전기에서 전자로: 회로 제어의 진화

소개

전기 회로 강의 시리즈의 세 번째 권은 중대한 전환점을 표시합니다. 우리는 단순 전기 회로의 영역에서 역동적인 전자 회로의 세계로 공식적으로 이동합니다. 전기 회로가 전하의 꾸준한 흐름을 위한 전도 경로에 의존하는 반면, 전자 회로는 새로운 차원, 즉 전압이나 전류인지에 관계없이 다른 전기 신호에 의한 흐름 제어를 도입합니다.

전자 회로

학생들은 이미 스위치, 포텐셔미터, 레오스탯이 전하 흐름을 조절할 수 있음을 이해합니다. 핵심 차이는 그 제어가 어떻게 달성되는가입니다. 기계 장치는 외부 물리적 힘에 반응합니다; 전자 장치는 전기 신호에 반응합니다. 즉, 전자 회로에서 '전기가 전기를 제어합니다.' 이 자기 참조적 제어가 증폭, 발진, 디지털 로직의 기초가 됩니다.

현대 전자 시대의 역사

토마스 에디슨

1880년, 토마스 에디슨은 백열등의 가열된 필라멘트를 통과하는 적은 전류가 진공 봉투 내부의 금속판으로 전자를 몰아낼 수 있음을 발견했습니다. 이는 현재 에디슨 효과라고 불리는 현상입니다. 배터리의 유일한 역할은 필라멘트를 가열하는 것이었습니다. 어떤 열원이든 전자 흐름을 가능하게 했습니다. 이 현상이 진공 전자공학의 기초를 놓았습니다.

이 발견에서 비롯된 주요 장치에는 플레밍 밸브(진공 다이오드)와 드포레스트 오디온 3극관 증폭기가 있습니다.

진공 다이오드

1904년, 마르코니 무선 회사의 존 플레밍은 외부 플레이트 전압 인가로 필라멘트에서 플레이트로 전류가 흐르지만 역방향 흐름은 차단됨을 보였습니다. 최초의 진공 다이오드를 만든 것입니다. 이 장치는 교류를 직류로 정류하는 것을 가능하게 했습니다.

오디온관

리 드포레스트가 도입한 오디온관은 세 번째 전극(그리드)을 추가하여, 작은 전압이 필라멘트에서 플레이트로의 더 큰 전자 흐름을 변조할 수 있게 했습니다. 이 돌파구는 전자 증폭과 신호 제어의 시대를 열었습니다.

진공관 기술에 대한 포괄적 개요는 이 권의 마지막 장에서 관심 있는 독자를 위해 다룹니다.

트랜지스터

1948년 트랜지스터의 발명은 분수령이었습니다. 부피가 큰 진공관을 대체하여, 트랜지스터는 콤팩트한 고체 패키지에서 동일한 증폭 및 스위칭 기능을 달성했습니다. 트랜지스터 기술은 반도체 물질을 사용하여 크기, 전력 소비, 비용을 획기적으로 줄였으며 현대 전자공학의 기초가 되었습니다.

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