تاریخچه الکترونیک

 در قرن بیست و یکم، هر روز با مدارها و دستگاه های الکترونیکی به اشکال گوناگون سر و کار داریم، زیرا گجت ها، لوازم خانگی، رایانه ها، سیستم های حمل و نقل، تلفن های همراه، دوربین ها، تلویزیون و غیره همگی دارای قطعات و دستگاه های الکترونیکی هستند.

 دنیای الکترونیک امروزی در حوزه‌های مختلفی مانند مراقبت‌های بهداشتی، تشخیص پزشکی، خودرو، صنایع، پروژه‌های الکترونیک و غیره نفوذ عمیقی کرده است و همه را متقاعد کرده است که بدون الکترونیک، واقعاً کار و زندگی کردن غیرممکن است. بنابراین، دانستن گذشته و تاریخچه مختصری از الکترونیک برای احیای ذهن و الهام گرفتن از افرادی است که جان خود را با درگیر شدن در چنین اکتشافات و اختراعات شگفت انگیزی فدا کردند برای مهندسین و دانشجویانی که در این حوزه فعالیت میکنند یک وظیفه میباشد.

در حقیقت تاریخ واقعی ظهور الکترونیک با اختراع دیود خلاء توسط (Alexander Fleming) الکساندر فلمینگ، در 1897و پس از آن اختراع یک تریود خلاء توسط لی دی فارست برای تقویت سیگنال های الکتریکی محسوب میشود . این منجر به معرفی لوله های تترود و پنتود شد که در جنگ جهانی دوم بر جهان تسلط داشتند.

پس از آن، عصر ترانزیستور با اختراع ترانزیستور اتصالی در سال 1948 آغاز شد. حتی اگر این اختراع خاص جایزه نوبل را دریافت کرد، اما بعداً با یک لوله خلاء حجیم جایگزین شد که انرژی زیادی را برای عملکرد مصرف می کرد. استفاده از مواد نیمه هادی ژرمانیوم و سیلیکون باعث شد تا این ترانزیستورها محبوبیت و استفاده گسترده ای در مدارهای الکترونیکی مختلف پیدا کنند.

سال‌های بعدی شاهد اختراع مدارهای مجتمع (IC) بودیم که ماهیت مدارهای الکترونیکی را به شدت تغییر داد زیرا کل مدار الکترونیکی بر روی یک تراشه ادغام شد که منجر به کاهش هزینه، اندازه و وزن دستگاه‌های الکترونیکی شد. سال‌های 1958 تا 1975 نشان‌دهنده معرفی آی‌سی با قابلیت‌های بزرگ‌تر از چندین هزار جزء بر روی یک تراشه واحد مانند یکپارچه‌سازی مقیاس کوچک، مقیاس متوسط ،​​بزرگ و IC‌های یکپارچه‌سازی در مقیاس بسیار بزرگ بود.

و این روند با JFETS و MOSFET که از سال 1951 تا 1958 با بهبود فرآیند طراحی دستگاه و با ساخت ترانزیستورهای قابل اعتمادتر و قدرتمندتر توسعه و ادامه یافت.

مدارهای مجتمع دیجیتال یکی دیگر از توسعه های قوی آی سی بودند که معماری کلی کامپیوترها را تغییر داد. این آی سی ها با منطق ترانزیستور (TTL)، منطق تزریق یکپارچه (I2L) و منطق امیتر مشترک (ECL) توسعه یافته اند. بعداً این آی سی های دیجیتال از فناوری های طراحی ساخت PMOS، NMOS  و CMOS استفاده کردند.

همه این تغییرات اساسی در همه این اجزا منجر به معرفی ریزپردازنده ها در سال 1969 توسط اینتل شد. بلافاصله پس از آن، مدارهای مجتمع آنالوگ توسعه یافتند که یک تقویت کننده عملیاتی برای پردازش سیگنال آنالوگ معرفی کردند. این مدارهای آنالوگ شامل ضریب های آنالوگ، مبدل های ADC و DAC و فیلترهای آنالوگ می باشد.

لوئیجی گالوانی (1737-1798) Luigi Galvani

لوئیجی گالوانی استاد دانشگاه بولونیا بود. او تأثیرات الکتریسیته را بر روی حیوانات به ویژه قورباغه ها مطالعه کرد. او با کمک آزمایشات در سال 1791 وجود الکتریسیته را در قورباغه ها نشان داد.

چارلز کولن (1737-1806) Charles Coulomb

چارلز کولن دانشمند بزرگ قرن هجدهم بود. او مقاومت مکانیکی را آزمایش کرد و قانون کولن بارهای الکترواستاتیکی را در سال 1799 توسعه داد.

آلساندرو ولتا (1745-1827) Allesandro Volta

آلساندرو ولتا دانشمند ایتالیایی بود. او باتری را در سال 1799 اختراع کرد. او اولین کسی بود که باتری (سلول ولتایی) را ساخت که می توانست در نتیجه یک واکنش شیمیایی برق تولید کند.

هانس کریستین اورستد (1777-1852) Hans Christian Oersted

هانس کریستین اورستد نشان داد که هرگاه جریانی از یک هادی عبور کند، یک میدان مغناطیسی با آن مرتبط است. او مطالعه الکترومغناطیس را آغاز کرد و آلومینیوم را در سال 1820 کشف کرد.

جورج سیمون اهم (1789-1854) George Simon Ohm

جورج سیمون اهم فیزیکدان آلمانی بود. او قانون اهم را در سال 1827 کشف کرد که رابطه ای بین جریان، ولتاژ و مقاومت است. واحد مقاومت به نام او نامگذاری شده است.

مایکل فارادی (1791-1867)  Michael Faraday

مایکل فارادی دانشمند بریتانیایی و آزمایشگر بزرگ الکتریسیته و مغناطیس بود. پس از کشف توسط اورستد، او القای الکترومغناطیسی را در سال 1831 نشان داد. این اصل اساسی کار ژنراتورها است.

ساموئل فینلی بریز مورس (1791-1872) Samuel Finley Breese Morse

ساموئل فینلی بریس مورس یک سیستم تلگراف را با آهنربای الکتریکی به خط مقدم آورد و کد مورس را در سال 1844 اختراع کرد و به نام او نامگذاری شد.

در سال 1837، گسترش یک سیستم تلگراف الکتریکی از یک سوزن مغناطیسی منحرف کننده استفاده کرد که توسط سر چارلز ویتستون و سر دبلیو اف کوک، که تلگراف اصلی راه آهن را در انگلستان تعمیر کردند، ساخته شد. مورس برای اینکه تلگراف را به سیستمی مناسب برای ارتباط تبدیل کند، بر اشکالات طراحی محدودیت‌های جریان الکتریکی و اطلاعاتی غلبه کرد تا به تلگراف اجازه دهد تا به یک سیستم امکان‌پذیر برای ارتباط تبدیل شود.

جوزف هنری (1799-1878) Joseph Henry

جوزف هنری یک دانشمند آمریکایی بود که به طور مستقل القای الکترومغناطیسی را در سال 1831 کشف کرد - یک سال قبل از کشف فارادی. واحد استقرا به نام او نامگذاری شد.

هاینریش FE لنز (1804-1865)

هاینریش FE Lenz در تارتو، شهر قدیمی دانشگاه، استونی متولد شد. او به عنوان استاد دانشگاه سن پترزبورگ مشغول به کار شد. او چندین آزمایش را روی سرب فارادی دنبال کرد.

او توسط قانون با نام خود مفتخر شده است و بیان می کند که عمل الکترودینامیکی جریان القایی به همان اندازه در برابر عمل القای مکانیکی مقاومت می کند. پس از آن، آن را به عنوان یک بیان برای حفظ انرژی شناسایی شد.

هرمان لود-ویگ فردیناند فون هلمهولتز (1821-1894)

هرمان لود-ویگ فردیناند فون هلمهولتز دانشمند جهانی و همچنین محقق بود. او در قرن نوزدهم یکی از دانشمندان مشهور است. در سال 1870، پس از بررسی تمام تئوری های رایج الکترودینامیک، او از نظریه ماکسول که کمی در قاره اروپا به رسمیت شناخته شده بود، حمایت کرد.

جیمز کلرک ماکسول (1831-1879)

جیمز کلرک ماکسول یک فیزیکدان بریتانیایی بود و در سال 1873 رساله ای در مورد مغناطیس و الکتریسیته نوشت. او معادلات میدان الکترومغناطیسی را در سال 1864 توسعه داد. معادلات موجود در آن با کار هرتز و کار فارادی توضیح و پیش بینی شد. جیمز کلرک ماکسول نظریه مهمی را تدوین کرد - یعنی نظریه الکترومغناطیسی نور.

سر ویلیام کروکس (1832-1919)

سر ویلیام کروکس تخلیه الکتریکی را با استفاده از "لوله های کروکس" توسعه داد که در سال 1878 بسیار تخلیه شدند. این مطالعات، تحقیقات جی جی تامسون را در سال 1890 در مورد پدیده لوله تخلیه و همچنین الکترون پایه گذاری کرد. سر ویلیام همچنین عنصر تالیم را برای تکمیل رادیومتر اختراع کرد.

الیور هیوساید (1850-1925)

الیور هیوساید با معادلات ماکسول کار کرد تا خستگی ناشی از حل آنها را کاهش دهد. در این روش، او یک فرم تحلیل برداری به نام "حساب عملیاتی" ایجاد کرد که دیفرانسیل (d/dt) را از طریق متغیر جبری (p) تغییر داد تا معادلات دیفرانسیل را برای معادلات جبری تغییر دهد. بنابراین این کار سرعت حل را تا حد زیادی افزایش می دهد.

الیور همچنین لایه هوای یونیزه شده را اختراع کرد و آن را به نام خود نامگذاری کرد، که می‌توان اندوکتانس را در خطوط انتقال برای افزایش فاصله انتقال گنجاند و بارها پس از شتاب، از نظر جرم بزرگتر می‌شوند.

هاینریش رودلف هرتز (1857-1894)

هاینریش رودلف هرتز اولین دانشمندی بود که وجود امواج رادیویی را نشان داد. انگیزه او از هلمهولتز و ماکسول بود.

او در سال 1887 سرعت امواج رادیویی را نشان داد و همچنین به امواج هرتزی که معادل امواج نور بود نیز معروف بود. واحد فرکانس مانند هرتز به نام او نامگذاری شده است.

هنریش رودلف هرتز (1857-1894)

هنریش رودولف هرتز فیزیکدان آلمانی متولد 1857 در هامبورگ بود. او تابش الکترومغناطیسی پیش بینی شده توسط ماکسول را نشان داد. او با استفاده از روش‌های آزمایشی، نظریه را با ابزارهای مهندسی ارسال و دریافت پالس‌های رادیویی اثبات کرد. او اولین کسی بود که اثر فوتوالکتریک را نشان داد. واحد فرکانس در افتخار او هرتز نامگذاری شد.

چارلز پروتئوس اشتاینمتز (1865-1923)

چارلز پروتئوس اشتاینمتز ریاضیات مربوط به تلفات پسماند را کشف کرده است، بنابراین به مهندسان اجازه می دهد تلفات مغناطیسی را در ترانسفورماتورها کاهش دهند. چارلز همچنین ریاضیات مربوط به اعداد مرکب را در تجزیه و تحلیل AC به کار برد و بنابراین طراحی مهندسی سیستم های الکتریکی را بر مبنای علمی در جای یک هنر سیاه قرار داد.

همراه با نیکولا تسلا، او مسئول تولید برق است که از سیستم DC ناکارآمد ادیسون به سمت سیستم AC شیک تر فاصله دارد.

بن فرانکلین (1746-52)

بن فرانکلین ژنراتورهای مختلف الکترواستاتیکی را با گلوله های شیشه ای دوار برای آزمایش اختراع کرد. او با استفاده از این آزمایش، نظریه الکتریسیته را برای سیال منفرد اختراع کرد.

در تئوری های قبلی از دو سیال الکتریکی و دو سیال مغناطیسی استفاده می شد. بنابراین او به سادگی یک جریان الکتریکی غیرقابل تصور در جهان را تصور کرد. نابرابری در بارهای الکتریکی از طریق بیش از حد (+) در غیر این صورت نقص (-) تنها مایع الکتریکی روشن شد. نمادهای مثبت و منفی در مدار الکتریکی ظاهر می شوند.

آندره ماری آمپر (1775-1836)

آندره ماری آمپر یک ریاضیدان و فیزیکدان فرانسوی بود. او اثرات جریان الکتریکی را مطالعه کرد و شیر برقی را اختراع کرد. واحد SI جریان الکتریکی (آمپر) به نام او نامگذاری شد.

کارل فردریش گاوس (1777-1855)

کارل فردریش گاوس دانشمند فیزیک و بزرگترین ریاضیدان آلمانی بود. او در بسیاری از زمینه ها مانند جبر، تجزیه و تحلیل، آمار، الکترواستاتیک و نجوم مشارکت داشت. واحد CGS چگالی میدان مغناطیسی به نام او نامگذاری شد.

ویلهلم ادوارد وبر (1804-1891)

ویلهلم ادوارد وبر فیزیکدان آلمانی بود. او با دوستش کارل سرخ شده ریچ، مغناطیس زمین را بررسی کرد. او یک تلگراف الکترومغناطیسی را در سال 1833 ابداع کرد و همچنین سیستمی از واحدهای الکتریکی مطلق را ایجاد کرد و واحد شار MKS به نام وبر نامگذاری شد.

توماس آلوا ادیسون (1847-1932)

توماس آلوا ادیسون یک تاجر و یک مخترع آمریکایی بود. او دستگاه‌های زیادی مانند لامپ‌های برقی کاربردی، دوربین‌های فیلمبرداری، عکس‌ها و موارد دیگر را توسعه داد. هنگام اختراع لامپ الکتریکی، او اثر ادیسون را مشاهده کرد.

نیکولا تسلا (1856-1943)

نیکولا تسلا سیم پیچ تسلا را اختراع کرد. موتور القایی تسلا؛ جریان متناوب (AC)؛ سیستم تامین برق که شامل یک ترانسفورماتور است . برق و موتور 3 فاز. در سال 1891 سیم پیچ تسلا اختراع شد و در تجهیزات الکترونیکی، تلویزیون و رادیو مورد استفاده قرار گرفت. واحد چگالی میدان مغناطیسی به نام او نامگذاری شد.

گوستاو رابرت کیرشهوف (1824-1887)

گوستاو روبرت کیرشهوف فیزیکدان آلمانی بود. او قانون Kirchhoff را ایجاد کرد که امکان محاسبه ولتاژ، جریان و مقاومت شبکه های الکتریکی را فراهم می کند.

جیمز پرسکات ژول (1818-1889)

جیمز پرسکات ژول یک آبجو و یک فیزیکدان انگلیسی بود. او قانون بقای انرژی را کشف کرد. واحد انرژی - ژول به افتخار او نامگذاری شد. برای توسعه مقیاس دما، او با لرد کلوین کار کرد.

سر جان امبروز فلمینگ (1849-1945)

اولین لوله دیودی توسط سر جان امبروز فلمینگ در سال 1905 اختراع شد. این دستگاه شامل سه سرب است که دو سرب بخاری و کاتد و دیگری صفحه است.

لی دی فارست (1873-1961)

لی دو فارست یک مخترع آمریکایی بود و اولین لامپ خلاء تریود را اختراع کرد: لوله صوتی در سال 1906. او به عنوان پدر رادیو مفتخر شد.

آلبرت اینشتین (1879-1955)

در سال 1905، انیشتین درگیر نتایج تجربی ماکس پلانک شد تا متوجه شد که انرژی الکترومغناطیسی از تابش اشیاء در مقادیر مجزا تولید می‌شود.

قدرت این کمیت های ساطع شده به عنوان کوانتوم نور شناخته می شود و با فرکانس تابش نسبت مستقیم داشت. در اینجا این فرکانس با نظریه الکترومغناطیسی استاندارد بسته به معادلات ماکسول و همچنین قوانین ترمودینامیک متفاوت بود.

اینشتین از فرضیه کوانتومی پلانک برای توضیح تشعشعات الکترومغناطیسی قابل مشاهده و در غیر این صورت نور استفاده کرد. بر اساس دیدگاه انیشتین، پرتو را می توان به گونه ای تجسم کرد که بسته های مجزای تشعشع را شامل شود.

انیشتین از این تجزیه و تحلیل برای روشن کردن اثر فوتوالکتریک استفاده کرد، جایی که فلزات خاصی پس از روشن شدن از طریق نور در فرکانس مشخص، الکترون تولید می کنند. نظریه اینشتین منبع مکانیک کوانتومی است.

والتر شاتکی (1886-1997)

والتر شاتکی فیزیکدان آلمانی بود. او نویز شات- نویز الکترونی تصادفی را در لوله های ترمیونی تعریف کرد و لوله خلاء شبکه چندگانه را اختراع کرد.

ادوین هوارد آرمسترانگ (1890-1954)

ادوین هاوارد آرمسترانگ مخترع و مهندس برق آمریکایی بود. او نوسانگر الکترونیکی و بازخورد احیا کننده را اختراع کرد. در سال 1917، او رادیو superheterodyne را اختراع کرد و رادیو FM را در سال 1933 به ثبت رساند.

جک سنت کلر کیلبی (1923-2005)

جک سنت کلر کیلبی IC(مدار مجتمع) را در ابزارهای تگزاس در حین تحقیق در مورد کوچک سازی، یک نوسان ساز تغییر فاز با قطعات متصل به هم مستقل، اختراع کرد. او در سال 1959 حق چاپ را دریافت کرد.

رابرت نورتون نویس (1927-1990)

رابرت نورتون نویس IC را با استفاده از یک رویکرد عملی برای مقیاس بندی اندازه مدار پیاده سازی کرد. او در سال 1957 سازمان دهنده شرکتی مانند Fairchild Semiconductor شد.

در سال 1959، نویس و همکارش یک طرح تراشه نیمه رسانا را اختراع کردند. فکری مشابه به طور جداگانه برای "جک کیلبی" در تگزاس اینسترومنتز در همان سال به ذهن خطور کرد. بنابراین، هر دو Noyce و Kilby حق ثبت اختراع اعطا شد.

در سال 1968 نورتون و گوردون مور اینتل را تأسیس کردند. در سال 1971، تد هاف، طراح اینتل، ریزپردازنده اصلی یعنی 4004 را اختراع کرد.

سیمور کری (1925-1996)

در سال 1976، پدر ابر رایانه ها به نام سیمور کری و جورج آمدال به عنوان صنعت ابر رایانه ها تعریف شد.

تاریخچه الکترونیک حوزه بزرگی است و امکان ارائه اطلاعات کامل تاریخچه سیستماتیک در گستره محدود وجود ندارد. به هر حال مفهوم الکترونیک ابتدا مانند فلسفه شروع شد، بعد از آن فیزیک، بعد از آن مهندسی برق و اکنون این مفهوم به رسمیت شناخته شده است.

تولد الکترونیک مدرن از یک دیود خلاء آغاز می شود. در قرن بیستم به این دلیل الکترونیک تغییر کرده است زیرا تمام سیستم های مورد استفاده امروز مبتنی بر الکترونیک هستند. از این طریق، به نظر می رسد آینده الکترونیک به دلیل رشد در الکترونیک بسیار خوب باشد. زیرشاخه های آینده مانند بیوانفورماتیک و ارتباطات کوانتومی، مناطق پیشرو در الکترونیک هستند.

منبع این مقاله

 Brief History of Electronics and Their Development

ترجمه شده توسط موج الکترونیک