 해결했다.회로를 더 작게 만들고 제조 공정을 자동화할 수 있었습니다.이를 통해 모든 부품을 단일 결정 실리콘 웨이퍼에 통합한다는 아이디어로 이어졌고, 1960년대 초 SSI(소형 집적회로)를 거쳐 1960년대 후반에는 MSI(중형 집적회로)를 거쳐 VLSI(소형 집적회로)로 이어졌습니다.2008년에는 10억 개의 트랜지스터 프로세서가 상용화되었습니다.

현재의 전자제품 부문

2022년 전자제품의 주요 지점은 다음과 같습니다.

  1. 디지털 일렉트로닉스
  2. 아날로그 일렉트로닉스
  3. 마이크로일렉트로닉스
  4. 회로 설계
  5. 집적회로
  6. 파워 일렉트로닉스
  7. 옵토일렉트로닉스
  8. 반도체 장치
  9. 임베디드 시스템
  10. 오디오 일렉트로닉스
  11. 전기 통신
  12. 나노일렉트로닉스
  13. 바이오 일렉트로닉스

전자기기 및 컴포넌트

주요 기사:전자 부품
항공모함 에이브러햄 링컨호(CVN-72)에 탑승한 항공항법장비실에서 전원회로카드에 대한 전압체크를 수행하는 전자기술자.

전자 부품은 능동형 또는 수동형 전자 시스템의 모든 부품입니다.컴포넌트는 일반적으로 인쇄회로기판(PCB)에 납땜되어 특정 기능을 가진 전자회로를 형성합니다.컴포넌트는 단독 패키징할 수도 있고 집적회로로서 보다 복잡한 그룹으로 분류할 수도 있습니다.수동형 전자 부품은 캐패시터, 인덕터, 저항기이며 능동형 부품은 반도체 장치, 트랜지스터 및 사이리스터와 같이 전자 수준에서 전류 흐름을 제어합니다.[23]

회선의 종류

전자 회로 기능은 아날로그와 디지털의 두 가지 기능 그룹으로 나눌 수 있습니다.특정 디바이스는 둘 중 하나를 가진 회로 또는 두 가지 유형이 혼합된 회로로 구성될 수 있습니다.아날로그 회로의 기능이 디지털화됨에 따라 아날로그 회로는 점점 보편화되지 않고 있습니다.

아날로그 회로

주요 기사:아날로그 일렉트로닉스
Hitachi J100 주파수 조정 가능 드라이브 섀시

무선 수신기와 같은 대부분의 아날로그 전자 기기는 몇 가지 유형의 기본 회로 조합으로 구성됩니다.아날로그 회로는 디지털 회로와 같이 이산 레벨이 아닌 연속 전압 또는 전류 범위를 사용합니다.

특히 '회로'는 단일 구성요소에서 수천 개의 구성요소를 포함하는 시스템에 이르기까지 모든 것으로 정의될 수 있기 때문에 지금까지 고안된 아날로그 회로의 수는 엄청나다.

아날로그 회로는 종종 선형 회로라고 불리기도 하지만 믹서, 변조기 등의 아날로그 회로에는 비선형 효과가 많이 사용됩니다.아날로그 회로의 좋은 예로는 진공관 및 트랜지스터 증폭기, 연산 증폭기 및 발진기가 있습니다.

완전히 아날로그인 최신 회로는 거의 없습니다.요즘 아날로그 회로는 디지털 또는 마이크로프로세서 기술을 사용하여 성능을 향상시킬 수 있습니다.이러한 유형의 회로는 일반적으로 아날로그 또는 디지털이 아닌 "혼합 신호"라고 불립니다.

아날로그 회로와 디지털 회로는 선형 및 비선형 작동 요소를 모두 가지고 있기 때문에 구별하기가 어려울 수 있습니다.예를 들어 연속 전압 범위를 취하지만 디지털 회로와 같이 두 레벨 중 하나만 출력하는 비교기가 있습니다.마찬가지로 과구동 트랜지스터 앰프는 기본적으로 2레벨의 출력을 가진 제어된 스위치의 특성을 취할 수 있다.실제로 많은 디지털 회로는 실제로 이 예와 유사한 아날로그 회로의 변형으로 구현됩니다. 결국, 실제 물리 세계의 모든 측면은 본질적으로 아날로그이기 때문에 디지털 효과는 아날로그 동작을 제한함으로써만 실현됩니다.

디지털 회로

주요 기사:디지털 일렉트로닉스

디지털 회로는 여러 이산 전압 레벨을 기반으로 하는 전기 회로입니다.디지털 회로는 부울 대수의 가장 일반적인 물리적 표현이며 모든 디지털 컴퓨터의 기초입니다.대부분의 엔지니어에게 "디지털 회로", "디지털 시스템" 및 "논리"라는 용어는 디지털 회로와 관련하여 서로 바꿔 사용할 수 있습니다.대부분의 디지털 회로는 "0"과 "1"이라는 두 가지 전압 레벨을 가진 이진 시스템을 사용합니다.종종 로직 "0"은 낮은 전압이고 "낮음"으로 불리며 로직 "1"은 "높음"으로 불립니다.그러나 일부 시스템은 역정의("0"은 "높음")를 사용하거나 현재 기반입니다.논리 설계자는 설계를 용이하게 하기 위해 적합하다고 판단될 때 이러한 정의를 회로 간에 뒤집을 수 있습니다.레벨의 정의는 "0" 또는 "1"로 임의입니다.

삼진법(3개 상태 포함) 논리가 연구되어 일부 프로토타입 컴퓨터가 만들어졌습니다.

컴퓨터, 전자시계 및 프로그램 가능한 논리 컨트롤러(산업 프로세스를 제어하는 데 사용)는 디지털 회로로 구성됩니다.디지털 신호 프로세서는 또 다른 예입니다.

구성 요소:

고도로 통합된 디바이스:

열방산 및 열관리

주요 기사:전자기기 및 시스템의 열관리

전자 회로에 의해 발생하는 열은 즉각적인 고장을 방지하고 장기적인 신뢰성을 향상시키려면 방산되어야 합니다.열방산은 대부분 수동 전도/전도에 의해 이루어집니다.방산율을 높이기 위한 수단으로는 히트 싱크, 공기 냉각용 팬, 수냉 등 기타 컴퓨터 냉각 방법이 있습니다.이러한 기술은 열 에너지의 대류, 전도 및 방사를 사용합니다.

노이즈

주요 기사:전자 노이즈

전자 노이즈는 정보 내용을 모호하게 하는 유용한 신호에 중첩되는 원치 않는 장애로 정의됩니다[24].노이즈는 회로에 의한 신호 왜곡과 동일하지 않습니다.노이즈는 모든 전자 회로와 관련되어 있습니다.노이즈는 전자적 또는 열적으로 발생할 수 있으며, 이는 회로의 작동 온도를 낮춰 줄일 수 있습니다.샷 노이즈와 같은 다른 유형의 소음은 물리적 특성에 제한이 있기 때문에 제거할 수 없습니다.

전자 이론

주요 기사:전자공학의 수학적 방법

수학적인 방법은 전자공학 연구에 필수적이다.전자제품에 능숙해지려면 회로 해석의 수학에도 능숙해야 한다.

회로 분석은 네트워크의 특정 분기를 통해 특정 노드의 전압이나 전류와 같은 미지의 변수에 대한 일반적인 선형 시스템을 해결하는 방법에 대한 연구입니다.이를 위한 일반적인 분석 도구는 SPICE 회로 시뮬레이터입니다.

또한 전자공학에서 중요한 것은 전자기장 이론의 연구와 이해이다.

일렉트로닉스 랩

주요 기사:전자 회로 시뮬레이션

전자 이론의 복잡한 특성 때문에, 실험실 실험은 전자 장치 개발의 중요한 부분입니다.이러한 실험은 엔지니어의 설계를 검사 또는 검증하고 오류를 탐지하는 데 사용됩니다.지금까지 전자제품 연구소는 물리적인 공간에 배치된 전자기기 및 장비로 구성되었지만 최근에는 Circuit Logix, Multisim, PSpice와 같은 전자제품 연구실 시뮬레이션 소프트웨어가 주류를 이루고 있습니다.

컴퓨터 지원 설계(CAD)

주요 기사:전자 설계 자동화

오늘날의 전자 기술자는 전원 공급 장치, 반도체(트랜지스터와 같은 반도체 장치) 및 집적 회로와 같은 사전 제조된 구성 요소를 사용하여 회로를 설계할 수 있습니다.전자 설계 자동화 소프트웨어 프로그램에는 도식 캡처 프로그램 및 프린트 기판 설계 프로그램이 포함됩니다.EDA 소프트웨어 세계에서는 NI Multisim, Cadence(ORCAD), EIGLE PCB 및 Schematic, Mentor(PADS PCB 및 LOCIC Schematic), Altium(Protel), LabCentre Electronics(Proteus), GEDA, KiCad 등이 널리 사용되고 있습니다.

포장 방법

주요 기사:전자 패키지

수년간 다양한 구성 요소 연결 방법이 사용되어 왔습니다.예를 들어 초기 전자제품은 회로를 구성하기 위해 나무 브레드보드에 부품을 부착한 포인트 투 포인트 배선을 종종 사용했습니다.코드우드 구조 및 와이어 랩도 사용되었습니다.오늘날 대부분의 현대 전자 제품에서는 갈색으로 특징지어지는 FR4 또는 저렴한(및 마모성이 낮은) 합성수지 본드 페이퍼(SRBP)로 만들어진 프린트 회로 기판은 Paxoline/Paxolin(상표) 및 FR2로 알려져 있습니다.전자제품 조립과 관련된 건강과 환경에 대한 우려는 최근 몇 년 동안 특히 유럽으로 향하는 제품들에 대해 더욱 많은 관심을 받고 있습니다.

전자 시스템 설계

주요 기사:시스템 엔지니어링

전자 시스템 설계는 휴대폰이나 컴퓨터와 같은 복잡한 전자 장치 및 시스템의 다방면에 걸친 설계 문제를 다룹니다.주제는 전자 시스템의 설계 및 개발(신제품 개발)에서 적절한 기능, 수명 및 폐기 [25]보증에 이르기까지 광범위한 범위를 다룬다.따라서 전자 시스템 설계는 사용자의 특정 요구사항을 충족하기 위해 복잡한 전자 장치를 정의하고 개발하는 과정이다.

마운트 옵션

전기 구성 요소는 일반적으로 다음과 같은 방법으로 장착됩니다.

전자 산업

주요 기사:전자 산업
상세 정보:가전, 전자제품 베스트셀러 목록 및 반도체 업계

전자 산업은 다양한 분야로 구성되어 있다.전체 전자 산업을 이끄는 중심 동력은 반도체 산업 [26]분야로,[27] 2018년 기준 연간 매출은 4810억 달러가 넘는다.가장 큰 산업 부문은 전자 상거래로 [28]2017년에 29조 달러 이상을 창출했습니다.가장 널리 제조된 전자 소자는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)로 1960년부터 2018년까지 [29]약 13조 개의 MOSFET가 제조되었습니다.1960년대 미국 제조업체들은 고품질의 제품을 저렴한 가격에 생산할 수 있는 소니나 히타치 같은 일본 업체들과 경쟁할 수 없었다.그러나 1980년대에 이르러 미국 제조업체들은 반도체 개발과 [30]조립 분야에서 세계적인 선두주자가 되었다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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외부 링크

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