Активні компоненти електричних ланцюгів

Спочатку були лампи Робота найпростішої електронної лампи, діода, найбільш зрозуміла У діода два електроди, поміщені в скляну колбу, з якої викачане повітря Біля електрода, який називається катод, розміщений підігрівач При протіканні струму з цього підігрівнику він розігрівається не тільки сам, але й нагріває катод Навіщо це потрібно

Металевий катод хороший провідник, тобто, у нього багато електронів, слабо повязаних з ядром, тому вільно переміщаються по всьому провіднику (хаотично) Але, щоб електрони покинули провідник, їм потрібно повідомити додаткову енергію Цим і зайнятий підігрівач

Завдяки підігрівнику, навколо катода утворюється невелика хмара електронів – вони вилітають з матеріалу катода, повертаються, і знову вилітають

Якщо на другий електрод, анод, подати напругу щодо катода, то в лампі утворюється електричне поле При одній полярності підключення анода це поле буде захоплювати електрони з хмари біля катода, і переміщати їх до анода При іншій полярності поле буде повертати електрони катода У першому випадку через лампу протікає струм, у другому немає І ми отримуємо діодвипрямляч: в колі змінного напруги діод пропускає одну півхвилю напруги і не пропускає іншу

Пізніше в скляну колбу діода додали металеву сітку між катодом і анодом Тепер, якщо підключити анод до плюса джерела напруги, а катод до мінуса якщо включити підігрівач (подати на нього напруга), то струм через лампу буде протікати постійно Але ..

Якщо ми подамо на третій електрод, сітку, негативне по відношенню до катода напруга, то цим ми створимо додаткове електричне поле, що перешкоджає протіканню струму тим більше, чим більше величина цієї напруги Тобто, подаючи на сітку змінну напругу, ми отримаємо в анодному ланцюзі змінний струм, що змінюється за тим же законом, що напруга на сітці З однією різницею: струм в анодному ланцюзі досить значний, а додавши в анодний ланцюг резистор, ми отримаємо на ньому падіння напруги, яка значно більше, ніж напруга, підведене до сітки Іншими словами, ми посилили напруга, подане на сітку

Від моменту винаходу електронних ламп їх конструкція удосконалювалася, зявилися лампи, що мають чотири і більше електродів Мало того, зявилися лампи, у яких анод поєднувався з плоскою поверхнею скляної колби, покритої люмінофором Речовиною, яка світиться під впливом потоку електронів, що врізаються в анод Думаю, ви зрозуміли, що я говорю про електронно-променевій трубці осцилографа або телевізора

Спасибі лампам – ми здобули можливість спостерігати електричні сигнали (я не кажу про футбол) І тривалий час лампи були поза конкуренцією Теоретики описували їх роботу, роботу електричних схем, побудованих з використанням електронних ламп Ця теорія і донині залишається актуальна А практики придумували все нові і нові схеми, де використовувалися

активні елементи електричних ланцюгів, електронні лампи І ці схеми залишаються актуальні донині

Але як на зміну паровому двигуну прийшов двигун внутрішнього згоряння, так на зміну лампам прийшли напівпровідники Спочатку був діод Напівпровідникові діоди були не так практичні, як лампові І були дуже дорогі Але мало-помалу технологія їх виготовлення удосконалювалася, зявлялися нові матеріали, нові ідеї Сьогодні напівпровідникові діоди існують на всі смаки і будь-які потреби

Пізніше зявилися транзистори На відміну від ламп транзистори керовані не напругою, а струмом Йдеться про біполярних транзисторах Довелося трохи змінити підходи до створення схем, що працюють на транзисторах Але транзистори мали і ряд переваг перед лампами, а не тільки такі недоліки, як висока чутливість до зміни температури Технологія виробництва транзисторів так сильно змінила до них ставлення, що вони все частіше стали використовуватися у всіх електронних пристроях, а це, в свою чергу, призвело до їх здешевлення Сьогодні транзистор коштує так дешево, як лампи не коштували ніколи При виробництві ламп потрібно набагато більше операцій і матеріалів, ніж при виробництві транзисторів

Транзистори знайшли широке застосування не тільки в аналоговій техніці, але і в цифровій, яка в той час стрімко розвивалася Вимоги електронної промисловості привели до створення, спочатку модулів, а потім мікросхем Перші мікросхеми виконували з дуже маленьких транзисторів, які приварювалися до контактних майданчиків Пізніше складні схеми, що використовують десятки і сотні транзисторів, стали виконувати на одному кристалі

Так мікросхеми стали витісняти транзистори з ужитку Особливо в цифровій техніці Цифрова техніка, не як аналогова, вимагала все більшої кількості транзисторів І технологам довелося постаратися, розробляючи такі технології, щоб в одну мікросхему можна було вмістити тисячі і більше транзисторів

У сьогоднішніх мікроконтролерів всередині знаходиться мікропроцесор – серце будь-якого компютера – і ще багато інших корисних пристроїв: АЦП, ЦАП, інтерфейси введення-виведення даних, таймери, модулі широтно-імпульсної модуляції .. Цілий цифровий світ А для порівняння, поруч мікросхема регістра і мікроконтролера:

Рис 161 Мікроконтролер і регістр

Якби не написи, я не міг би сказати, хто з них хто

Мікроконтролери випускає безліч фірм: і Motorola, і Samsung, і Microchip, і Atmel, і Siemens, і Intel .. Кількість моделей мікроконтролерів сьогодні, думаю, не менше, ніж кількість моделей транзисторів років двадцять тому Чим же відрізняються мікроконтролери один від одного

Джерело: Гололобов ВН, – Самовчитель гри на паяльнику (Про електроніці для школярів і не тільки), – Москва 2012