Elektroniikka

Elektroniikka on sähkötekniikan osa, joka perustuu elektronien liikkeen ohjaamiseen. Elektroniikka sisältää sähköisten laitteiden suunnittelua, rakentelua, käyttöä ja tutkimista. Elektroniikan aikakausi alkoi vuonna 1902 John Ambrose Flemingin keksittyä tyhjiödiodin, jolloin hän myös loi elektroniikan käsitteen.

Laajempia määritelmiä ovat antaneet alaa tutkivat insinöörit sekä standardointijärjestö. Suomen Akatemian tieteen keskustoimikunnan elektroniikkajaoston mietintö vuodelta 1974 on seuraavanlainen: ”Elektroniikka on teknologia, jossa puolijohdeainetta, elektroniputkia ja muita elektronisia komponentteja käytetään hyväksi toteutettaessa mitä erilaisimpia järjestelmiä, tiedonsiirtoa ja käsittelyä, koneistojen automaattista valvontaa ja ohjausta ynnä prosessisuureiden niin tieteellistä kuin käytännöllistäkin mittausta varten.”

Sähköalan kansainvälinen standardisoimisjärjestö International Electrotechnical Commission (IEC) sanoi vuonna 1956, että ”elektroniikka on se tieteen ala, joka käsittelee sähkön johtumista tyhjiössä, kaasussa ja puolijohteessa sekä näihin ilmiöihin perustuvien laitteiden sovellutuksissa.”

Yhdysvaltain sähkö- ja elektroniikkainsinöörit taas määrittelevät, että "elektroniikka on se tieteen ja tekniikan ala, joka käsittelee ihmisen aistin ja aivojen korvaamista ja täydentämistä laitteilla, jotka keräävät ja käsittelevät informaatiota, siirtävät sen haluttuun paikkaan, jossa ohjaavat koneita tai esittävät informaatiota ihmisen käytettäväksi."

Sähkövoimatekniikassa elektroniikan sovelluksia ovat muun muassa taajuusmuuttajat ja HVDC-merikaapelit.

Elektroniikka-aloja 
analogiaelektroniikka
digitaalielektroniikka
tehoelektroniikka
optoelektroniikka
radiotekniikka

Elektroniikan mittaus- ja testauslaitteita 

Elektroniikassa käytetään monia erityisiä sähköteknisiä mittalaitteita, joilla voidaan mitata ja tarkkailla erilaisia sähköisiä ilmiöitä elektronisissa laitteissa. Useat mittaus- ja testauslaitteet ovat itsekin elektronisia laitteita, vaikka vanhat mittalaitteiden periaatteet saattavatkin olla sähkömekaanisia.

Sähköisten suureiden mittaamiseen käytettyjä laitteita ovat:
 virtamittari
 galvanometri (nykymuodossaan kiertokäämimittari), jolla voidaan mitata sähkövirtaa
 pihtivirtamittari, jota käytetään johtimessa kulkevan virran mittaamiseen johtimen ulkopuolelta
 jännitemittari
 yleismittari, jolla voi mitata jännitettä, virtaa ja vastusta.
 LCR-mittari, jolla voi mitata induktanssia, kapasitanssia ja vastusta
 eristysvastusmittari

Seuraavilla laitteilla voidaan tutkia elektroniikan ilmiöitä ja komponenttien toimintaa:
 logiikka-analysaattori (digitaalisten piirien testaamiseen)
 oskilloskooppi, joka piirtää kuvaajan jännitteen, virran tai vastuksen muuttumisesta ajan suhteen.
 spektrianalysaattori, jolla mitataan signaalin amplitudia taajuuden funktiona.

 taajuuslaskin
 vektoripiirianalysaattori

Seuraavilla laitteilla voidaan tuottaa testaamisessa tarvittavia herätesignaaleita tutkittaville laitteille:
 pulssigeneraattori
 signaaligeneraattori

Tutkittavalle laitteelle käyttöjännitettä tuottamaan voidaan käyttää laboratoriovirtalähdettä.

Elektroniikan komponentit 
Elektroniikan piireissä käytetään elektronisten, aktiivisten komponenttien lisäksi passiivisia komponentteja, joista osa on toiminnaltaan lineaarisia.

 jännite- ja virtalähde

Liitoskomponentit 
Johtimet ja kaapelit:
 koaksiaali- ja twinaksiaalikaapeli
 sähköjohdin

Liittimet:
 banaaniliitin
 BNC-liitin
 D-liitin
 DIN-liitin
 N-liitin
 piirilevyliitin
 puristusliitin
 RCA-liitin
 SMA-liitin
 kytkentärima

Passiiviset komponentit 

Passiivisiksi komponenteiksi kutsutaan komponentteja, jotka kuluttavat energiaa.

 kytkin
 Dip-kytkin
 vipukytkin
 kiertokytkin
 painokytkin
 muuntaja
 vastus
 PTC- ja NTC -termistorit
 VDR eli varistori
 LDR eli valovastus
 potentiometri eli säätövastus
 kondensaattori
 säätökondensaattori
 kela
 yhteismuotokuristin (CMC)
 sulake
 ylijännitesuoja (TVS)
 metallioksidivaristori (MOV)
 kaasupurkausputki
 kide

Aktiiviset komponentit 

Aktiiviseksi komponentiksi kutsutaan komponenttia, joka tuottaa energiaa tai osallistuu aktiivisesti piirin sähköiseen toimintaan. Tyypillisiä esimerkkejä ovat jännite, virta- ja teholähteet, esimerkiksi paristo tai komponentit, joilla saadaan aikaan vahvistusta. Mikropiirit ovat laajoja toimintoja sisältäviä aktiivisia komponentteja.

 elektroniputki
 kyllästyvä kuristin

Aktiiviset puolijohdekomponentit:
 transistori
 BJT eli bipolaarinen transistori
 FET eli kanavatransistori
 tyristori
 GTO, Gate Turnoff Thyristor
 Triac
 IGBT

Puolijohdekomponentit 

Puolijohdekomponentteja ovat mm. aktiiviset puolijohdekomponentit kuten transistorit ja seuraavat komponentit:

 DIAC
 diodi
 laserdiodi
 Schottky-diodi
 tunnelidiodi
 hohtodiodi eli LED
 fotodiodi
 zenerdiodi
 kapasitanssidiodi
 transienttisuojadiodi

Analogiset piirit 
 operaatiovahvistin
 komparaattori
 transkonduktanssivahvistin
 regulaattori

Digitaaliset piirit 
 loogiset portit
 rekisterit
 A/D-muuntimet
 D/A-muuntimet
 multiplekseri
 enkooderi
 dekooderi
 laskuri
 summain

 mikrokontrollerit
 FPGA-piirit

 logiikkapiiriperheet
 LVDS-signaalit

Piirirakenteita 
 tasasuuntaaja, vaihtosuuntaaja ja taajuusmuuttaja
 modulaattori ja ilmaisin (modulaation)
 oskillaattori
 kideoskillaattori
 VCO
 taajuussekoitin
 suodattimet
 alipäästösuodatin
 ylipäästösuodatin
 kaistanpäästösuodatin
 kaistanestosuodatin
 kokopäästösuodatin
 vaihelukittu silmukka (PLL)
 huippuarvoilmaisin
 virtageneraattori
 optoerotin

Elektroniikan käsitteitä 
 eriste
 induktio
 johde
 magnetismi
 modulaatio
 puolijohde
 staattinen sähkö
 siirtolinja

Sähköisiä suureita ja yksiköitä 
 jännite U, yksikkö voltti V
 virta I, yksikkö ampeeri A
 teho P, yksikkö watti W

 resistanssi R, yksikkö ohmi Ω
 reaktanssi X, yksikkö ohmi Ω
 impedanssi Z, yksikkö ohmi Ω

 induktanssi L, yksikkö henry H
 kapasitanssi C, yksikkö faradi F

 sähkövaraus Q, yksikkö coulombi C
 taajuus f, yksikkö hertsi Hz

Sähkövirran tyypit 
 tasavirta
 vaihtovirta
 kolmivaihevirta

Kohina 
 terminen kohina
 valkoinen kohina

Elektroniikan laitteita 
 antenni
 askelmoottori
 dynamo
 kaapeli
 kuristin
 käämi
 mikropiiri
 mikrokontrolleri
 mikroprosessori
 näyttö
 radio
 solenoidi
 sähkömoottori
 tasasuuntaaja
 televisiovastaanotin
 vahvistin

Elektroniikan valmistus 
Piirilevy
Pintaliitos
Juotos - aaltojuotos ja pastajuotos, juotin
Juotospasta, juotostina

Katso myös 
 Radiotekniikka
 Optoelektroniikka
 Digitaalipiirit
 Elektroniikkateollisuus
 Mekatroniikka, anturi ja toimilaite
 Sähkön ja elektroniikan historia
 Tulostettava elektroniikka
 Elektroniikan passiivikomponenttien epäideaalisuudet
 Luettelo sähköopin suureista ja yksiköistä

Lähteet

Kirjallisuutta
Ahoranta, Jukka, Sähkötekniikka. WSOY. 2002. ISBN 951-0-22291-7.
Koskinen, Martti: Analogiasuunnittelu. SanomaMagazines. 2002. ISBN 951-832-056-X.

Aiheesta muualla 

 sfnet.harrastus.elektroniikka usein kysytyt kysymykset .
 ePanorama – tietoa elektroniikasta. 

Seulonnan keskeiset artikkelit