مهندسی الکترونیک و رشته های آن

مهندسی الکترونیک یکی از رشته‌های مهندسی است که به مطالعه و طراحی سیستم‌ها، دستگاه‌ها و تجهیزات الکترونیکی می‌پردازد. این رشته از مهندسی به بررسی و کنترل جریان الکتریکی و الکترون‌ها در انواع دستگاه‌ها و سیستم‌ها می‌پردازد. مهندسان الکترونیک مهارت‌های طراحی، توسعه، نصب، نگهداری و تعمیر انواع تجهیزات الکترونیکی را دارا می‌باشند. در این مقاله به مفهوم مهندسی الکترونیک و رشته‌های تحصیلی مرتبط با آن پرداخته خواهد شد.

مفهوم مهندسی الکترونیک

این حوزه از مهندسی عبارت است از تلفیق مهندسی الکتریکی و مهندسی الکترونیک در یک رشته واحد. این رشته به مهندسان امکان می‌دهد تا در زمینه تجهیزات الکترونیکی و الکتریکی به تحلیل، طراحی، و ساخت انواع دستگاه‌ها و سیستم‌های الکترونیکی بپردازند. مهندسان الکترونیک به بررسی مسائل مرتبط با الکترونیک دیجیتال، الکترونیک توان، کنترل و ابزارهای اندازه‌گیری می‌پردازند.

تاریخچه مهندسی الکترونیک

الکترونیک یکی از جذاب‌ترین و دینامیک‌ترین زمینه‌های مهندسی است که در طی سالیان متمادی توسعه یافته و به رشته‌ای گسترده با تخصص‌های مختلف تبدیل شده است. در اینجا، تاریخچه مهندسی الکترونیک به صورت خلاصه مورد بررسی قرار می‌گیرد:

قرن 19: کشف الکترون و ظهور الکترونیک اولیه

• قرن 19 اولین اکتشافات الکترونیک را معرفی کرد. در سال 1837، مایکل فرادی اولین لامپ الکترونیکی را اختراع کرد. این لامپ از یک الکترود منفی (کاتد) و یک الکترود مثبت (آند) تشکیل شده بود و جریان الکترونیکی را درون یک فضای خلاء تولید می‌کرد. این اختراع اساس توسعه لامپ‌های الکترونیکی بود.
• سال 1873: تلگراف بی‌سیم را هایکنز اختراع کرد. آرتور هایکنز از بریتانیا تلگراف بی‌سیم را اختراع کرد و این اختراع به تدریج به تکنولوژی موجودات الکترومغناطیسی منجر شد.

قرن 20: دوران الکترونیک مدرن

• سال 1904: اختراع لامپ تریود. جان آمبرسن اولین تریود یا دیود سه‌لایه را به عنوان یکی از اولین دستگاه‌های نصب شده الکترونیکی اختراع کرد. این اختراع برای تقویت سیگنال‌های الکترونیکی مورد استفاده قرار گرفت.
• سال 1907: ترانزیستور اختراع شد. ویلیام شاکلی اولین ترانزیستور را اختراع کرد. ترانزیستور اساسی‌ترین عنصر مدارات الکترونیکی و رایانه‌ها شد.
• دهه 1920: تلویزیون شکل می‌گیرد. مهندسان مختلف، از جمله فیلو فارنزورث و ولتر براتون، به توسعه تلویزیون پرداختند که در نهایت به اختراع تلویزیون الکترونیکی منجر شد.
• سال 1947: اختراع ترانزیستور جکستیس. جان باردین، ویلیام بریتن، و ولتر براتون ترانزیستور جکستیس را کشف کردند که از آن به بعد ترانزیستورها در تولید الکترونیک مورد استفاده قرار گرفتند.
• دهه 1950: اختراع مدار مجتمع. جاک کیلبی و رابرت نویس اولین مدار مجتمع یا IC را اختراع کردند، که تعداد زیادی ترانزیستور و اجزای الکترونیکی دیگر را در یک تراشه کوچک یکپارچه کرد.
• دهه 1970: ظهور رایانه‌ها. دوران رایانه‌های شخصی آغاز شد که به کاربران عادی امکان دسترسی به تکنولوژی میکروپروسسور و نرم‌افزارهای متنوع الکترونیکی داد.

قرن 21: توسعه روزافزون

• دوره مدرن مهندسی الکترونیک. در قرن 21، توسعه مهندسی الکترونیک به سرعت ادامه پیدا کرده است. تکنولوژی‌های جدیدی مانند اینترنت اشیاء (IoT)، هوش مصنوعی (AI)، و شبکه‌های بی‌سیم پیشرفته توسعه یافته‌اند و تاثیرات گسترده‌ای روی زندگی انسان‌ها و صنایع دارند.
• مهندسی الکترونیک در صنایع مختلف. مهندسی الکترونیک در امور مختلف از پزشکی تا انرژی، ارتباطات، امنیت، و سیستم‌های خودروسازی تأثیرگذار است. این رشته مسئول طراحی و توسعه تجهیزات الکترونیکی پیشرفته و بهبود عملکرد سیستم‌ها و دستگاه‌های الکترونیکی است.

مهندسی الکترونیک با پیشرفت فناوری‌های الکترونیکی و میکروالکترونیکی به یکی از اصلی‌ترین و مهم‌ترین رشته‌های مهندسی تبدیل شده است و نقش بسیار مهمی در توسعه فناوری‌ها و تجهیزات الکترونیکی ایفا می‌کند.

رشته‌های تحصیلی در مهندسی الکترونیک

مهندسی الکترونیک یک زمینه گسترده و تنوع‌بخش است که در آن می‌توان در اختصاص به زیرشاخه‌های مختلف تخصصی شغف و توانایی‌های خود را پیش برد. در زیر به برخی از رشته‌های تحصیلی در مهندسی الکترونیک اشاره شده است:

1. 1. الکترونیک دیجیتال (Digital Electronics Engineering): در این رشته، مهندسان الکترونیک با مطالعه و طراحی مدارات الکترونیکی دیجیتال و منطقی سیگنال‌ها سر و کار دارند. این شامل مدارات ترکیبی و ترتیبی، میکروکنترلرها، FPGA (Field-Programmable Gate Array) و میکروپروسسورهای دیجیتال می‌شود. آنها مسئول ایجاد و بهینه‌سازی مدارات الکترونیکی برای کاربردهای مختلف از رایانه‌ها و تلفن‌ها تا سیستم‌های کنترلی.
   2. مهندسی ارتباطات (Communication Engineering): این رشته به مطالعه و طراحی سیستم‌های ارتباطات الکترونیکی می‌پردازد. مهندسان ارتباطات در زمینه‌های تکنولوژی مخابرات، شبکه‌های بی‌سیم و سیستم‌های مخابراتی برای انتقال اطلاعات صوتی و تصویری فعالیت می‌کنند. آنها به بهینه‌سازی پهنای باند، کاهش نویز و تاخیر در ارتباطات مشغولند.
   3. مهندسی برق و الکترونیک قدرت (Power Electronics and Electrical Engineering): این رشته به مطالعه و طراحی تجهیزات الکترونیکی و الکتریکی برای تولید، انتقال و توزیع انرژی الکتریکی می‌پردازد. مهندسان قدرت در زمینه‌های تبدیل انرژی (مانند مبدل‌های DC به AC)، مدارات کنترلی برای توزیع انرژی و بهینه‌سازی سیستم‌های تولید انرژی فعالیت می‌کنند.
   4. مهندسی کنترل (Control Engineering): مهندسی کنترل به طراحی سیستم‌های کنترل خودکار می‌پردازد. این شامل مطالعه و توسعه الگوریتم‌های کنترلی، مدارات بازخورد، و سیستم‌های کنترل مانند PID (پروپرتیونال، اینتگرال، دیفرانسیل) و رباتیک می‌شود. مهندسان کنترل در صنایع خودروسازی، صنعت هوافضا، و مترویی فعالیت می‌کنند.
   5. مهندسی میکروالکترونیک (Microelectronics Engineering): این رشته به طراحی و توسعه مدارات الکترونیکی در ابعاد کوچک تر مانند تراشه‌های میکروپروسسور، میکروکنترلرها، و انواع حافظه‌های نیمه‌هادی می‌پردازد. مهندسان میکروالکترونیک به کاهش اندازه و افزایش عملکرد تجهیزات الکترونیکی اختصاص دارند.
   6. مهندسی رادار و مایکروویو (Radar and Microwave Engineering): در این رشته، مهندسان به طراحی و توسعه سیستم‌ها و تجهیزات مبتنی بر مایکروویو می‌پردازند. این شامل رادارها، آنتن‌ها، و تجهیزات مایکروویوی برای اندازه‌گیری و ارتباطات در این فرکانس‌ها می‌شود.
   7. مهندسی نور و اپتیک (Optical Engineering): این رشته به تحقیقات در زمینه اپتیک و انتقال اطلاعات از طریق امواج نوری می‌پردازد. مهندسان اپتیک به طراحی لنزها، سیستم‌های نمایشی و سیستم‌های انتقال داده نوری مشغولند.
   8. مهندسی الکترونیک پزشکی (Biomedical Electronics Engineering): این رشته به طراحی و توسعه تجهیزات و دستگاه‌های الکترونیکی برای کاربردهای پزشکی می‌پردازد. این شامل دستگاه‌های تصویربرداری پزشکی، دستگاه‌های مانیتورینگ، و تجهیزات پزشکی تشخیصی می‌شود.

مهندسی الکترونیک یکی از رشته‌های مهندسی پرکاربرد و پرتخصصی است که در زمینه الکترونیک و برق تخصص دارد. این رشته شامل رشته‌های مختلفی می‌شود که از مهندسان الکترونیک خواهان تخصص در زمینه‌های مختلفی نظیر ارتباطات، میکروالکترونیک، کنترل، و اپتیک می‌شوند. مهندسی الکترونیک باعث توسعه فناوری‌های الکترونیکی و بهبود کیفیت زندگی انسان‌ها در ایجاد دستگاه‌ها و سیستم‌های پیشرفته می‌شود.