इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग का इतिहास

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इस लेख में मुख्यतः इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग के इतिहास का विवरण है। चेम्बर्स ट्वेंटिएथ सेंचुरी डिक्शनरी (1972) इलेक्ट्रॉनिक्स को "वैक्यूम, गैस, या सेमीकंडक्टर, और उस पर आधारित उपकरणों में बिजली के संचालन का विज्ञान और प्रौद्योगिकी" के रूप में परिभाषित करता है।[1]

इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग 19 वीं सदी के अंत में टेलीग्राफ उद्योग में और 20 वीं सदी की शुरुआत में रेडियो और टेलीफोन उद्योगों में तकनीकी सुधार से उत्पन्न हुई है। लोगों ने रेडियो की ओर रुख किया, जो इसे प्राप्त करने और फिर प्रसारित करने में प्रेरित तकनीकी आकर्षण से आकर्षित हुआ।[2] 1920 के दशक में कई प्रसारक प्रथम विश्व युद्ध से पहले "शौकिया" बन गए थे।[3] इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग का आधुनिक अनुशासन बड़े पैमाने पर टेलीफोन, रेडियो- और टेलीविजन उपकरण विकास और द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान रडार, सोनार, संचार प्रणालियों और उन्नत युद्धपोतों के हथियार प्रणालियों के साथ बड़ी मात्रा में इलेक्ट्रॉनिक-सिस्टम विकास से पैदा हुआ था। युद्धों के बीच के वर्षों में, इस विषय को रेडियो इंजीनियरिंग कहा जाता था। इलेक्ट्रॉनिक्स शब्द का प्रयोग 1940 के दशक में प्रारम्भ हुआ था।[4] 1950 के दशक के उत्तरार्ध में, इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग शब्द का उदय हुआ।

रेडियो, टेलीविजन और टेलीफोन उपकरण (उदाहरण के लिए बेल लैब्स) के उद्योगों में बड़े निगमों द्वारा बनाई और आर्थिक सहायता-प्राप्त (सब्सिडी) इलेक्ट्रॉनिक प्रयोगशालाओं ने इलेक्ट्रॉनिक प्रगति की एक श्रृंखला पर मंथन करना शुरू कर दिया गया था। 1948 में पहले ट्रांजिस्टर, 1959 में एकीकृत सर्किट चिप, [5] [6] और सिलिकॉन MOSFET (धातु-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर) के आविष्कारों से इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में क्रांति आई थी। यूके में, इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग का विषय 1960 के आसपास यूनिवर्सिटी-डिग्री विषय के रूप में इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग से अलग हो गया था। (इस समय से पहले, इलेक्ट्रॉनिक्स और संबंधित विषयों जैसे रेडियो और दूरसंचार के छात्रों को विश्वविद्यालय के इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग विभाग में दाखिला लेना पड़ता था क्योंकि किसी भी विश्वविद्यालय में इलेक्ट्रॉनिक्स विभाग नहीं थे। इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग ही निकटतम विषय था जिसके साथ इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग को जोड़ा जा सकता था, हालांकि अन्तर्गत किए गए विषयों में समानताएं (गणित और विद्युत चुंबकत्व को छोड़कर) केवल तीन साल के पाठ्यक्रम के पहले वर्ष तक ही चलीं।

इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग (इसका नाम हासिल करने से पहले) ने वायरलेस टेलीग्राफी, रेडियो, टेलीविजन, रडार, कंप्यूटर और माइक्रोप्रोसेसर सहित कई तकनीकों के विकास की सुविधा प्रदान की थी।

वायरलेस टेलीग्राफी और रेडियो

Main article: रेडियो का इतिहास

वायरलेस टेलीग्राफी को सक्षम करने वाले कुछ उपकरणों का आविष्कार वर्ष 1900 से पहले किया गया था। इनमें डेविड एडवर्ड ह्यूजेस वर्ष (1880)[7] और हेनरिक रुडोल्फ हर्ट्ज़ वर्ष (1887 से 1890)[8] द्वारा प्रकाशित निष्कर्षों के साथ कोहेरर और एडौर्ड ब्रैनली, निकोला टेस्ला, ओलिवर लॉज, जगदीश चंद्र बोस और फर्डिनेंड ब्रौन द्वारा क्षेत्र में स्पार्क-गैप ट्रांसमीटर और अतिरिक्त परिवर्धन सम्मिलित हैं।[9] वर्ष 1896 में, गुग्लिल्मो मार्कोनी ने पहली व्यावहारिक और व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली रेडियो तरंग-आधारित संचार प्रणाली विकसित की थी।[10][11]

वर्ष 1894-1896 के दौरान जगदीश चंद्र बोस द्वारा पहली बार मिलीमीटर तरंग संचार की जांच की गई, जब वे अपने प्रयोगों में 60 गीगाहर्ट्ज़ (GHz) तक की अत्यधिक उच्च आवृत्तियों तक पहुंचे।[12] उन्होंने जब वर्ष 1901 में रेडियो क्रिस्टल डिटेक्टर का पेटेंट कराया तो उनके द्वारा रेडियो तरंगों का पता लगाने के लिए सेमीकंडक्टर जंक्शनों के उपयोग किया गया था।[13] [14][15]

यूनिवर्सिटी कॉलेज लंदन में इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के पहले प्रोफेसर जॉन एम्ब्रोस फ्लेमिंग ने वर्ष 1904 में पहली रेडियो ट्यूब, डायोड का आविष्कार किया था। फिर, रॉबर्ट वॉन लिबेन और ली डे फॉरेस्ट ने 1906 में स्वतंत्र रूप से एम्पलीफायर ट्यूब विकसित की, जिसे ट्रायोड कहा जाता है। इलेक्ट्रॉनिक्स की प्रायः डायोड के आविष्कार के साथ आरंभ माना जाता है। 10 वर्षों के भीतर, डिवाइस का उपयोग रेडियो ट्रांसमीटर और रिसीवर के साथ-साथ लंबी दूरी की टेलीफोन कॉल के लिए सिस्टम में किया गया था।

ट्रायोड एम्पलीफायर, जनरेटर और डिटेक्टर के आविष्कार ने रेडियो द्वारा ऑडियो संचार को उपयोगी बना दिया।( रेजिनाल्ड फेसेंडेन के 1906 के प्रसारणों में एक इलेक्ट्रो-मैकेनिकल अल्टरनेटर का उपयोग किया गया था। ) 1912 में, एडविन एच. आर्मस्ट्रांग ने पुनर्योजी प्रतिक्रिया एम्पलीफायर और दोलक का आविष्कार किया; उन्होंने सुपरहेटरोडाइन रेडियो रिसीवर का भी आविष्कार किया और उन्हें आधुनिक रेडियो का जनक माना जा सकता है।[16]

सबसे पहला रेडियो समाचार कार्यक्रम 31 अगस्त 1920 को डेट्रायट, मिशिगन में WWJ (AM) के बिना लाइसेंस वाले पूर्ववर्ती स्टेशन 8MK द्वारा प्रसारित किया गया था। 1922 में इंग्लैंड के चेम्सफोर्ड के पास रिटल में मार्कोनी रिसर्च सेंटर में मनोरंजन के लिए वायरलेस प्रसारण में हुआ था। स्टेशन को 2MT के रूप में जाना जाता था और उसके बाद 2LO, स्ट्रैंड, लंदन से प्रसारित होता था।

जबकि कुछ शुरुआती रेडियो ने इलेक्ट्रिक करंट या बैटरी के माध्यम से कुछ प्रकार के प्रवर्धन का उपयोग किया, 1920 के दशक के माध्यम से सबसे आम प्रकार का रिसीवर क्रिस्टल सेट था। 1920 के दशक में, वैक्यूम ट्यूबों को बढ़ाने से रेडियो रिसीवर और ट्रांसमीटर दोनों में क्रांति आ गई।

वैक्यूम ट्यूब 40 वर्षों के लिए पसंदीदा प्रवर्धित उपकरण बने रहे, जब तक कि बेल लैब्स में विलियम शॉक्ले के लिए काम करने वाले शोधकर्ताओं ने 1947 में ट्रांजिस्टर का आविष्कार नहीं किया। अगले वर्षों में, ट्रांजिस्टर ने छोटे पोर्टेबल रेडियो एस या ट्रांजिस्टर रेडियो बनाया एस, संभव के साथ -साथ अधिक शक्तिशाली मेनफ्रेम कंप्यूटर एस बनाने की अनुमति देता है। ट्रांजिस्टर छोटे थे और कम वोल्टेज को काम करने के लिए वैक्यूम ट्यूब की तुलना में आवश्यक थे।

1959 में इंटीग्रेटेड सर्किट के आविष्कार से पहले, इलेक्ट्रॉनिक सर्किटों का निर्माण असतत घटकों से किया गया था जिन्हें हाथ से हेरफेर किया जा सकता था। इन गैर-एकीकृत सर्किटों ने बहुत अधिक स्थान और पावर का सेवन किया, विफलता के लिए प्रवण थे और गति में सीमित थे, हालांकि वे अभी भी सरल अनुप्रयोगों में आम हैं। इसके विपरीत, इंटीग्रेटेड सर्किट एस ने एक बड़ी संख्या - अक्सर लाखों - छोटे विद्युत घटकों की, मुख्य रूप से ट्रांजिस्टर एस, एक सिक्के के आकार के आसपास एक छोटी चिप में पैक किया।[17]

टेलीविजन

Main article: History of television

1927 में फिलो फ़ार्न्सवर्थ ने टेलीविजन#इलेक्ट्रॉनिक टेलीविजन | इलेक्ट्रॉनिक टेलीविजन ]] के एक विशुद्ध रूप से [[ इतिहास का पहला सार्वजनिक प्रदर्शन किया।[18] 1930 के दशक के दौरान कई देशों ने प्रसारण शुरू किया, और विश्व युद्ध II के बाद यह लाखों रिसीवरों में फैल गया, अंततः दुनिया भर में।तब से, इलेक्ट्रॉनिक्स टेलीविजन उपकरणों में पूरी तरह से मौजूद हैं।

आधुनिक टेलीविज़न और वीडियो डिस्प्ले भारी इलेक्ट्रॉन ट्यूब तकनीक से अधिक कॉम्पैक्ट उपकरणों का उपयोग करने के लिए विकसित हुए हैं, जैसे कि प्लाज्मा और लिक्विड-क्रिस्टल डिस्प्ले एस प्रदर्शित करता है।प्रवृत्ति कम बिजली उपकरणों जैसे कि ऑर्गेनिक लाइट-एमिटिंग डायोड डिस्प्ले के लिए भी है, और यह एलसीडी और प्लाज्मा प्रौद्योगिकियों को बदलने की सबसे अधिक संभावना है[19]

रडार और रेडियो स्थान

Main article: History of radar

विश्व युद्ध II के दौरान दुश्मन के लक्ष्यों और विमानों के इलेक्ट्रॉनिक स्थान में कई प्रयास किए गए।इनमें बॉम्बर्स, इलेक्ट्रॉनिक काउंटर उपायों का रेडियो बीम मार्गदर्शन, रडार सिस्टम आदि शामिल थे। इस दौरान बहुत कम अगर उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स विकास पर कोई प्रयास खर्च किया गया था[20]

ट्रांजिस्टर और एकीकृत सर्किट

See also: History of the transistor, Invention of the integrated circuit, and MOSFET
जॉन बार्डीन , विलियम शॉक्ले और वाल्टर ब्रेटन ने पहले काम करने वाले ट्रांजिस्टर (1947)

का आविष्कार किया

पहला काम करने वाला ट्रांजिस्टर एक पॉइंट-कॉन्टैक्ट ट्रांजिस्टर था, जिसका आविष्कार जॉन बार्डीन और वाल्टर हाउसर ब्राटेन द्वारा बेल टेलीफोन लेबोरेटरीज (बीटीएल) में 1947 में किया गया था।[21] विलियम शॉक्ले ने 1948 में बीटीएल में द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर का आविष्कार किया[22] जबकि जंक्शन ट्रांजिस्टर एस अपेक्षाकृत भारी उपकरण थे जो द्रव्यमान-उत्पादन के आधार पर निर्माण करना मुश्किल था[23] उन्होंने अधिक कॉम्पैक्ट उपकरणों के लिए दरवाजा खोला[24]

मोहम्मद एम। अताला ने सिलिकॉन सरफेस पासेशन प्रक्रिया (1957) विकसित की और MOSFET ट्रांजिस्टर (1959)

का आविष्कार किया

रॉबर्ट नोयस ने मोनोलिथिक इंटीग्रेटेड सर्किट चिप (1959)

का आविष्कार किया

पहला एकीकृत सर्किट एस हाइब्रिड इंटीग्रेटेड सर्किट था, जिसका आविष्कार जैक किल्बी द्वारा टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स में 1958 में किया गया था और 1959 में फेयरचाइल्ड सेमीकंडक्टर में रॉबर्ट नोयस द्वारा आविष्कार किया गया मोनोलिथिक एकीकृत सर्किट चिप था।[25]

File:Dawon Kahng.jpg
Dawon Kahng सह-आविष्कार किया MOSFET ट्रांजिस्टर (1959)

MOSFET (मेटल-ऑक्साइड-सेमिकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर, या MOS ट्रांजिस्टर) का आविष्कार मोहम्मद अटला और Dawon Kahng ने 1959 में BTL में किया था[26][27][28] यह पहला सही मायने में कॉम्पैक्ट ट्रांजिस्टर था जिसे उपयोग की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए लघु और बड़े पैमाने पर उत्पादित किया जा सकता था[23] इसने इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में क्रांति ला दी[29][30] दुनिया में सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस बनना[27][31][32] MOSFET अधिकांश आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में मूल तत्व है[33][34]

MOSFET ने उच्च घनत्व एकीकृत सर्किट चिप्स का निर्माण करना संभव बना दिया[27]1962 में आरसीए लेबोरेटरीज में फ्रेड हेमन और स्टीवन हॉफस्टीन द्वारा गढ़े जाने वाले सबसे पहले प्रायोगिक मोस आईसी चिप का निर्माण किया गया था[35] MOS टेक्नोलॉजी ने मूर के कानून को सक्षम किया, ट्रांजिस्टर के को हर दो साल में एक आईसी चिप पर दोगुना, 1965 में गॉर्डन मूर द्वारा भविष्यवाणी की गई[36] सिलिकॉन-गेट MOS तकनीक को 1968 में फेयरचाइल्ड में फेडेरिको फागिन द्वारा विकसित किया गया था[37] तब से, सिलिकॉन MOSFETS और MOS एकीकृत सर्किट चिप्स का द्रव्यमान-उत्पादन, साथ ही लगातार MOSFET स्केलिंग लघु पर एक घातीय गति से (जैसा कि मूर के कानून द्वारा भविष्यवाणी की गई है), क्रांतिकारी चान का नेतृत्व किया है।प्रौद्योगिकी, अर्थव्यवस्था, संस्कृति और सोच में जीईएस[38]

कंप्यूटर

Main articles: History of computing and History of computing hardware

कंप्यूटर एक प्रोग्राम करने योग्य मशीन है जो इनपुट प्राप्त करता है, स्टोर और डेटा में हेरफेर करता है, और एक उपयोगी प्रारूप में आउटपुट प्रदान करता है।

यद्यपि कंप्यूटर के यांत्रिक उदाहरण रिकॉर्ड किए गए मानव इतिहास के माध्यम से मौजूद हैं, पहले इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर 20 वीं शताब्दी (1940-1945) के मध्य में विकसित किए गए थे। ये एक बड़े कमरे का आकार थे, जो कई सौ आधुनिक व्यक्तिगत कंप्यूटर (पीसी) के रूप में अधिक शक्ति का उपभोग करते थे। एकीकृत सर्किट पर आधारित आधुनिक कंप्यूटर शुरुआती मशीनों की तुलना में लाखों से अधिक सक्षम हैं, और अंतरिक्ष के एक अंश पर कब्जा कर लेते हैं। साधारण कंप्यूटर छोटे पॉकेट डिवाइसों में फिट होने के लिए काफी छोटे होते हैं, और एक छोटी बैटरी द्वारा संचालित किया जा सकता है। पर्सनल कंप्यूटर उनके विभिन्न रूपों में सूचना आयु के आइकन हैं और अधिकांश लोग कंप्यूटर के रूप में सोचते हैं। हालांकि, एम्बेडेड कंप्यूटर एमपी 3 खिलाड़ियों से से लड़ाकू विमान और खिलौने से औद्योगिक रोबोट तक कई उपकरणों में पाया गया।

प्रोग्राम नामक निर्देशों की सूची को संग्रहीत करने और निष्पादित करने की क्षमता कंप्यूटर को बेहद बहुमुखी बनाती है, जो उन्हें कैलकुलेटर से अलग करती है। चर्च -ट्रिंग थीसिस इस बहुमुखी प्रतिभा का एक गणितीय कथन है: एक निश्चित न्यूनतम क्षमता वाला कोई भी कंप्यूटर, सिद्धांत रूप में, वही कार्यों को करने में सक्षम है जो कोई अन्य कंप्यूटर प्रदर्शन कर सकता है। इसलिए, नेटबुक से एक सुपर कंप्यूटर तक के कंप्यूटर सभी समान कम्प्यूटेशनल कार्यों को करने में सक्षम हैं, पर्याप्त समय और भंडारण क्षमता को देखते हुए।

माइक्रोप्रोसेसर

Main articles: Microprocessor chronology and MOS integrated circuit

1964 तक, MOS चिप्स ट्रांजिस्टर घनत्व और द्विध्रुवी चिप्स की तुलना में कम विनिर्माण लागत तक पहुंच गया था।MOS चिप्स ने मूर के कानून द्वारा अनुमानित एक दर पर जटिलता में वृद्धि की, जिससे बड़े पैमाने पर एकीकरण (LSI) के लिए 1960 के दशक के अंत तक एक एकल MOS चिप पर ट्रांजिस्टर के साथ बड़े पैमाने पर एकीकरण (LSI) हो गया। कम्प्यूटिंग के लिए MOS LSI चिप्स का अनुप्रयोग पहले माइक्रोप्रोसेसरों के लिए आधार था, क्योंकि इंजीनियरों ने यह पहचानना शुरू किया कि एक पूर्ण कंप्यूटर प्रोसेसर एक एकल MOS LSI चिप पर समाहित किया जा सकता है[39]

पहला मल्टी-चिप माइक्रोप्रोसेसर्स, चार-चरण सिस्टम AL1 1969 में और गैरेट Airesearch MP944 1970 में, कई MOS LSI चिप्स के साथ विकसित किए गए थे।पहला सिंगल-चिप माइक्रोप्रोसेसर इंटेल 4004 था, जो 1971 में सिंगल मोस एलएसआई चिप पर जारी किया गया था[40] 1969 में मार्सियन हॉफ द्वारा एक एकल-चिप माइक्रोप्रोसेसर की कल्पना की गई थी।उनकी अवधारणा एक डेस्कटॉप प्रोग्रामेबल इलेक्ट्रॉनिक कैलकुलेटर के लिए जापानी कंपनी बुसिकॉम द्वारा एक आदेश का हिस्सा थी, जिसे हॉफ यथासंभव सस्ते में बनाना चाहता था।सिंगल-चिप माइक्रोप्रोसेसर का पहला एहसास इंटेल 4004 , 4-बिट प्रोसेसर था, जो 1971 में एक एकल MOS LSI चिप पर जारी किया गया था। यह फेडरिको फागिन द्वारा विकसित किया गया था, जो कि [[ का उपयोग करता था, [[ का उपयोग करते हुए सिलिकॉन-गेट एमओएस तकनीक, इंटेल इंजीनियर्स हॉफ और स्टेन मेजोर , और बसिकॉम इंजीनियर मसाटोशी शिमा के साथ[40] इसने पर्सनल कंप्यूटर के विकास को प्रज्वलित किया।1973 में, इंटेल 8080 , एक 8-बिट प्रोसेसर, पहले पर्सनल कंप्यूटर, MITS Altair 8800 2 के निर्माण को संभव बनाया।पहले पीसी को जनवरी 1975 के अंक लोकप्रिय इलेक्ट्रॉनिक्स के कवर पर आम जनता के लिए घोषित किया गया था।

कई इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियर आज माइक्रोप्रोसेसर-आधारित इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम के लिए कार्यक्रमों के विकास में विशेषज्ञ हैं, जिन्हें एम्बेडेड सिस्टम के रूप में जाना जाता है। कंप्यूटर इंजीनियरिंग जैसे हाइब्रिड विशेषज्ञता ऐसे सिस्टम पर काम करने के लिए आवश्यक हार्डवेयर के विस्तृत ज्ञान के कारण उभरी हैं[41] सॉफ्टवेयर इंजीनियर एस आमतौर पर कंप्यूटर और इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरों के समान स्तर पर माइक्रोप्रोसेसरों का अध्ययन नहीं करते हैं।इंजीनियर जो विशेष रूप से प्रोग्रामिंग एम्बेडेड सिस्टम या माइक्रोप्रोसेसरों की भूमिका को अंजाम देते हैं, उन्हें एम्बेडेड सिस्टम इंजीनियरों, या फर्मवेयर इंजीनियरों के रूप में संदर्भित किया जाता है।

See also

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