electrónica

Parte da física que estudia os fenómenos e os dispositivos que se basean no movemento e no control do tránsito de partículas cargadas nun gas, no baleiro ou en materiais sólidos, coma os semicondutores e os illantes, baixo a influencia de forzas eléctricas e magnéticas. Os principios fundamentais da electrónica son a emisión termoiónica, o efecto fotoeléctrico e as propiedades dos semicondutores e dos cristais. O desenvolvemento da electrónica como ciencia é un fenómeno recente. Crookes obtivo os primeiros electróns libres co seu tubo, e no ano 1886 Hertz descubriu a maneira de producir ondas electromagnéticas. O primeiro en conseguir a transmisión de ondas a gran distancia foi Marconi. Isto ofreceu a posibilidade de desenvolver os medios de comunicación sen fíos, pero o pulo definitivo á electrónica foi o descubrimento da válvula electrónica ou díodo. Xa no ano 1884 Edison observou a emisión de electróns dun filamento incandescente dentro dunha lámpada de baleiro; introducindo unha placa metálica positiva decatouse de que a corrente electrónica pasaba do filamento á placa, pero non se producía o proceso inverso. En 1904 Fleming, discípulo seu, inventou o díodo, que constituíu a orixe de todos os tubos ideados posteriormente. Lee de Forest modificou o díodo engadíndolle un terceiro electrodo, en forma de reixa, entre o filamento e a placa e creou, así, o tríodo, que permitiu a amplificación e a xeración de ondas electromagnéticas e fixo posible a radiotelegrafía e a radiodifusión. O tríodo modificouse de xeito sucesivo e mellorouse mediante a introdución de máis electrodos reguladores, e así obtivéronse os tubos multielectródicos, como o tétrodo, o péntodo ou o óctodo. Máis tarde elaboráronse os tubos de gas, como o tiratrón, o ignitrón ou o excitrón. As ondas curtas e ultracurtas poden orientarse cara a direccións ben definidas; isto favoreceu a invención do radar e do magnetrón. O tubo de raios catódicos permite conseguir unha representación visual dunha tensión eléctrica e é a base da televisión e do osciloscopio. O tubo de Coolidge fai posible a xeración de raios X. O efecto fotoeléctrico, interpretado por Einstein en 1905 en termos de mecánica cuántica, constitúe o fundamento das células fotoeléctricas. A utilización de campos magnéticos e eléctricos para concentrar os electróns orixinou a óptica electrónica e a construción, no ano 1937, do primeiro microscopio electrónico. Paralelamente, desenvolveuse outra parte da física, a física do estado sólido. A teoría das bandas de enerxía, nos sólidos, permitiu explicar as características e as propiedades dos materiais semicondutores e illantes. O descubrimento, por Schaff e Theurer, do papel que fan as impurezas dos grupos III e V nos semicondutores, permitiu obter os primeiros díodos de unión con xermanio (1943) e silicio (1944). En 1947, os físicos Brattain e Bardeen dos laboratorios Bell, ao estudar certas propiedades dos semicondutores, obtiveron o primeiro transistor de contacto. Este era moi deficiente e Schockley propuxo o transistor de unión. Obtido por Schockley e por Sparks en 1951, non foi ata 1954 cando os laboratorios da Texas Instruments conseguiron o primeiro transistor de silicio, dispositivo que realizaba unha función semellante á dun tríodo, pero con moitas vantaxes. En 1960 establecéronse as bases para a integración de diferentes compoñentes nunha mesma plaqueta de semicondutor. Chegaron a aparecer outros dispositivos semicondutores, coma o tiristor en 1956, o díodo túnel descuberto por Esaki en 1958, ou os díodos electroluminescentes (LED) de Allen e Gibbon no ano 1959. Tamén son dos anos sesenta a maioría de dispositivos semicondutores con aplicacións no campo das microondas; Gunn presentou o díodo que leva o seu nome en 1963, e foi seguido por Loach e Johnson en 1964 co díodo IMPATT, por Prager en 1967 co TRAPATT e por Wright en 1968 co díodo BARRIT. Pero a principal innovación introduciuna Kilby, cando en 1958 construíu o primeiro circuíto integrado (un oscilador) nos laboratorios da Texas Instruments. En 1962 apareceu o transistor IGFET, ou transistor MOS, que se logrou integrar. A tecnoloxía MOS iniciou o desenvolvemento da microelectrónica. Logo apareceron a técnica NMOS e as memorias EPROM, e tamén se desenvolveron novas tecnoloxías, tanto bipolares coma unipolares, derivadas das anteriores (VMOS, CMOS e outras). A introdución da técnica de implantación iónica no ano 1970, o desenvolvemento da litografía por proxección óptica (1973) ou por proxección de ións (1974), permitiu reducir as dimensións de resolución do proceso de integración. O proceso LOCMOS desenvolvido por Philips en 1975 fixo que a electrónica puidese orientarse cada vez máis cara á miniaturización. A litografía por raios X, perfeccionada en 1978 no Xapón, abriulle o camiño á VLSI. A optoelectrónica enriqueceuse coa aparición de diferentes tipos de fotoacopladores, coma fotodíodos, fototransistores e fototiristores, e de células fotovoltaicas, de enorme aplicación como as células solares, básicas para o aproveitamento da enerxía solar; hai que destacar tamén as fibras ópticas, os díodos electroluminiscentes (LED) e os cristais líquidos (LCD). Non obstante , a contribución máis destacable da electrónica foi, sen dúbida, o microprocesador, que marcou outra etapa da microelectrónica e da microinformática. A aplicación da electrónica á industria e á técnica chegou a ser moi ampla. Conseguíronse importantes progresos no funcionamento das máquinas e na regularidade da fabricación, e construíronse aparellos que aumentan as posibilidades industriais, coma o quentamento por correntes de alta frecuencia, a transformación da enerxía eléctrica na forma e na frecuencia convenientes, a rectificación, a amplificación, a oscilación e a multiplicación de tensión, o mando de motores, os reguladores de velocidade, os conmutadores de avance, os servomecanismos, o mando de máquinas-ferramenta, as medidas electrónicas na investigación industrial (entre outros, voltímetros electrónicos, osciloscopios, microscopios electrónicos, estroboscopios, tacómetros ou cronómetros), o control de materiais por raios X e por ultrasóns, os comparadores electrónicos, as calculadoras e outros aparellos para o tratamento da información, o control a distancia, e outros. Os dispositivos electrónicos teñen vantaxes decisivas respecto aos dispositivos eléctricos ordinarios: amplifican un sinal eléctrico millóns de veces, funcionan a unhas velocidades moito máis elevadas e rectifican a corrente alterna con máis facilidade e rendemento. Son moi útiles, polo tanto, para o automatismo, e con eles poden construírse servosistemas que actúan como verdadeiros robots. Nos últimos tempos, o desenvolvemento da electrónica dixital deulle un gran pulo á informática e aos medios de comunicación.