Elettronica

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L’elettronica è una branca dell’ingegneria che si occupa dello studio e dell’applicazione dei materiali, dei dispositivi e dei circuiti elettrici utilizzati nell’amplificazione e nella commutazione dei segnali elettrici. Una possibile classificazione divide l’elettronica in tre grandi branche: componenti e circuiti, telecomunicazioni ed informatica.

La nascita dell’elettronica può essere fatta risalire alla scoperta dell’effetto Edison fatta da Thomas Edison nel 1883. Durante un’esperienza effettuata con una lampada a incandescendenza, egli rivelò, in un involucro di vetro in cui era stato fatto il vuoto, il passaggio di una corrente elettrica, che fluiva da un filamento riscaldato verso un elettrodo metallico freddo, quando tale elettrodo si trovava ad un potenziale positivo rispetto al filamento; tale flusso di corrente cessava invece invertendo la polarità dell’elettrodo metallico. È da tempo ben noto che questa corrente è dovuta al moto di elettroni emessi dal filamento caldo che si spostano verso l’elettrodo positivo (anodo).

Nel 1897 J. A. Fleming applicò l’effetto Edison alla rivelazione e rettificazione di segnali radio in un tubo a vuoto (detta valvola di Fleming), che si può considerare il progenitore dei moderni diodi. Un importantissimo sviluppo si ebbe nel 1907 allorchè Lee de Forest introdusse un terzo elettrodo, la griglia, nella valvola di Fleming, realizzando quel dispositivo che va sotto il nome di triodo. Mediante questa griglia, situata fra la sorgente di elettroni (filamento caldo) e l’anodo, è possibile controllare il flusso della corrente mediante l’applicazione di piccole differenze di potenziale, e ottenere pertanto guadagno di potenza.

I progressi dell’elettronica all’inizio del ‘900

Tuttavia furono necessari notevoli progressi nella tecnica del vuoto, nella conoscenza delle proprietà dei materiali emettitori di elettroni, e nel progetto dei circuiti, prima che potessero essere sfruttate tutte le possibilità dei triodi. Nel 1926 per superare alcune difficoltà connesse con la capacità degli elementi interni che impedivano l’impiego dei triodi a frequenze superiori a circa alcuni inconvenienti che si presentavano nel funzionamento del tetrodo. un quarto elettrodo, la griglia schermo. Alcuni anni dopo lo stesso Hull aggiunse al tetrodo una terza griglia, il soppressore », per ovviare ad alcuni inconvenienti che si presentavano nel funzionamento del tetrodo.

Quest’ultimo tipo di valvola, nota col nome di pentodo, aveva proprietà tali che poteva venire impiegata con successo su un intervallo di frequenze molto ampio, e pertanto divenne la valvola di più largo e generale impiego. Di pari passo con lo sviluppo dei tubi a vuoto si registrarono notevoli progressi nel progetto e nella realizzazione dei componenti passivi (resistenze, capacità), necessari per sfruttare praticamente le proprietà delle valvole nei circuiti elettronici; la tecnologia del vuoto subiva notevoli miglioramenti e la progettazione dei circuiti su nuove basi consentiva di fabbricare delle unità sempre più flessibili ed adatte per le applicazioni più disparate.

Elettronica dello stato solido

Con il termine “stato solido” in elettronica ci si riferisce, in generale, a tutti i dispositivi a semiconduttore (che differiscono da tutti gli altri componenti e dispositivi elettronici in quanto non hanno parti meccaniche in movimento – dispositivi elettromeccanici). Questo termine deriva dalla contrapposizione con i dispositivi elettronici del passato, ovvero dei tubi a vuoto o a gas, nei quali gli elettroni si muovono in regioni di spazio libere.

L’elettronica dello stato solido si basa sulle conoscenze derivanti dalla fisica dello stato solido e permette lo sviluppo di tutti quei componenti nei quali gli elettroni si muovono all’interno di materiali solidi (ossia i semiconduttori); come ad esempio i microprocessori.

A parità di applicazioni, i circuiti realizzati con la tecnologia dell’elettronica dello stato solido sono caratterizzati da livelli di tensione e di corrente molto più bassi rispetto agli analoghi circuiti realizzati con tubi elettronici.

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