Отрасли промышленной электроники
Промышленная электроника – это часть электроники, которая занимается использованием полупроводниковых, ионных и электронных устройств в промышленности.
Промышленная электроника делится на две обширные области:
- Энергетическая электроника занимается преобразованием одного вида электроэнергии в другой. Большая часть преобразований электрической энергии осуществляется полупроводниковыми приборами, основными из которых являются инверторы, выпрямители преобразователи частоты, а также преобразователями переменного и постоянного напряжений.
- Информационная электроника занимается разработкой электронных устройств, которые используются для отображения, передачи и обработки информации. К таким приборам относятся логические схемы, генераторы напряжений, дисплеи вычислительных машин, индикаторные устройства и т.п. Отличительной чертой современных представителей информационной электроники являются многообразие ассортимента и сложность исполнения. Информационная электроника связана с развитием и совершенствованием интегральных схем.
Высокая скорость и сложность процессов в энергосистемах требует активного внедрения электронно-вычислительных машин, связанных со сложными электронными устройствами, для управления и расчета режима их работы. Современные полупроводниковые преобразователи представляют собой один из основных элементов нагрузочных сетей, таким образом они определяют режим работы всей сети в целом. Электронные устройства являются сложными компонентами электромеханических и энергетических установок, поэтому для их разработки привлекаются высококвалифицированные специалисты в области автоматики, вычислительной техники и промышленной электроники.
Направления развития промышленной электроники
Доминирующими направлениями в развитии промышленной электроники являются:
- Разработка устройств и установок, которые обеспечивают технологическое воздействие на биологические объекты, детали машин, материалы и другие объекты за счет использования потоков электронов и ионов, а также потоков электромагнитного излучения, в том числе и лазерного.
- Разработка электронных средства систем регулирования, сбора, управления, отображения и контроля информации о техническом состоянии промышленных объектов. Так как в последние годы бурное развитие наблюдается в области распространения промышленных микроконтроллеров в состав электронных средств управления начали также включать комплексы программных и аппаратных средств.
- Создание вторичных источников питания для промышленных объектов, в том числе для радиотехнических установок, а также установок, которые выполняют коммутирующие, защитные, стабилизирующие и другие функции; управляемы обмен энергии между разнообразными источниками или между накопителями и источниками энергии (например, конденсаторная батарея и сеть).
- Преобразование электрического тока промышленной мощности (50 Гц) в постоянный ток или преобразование постоянного электрического тока в переменный ток с заданной частотой, а также преобразование переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты.
Полупроводниковые приборы и оптоэлектроника
В современной промышленной электронике наиболее широкое распространение получили полупроводниковые приборы, имеющие следующие преимущества: долговечность, высокий коэффициент полезного действия, высокая степень надежность, а также малые масса и габариты. Одно из основных направлений развития полупроводниковой электроники является интегральная микроэлектроника. В больших интегральных схемах может содержаться несколько сот тысяч элементов (диоды, транзисторы и т.п.), а их размеры при этом могут составлять 2-3 микрометра. Высокая скорость действия больших интегральных схем способствовала быстрому развитию микрокомпьютеров и микропроцессоров.
Оптоэлектроника – это раздел электроники, который занимается использованием электрических и оптических средств передачи, обработки и хранения данных.
Оптоэлектроника охватывает исследования взаимодействия между электронами твердых тел и других субстанций с электромагнитными полями оптического диапазона (длина волны от 1 нанометра до 1 миллиметра). Основными направлениями ее развития являются преобразование электрической энергии в оптическую (или наоборот) или использование оптических сигналов в качестве носителей информации. По назначению оптоэлектронные устройства делятся на устройства для изоляции электрических цепей (оптопары), для преобразования света в электрический ток (фотодиоды, фототиристоры, фоторезисторы, фотоэлектронные умножители и т.п.), для преобразования электрического тока в свет (светодиоды, лазеры и т.п.).
