Este artículo detalla la historia de la ingeniería electrónica . Chambers Twentieth Century Dictionary (1972) define la electrónica como "La ciencia y tecnología de la conducción de electricidad en el vacío, un gas o un semiconductor, y los dispositivos basados en ellos". [1]
La ingeniería electrónica como profesión surgió de las mejoras tecnológicas en la industria del telégrafo a fines del siglo XIX y en las industrias de la radio y la telefonía a principios del siglo XX. La gente gravitaba hacia la radio, atraída por la fascinación técnica que inspiraba, primero en recibir y luego en transmitir. Muchos de los que se dedicaron a la radiodifusión en la década de 1920 se habían convertido en "aficionados" en el período anterior a la Primera Guerra Mundial . [2] La disciplina moderna de la ingeniería electrónica nació en gran medida del desarrollo de equipos de teléfono, radio y televisión y la gran cantidad de desarrollo de sistemas electrónicos duranteSegunda Guerra Mundial de radar , sonar , sistemas de comunicación y municiones y sistemas de armas avanzados. En los años de entreguerras, el tema se conocía como ingeniería de radio . La palabra electrónica comenzó a usarse en la década de 1940 [3] A finales de la década de 1950 , comenzó a surgir el término ingeniería electrónica . [4]
Los laboratorios electrónicos ( Bell Labs , por ejemplo) creados y subvencionados por grandes corporaciones en las industrias de equipos de radio, televisión y teléfono, comenzaron a producir una serie de avances electrónicos. La industria electrónica fue revolucionada por las invenciones del primer transistor en 1948, el chip de circuito integrado en 1959, [5] [6] y el MOSFET de silicio (transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico) en 1959. [7] [ 8] En el Reino Unido, la asignatura de ingeniería electrónica se distingue de la ingeniería eléctrica como asignatura de grado universitario alrededor de 1960. (Antes de este tiempo, los estudiantes de electrónica y asignaturas relacionadas como radio y telecomunicaciones tenían que inscribirse en el departamento de ingeniería eléctrica de la Universidad, ya que ninguna universidad tenía departamentos de electrónica. La ingeniería eléctrica era la asignatura más cercana con la que se podía alinear la ingeniería electrónica, aunque las similitudes en las asignaturas cubiertas (excepto matemáticas y electromagnetismo) duraban solo durante el primer año de los cursos de tres años).
La ingeniería electrónica (incluso antes de que adquiriera el nombre) facilitó el desarrollo de muchas tecnologías, incluida la telegrafía inalámbrica , radio , televisión , radar , computadoras y microprocesadores .
Telegrafía y radio inalámbricas
Algunos de los dispositivos que permitirían la telegrafía inalámbrica se inventaron antes de 1900. Estos incluyen el transmisor de chispa y el coheredor con demostraciones tempranas y hallazgos publicados por David Edward Hughes (1880) [9] y Heinrich Rudolf Hertz (1887 a 1890) [ 10] y otras adiciones al campo de Édouard Branly , Nikola Tesla , Oliver Lodge , Jagadish Chandra Bose y Ferdinand Braun . En 1896, Guglielmo Marconi pasó a desarrollar el primer sistema de comunicación basado en ondas de radio práctico y ampliamente utilizado. [11] [12]
La comunicación por ondas milimétricas fue investigada por primera vez por Jagadish Chandra Bose durante 1894-1896, cuando alcanzó una frecuencia extremadamente alta de hasta 60 GHz en sus experimentos. [13] También introdujo el uso de uniones semiconductoras para detectar ondas de radio, [14] cuando patentó el detector de cristal de radio en 1901. [15] [16]
En 1904, John Ambrose Fleming , el primer profesor de ingeniería eléctrica en el University College London, inventó el primer tubo de radio , el diodo . Luego, en 1906, Robert von Lieben y Lee De Forest desarrollaron independientemente el tubo amplificador, llamado triodo . A menudo se considera que la electrónica comenzó con la invención del triodo. En 10 años, el dispositivo se utilizó en transmisores y receptores de radio , así como en sistemas para llamadas telefónicas de larga distancia .
La invención del amplificador, generador y detector de triodo hizo que la comunicación de audio por radio fuera práctica. ( Las transmisiones de 1906 de Reginald Fessenden usaban un alternador electromecánico ). En 1912, Edwin H. Armstrong inventó el oscilador y amplificador de retroalimentación regenerativa ; también inventó el receptor de radio superheterodino y podría ser considerado el padre de la radio moderna. [17]
El primer programa de noticias de radio conocido fue transmitido el 31 de agosto de 1920 por la estación 8MK, la predecesora sin licencia de WWJ (AM) en Detroit, Michigan. Las transmisiones inalámbricas regulares para entretenimiento comenzaron en 1922 desde el Centro de Investigación Marconi en Writtle cerca de Chelmsford , Inglaterra . La estación era conocida como 2MT y fue seguida por 2LO , transmitiendo desde Strand, Londres .
Si bien algunas de las primeras radios usaban algún tipo de amplificación a través de corriente eléctrica o batería, hasta mediados de la década de 1920 el tipo de receptor más común era el de cristal . En la década de 1920, los tubos de vacío amplificadores revolucionaron tanto los receptores de radio como los transmisores.
Los tubos de vacío siguieron siendo el dispositivo amplificador preferido durante 40 años, hasta que los investigadores que trabajaban para William Shockley en Bell Labs inventaron el transistor en 1947. En los años siguientes, los transistores hicieron posible pequeñas radios portátiles o radios de transistores , además de permitir computadoras centrales más potentes. para ser construido. Los transistores eran más pequeños y requerían voltajes más bajos que los tubos de vacío para funcionar.
Antes de la invención del circuito integrado en 1959, los circuitos electrónicos se construían a partir de componentes discretos que podían manipularse a mano. Estos circuitos no integrados consumían mucho espacio y energía , eran propensos a fallar y tenían una velocidad limitada, aunque todavía son comunes en aplicaciones simples. Por el contrario, los circuitos integrados empaquetaban una gran cantidad, a menudo millones, de pequeños componentes eléctricos, principalmente transistores , en un pequeño chip del tamaño de una moneda . [18]
Televisión
En 1927, Philo Farnsworth hizo la primera demostración pública de una televisión puramente electrónica . [19] Durante la década de 1930, varios países comenzaron a transmitir, y después de la Segunda Guerra Mundial se extendió a millones de receptores, eventualmente en todo el mundo. Desde entonces, la electrónica ha estado plenamente presente en los dispositivos de televisión.
Los televisores y las pantallas de video modernas han evolucionado de la tecnología de tubos de electrones voluminosos a utilizar dispositivos más compactos, como pantallas de plasma y cristal líquido . La tendencia es hacia dispositivos de menor potencia, como las pantallas de diodos emisores de luz orgánicos , y es más probable que reemplace las tecnologías de LCD y plasma. [20]
Ubicación de radar y radio
Durante la Segunda Guerra Mundial, se realizaron muchos esfuerzos en la localización electrónica de objetivos y aviones enemigos. Estos incluyeron la guía de rayos de radio de los bombarderos, contramedidas electrónicas, los primeros sistemas de radar , etc. Durante este tiempo, se invirtió muy poco o ningún esfuerzo en el desarrollo de la electrónica de consumo. [21]
Transistores y circuitos integrados
El primer transistor en funcionamiento fue un transistor de contacto puntual inventado por John Bardeen y Walter Houser Brattain en Bell Telephone Laboratories (BTL) en 1947. [22] William Shockley inventó el transistor de unión bipolar en BTL en 1948. [23] Aunque era temprano Los transistores de unión eran dispositivos relativamente voluminosos que eran difíciles de fabricar sobre una base de producción en masa , [24] abrieron la puerta a dispositivos más compactos. [25]
El proceso de pasivación de superficies , que estabilizaba eléctricamente las superficies de silicio mediante oxidación térmica , fue desarrollado por Mohamed M. Atalla en BTL en 1957. Esto condujo al desarrollo del chip de circuito integrado monolítico . [26] [27] [28] Los primeros circuitos integrados fueron el circuito integrado híbrido inventado por Jack Kilby en Texas Instruments en 1958 y el chip de circuito integrado monolítico inventado por Robert Noyce en Fairchild Semiconductor en 1959. [29]
El MOSFET (transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido metálico, o transistor MOS) fue inventado por Mohamed Atalla y Dawon Kahng en BTL en 1959. [30] [31] [32] Fue el primer transistor verdaderamente compacto que pudo miniaturizarse y producido en masa para una amplia gama de usos. [24] Revolucionó la industria electrónica , [7] [8] convirtiéndose en el dispositivo electrónico más utilizado en el mundo. [31] [33] [34] El MOSFET es el elemento básico en la mayoría de los equipos electrónicos modernos, [35] [36] y ha sido fundamental para la revolución electrónica, [37] la revolución microelectrónica , [38] y la revolución digital . [32] [39] [40] El MOSFET se ha acreditado así como el nacimiento de la electrónica moderna, [41] [42] y posiblemente la invención más importante en electrónica. [43]
El MOSFET hizo posible construir chips de circuitos integrados de alta densidad . [31] Atalla propuso por primera vez el concepto del chip de circuito integrado MOS (MOS IC) en 1960, seguido de Kahng en 1961. [24] [44] Fred Heiman y Steven Hofstein construyeron el primer chip experimental MOS IC que se fabricó. en RCA Laboratories en 1962. [45] La tecnología MOS permitió la ley de Moore , la duplicación de transistores en un chip IC cada dos años, predicha por Gordon Moore en 1965. [46] La tecnología MOS de puerta de silicio fue desarrollada por Federico Faggin en Fairchild en 1968. [47] Desde entonces, la producción en masa de MOSFET de silicio y chips de circuitos integrados MOS, junto con la miniaturización de escala continua de MOSFET a un ritmo exponencial (como predice la ley de Moore ), ha llevado a cambios revolucionarios en la tecnología, la economía y la cultura. y pensando. [48]
Ordenadores
Una computadora es una máquina programable que recibe entradas, almacena y manipula datos y proporciona salida en un formato útil.
Aunque han existido ejemplos mecánicos de computadoras a lo largo de gran parte de la historia humana registrada, las primeras computadoras electrónicas se desarrollaron a mediados del siglo XX (1940-1945). Eran del tamaño de una habitación grande y consumían tanta energía como varios cientos de ordenadores personales (PC) modernos. Las computadoras modernas basadas en circuitos integrados son de millones a miles de millones de veces más capaces que las primeras máquinas y ocupan una fracción del espacio. Las computadoras simples son lo suficientemente pequeñas como para caber en pequeños dispositivos de bolsillo y pueden funcionar con una pequeña batería. Las computadoras personales en sus diversas formas son íconos de la era de la información y son lo que la mayoría de la gente considera "computadoras". Sin embargo, las computadoras integradas que se encuentran en muchos dispositivos, desde reproductores de MP3 hasta aviones de combate y desde juguetes hasta robots industriales, son las más numerosas.
La capacidad de almacenar y ejecutar listas de instrucciones llamadas programas hace que las computadoras sean extremadamente versátiles, distinguiéndolas de las calculadoras. La tesis de Church-Turing es una afirmación matemática de esta versatilidad: cualquier computadora con una cierta capacidad mínima es, en principio, capaz de realizar las mismas tareas que cualquier otra computadora puede realizar. Por lo tanto, las computadoras que van desde una netbook hasta una supercomputadora pueden realizar las mismas tareas computacionales, con suficiente tiempo y capacidad de almacenamiento.
Microprocesadores
Los orígenes del microprocesador se remontan a la invención del MOSFET (transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico), también conocido como transistor MOS. [49] Fue inventado por Mohamed M. Atalla y Dawon Kahng en Bell Labs en 1959, y se demostró por primera vez en 1960. [30] El mismo año, Atalla propuso el concepto del circuito integrado MOS , que era un chip de circuito integrado fabricado de los MOSFET. [24] En 1964, los chips MOS habían alcanzado una mayor densidad de transistores y menores costos de fabricación que los chips bipolares . Los chips MOS aumentaron aún más en complejidad a un ritmo predicho por la ley de Moore , lo que llevó a la integración a gran escala (LSI) con cientos de transistores en un solo chip MOS a fines de la década de 1960. La aplicación de chips MOS LSI a la informática fue la base de los primeros microprocesadores, ya que los ingenieros comenzaron a reconocer que un procesador de computadora completo podía estar contenido en un solo chip MOS LSI. [49]
Los primeros microprocesadores multichip , el Four-Phase Systems AL1 en 1969 y el Garrett AiResearch MP944 en 1970, se desarrollaron con varios chips MOS LSI. El primer microprocesador de un solo chip fue el Intel 4004 , lanzado en un solo chip MOS LSI en 1971. [50] Un microprocesador de un solo chip fue concebido en 1969 por Marcian Hoff . Su concepto era parte de un pedido de la empresa japonesa Busicom para una calculadora electrónica programable de escritorio, que Hoff quería construir lo más barato posible. La primera realización del microprocesador de un solo chip fue el Intel 4004 , un procesador de 4 bits lanzado en un solo chip MOS LSI en 1971. Fue desarrollado por Federico Faggin , utilizando su tecnología MOS de puerta de silicio , junto con los ingenieros de Intel Hoff y Stan Mazor y el ingeniero de Busicom Masatoshi Shima . [50] Esto encendió el desarrollo de la computadora personal . En 1973, el Intel 8080 , un procesador de 8 bits , hizo posible la construcción de la primera computadora personal, el MITS Altair 8800 . La primera PC se anunció al público en general en la portada de la edición de enero de 1975 de Popular Electronics .
Hoy en día, muchos ingenieros electrónicos se especializan en el desarrollo de programas para sistemas electrónicos basados en microprocesadores, conocidos como sistemas integrados . Las especializaciones híbridas como la Ingeniería en Computación han surgido debido al conocimiento detallado del hardware que se requiere para trabajar en dichos sistemas. [51] Los ingenieros de software normalmente no estudian los microprocesadores al mismo nivel que los ingenieros informáticos y electrónicos. Los ingenieros que desempeñan exclusivamente la función de programar sistemas integrados o microprocesadores se denominan " ingenieros de sistemas integrados " o " ingenieros de firmware ".
Ver también
- Ingenieria Eléctrica
- Ingeniería Electrónica
- Electrónica
- Industria electrónica
- Historia de la ingeniería eléctrica
- Cronología de la ingeniería eléctrica y electrónica
Referencias
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