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Parte de la física que estudia y utiliza las variaciones de cantidades eléctricas (campos electromagnéticos, cargas eléctricas, corrientes y voltajes eléctricos) para capturar, transmitir y explotar información; técnica derivada de esta ciencia. La particularidad de la electrónica es interesarse no por las corrientes en sí mismas ni por la energía que transportan, sino por la información que son capaces de transmitir. El diodo, el transistor y el “circuito integrado lineal”, o amplificador operacional, son los componentes elementales de las múltiples “cadenas electrónicas” (radio, televisión, equipo de música, computadora) que poco a poco han invadido nuestra vida diaria. En la base de la electrónica se encuentran los fenómenos relacionados con las propiedades del electrón. Si establecemos entre dos electrodos colocados en un recinto donde la presión del gas es del orden de una milésima de milímetro de mercurio un voltaje de varios miles de voltios, unos pocos electrones arrancados del electrodo positivo se aceleran a energías suficientes para causar por impacto. contra las moléculas del gas residual a ionización, es decir, una pérdida de electrones de estas moléculas. Aparece una corriente real de electrones. Por la acción de campos eléctricos y magnéticos, fue posible determinar la carga y la masa del electrón. Cuando los átomos se ensamblan para formar un cristal, las interacciones que experimentan debido a su proximidad actúan sobre sus capas electrónicas. Las capas profundas están poco perturbadas y sus electrones permanecen localizados alrededor del núcleo. Por otro lado, la capa exterior está profundamente modificada. Los electrones de esta capa ya no están localizados alrededor de un átomo y su energía tiene un valor incluido en una determinada banda llamada «banda de valencia». Si esta tira no está completamente llena, el material es un metal, y la aplicación de un campo eléctrico tendrá el efecto de superponerse a una alta velocidad de agitación térmica (del orden de 1500 km / s en cobre a temperatura ordinaria), pero con promedio cero, una velocidad de desplazamiento global del orden de 1 mm / s en la dirección opuesta del campo eléctrico. Es este desplazamiento el que constituye la corriente eléctrica en los metales. Si, por el contrario, la banda de valencia está completamente llena, decimos que se trata de una aislante oa un semi conductor. En un metal, la nube de electrones libres no puede salir del cristal debido a la existencia de una barrera de potencial en la superficie. Pero, si el metal se lleva a una temperatura alta, la agitación térmica proporciona a algunos de los electrones la energía necesaria para cruzar esta barrera. Su’Efecto termoelectrónico. Colocando este metal en una cámara de alto vacío y aplicando una diferencia de potencial entre él y otro electrodo, llamado “placa”, se pueden recolectar los electrones así emitidos. Este es el principio del diodo o válvula. La energía necesaria para cruzar la barrera de potencial también puede suministrarse iluminando el metal con luz de longitud de onda suficientemente corta (generalmente radiación ultravioleta). Su’efecto fotoeléctrico, que es en particular la base del funcionamiento de las células fotoeléctricas. Los canales electrónicos (radio, televisión, estéreo, computadora), ahora omnipresentes, constan de tres etapas con diferentes funciones: un sensor, un amplificador y un dispositivo de reproducción de información. Piso de arriba sensor transforma una cantidad física en voltaje o corriente eléctrica: un micrófono traduce una variación en la presión del sonido en una variación en el voltaje; un cabezal de lectura de grabadora, magnetización variable de corriente; una celda fotoeléctrica, una diferencia de voltaje en la iluminación. El papel del suelo amplificador, que siempre incluye transistores o amplificadores operacionales, es procesar estas cantidades eléctricas, cuya amplitud es generalmente baja, de modo que puedan ser traducidas acústica, visualmente o de otra manera, por elpiso de restitución (un altavoz, una pantalla, un simple diodo emisor de luz o un relé que acciona un motor). La calidad de la restitución depende obviamente de la calidad del dispositivo electrónico, y los requisitos son muy diferentes según el campo de uso considerado: telecomunicaciones, procesamiento de datos, medidas industriales o médicas, o incluso electrónica conocida como “público en general”. Desde el nacimiento de los circuitos integrados, el número de transistores por chip se ha duplicado cada quince meses, porque las dimensiones de los transistores y sus conexiones metálicas disminuyen constantemente: ahora son menos de una millonésima de metro (μm). Los avances en la integración no solo han hecho posible realizar sistemas cada vez más complejos en un solo chip, sino que también han reducido significativamente el costo de realizar una función. Para hacer retroceder los límites de la integración, se implementan nuevas técnicas de fabricación (litografía por haz de electrones o rayos X) para perfeccionar aún más el diseño del circuito. Para acomodar más elementos en un chip, algunos fabricantes intentan colocarlos ya no en horizontal sino en vertical, dando lugar así a circuitos tridimensionales reales. El silicio todavía tiene buenos años por delante (creemos que podemos reducir el ancho de las pistas de un circuito integrado de este tipo a 0,1 μm), pero también estamos estudiando nuevos materiales, cuya principal ventaja radica menos en su capacidad para integrar más transistores que en su capacidad para operar más rápido a través de una conmutación más rápida. Es el caso del arseniuro de galio (AsGa), que ya se utiliza para determinados circuitos y que se espera que permita producir, con igual número de transistores, circuitos cinco veces más rápidos que el silicio. Además, muchos investigadores están estudiando la superconductividad, un fenómeno cuántico que puede aparecer en determinados sólidos a baja temperatura y que se caracteriza fundamentalmente por la repentina desaparición de la resistividad eléctrica. LOS’Efecto Josephson, nombrado en honor al físico británico que lo descubrió a principios de la década de 1960, podría permitir circuitos que consuman mucho menos y cambien mucho más rápido que cualquier otra tecnología existente. Pero su implementación sigue siendo extremadamente delicada. Los laboratorios están estudiando lo que los especialistas llaman integración de «oblea completa»: en lugar de fabricar cientos de circuitos idénticos en una oblea de sustrato, ¿por qué no integrar directamente un circuito y uno solo, mucho más grande? Los problemas de diseño, fabricación (una de las principales dificultades es la obtención de obleas sin defecto alguno), desarrollo y uso son numerosos, y esta técnica está apenas en sus inicios. La investigación llevada a cabo sobre transistores de efecto cuántico y electrónica molecular puede resultar ser portadora de trastornos tan importantes como la invención del transistor. 1904 : invención del diodo por el británico J. A. Fleming. 1906 : invención del triodo por el estadounidense L. De Forest. 1948 : invención del transistor por los estadounidenses J. Bardeen, W. Brattain y W. Shockley. 1958-1959 : desarrollo del circuito integrado por los estadounidenses J. Killy (Texas Instruments) y R. Noyce (Fairchild). 1964 : primer ordenador que utiliza circuitos integrados (IBM 360). 1971 : comercialización del primer microprocesador (Intel 4004, 2.300 transistores). 2000 : comercialización del Pentium 4 de Intel, un microprocesador que contiene 42 millones de transistores y opera en una frecuencia de 1.4 GHz.
Los fenómenos básicos
Rayos catódicos
Conducción en sólidos cristalizados
Los otros efectos
Cómo funciona una cadena electrónica
Evolución futura
Integración cada vez más avanzada
Nuevos materiales
El uso de nuevos efectos.
Integración de «tramo completo»
Otras investigaciones
Puntos de referencia cronológicos
