Elektronica

Elektronica is een apart vakgebied binnen de elektrotechniek. Het bestudeert hoe elektrische stroom in een schakeling, waarin elektronenbuizen of halfgeleidertechniek zijn verwerkt, kan worden gestuurd. De betreffende schakelingen worden met elektronische componenten opgebouwd. Daartoe wordt het gedrag van elektronen in actieve componenten, dat zijn onder meer elektronenbuizen en transistors, maar ook in niet-lineaire componenten, bijvoorbeeld in diodes, bestudeerd.

Inleiding 
De kennis van elektronica wordt toegepast in apparaten die elektrische stromen en/of elektromagnetische velden manipuleren. Hiermee kan informatie verzonden en/of gemanipuleerd worden, maar ook kan er energie mee verspreid, geregeld en gecontroleerd worden. Deze laatste toepassingen worden bestudeerd in de vermogenselektronica. Alhoewel elektriciteit al langer gebruikt werd om informatie via de telegraaf en de telefoon te verzenden, nam het gebruik van elektronica pas echt een hoge vlucht na de uitvinding van de radio. Hedendaagse elektronica verricht een grote verscheidenheid aan taken. Indien de elektronica wordt toegepast binnen de luchtvaart wordt gesproken over avionica.

Een elektronisch systeem kan als volgt worden beschouwd:
 ingangen – Elektrische of mechanische sensoren of opnemers, die een signaal opnemen (zoals temperatuur, luchtdruk, etc.) en deze omzetten in een variabele elektrische spanning, elektrische stroom, capaciteit of weerstand.
 signaalverwerkingseenheden – deze bestaan uit elektronische onderdelen die zo met elkaar verbonden zijn dat ze de aangeboden signalen manipuleren, interpreteren en transformeren.
 uitgangen – elektrisch bedienbare aandrijvers die een elektrisch signaal weer om kunnen zetten in een andere fysieke vorm, zoals geluid, mechanische beweging, licht et cetera.

Neem bijvoorbeeld de televisie. Het ingangssignaal van een tv is het zendsignaal, uitgezonden door een televisiezender; dit wordt ontvangen via de antenne of kabel. Signaalverwerkingseenheden in het televisietoestel extraheren uit het ontvangen signaal informatie over de helderheid, de kleur en audio-informatie. Het apparaat dat het televisiebeeld uitgeeft, is dan ten slotte de beeldbuis en het apparaat dat de audio-informatie uitgeeft, is de luidspreker.

Electronica-beurzen

Elektronische meetapparatuur 
 ampèremeter, of galvanometer: meet elektrische stroom in ampère (A)
 ohmmeter: meet de elektrische weerstand in ohm (Ω)
 voltmeter: meet elektrische spanning in volt (V)
 wattmeter of vermogensmeter (meet elektrisch vermogen in watt (W)
 capaciteitsmeter: meet de waarde van een condensator in farad (F)
 inductiemeter: meet de waarde van een spoel in henry (H)
 frequentiemeter: meet de frequentie van een signaal in hertz (Hz)
 multimeter: meet verschillende van de bovenstaande grootheden en geeft deze numeriek weer)
 oscilloscoop: meet verschillende van de bovenstaande tijdveranderlijke grootheden en geeft deze grafisch weer
 signaalgenerator: ook wel functiegenerator genoemd, wekt gepaste signalen op die nodig zijn bij metingen
 logische analysator: test digitale circuits
 elektrostaat: meet elektrostatische ladingen
 spectrumanalyzer: meet het spectrum van een elektrisch signaal en geeft dit weer
 network analyser: meet de karakteristieken van twee- of vierpool netwerken, bijvoorbeeld het opmeten van de bodediagramma van een versterker, en geeft deze weer

Verbindingsmethoden voor elektronische componenten 
 draad en verbindingsmateriaal, zoals klemmen – connectoren
 gedrukte bedradingskaart (printplaat, PCB)
 geïntegreerd circuit
 punt-naar-puntconstructie
 wire-wrap
 experimenteerplank (breadboard)

Componenten 

Elektronische componenten kunnen op verschillende wijzen worden ingedeeld:
 Actieve of passieve componenten. Actieve componenten kunnen een spanning of stroom versterken.
 Discrete en geïntegreerde componenten. Discrete componenten zijn de basisonderdelen zoals weerstand, condensator of transistor. IC’s vallen onder de geïntegreerde componenten.
 Lineaire of niet-lineaire componenten. Bij lineaire componenten is er een lineair verband tussen het ingangssignaal en het uitgangssignaal. Digitale schakelingen voor booleaanse algebra en de samenbouw van deze schakelingen vallen onder de niet-lineaire componenten of digitale componenten.
 Digitale en analoge componenten.
 Vermogens componenten. Dit zijn componenten die relatief grotere stromen, spanningen en vermogens kunnen ‘verwerken’. Het wordt er niet apart bij aangeduid wanneer de stroom door componenten gering is.

Er bestaan over de hiervoor genoemde indelingen veelal geen eenduidige definities. Hieronder volgt een indeling van elektronische componenten.

Passieve componenten 
 weerstand
 condensator
 spoel
 transformator
 piëzo-elektrisch kristal

Actieve componenten op basis van halfgeleidertechniek 
Het is met de techniek van de halfgeleiders mogelijk daarmee actieve componenten te maken.
 diode
 licht-emitterende diode
 fotodiode
 schottkydiode
 zenerdiode
 avalanchediode
 variabele-capaciteitsdiode
 memristor
 transistor
 veldeffecttransistor
 bipolaire transistor
 IGBT
 unijunctiontransistor
 fototransistor
 darlingtontransistor
 geïntegreerde schakeling of IC
 elektronische schakelaars
 diac
 triac
 thyristor
 gate turn-off thyristor
 insulated-gate bipolar transistor

Actieve componenten op basis van emissie 
Actieve componenten, waarvan de werking op elektromagnetische straling is gebaseerd, werden eerder gemaakt dan componenten gebaseerd op halfgeleidertechniek, maar vinden nog steeds hun toepassing. 
 elektronenbuis of radiobuis
 beeldbuis
 klystron
 magnetron
 lopende-golfbuis of travelling wave tube TWT

Elektromechanische opnemers en activatoren 
 microfoon
 luidspreker
 elektromagneet
 rekstrookje
 relais
 elektromotor

Thermo-elektrische onderdelen 
 thermistor 
 thermokoppel
 peltierelement

Lichtgevoelige onderdelen 
 lichtgevoelige weerstand
 fotodiode
 lichtgevoelige transistor
 fototransistor

Diversen 
 antenne
 batterij
 sensoren

Schakelingen 

Een schakeling bestaat uit aan elkaar verbonden elektrische componenten, waarmee een bepaalde functie functies kan worden uitgevoerd.

Analoge schakelingen 
De meeste analoge elektronische apparaten, zoals radio-ontvangers, worden geconstrueerd met een samenvoeging van de volgende bouwblokken:

 elektronische versterkers
 elektronische filters
 elektronische oscillators
 elektronische mixers
 impedantie-aanpassers
 elektronische voedingen

Digitale schakelingen 
Computers, elektronische kwartsklokken en programmeerbare logische besturingen (gebruikt om industriële processen te sturen) worden geconstrueerd als digitale schakelingen. Digitale signaalprocessoren zijn een ander voorbeeld.

 logische poorten
 flipflops
 tellers
 registers
 multiplexers
 microprocessors

Hybride schakelingen 
Hybride schakelingen, bestaande uit zowel digitale als analoge schakelingen, komen steeds meer voor. Om tussen de digitale en de analoge wereld te kunnen omzetten, gebruikt men analoog-digitaalomzetter en digitaal-analoogomzetters. Deze schakelingen worden ook in de vermogenselektronica toegepast.

Opleidingen 
 middelbaar beroepsonderwijs
 technisch secundair onderwijs
 bachelor en master

De bachelor en master in de elektronica worden in Nederland op het niveau van hbo- en van TU-ingenieur en in Vlaanderen op het niveau van industrieel en van burgerlijk ingenieur aan verschillende hogescholen en universiteiten aangeboden.