پیشگفتار:
تعریفی که ویکی‌پدیا برای واژه "الکترونیک" ارائه کرده این‌گونه است: الکترونیک یک رشته علمی و مهندسی است که اصول فیزیک را برای طراحی، تولید و به‌کارگیری دستگاه‌هایی که الکترون‌ها و دیگر ذرات باردار الکتریکی را دستکاری (Manipulate) می‌کنند، مورد استفاده قرار می‌دهد. حال در این نوشتار می‌خواهیم ببینیم منظور از الکترونیک حالت جامد چیست؟ عبارتی که معمولا در نوشتارهای حوزه الکترونیک با آن مواجه می‌شویم.
منظور از الکترونیک حالت جامد چیست؟
الکترونیک حالت جامد را می‌توان "الکترونیک نیمه‌هادی" دانست، یعنی الکترونیک حالت جامد اشاره دارد به: تجهیزات الکترونیکی‌ای که از قطعات نیمه‌هادی مانند ترانزیستورها، دیودها و مدارهای مجتمع (ICها) استفاده می‌کنند. این اصطلاح همچنین به‌عنوان صفت برای دستگاه‌هایی استفاده می‌شود که در آنها قطعات الکترونیکی نیمه‌هادی (که همان‌طور که می‌دانیم فاقد قطعات متحرک هستند) جایگزین دستگاه‌هایی با قطعات متحرک می‌شوند، مانند رله حالت جامد (solid-state relay)، که در این نوع رله از سوئیچ‌های ترانزیستوری به جای رله الکترومکانیکی (که از یک قسمت متحرک بهره می‌برد) استفاده می‌شود.
یا درایو حالت جامد (Solid-State Drive: SSD)، که نوعی حافظه نیمه‌هادی است که در کامپیوترها برای جایگزینی با درایوهای دیسک سخت (Hard Disk Drive: HDD) استفاده می‌شود (که همان‌طور که می‌دانیم HDDها داده‌ها را روی یک دیسک چرخان ذخیره می‌کنند). حال ببینیم "حالت جامد" در عبارت الکترونیک حالت جامد از کجا آمده است.
اصطلاح حالت جامد از کجا آمده است؟
اصطلاح حالت جامد در آغاز عصر نیمههادیها در دهه 1960 برای متمایز کردن این فناوری جدید (با آنچه در قبل وجود داشت) رایج شد. برای روشن شدن این موضوع باید گفت که یکی از قطعات نیمه‌هادی مهم ترانزیستور است که توانایی تقویت سیگنال الکتریکی را دارد. پیش از اختراع ترانزیستور برای تقویت سیگنال الکتریکی، الکتریسیته باید از عناصر مختلف داخل یک محفظه شیشه‌ای که درون آن خلاء بود عبور می‌کرد که به این قطعه لامپ خلاء می‌گفتند (که نیاز به گرم شدن داشت). در واقع لامپ‌های خلاء ترمیونیک (thermionic tube) با کنترل جریان الکترون‌ها یا یون‌ها در خلاء (در داخل لامپ مهرو‌موم‌شده) کار می‌کردند (3 قطعه اول از سمت چپ در تصویر بالا).
حال‌آنکه یک قطعه نیمه‌هادی (ترانزیستور) با کنترل جریان الکتریکی متشکل از الکترون‌ها یا حفره‌هایی که در داخل یک قطعه کریستالی جامد از مواد نیمه‌هادی مانند سیلیکون حرکت می‌کنند، کار می‌کند (قطعات 4 و 5 در تصویر بالا از سمت چپ ترانزیستور پایه‌دار و قطعه 6ام ترانزیستور در شکل IC). در واقع "حالت جامد" نام خود را از وضعیت مسیری گرفته است که سیگنال‌های الکتریکی از آن عبور می‌کنند که این مسیر در داخل مواد نیمه‌هادی است که حالت جامد دارد و با این اصلاح "حالت جامد" این فناوری جدید با آنچه در قبل وجود داشت (یعنی لامپ خلاء که مسیر جریان الکترون‌ها یا یون‌ها در خلاء بود) متمایز می‌گردد.
اگرچه اولین دستگاه مبتنی‌بر الکترونیک حالت جامد آشکارساز سبیل گربه‌ای (Cat's whisker detector) بود، یک دیود نیمه‌هادی اولیه که در حدود سال 1904 اختراع شد، اما حوزه الکترونیک حالت جامد با اختراع ترانزیستور در سال 1947 آغاز شد. قبل از آن، تمام تجهیزات الکترونیکی از لامپ‌های خلاء استفاده می‌کردند، زیرا لامپ‌های خلاء تنها قطعات الکترونیکی‌ای بودند که می‌توانستند تقویت کنند؛ یک قابلیت ضروری در تمام الکترونیک.
ترانزیستوری که توسط جان باردین و والتر هاوسر براتین در حین کار زیر نظر ویلیام شاکلی در آزمایشگاه‌های بل در سال 1947 اختراع شد، نیز می‌توانست تقویت کند و جایگزین لامپ‌های خلاء شود. اولین سیستم hi-fi ترانزیستوری توسط مهندسان GE (General Electric) توسعه یافت و در دانشگاه فیلادلفیا در سال 1955 نشان داده شد. از نظر تولید تجاری، Fisher TR-1 اولین پیش‌تقویت‌کننده "تمام ترانزیستوری" بود که در اواسط سال 1956 در دسترس قرار گرفت (تصویر پایین سمت راست (تصویر اول)). در سال 1961، شرکتی به نام Transis-tronics یک تقویت‌کننده حالت جامد به نام TEC S-15 را منتشر کرد (تصویر بالا).
همچنین در طول دهه‌های 1960 و 1970، تولیدکنندگان تلویزیون از لامپ‌های خلاء به نیمههادیها روی آوردند و محصولات خود را با عنوان "100 درصد حالت جامد" تبلیغ می‌کردند (تصویر پایین سمت چپ (تصویر دوم))، حتی با وجود استفاده از لامپ پرتو کاتدی (CRT) در این تلویزیون‌ها که هنوز یک لامپ خلاء بود! این بدان معنی بود که فقط شاسی 100 درصد حالت جامد بود، بدون احتساب CRT. تبلیغات اولیه این تمایز را اعلام می‌کردند، اما آگهی‌های بعدی فرض می‌کردند که مخاطب قبلاً در مورد این موضوع آموزش دیده و آگهی را به "100 درصد حالت جامد" کوتاه کردند! می‌توان گفت که نمایشگرهای LED واقعاً 100 درصد حالت جامد هستند.
جایگزینی لامپ‌های خلاء حجیم، شکننده و تشنه انرژی توسط ترانزیستورها در دهه‌های 1960 و 1970 انقلابی را نه‌تنها در فناوری بلکه در عادات مردم ایجاد کرد و تولید اولین وسایل الکترونیکی قابل‌حمل واقعی مانند رادیو ترانزیستوری، دستگاه پخش نوار کاست، واکی-تاکی و ساعت کوارتز، همچنین اولین کامپیوترهای کاربردی و تلفن‌های همراه را ممکن ساخت. نمونه‌های دیگر از دستگاه‌های مبتنی‌بر الکترونیک حالت جامد عبارتند از تراشه ریزپردازنده، لامپ LED، سلول خورشیدی، حسگر تصویر CCD مورد استفاده در دوربین‌ها و لیزر نیمه‌هادی.
پسگفتار
اکثر دستگاه‌های الکترونیکی امروزه براساس الکترونیک حالت جامد ساخته شده‌اند، به این معنی که آنها به نیمههادیها متکی هستند. از زمان اختراع ترانزیستور در سال 1947، فناوری حالت جامد امکان توسعه سریع دستگاه‌ها و رایانه‌های قابل حمل را فراهم کرده است. فناوری نیمه‌هادی در لوازم الکترونیکی پرکاربرد مانند گوشی‌های هوشمند، لپ‌تاپ‌ها، تبلت‌ها و ساعت‌های هوشمند یافت می‌شود. تجهیزات مبتنی‌بر فناوری حالت جامد برای روشن شدن به انرژی کمتری نیاز دارند و به اندازه گزینه‌های قدیمی مانند لامپ‌های خلاء حجیم نیستند.
نظرات خود را در مورد این مطلب از طریق بخش نظرات در پایین با ما در میان بگذارید. ضمنا اگر قصد خرید محصولات مبتنی‌بر الکترونیک حالت جامد را دارید! می‌توانید از بخش‌های مختلف فروشگاه اینترنتی قطعات الکترونیکی ما بازدید نمایید، خصوصا محصولات ما در دسته نیمههادیها!
رله حالت جامد هم همین تکنولوژی هستش ؟
بله آرین جان. همونطور که تو متن هم بهش اشاره شد: “این اصطلاح همچنین به‌عنوان صفت برای دستگاه‌هایی استفاده می‌شود که در آنها قطعات الکترونیکی نیمه‌هادی جایگزین دستگاه‌هایی با قطعات متحرک می‌شوند …” که رله حالت جامد هم میشه جز همین دستگاه‌ها.
خیلی کامل بود ، ممنونم از سایت خوبتون 🌹
ممنون خانوم احمدپور.
کانکتور صنعتی فیبر نوری هم موجود دارید ؟
بله احمدجان، قرار بوده تا روز جمعه در سایت موجود بشه، متاسفانه به‌دلیل پاره‌ای از مشکلات، نشد. انشاءالله در طول این هفته موجود میشه. در صورتی که محدودیت زمانی دارین با پشتیبان از طریق واتس‌اپ (که لینک ارتباط با ایشون در فوتر سایت قرار داره) تماس بگیرین.