Основой всей электроники является электрон – элементарная частица, входящая в состав любого атома. Ученые создали модель атома, но сами атомы еще никому не удалось увидеть. Атомы столь малы, что и в самый сильный электронный микроскоп различить их очень трудно. Еще меньше атомов крохотные отрицательно заряженные электроны, которые весьма грубо можно представить обращающимися на некотором расстоянии вокруг ядра, расположенного в центре атома; в ядре и сконцентрирована основная часть массы атома.

Движение электронов

Обычно атомы не заряжены, но они могут присоединять дополнительный электрон и становиться заряженными отрицательно или терять электрон и приобретать положительный заряд. В некоторых случаях электроны способны покидать атомы, создавая поток свободных электронов – электрический ток, протекающий по проводнику. В источнике тока, создающем электродвижущую силу (эдс), на одном полюсе возникает избыток электронов (отрицательный полюс), а на другом – их дефицит (положительный полюс). Если между полюсами батареи подключить проводник, то эдс заставит электроны течь (точнее, «дрейфовать» – их скорость редко превышает 2 см/мин) от отрицательного полюса к положительному. Направление этого движения противоположно принятому по соглашению направлению тока от положительного полюса к отрицательному.
Проводники в электрических цепях (в виде проводов или тонких полосок меди на изолирующем материале, подобном паксолину) играют роль как бы дорожек, по которым электроны свободно проходят из одной части цепи в другую. Но чтобы контролировать токи, протекающие через различные компоненты цепей, например лампы или транзисторы, нужны специальные элементы. Эти элементы называются резисторами и имеют самые разнообразные сопротивления от долей ома до десятков миллионов ом.

Электронные лампы и их устройство

Двухэлектродная электронная лампа-диод – представляет собой вакуумную трубку простейшей формы. Она может превращать переменный ток в серии импульсов – постоянный ток; этот процесс называется выпрямлением. Диод производит однополупериодное выпрямление тока. Чтобы получить постоянный ток, вообще не имеющий заметных пульсаций, пульсирующий ток пропускают через другие дополнительные элементы цепи, например конденсаторы и дроссели, которые «сглаживают» его.
Сейчас ламповые диоды в основном вытеснены их полупроводниковыми эквивалентами. Практически все современные бытовые схемы сделаны на полупроводниковых элементах. Лишь в некоторых телевизионных приемниках наряду с полупроводниками до сих пор используют одну – две электронные лампы.
Хотя полупроводниковый диод значительно меньше эквивалентной ему лампы, при использовании в аналогичной цепи он обеспечивает тот же выпрямляющий эффект. Поскольку полупроводниковый диод не имеет накала, он потребляет гораздо меньшую мощность, чем лампа.
В 1906 г. американский изобретатель Ли де Форест добавил в лампу еще один электрод (сетку), получив триод, что позволило регулировать поток электронов между катодом и анодом. В цепи, содержащей помимо лампы другие основные элементы (конденсаторы и резисторы), триод можно использовать как усилитель напряжения. Позднее были созданы лампы с несколькими сетками, что значительно улучшило их характеристики. Такие лампы использовались в первых радиоприемниках.

Транзистор

Благодаря успешному завершению исследований, проводимых в лаборатории фирмы «Белл телефон» (США) под руководством Уильяма Шокли (род. 1910), мир электроники неожиданно обогатился полупроводниковым трехэлектродным прибором, которому было суждено положить конец господству электронных ламп. В 1956 г. Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн были удостоены Нобелевской премии по физике за работу по созданию транзистора, выполненную в 1948 г.
Так мы получили возможность наслаждаться портативными, недорогими и удобными приемниками, работающими на карманных батарейках. Транзисторы гораздо меньше по размерам многих других элементов схем, хотя в наши дни те также стали более миниатюрными. В последнее время широкое распространение получили так называемые интегральные схемы, где в объеме, меньшем объема обычного транзистора, в одном небольшом кристалле полупроводникового материала «упаковано» несколько транзисторов и других элементов.
Схемы, содержащие лампы и транзисторы, обладают интересной особенностью: в них используется «обратная связь» для улучшения качества звука, создаваемого усилителем. Оно позволяет избежать нарушений сигнала между входом и выходом лампы или транзистора или нескольких таких приборов. Обратная связь может быть по току и по напряжению.
В портативных радиоприемниках редко встречаются выходные трансформаторы, поскольку в них используется двухтактный выходной каскад с одним отводом. Это уменьшает стоимость и вес приемников.