C’est un domaine qui comprend la physique, l’ingénierie, la technologie et les applications qui traitent de l’émission, du flux et du contrôle de l’électricité et champs magnétiques dans le vide et la matière.
Elle utilise des dispositifs actifs pour contrôler le flux d’électrons par amplification et rectification, ce qui la distingue de l’ingénierie électrique classique qui utilise des effets passifs tels que la résistance, la capacité et l’inductance pour contrôler le flux de courant. Les circuits électriques qui comportent des composants électriques actifs tels que des tubes à vide, des transistors, des diodes, des circuits intégrés, de l’optoélectronique et des capteurs ainsi que les composants électriques passifs associés et les technologies d’interconnexion sont dans le domaine de l’électronique.
Le comportement non linéaire des composants actifs et leur capacité à contrôler les flux d’électrons rendent possible l’amplification des signaux faibles.
L’électronique a eu un effet majeur sur le développement de la société moderne. L’identification de l’électron en 1897, ainsi que l’invention ultérieure du tube à vide qui pouvait amplifier et redresser de petits signaux électriques, ont instauré l’ère de l’électronique et de l’électron. Jusqu’en 1950, ce domaine était appelé « technologie radio » parce que sa principale application était la conception et la théorie des émetteurs, des récepteurs et des tubes à vide radio. Une distinction a commencé vers 1906 avec l’invention par Lee De Forest de la triode, qui rendait possible l’amplification électrique de faibles signaux radio et audio avec un dispositif non mécanique.
Le terme « électronique à semi-conducteurs » est apparu après l’invention du premier transistor en état de marche aux laboratoires Bell en 1947. Le MOSFET (transistor MOS) a ensuite été inventé en 1959, Le MOSFET a été le premier transistor véritablement compact qui a pu être miniaturisé et produit en masse pour une large gamme d’utilisations, révolutionnant l’industrie électronique et jouant un rôle central dans la révolution microélectronique et la révolution numérique. Le MOSFET est depuis devenu l’élément de base de la plupart des équipements électroniques modernes, et est le dispositif électronique le plus utilisé dans le monde.
À partir de 2019, la plupart des dispositifs électroniques sont fait avec des composants à semi-conducteurs pour effectuer le contrôle des électrons, en générale les semi-conducteur sont actifs et les circuit complétés avec des éléments passifs, formant ainsi un circuit électronique.
L’électronique est largement utilisée dans le traitement de l’information, les télécommunications et le traitement des signaux. La capacité des dispositifs électroniques à agir comme des interrupteurs rend possible le traitement numérique de l’information.
Les technologies d’interconnexion telles que les cartes de circuits imprimés, la technologie de conditionnement électronique et d’autres formes variées d’infrastructure de communication complètent la fonctionnalité des circuits et transforment les composants électroniques mixtes en un système de travail ordinaire, appelé système électronique ; les ordinateurs ou les systèmes de contrôle en sont des exemples.
Un système électronique peut être un composant d’un autre système technique ou un dispositif autonome.
Un composant électronique est toute entité physique dans un système électronique utilisée pour affecter les électrons ou leurs champs associés d’une manière compatible avec la fonction prévue du système électronique. Les composants sont généralement destinés à être connectés ensemble, la plupart du temps par soudure sur une carte de circuit imprimé (PCB), afin de créer un circuit électronique ayant une fonction en particulier (Exp : un amplificateur, un récepteur radio ou un oscillateur).
Les composants peuvent être emballés individuellement ou en groupes plus complexes sous forme de circuits intégrés. Des composants électroniques commun peuvent être des condensateurs, des résistances, des inductances, des transistors, des diodes etc. Les composants sont souvent classés comme actifs (transistors et thyristors) ou passifs (résistances, diodes, inductances ou condensateurs)
Les tubes à vide (valves thermo-ioniques) ont été parmi les premiers composants électroniques. Ils ont été presque les seuls responsables de la révolution électronique de la première moitié du XXe siècle. Ils ont permis la mise en place de systèmes beaucoup plus complexes, les phonographes, les radars, la radio, la télévision, la téléphonie longue distance et bien plus encore existent grâce à eux .
Ils ont joué un rôle de premier plan dans le domaine des micro-ondes et de la transmission à haute puissance ainsi que des récepteurs de télévision jusqu’au milieu des années 80. Depuis, les dispositifs à semi-conducteurs ont essentiellement pris le dessus. Les tubes à vide sont cependant toujours utilisés dans certaines applications spécialisées telles que les amplificateurs RF de forte puissance, les tubes cathodiques, les équipements audio spécialisés, les amplificateurs de guitare et certains appareils à micro-ondes.
Le premier transistor à contact ponctuel fonctionnel a été inventé par John Bardeen et Walter Houser Brattain aux Bell Labs en 1947. En avril 1955, l’IBM 608 a été le premier produit IBM à utiliser des circuits à transistors sans tubes à vide et il se pourrait que ça soit la première calculatrice entièrement transistorisée fabriquée pour le marché commercial !
Le 608 contenait plus de 3 000 transistors au germanium. Thomas J. Watson Jr. a commandé à tous les futurs produits IBM d’utiliser des transistors dans leur conception. À partir de ce moment, les transistors ont été utilisés presque exclusivement pour la logique et les périphériques des ordinateurs. Cependant, les premiers transistors à jonction étaient des dispositifs relativement encombrants et difficiles à fabriquer en masse, limitant cette technologie à un certain nombre d’applications spécialisées.
Le MOSFET (transistor MOS) a été inventé par Mohamed Atalla et Dawon Kahng aux Bell Labs en 1959. Le MOSFET fût le premier transistor réellement compact qui a pu être miniaturisé et produit en masse pour une large gamme d’utilisations. Ses avantages sont notamment une grande extensibilité, un prix abordable, une faible consommation d’énergie et une haute densité. Il a révolutionné l’industrie électronique et est le dispositif électronique le plus utilisé au monde. Le MOSFET est l’élément de base de la plupart des équipements électroniques modernes, et a été au centre de la révolution électronique, de la révolution microélectronique, et de la révolution numérique, on peut dire que le MOSFET est à l’origine de l’électronique moderne, et peut-être l’invention la plus importante en électronique.
Les circuits et les composants peuvent être divisés en deux groupes : analogiques et numériques. Un appareil particulier peut être constitué de circuits qui possèdent l’un ou l’autre ou un mélange des deux types.
La plupart des appareils électroniques analogiques, tels que les récepteurs radio, sont construits à partir de combinaisons de quelques types de circuits de base. Les circuits analogiques utilisent une gamme continue de tension ou de courant par opposition à des niveaux discrets comme dans les circuits numériques.
Le nombre de circuits analogiques différents conçus jusqu’à présent est incalculable, parce qu’un « circuit » peut être défini comme n’importe quoi, d’un simple composant à des systèmes contenant des milliers de composants.
Les circuits analogiques sont parfois appelés circuits linéaires, bien que de nombreux effets non linéaires soient utilisés dans les circuits analogiques tels que les mélangeurs, les modulateurs, etc. Les amplificateurs à tubes à vide et à transistors, les amplificateurs opérationnels et les oscillateurs sont de bons exemples de circuits analogiques.
On trouve rarement des circuits modernes qui soient entièrement analogiques. De nos jours, les circuits analogiques peuvent utiliser des techniques numériques ou même des microprocesseurs pour améliorer les performances. Ce type de circuit est généralement appelé « signal mixte » plutôt qu’analogique ou numérique.
Il peut parfois être difficile de différencier les circuits analogiques des circuits numériques car ils comportent des éléments de fonctionnement à la fois linéaire et non linéaire. Un exemple est le comparateur qui prend une gamme continue de tension mais ne produit qu’un des deux niveaux comme dans un circuit numérique.
De même, un amplificateur à transistor sur commande peut prendre les caractéristiques d’un commutateur contrôlé ayant essentiellement deux niveaux de sortie. En réalité, de nombreux circuits numériques sont en fait des variations de circuits analogiques similaires – après tout, tous les aspects du monde physique réel sont essentiellement analogiques, faisant que les effets numériques sont réalisés en contraignant le comportement analogique.
Les circuits numériques sont des circuits électriques basés sur un certain nombre de niveaux de tension discrets. Les circuits numériques sont la représentation physique la plus courante de l’algèbre de Boole, et sont à la base de tous les ordinateurs numériques. Pour la plupart des ingénieurs, les termes « circuit numérique », « système numérique » et « logique » sont interchangeables dans le contexte des circuits numériques.
La plupart des circuits numériques utilisent un système binaire avec deux niveaux de tension, appelés « 0 » et « 1 ». Souvent, le « 0 » logique sera une tension inférieure et sera appelé « Bas » tandis que le « 1 » logique sera appelé « Haut ». Cependant, certains systèmes utilisent la définition inverse (« 0 » est « High ») ou sont basés sur le courant. Très souvent, le concepteur de la logique peut inverser ces définitions d’un circuit à l’autre comme il le juge bon pour faciliter sa conception. La définition des niveaux comme « 0 » ou « 1 » est arbitraire.
La logique ternaire (à trois états) a été étudiée, et des prototypes d’ordinateurs ont été réalisés.
Les ordinateurs, les horloges électroniques et les contrôleurs logiques programmables (utilisés pour contrôler les processus industriels) sont construits à partir de circuits numériques. Les processeurs de signaux numériques en sont un autre exemple.
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