مهندسی برق و الکترونیک، شاخه ای از مهندسی که با کاربرد عملی برق در تمام اشکال آن، از جمله در زمینه الکترونیک، سروکار دارد.

مهندسی الکترونیک شاخه ای از مهندسی برق است که با استفاده از طیف الکترومغناطیسی و استفاده از وسایل الکترونیکی مانند

مدارهای مجتمع و ترانزیستورها سروکار دارد.

مهندسی الکترونیک چیست؟

مهندسی الکترونیک رشته‌ای است که از رفتار و اثرات الکترون‌ها برای تولید وسایل الکترونیکی (مانند لوله‌های خلاء و ترانزیستور)،

سیستم‌ها یا تجهیزات استفاده می‌کند.

در بسیاری از نقاط جهان، مهندسی الکترونیک هم سطح مهندسی برق در نظر گرفته می شود، به همین دلیل به برنامه های عمومی،

مهندسی برق و الکترونیک می گویند.

(بسیاری از دانشگاه‌های بریتانیا و ترکیه دارای دپارتمان‌های مهندسی برق و الکترونیک هستند.)

هر دو رشته گسترده‌ای را تعریف می‌کنند که شامل بسیاری از رشته‌های فرعی، از جمله رشته‌های مرتبط با انرژی، ابزار دقیق، مخابرات

و طراحی مدارهای نیمه هادی و بسیاری دیگر می‌شود.

در عمل مهندسی، تمایز بین مهندسی برق و مهندسی الکترونیک معمولاً بر اساس قدرت نسبی جریان های الکتریکی مورد استفاده است.

از این نظر، مهندسی برق شاخه‌ای است که به مطالعه «جریان‌های بالا» یعنی سیستم‌ها و دستگاه‌های نور و قدرت الکتریکی می‌پردازد، در حالی که مهندسی الکترونیک به کاربردهای «جریان کم» مانند ارتباطات تلفنی و رادیویی، رایانه‌ها، رادارها، و دستگاه ها اتوماسیون وجود دارد.

واژه مهندسی الکترونیک به چه معناست؟

نام “مهندسی برق” هنوز هم امروزه برای اشاره به مهندسی الکترونیک در میان برخی از دانشگاه ها و فارغ التحصیلان قدیمی (به ویژه آمریکایی) که مهندس برق نامیده می شوند، استفاده می شود.

برخی بر این باورند که اصطلاح “مهندس برق” باید برای کسانی که در برق و برق و جریان بالا یا ولتاژ بالا تخصص دارند، در نظر گرفته شود، در حالی که برخی دیگر فکر می کنند که مهندسی قدرت تنها زیرمجموعه ای از مهندسی برق است (و در واقع از اصطلاح “مهندسی انرژی” گرفته شده است.

مجدداً، دوره های تحصیلی جدید با ورودی جداگانه در سال های اخیر رشد کرده اند، مانند مهندسی اطلاعات و ارتباطات، که اغلب توسط گروه های دانشگاهی با نام های مشابه دنبال می شود.

تاریخچه پیدایش رشته الکترونیک

پدیده های الکتریکی در اوایل قرن هفدهم توجه متفکران اروپایی را به خود جلب کردند.

برجسته ترین پیشگامان عبارتند از: لودویگ ویلهلم گیلبرت و گئورگ سیمون اهم از آلمان، هانس کریستین اورستد از دانمارک، آندره ماری آمپر از فرانسه، الساندرو ولتا از ایتالیا، جوزف هنری از ایالات متحده آمریکا و مایکل فارادی از انگلیس.

می توان گفت که مهندسی برق به عنوان یک رشته در سال 1864 آغاز شد، زمانی که فیزیکدان اسکاتلندی جیمز کلرک ماکسول قوانین اساسی الکتریسیته را به صورت ریاضی خلاصه کرد و نشان داد که تابش انرژی الکترومغناطیسی در فضا با سرعت نور منتشر می شود.

بنابراین نور به خودی خود یک موج الکترومغناطیسی نشان داده شد و ماکسول پیش بینی کرد که چنین امواجی می توانند به طور مصنوعی ایجاد شوند.

در سال 1887، هاینریش هرتز، فیزیکدان آلمانی، با به دست آوردن تجربی امواج رادیویی، به پیش بینی ماکسول پی برد.

الکترونیک

در زمینه مهندسی الکترونیک، مهندسان مدارهایی را طراحی و آزمایش می کنند که از خواص الکترومغناطیسی اجزای الکتریکی مانند مقاومت ها، خازن ها، سلف ها، دیودها و ترانزیستورها برای دستیابی به عملکرد خاصی استفاده می کنند.

مدار تیونری که به کاربر رادیو اجازه می دهد تا همه ایستگاه ها را به جز یک ایستگاه فیلتر کند، تنها نمونه ای از چنین مدارهایی است.

هنگام طراحی یک مدار مجتمع، مهندسان الکترونیک ابتدا یک نمودار مدار ایجاد می کنند که اجزای الکتریکی را شناسایی کرده و اتصالات بین آنها را توصیف می کند.

پس از تکمیل، مهندسان VLSI مدارها را به طرح های واقعی تبدیل می کنند که لایه های نیمه هادی و مواد رسانای مختلف مورد نیاز برای ساخت مدار را نمایش می دهند.

تبدیل طرح‌واره به طرح‌بندی را می‌توان با نرم‌افزار انجام داد (به اتوماسیون طراحی الکترونیکی مراجعه کنید)، اما اغلب نیاز به تنظیم دقیق توسط انسان برای کاهش مصرف انرژی و ردپا دارد.

پس از اتمام طراحی، می توان آن را برای ساخت به کارخانه تولیدی ارسال کرد.

سپس مدارهای مجتمع و سایر اجزای الکتریکی را می توان بر روی بردهای مدار چاپی مونتاژ کرد تا مدارهای پیچیده تری را تشکیل دهند.

امروزه از بردهای مدار چاپی در اکثر وسایل الکترونیکی از جمله تلویزیون، کامپیوتر و پخش کننده های صوتی استفاده می شود.

برنامه درسی در کارشناسی

علاوه بر الکترومغناطیس و تئوری شبکه، سایر موضوعات درسی مربوط به درس مهندسی الکترونیک است.

دروس مهندسی برق دارای تخصص های دیگری مانند ماشین آلات، تولید و توزیع برق نیز می باشد.

لطفاً توجه داشته باشید که لیست زیر شامل تعداد زیادی دروس ریاضی (شاید غیر از سال آخر) در هر سال تحصیلی نمی شود.

تجزیه و تحلیل شبکه

نمودارهای شبکه: ماتریس های مرتبط با نمودارها. به روز رسانی، مجموعه بنیادی بخش ها و ماتریس های مدارهای بنیادی.

روش های حل: تحلیل گرهی و شبکه ای.

قضایای شبکه: برهم نهی، انتقال حداکثر توان تیونین و نورتون، تبدیل Y-D. تحلیل سینوسی ثابت با استفاده از بردارها.

معادلات دیفرانسیل خطی با ضرایب ثابت. تحلیل دامنه زمانی مدارهای RLC ساده، حل معادلات شبکه با استفاده از تبدیل لاپلاس:

تجزیه و تحلیل دامنه فرکانس مدارهای RLC.

پارامترهای شبکه 2 پورت: عملکرد رانندگی و نقاط انتقال. معادلات حالت برای شبکه ها

دستگاه ها و مدارهای الکترونیکی

دستگاه های الکترونیکی: نوارهای انرژی در سیلیکون، سیلیکون داخلی و خارجی.

انتقال حامل در سیلیکون: جریان انتشار، جریان رانش، تحرک، مقاومت. تولید و ترکیب مجدد حامل ها. اتصال pn، دیود زنر، دیود تونلی، BJT، JFET، خازن MOS، MOSFET، LED، PN و فتودیود بهمن، لیزر.

فناوری دستگاه: فرآیند ساخت مدار مجتمع، اکسیداسیون، انتشار، کاشت یون، فوتولیتوگرافی، فرآیند n-tub، p-tub و CMOS دوقلو-vat.

مدارهای آنالوگ: مدارهای معادل (سیگنال بزرگ و کوچک) دیود، BJT، JFET و ماسفت. نمودارهای ساده دیود، گیره، گیره، یکسو کننده. بایاس و بایاس پایداری ترانزیستور و تقویت کننده های میدانی.

تقویت کننده ها: تک مرحله ای و چند مرحله ای، دیفرانسیل، عملیاتی، بازخورد و قدرت. تجزیه و تحلیل تقویت کننده؛ AFC تقویت کننده ها، طرح های کار ساده، فیلترها، ژنراتورهای سینوسی.

معیاری از نوسانات؛ ترانزیستورهای تکی و پیکربندی های عملیاتی، ژنراتورهای تابع و شکل دهنده های موج، منابع تغذیه.

ویدئو های آموزشی ما، کانال آپارات مارا دنبال کنید.