電子產品
電子產品是一門科學和工程學科，研究並應用物理原理來設計，創建和操作操縱電子和其他電動顆粒的設備。電子設備是電氣工程的子場，但它與之不同，因為它專注於使用晶體管，二極管和集成電路等主動設備來控制和放大電流的流動，並將其從一種形式轉換為另一種形式，例如從交流電流（AC）到直流（DC）或從模擬到數字。電子產品還包括微電子，納米電子，光電和量子電子產品的領域，這些場涉及在顯微鏡，納米鏡，光學和量子尺度上的電子設備的製造和應用。
電子產品對現代社會和文化的各個方面有深遠的影響，例如溝通，娛樂，教育，醫療保健，工業和安全。電子產品進步的主要動力是半導體行業，該行業生產了電子設備和電路的基本材料和組件。半導體行業是全球經濟中最大，最有利可圖的部門之一，2018年的年收入超過4810億美元。電子行業還涵蓋了其他依賴電子設備和系統的領域，例如電子商務，例如電子商務，這些部門產生了超過的電子商務。 2017年的在線銷售額為29萬億美元。
歷史和發展
電子產品極大地影響了現代社會的發展。 1897年對電子的識別，以及隨後的真空管發明，該發明可以擴大和糾正小型電信號，啟用了電子和電子時代的領域。實際應用是從Ambrose Fleming發明的二極管和1900年代初的Lee de Forest的Triode開始，這使得通過非機械設備的無線電天線中的無線電信號進行了小型電壓。
真空管（熱閥）是第一個通過影響單個電子流來控制電流流動的首個活動電子組件，它們負責20世紀上半葉的電子革命，它們能夠構建使用電流擴增的設備並糾正為我們提供廣播，電視，雷達，長途電話等。電子產品的早期增長迅速，到1920年代，商業無線電廣播和通信變得廣泛，電子放大器已用於諸如長距離電話和音樂錄製行業之類的不同應用中。
下一個重大技術步驟花了幾十年的時間才出現，當時第一個工作點接觸晶體管是約翰·巴登（John Bardeen）和沃爾特·霍爾特·霍爾特·布拉特（Walter Houser Brattain ）在1947年在貝爾實驗室發明的。但是，真空管在微波和高力量領域發揮了領導作用直到1980年代中期，傳輸以及電視接收器。從那時起，固態設備幾乎完全接管了。真空管仍然用於一些專業應用中，例如高功率RF放大器，陰極射線管，專業音頻設備，吉他放大器和一些微波爐設備。
1955年4月， IBM 608是第一批使用無真空管的晶體管電路的IBM產品，被認為是第一個為商業市場生產的全透明計算器。 608包含3,000多個鍺晶體管。小托馬斯·J·沃森（Thomas J. Watson Jr.）命令所有未來的IBM產品在其設計中使用晶體管。從那時起，晶體管上幾乎只用於計算機邏輯和外圍設備。但是，早期的連接晶體管是相對龐大的設備，這些設備難以在大規模生產的基礎上製造，從而將它們限於許多專業應用。
MOSFET （MOS晶體管）是由Mohamed Atalla和Dawon Kahng於1959年在貝爾實驗室發明的。MOSFET是第一個真正的緊湊型晶體管，可以小型化和批量生產，以用於廣泛用途。它的優勢包括高可擴展性，可負擔性，低功耗和高密度。它徹底改變了電子行業，成為世界上使用最廣泛的電子設備。 MOSFET是大多數現代電子設備中的基本元素。
隨著電路的複雜性的增長，出現了問題。一個問題是電路的大小。像計算機這樣的複雜電路取決於速度。如果組件很大，則互連的電線必須長。電信號花了一些時間才能通過電路，從而減慢了計算機。傑克·基爾比（Jack Kilby）和羅伯特·諾伊斯（Robert Noyce）的綜合電路發明通過將所有組件和芯片從半導體材料的同一塊（整體）中取出，從而解決了這一問題。電路可以變小，製造過程可以自動化。這導致了將所有組件整合在單晶矽晶片上的想法，這導致了1960年代初期的小規模整合（SSI），然後在1960年代後期進行中等規模的整合（MSI），然後是VLSI 。 2008年，十億晶體管處理器上市。
子場
設備和組件
電子組件是主動或被動的電子系統中的任何組件。組件通常通過焊接到印刷電路板（PCB）來連接在一起，以創建具有特定功能的電子電路。組件可以單獨包裝，也可以在更複雜的組中作為集成電路。被動電子組件是電容器，電感器，電阻器，而主動組件則是半導體設備。晶體管和晶閘管，控制電流在電子水平上。
電路類型
電子電路函數可以分為兩個函數組：模擬和數字。特定的設備可能由具有兩種類型的混合物的電路組成。由於它們的許多功能被數字化，因此模擬電路變得越來越普遍。
模擬電路
大多數模擬電子設備（例如無線電接收器）是由幾種基本電路的組合構建的。模擬電路使用連續的電壓或電流範圍，而不是像數字電路一樣離散級別。
到目前為止設計的不同模擬電路的數量是巨大的，尤其是因為“電路”可以定義為從單個組件到包含數千個組件的系統。
模擬電路有時稱為線性電路，儘管許多非線性效應在混合器，調節器等中使用了許多非線性效應。模擬電路的好例子包括真空管和晶體管放大器，操作放大器和振盪器。
很少有人會發現完全模擬的現代電路 - 如今，模擬電路可能會使用數字甚至微處理器技術來提高性能。這種類型的電路通常稱為“混合信號”，而不是模擬或數字。
有時，由於具有線性和非線性操作的元素，因此很難區分模擬和數字電路。一個例子是比較器，該比較器的電壓連續範圍，但僅輸出兩個級別之一，如數字電路中。同樣，超驅動的晶體管放大器可以採用具有兩個級別輸出的受控開關的特徵。實際上，許多數字電路實際上被實現為類似於此示例的模擬電路的變體 - 畢竟，真實物理世界的所有方面本質上都是模擬的，因此僅通過約束模擬行為來實現數字效應。
數字電路
數字電路是基於許多離散電壓水平的電路。數字電路是布爾代數的最常見物理表示，也是所有數字計算機的基礎。對於大多數工程師來說，在數字電路的背景下，“數字電路”，“數字系統”和“邏輯”術語可以互換。大多數數字電路都使用標有“ 0”和“ 1”的兩個電壓級別的二進制系統。通常，邏輯“ 0”將是較低的電壓，被稱為“低”，而邏輯“ 1”稱為“高”。但是，某些系統使用反向定義（“ 0”是“高”）或基於當前的。邏輯設計師經常會將這些定義從一個電路扭轉到另一個電路，因為它們認為合適以促進其設計。級別為“ 0”或“ 1”的定義是任意的。
已經研究了三元（帶有三個狀態）的邏輯，並製作了一些原型計算機。批量生產的二元系統對使用三元邏輯的顯著性較低。計算機，電子時鐘和可編程邏輯控制器（用於控制工業過程）是由數字電路構建的。數字信號處理器是另一個示例，這些數字信號處理器是測量，過濾或壓縮連續的現實世界模擬信號。 MOSFET等晶體管用於控制二元狀態。
高度集成的設備：
設計
電子系統設計涉及復雜電子設備和系統（例如手機和計算機）的多學科設計問題。該主題涵蓋了廣泛的範圍，從電子系統的設計和開發（新產品開發）到確保其適當的功能，服務壽命和處置。因此，電子系統設計是定義和開發複雜的電子設備以滿足用戶指定要求的過程。
由於電子理論的複雜性質，實驗室實驗是電子設備開發的重要組成部分。這些實驗用於測試或驗證工程師的設計並檢測錯誤。從歷史上看，電子實驗室由位於物理空間中的電子設備和設備組成，儘管近年來趨勢趨向於電子實驗室仿真軟件，例如CourcuitLogix ， Multisim和Pspice 。
計算機輔助設計
當今的電子工程師能夠使用預製造的構件（例如電源，半導體設備，例如晶體管）和集成電路來設計電路。電子設計自動化軟件程序包括示意圖捕獲程序和印刷電路板設計程序。 EDA軟件世界中的流行名稱是Ni Multisim， Cadence （ ORCAD ）， Eagle PCB和示意圖， Mentor （PADS PCB和LOGIC示意圖）， Altium （Protel），Labcentre Electronics（Proteus）， Geda ，Kicad， Kicad等。
負面質量
熱管理
電子電路產生的熱量必須消散，以防止立即失敗並提高長期可靠性。熱量耗散主要是通過被動傳導/對流來實現的。實現更大耗散的手段包括散熱器和風扇進行空氣冷卻，以及其他形式的計算機冷卻，例如水冷卻。這些技術使用熱能的對流，傳導和輻射。
噪音
電子噪聲被定義為在有用的信號上超級不良的干擾，該信號傾向於掩蓋其信息含量。噪聲與電路引起的信號失真不同。噪聲與所有電子電路有關。噪聲可能是電磁或熱產生的，可以通過降低電路的工作溫度來降低噪聲。其他類型的噪聲（例如射擊噪聲）無法消除，因為它們是由於物理特性的限制。
包裝方法
多年來，已使用了許多不同的連接組件方法。例如，早期電子設備經常使用點與木制麵包板上的組件進行點接線以構建電路。 Cordwood的結構和電線包裹是其他使用的方法。現在，大多數現代電子產品現在都使用由FR4等材料製成的印刷電路板，或更便宜（耐用的）合成樹脂鍵紙（ SRBP ，也稱為Paxoline/Paxolin（商標）和FR2），其特徵是棕色。近年來，與電子議會相關的健康和環境問題引起了人們的關注，特別是對於原定去歐洲市場的產品。
電氣組件通常按以下方式安裝：
行業
電子行業由各個部門組成。整個電子產品行業背後的核心驅動力是半導體行業，截至2018年，該行業的年銷售額超過4810億美元。最大的行業是電子商務，該行業在2017年產生了超過29萬億美元。這是製造最廣泛的電子設備。是金屬 - 氧化物 - 氧化型電場效應晶體管（MOSFET），估計有13 1960年至2018年之間生產的數十億個MOSFET。在1960年代，美國製造商無法與索尼和日立等日本公司競爭，他們可以以較低的價格生產高質量的商品。然而，到1980年代，美國製造商成為了半導體開發和組裝領域的世界領導者。
但是，在1990年代，隨後，該行業壓倒性地轉移到了東亞（這是從1970年代的微芯片大規模生產開始的過程開始），隨著豐富，廉價的勞動和不斷增長的技術成熟程度，在那裡廣泛使用。
在三十年的時間裡，美國半導體製造能力的全球份額從1990年的37％下降到2022年的12％。在製造技術中。
到那時，台灣已成為全球高級半導體的主要來源，由韓國，美國，日本，新加坡和中國遵循。
重要的半導體工業設施（通常是基於其他地方的領先生產商的子公司）在歐洲（尤其是荷蘭），東南亞，南美和以色列。