วิศวกรรมไฟฟ้า

แถวยาวของตัวตัดวงจร
อาชีพ
ชื่อ	วิศวกรไฟฟ้า
ภาคกิจกรรม	อิเล็กทรอนิกส์ , วงจรไฟฟ้า , แม่เหล็กไฟฟ้า , วิศวกรรมพลังงาน , เครื่องจักรไฟฟ้า , โทรคมนาคม , ระบบควบคุม , การประมวลสัญญาณ , ทัศนศาสตร์ , โฟโตนิกส์และสถานีไฟฟ้าย่อย
คำอธิบาย
สมรรถนะ	ความรู้ทางเทคนิค คณิตศาสตร์ขั้นสูง การออกแบบระบบ ฟิสิกส์ วิทยาศาสตร์ การคิดเชิงนามธรรม การคิดเชิงวิเคราะห์ (ดูเพิ่มเติมในอภิธานศัพท์วิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ )
สาขาอาชีพ	เทคโนโลยีวิทยาศาสตร์การสำรวจการทหารอุตสาหกรรมและสังคม​​

วิศวกรรมไฟฟ้าเป็น สาขาวิชา วิศวกรรมที่เกี่ยวข้องกับการศึกษา การออกแบบ และการประยุกต์ใช้อุปกรณ์ เครื่องมือ และระบบที่ใช้ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์และแม่เหล็กไฟฟ้า สาขาวิชานี้เริ่มปรากฏเป็นอาชีพที่ชัดเจนในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 19 หลังจากการนำโทรเลขไฟฟ้าโทรศัพท์ และการผลิต การจำหน่าย และการใช้ พลังงานไฟฟ้า มาใช้ในเชิงพาณิชย์

วิศวกรรมไฟฟ้าแบ่งออกเป็นสาขาต่างๆ มากมาย รวมถึงวิศวกรรมคอมพิวเตอร์วิศวกรรมระบบวิศวกรรมพลังงานโทรคมนาคมวิศวกรรมคลื่นความถี่วิทยุการประมวลสัญญาณเครื่องมือวัดวิศวกรรมควบคุมเซลล์แสงอาทิตย์อิเล็กทรอนิกส์และทัศนศาสตร์และโฟโตนิกส์หลายสาขาเหล่านี้ทับซ้อนกับสาขาวิศวกรรมอื่นๆ ครอบคลุมความเชี่ยวชาญเฉพาะด้านจำนวนมาก รวมถึงวิศวกรรมฮาร์ดแวร์อิเล็กทรอนิกส์กำลังแม่เหล็กไฟฟ้าและคลื่นวิศวกรรม ไมโครเวฟ นาโนเทคโนโลยี เคมี ไฟฟ้าพลังงาน หมุนเวียน เมคาทรอนิ กส์/การควบคุม และวิทยาศาสตร์วัสดุไฟฟ้า^{[ a ]}เทคนิคการเรียนรู้ของเครื่องและวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ยังได้รับการศึกษาเพิ่มเติมเนื่องจากได้รับการพัฒนามาในเชิงประวัติศาสตร์ในฐานะสาขาของวิศวกรรมไฟฟ้า

โดยทั่วไป วิศวกรไฟฟ้าจะสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีด้านวิศวกรรมไฟฟ้า วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ หรือวิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ วิศวกรที่ปฏิบัติงานอาจมีใบรับรองวิชาชีพและเป็นสมาชิกขององค์กรวิชาชีพหรือองค์กรมาตรฐานสากล ซึ่งรวมถึงคณะกรรมการไฟฟ้าสากล (IEC) สมาคมวิศวกรวิชาชีพแห่งชาติ (NSPE) สถาบันวิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ (IEEE) และสถาบันวิศวกรรมและเทคโนโลยี (IET ซึ่งเดิมคือ IEE)

วิศวกรไฟฟ้าทำงานในอุตสาหกรรมที่หลากหลายมาก และทักษะที่จำเป็นก็แตกต่างกันไปเช่นกัน ตั้งแต่ทฤษฎีวงจรไปจนถึงทักษะการบริหารจัดการโครงการ เครื่องมือและอุปกรณ์ที่วิศวกรแต่ละคนอาจต้องการก็แตกต่างกันไปเช่นกัน ตั้งแต่ โวลต์มิเตอร์แบบง่ายๆ ไปจนถึงซอฟต์แวร์ออกแบบและผลิตที่ซับซ้อน

ไฟฟ้าเป็นหัวข้อที่นักวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจมาอย่างน้อยตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 17 วิลเลียม กิลเบิร์ตเป็นนักวิทยาศาสตร์ไฟฟ้าคนสำคัญในยุคแรก และเป็นคนแรกที่แยกแยะความแตกต่างระหว่างแม่เหล็กและไฟฟ้าสถิต ได้อย่างชัดเจน เขาได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้บัญญัติศัพท์คำว่า "ไฟฟ้า" ^{[ 1 ]}เขายังออกแบบเวอร์โซเรียมซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ตรวจจับการมีอยู่ของวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าสถิต ในปี 1762 ศาสตราจารย์ชาวสวีเดนโยฮัน วิลค์ได้ประดิษฐ์อุปกรณ์ที่ต่อมาเรียกว่าอิเล็กโทรฟอรัสซึ่งสร้างประจุไฟฟ้าสถิต^{[ 2 ]}ในปี 1800 อเลสซานโดร โวล ตา ได้พัฒนากองโวลตาอิกซึ่งเป็นต้นแบบของแบตเตอรี่ไฟฟ้า

ในศตวรรษที่ 19 การวิจัยในหัวข้อนี้เริ่มเข้มข้นขึ้น การพัฒนาที่โดดเด่นในศตวรรษนี้ ได้แก่ ผลงานของHans Christian Ørstedผู้ค้นพบในปี 1820 ว่ากระแสไฟฟ้าก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กที่สามารถเบี่ยงเบนเข็มทิศได้; ผลงานของWilliam Sturgeonผู้ประดิษฐ์แม่เหล็กไฟฟ้า ในปี 1825 ; ผลงานของJoseph HenryและEdward Davyผู้ประดิษฐ์รีเลย์ไฟฟ้าในปี 1835; ผลงานของGeorg Ohmผู้ซึ่งในปี 1827 ได้กำหนดความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างกระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์ในตัวนำ ; ผลงานของMichael Faradayผู้ค้นพบการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าในปี 1831; และผลงานของJames Clerk Maxwell ผู้ซึ่งในปี 1873 ได้ตีพิมพ์ ทฤษฎีรวมของไฟฟ้าและแม่เหล็กในตำราElectricity and Magnetismของ เขา ^{[ 3 ]}

ในปี ค.ศ. 1782 จอร์จส์-หลุยส์ เลอ ซาจได้พัฒนาและนำเสนอในกรุงเบอร์ลิน ซึ่งอาจเป็น โทรเลขไฟฟ้าแบบแรกของโลกโดยใช้สายไฟ 24 เส้น แต่ละเส้นแทนตัวอักษรหนึ่งตัว โทรเลขนี้เชื่อมต่อห้องสองห้องเข้าด้วยกัน เป็นโทรเลขไฟฟ้าสถิตที่เคลื่อนแผ่นทองคำเปลวผ่านการนำไฟฟ้า

ในปี ค.ศ. 1795 ฟรานซิสโก ซัลวา คัมปิโยได้เสนอระบบโทรเลขไฟฟ้าสถิต ระหว่างปี ค.ศ. 1803 ถึง 1804 เขาทำงานเกี่ยวกับโทรเลขไฟฟ้า และในปี ค.ศ. 1804 เขาได้นำเสนอรายงานของเขาต่อราชบัณฑิตยสถานวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและศิลปะแห่งบาร์เซโลนา ระบบโทรเลขอิเล็กโทรไลต์ของซัลวาเป็นนวัตกรรมใหม่ แม้ว่าจะได้รับอิทธิพลอย่างมากและอิงตามการค้นพบสองอย่างที่เกิดขึ้นในยุโรปในปี ค.ศ. 1800 ได้แก่ แบตเตอรี่ไฟฟ้าของอเลสซานโดร โวลตา สำหรับการสร้างกระแสไฟฟ้า และการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าของวิลเลียม นิโคลสัน และแอนโทนี คาร์ไลล์^{[ 4 ]}โทรเลขไฟฟ้าอาจถือได้ว่าเป็นตัวอย่างแรกของวิศวกรรมไฟฟ้า^{[ 5 ]}วิศวกรรมไฟฟ้ากลายเป็นวิชาชีพในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ผู้ปฏิบัติงานได้สร้าง เครือข่าย โทรเลขไฟฟ้า ทั่วโลก และสถาบันวิศวกรรมไฟฟ้าวิชาชีพแห่งแรกก่อตั้งขึ้นในสหราชอาณาจักรและสหรัฐอเมริกาเพื่อสนับสนุนสาขาวิชาใหม่นี้ฟรานซิส โรนัลด์สสร้างระบบโทรเลขไฟฟ้าในปี ค.ศ. 1816 และบันทึกวิสัยทัศน์ของเขาเกี่ยวกับวิธีที่โลกสามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วยไฟฟ้า^{[ 6 ] [ 7 ]}กว่า 50 ปีต่อมา เขาได้เข้าร่วมสมาคมวิศวกรโทรเลขแห่งใหม่ (ซึ่งต่อมาเปลี่ยนชื่อเป็นสถาบันวิศวกรไฟฟ้า ) โดยสมาชิกคนอื่นๆ ถือว่าเขาเป็นคนแรกในกลุ่มของพวกเขา^{[ 8 ]}เมื่อสิ้นสุดศตวรรษที่ 19 โลกได้เปลี่ยนแปลงไปตลอดกาลด้วยการสื่อสารที่รวดเร็ว ซึ่งเป็นไปได้ด้วยการพัฒนาทางวิศวกรรมของสายโทรศัพท์ภาคพื้นดินสายเคเบิลใต้น้ำและตั้งแต่ประมาณปี 1890 เป็นต้นมา โทรเลขไร้สาย

การประยุกต์ใช้งานจริงและความก้าวหน้าในสาขาดังกล่าว ทำให้เกิดความต้องการหน่วยวัด มาตรฐานเพิ่มมากขึ้น นำไปสู่การกำหนดมาตรฐานสากลของหน่วยโวลต์แอมแปร์คูลอมบ์ โอห์มฟารัดและเฮนรีซึ่งบรรลุผลสำเร็จในการประชุมระหว่างประเทศที่ชิคาโกในปี 1893 ^{[ 9 ]}การตีพิมพ์มาตรฐานเหล่านี้เป็นพื้นฐานของความก้าวหน้าในอนาคตในการกำหนดมาตรฐานในอุตสาหกรรมต่างๆ และในหลายประเทศ คำจำกัดความเหล่านี้ได้รับการยอมรับในกฎหมายที่เกี่ยวข้องทันที^{[ 10 ]}

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา การศึกษาเกี่ยวกับไฟฟ้าส่วนใหญ่ถือเป็นสาขาย่อยของฟิสิกส์เนื่องจากเทคโนโลยีไฟฟ้าในยุคแรกๆ ถือว่าเป็น เทคโนโลยี เชิงกลไฟฟ้ามหาวิทยาลัยเทคนิคดาร์มสตัดท์ได้ก่อตั้งภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าแห่งแรกของโลกในปี 1882 และเปิดหลักสูตรปริญญาตรีด้านวิศวกรรมไฟฟ้าในปี 1883 ^{[ 11 ]}หลักสูตรปริญญาตรีวิศวกรรมไฟฟ้าหลักสูตรแรกในสหรัฐอเมริกาเริ่มต้นที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ในภาควิชาฟิสิกส์ภายใต้ศาสตราจารย์ชาร์ลส์ ครอส^{[ 12 ]}แม้ว่าจะเป็นมหาวิทยาลัยคอร์เนลล์ที่ผลิตบัณฑิตวิศวกรรมไฟฟ้าคนแรกของโลกในปี 1885 ^{[ 13 ]}หลักสูตรวิศวกรรมไฟฟ้าหลักสูตรแรกเปิดสอนในปี 1883 ที่วิทยาลัยวิศวกรรมเครื่องกลและศิลปะกลศาสตร์ซิบลีย์ของ คอร์เนลล์ ^{[ 14 ]}

ประมาณปี 1885 อธิการบดีมหาวิทยาลัยคอร์เนลล์แอนดรูว์ ดิกสัน ไวท์ได้ก่อตั้งภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าแห่งแรกในสหรัฐอเมริกา^{[ 15 ]}ในปีเดียวกันนั้นมหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอนได้ก่อตั้งตำแหน่งศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าแห่งแรกในสหราชอาณาจักร^{[ 16 ]}ศาสตราจารย์เมนเดลล์ พี. ไวน์บัค แห่งมหาวิทยาลัยมิสซูรีได้ก่อตั้งภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าในปี 1886 ^{[ 17 ]}หลังจากนั้น มหาวิทยาลัยและสถาบันเทคโนโลยีต่างๆทั่วโลกก็เริ่มทยอยเปิดหลักสูตรวิศวกรรมไฟฟ้าให้แก่นักศึกษาของตน

ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา การใช้งานด้านวิศวกรรมไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างมาก ในปี 1882 โทมัส เอดิสันได้เปิดใช้งานเครือข่ายไฟฟ้าขนาดใหญ่แห่งแรกของโลก ซึ่งจ่ายกระแสไฟฟ้า 110 โวลต์ หรือกระแสตรง (DC) ให้แก่ลูกค้า 59 รายบนเกาะแมนฮัตตันในนครนิวยอร์ก ในปี 1884 เซอร์ ชาร์ลส์ พาร์สันส์ได้ประดิษฐ์กังหันไอน้ำทำให้การผลิตกระแสไฟฟ้ามีประสิทธิภาพมากขึ้นกระแส ไฟฟ้าสลับ (AC) ซึ่งมีความสามารถในการส่งกำลังไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในระยะทางไกลโดยใช้หม้อแปลงไฟฟ้าได้พัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงทศวรรษ 1880 และ 1890 ด้วยการออกแบบหม้อแปลงไฟฟ้าโดยคาโรลี ซิเปอร์โนว์สกี , ออตโต บลาธีและมิกซา เดรี (ต่อมาเรียกว่าหม้อแปลง ZBD), ลูเซียน กอลาร์ด , จอห์น ดิกสัน กิบบ์สและวิลเลียม สแตนลีย์ จูเนียร์ การออกแบบ มอเตอร์ไฟฟ้า กระแสสลับ ที่ใช้ งานได้จริง รวมถึงมอเตอร์เหนี่ยวนำ ได้รับการคิดค้นขึ้นโดยอิสระโดยกาลิเลโอ เฟอร์ราริสและนิโคลา เทสลาและได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมให้เป็นรูปแบบสามเฟส ที่ใช้งานได้จริงโดย มิคาอิล โดลิโว-โดโบรโวลสกีและชาร์ลส์ ยูจีน แลนเซล็อต บราวน์^{[ 18 ]} Charles SteinmetzและOliver Heavisideมีส่วนร่วมในพื้นฐานทางทฤษฎีของวิศวกรรมกระแสสลับ^{[ 19 ] [ 20 ]} การแพร่หลายในการใช้กระแสสลับทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า สงครามกระแสไฟฟ้าในสหรัฐอเมริการะหว่าง ระบบไฟฟ้ากระแสสลับที่ได้รับการสนับสนุนจาก George Westinghouseและระบบไฟฟ้ากระแสตรงที่ได้รับการสนับสนุนจาก Thomas Edison โดยกระแสสลับได้รับการยอมรับให้เป็นมาตรฐานโดยรวม^{[ 21 ]}

ในระหว่างการพัฒนาวิทยุนักวิทยาศาสตร์และนักประดิษฐ์จำนวนมากได้มีส่วนร่วมในเทคโนโลยีวิทยุและอิเล็กทรอนิกส์ งานทางคณิตศาสตร์ของเจมส์ คลาร์ก แม็กซ์เวลล์ในช่วงทศวรรษ 1850 ได้แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ในรูปแบบต่างๆ รวมถึงความเป็นไปได้ของคลื่นที่มองไม่เห็นในอากาศ (ซึ่งต่อมาเรียกว่า "คลื่นวิทยุ") ในการทดลองทางฟิสิกส์ที่สำคัญในปี 1888 ไฮน์ริช เฮิรตซ์ได้พิสูจน์ทฤษฎีของแม็กซ์เวลล์โดยการส่งคลื่นวิทยุด้วยเครื่องส่งสัญญาณแบบช่องว่างประกายไฟและตรวจจับคลื่นเหล่านั้นโดยใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าอย่างง่าย นักฟิสิกส์คนอื่นๆ ได้ทำการทดลองกับคลื่นใหม่เหล่านี้ และในกระบวนการนั้นก็ได้พัฒนาอุปกรณ์สำหรับการส่งและตรวจจับคลื่นเหล่านั้น ในปี 1895 กูกลิเอลโม มาร์โคนีเริ่มทำงานเกี่ยวกับวิธีการปรับวิธีการส่งและตรวจจับ "คลื่นเฮิรตซ์" ที่รู้จักกันดีเหล่านี้ให้เข้ากับ ระบบ โทรเลขไร้สายเชิง พาณิชย์ที่สร้างขึ้น โดยเฉพาะ ในช่วงแรก เขาได้ส่งสัญญาณไร้สายในระยะทางหนึ่งไมล์ครึ่ง ในเดือนธันวาคม 1901 เขาได้ส่งคลื่นไร้สายที่ไม่ได้รับผลกระทบจากความโค้งของโลก ต่อมา Marconi ได้ส่งสัญญาณไร้สายข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกระหว่าง Poldhu, Cornwallและ St. John's, Newfoundlandซึ่งเป็นระยะทาง 2,100 ไมล์ (3,400 กม.) ^{[ 22 ]}

การสื่อสาร ด้วยคลื่นมิลลิเมตรได้รับการศึกษาครั้งแรกโดยJagadish Chandra Boseในช่วงปี 1894–1896 เมื่อเขาสามารถทำความถี่ได้สูงถึง 60 GHzในการทดลองของเขา^{[ 23 ]}เขายังได้แนะนำการใช้ จุดเชื่อมต่อ เซมิคอนดักเตอร์เพื่อตรวจจับคลื่นวิทยุ^{[ 24 ]}เมื่อเขาจดสิทธิบัตรเครื่องตรวจจับคริสตัล วิทยุ ในปี 1901 ^{[ 25 ] [ 26 ]} 

ในปี พ.ศ. 2440 คาร์ล เฟอร์ดินานด์ บราวน์ได้นำหลอดรังสีแคโทด มา ใช้เป็นส่วนหนึ่งของออสซิลโลสโคปซึ่งเป็นเทคโนโลยีสำคัญที่ช่วยให้โทรทัศน์อิเล็กทรอนิกส์ เป็นไปได้ ^{[ 27 ]}จอห์น เฟลมมิงได้ประดิษฐ์หลอดวิทยุตัวแรก คือไดโอดในปี พ.ศ. 2447 สองปีต่อมาโรเบิร์ต ฟอน ลีเบนและลี เดอ ฟอเรสต์ได้พัฒนาหลอดขยายสัญญาณขึ้นโดยอิสระ ซึ่งเรียกว่า^ไตรโอด [ ^{28 ]}

ในปี พ.ศ. 2463 อัลเบิร์ต ฮัลล์ได้พัฒนาแมกเนตรอนซึ่งในที่สุดจะนำไปสู่การพัฒนาเตาอบไมโครเวฟในปี พ.ศ. 2489 โดยเพอร์ซี สเปนเซอร์ [ ^{29 ] [ 30 ] ใน}ปี พ.ศ. 2477 กองทัพอังกฤษเริ่มก้าวหน้าไปสู่เรดาร์ (ซึ่งใช้แมกเนตรอนเช่นกัน) ภายใต้การกำกับดูแลของดร. วิมเพริส ซึ่งส่งผลให้มีการใช้งานสถานีเรดาร์แห่งแรกที่บาวด์ซีย์ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2479 ^{[ 31 ]}

ในปี พ.ศ. 2484 Konrad Zuseได้นำเสนอZ3ซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์เครื่องแรกของโลกที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์และสามารถตั้งโปรแกรมได้โดยใช้ชิ้นส่วนอิเล็กโทรเมคานิกส์ ในปี พ.ศ. 2486 Tommy Flowersได้ออกแบบและสร้างColossusซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ ดิจิทัล และสามารถตั้งโปรแกรมได้เครื่องแรกของโลกที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์^{[ 32 ] [ 33 ]}ในปี พ.ศ. 2489 ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) ของJohn Presper EckertและJohn Mauchlyได้ถือกำเนิดขึ้น ซึ่งเป็นการเริ่มต้นยุคแห่งการคำนวณ ประสิทธิภาพการคำนวณของเครื่องจักรเหล่านี้ทำให้วิศวกรสามารถพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ และบรรลุเป้าหมายใหม่ๆ ได้อย่างสมบูรณ์^{[ 34 ]}

ในปี ค.ศ. 1948 คลอดด์ แชนนอนได้ตีพิมพ์ "ทฤษฎีการสื่อสารทางคณิตศาสตร์" ซึ่งอธิบายการส่งผ่านข้อมูลที่มีความไม่แน่นอน ( สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า ) ในเชิงคณิตศาสตร์

ทรานซิสเตอร์ตัวแรกที่ใช้งานได้คือทรานซิสเตอร์แบบจุดสัมผัสที่คิดค้นโดยJohn BardeenและWalter Houser Brattainขณะทำงานภายใต้William Shockleyที่Bell Telephone Laboratories (BTL) ในปี 1947 ^{[ 35 ]}จากนั้นพวกเขาก็คิดค้นทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์จังก์ชัน ขึ้น ในปี 1948 ^{[ 36 ]}แม้ว่าทรานซิสเตอร์จังก์ชัน รุ่นแรกๆ จะเป็นอุปกรณ์ที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่และยากต่อการผลิตในปริมาณมาก^{[ 37 ]}แต่ก็เปิดประตูสู่การพัฒนาอุปกรณ์ที่มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น^{[ 38 ]}

วงจรรวมตัวแรกคือวงจรรวมไฮบริดที่คิดค้นโดยJack Kilbyที่Texas Instrumentsในปี พ.ศ. 2491 และชิปวงจรรวมโมโนลิธิกที่คิดค้นโดยRobert Noyceที่Fairchild Semiconductorในปี พ.ศ. 2492 ^{[ 39 ]}

MOSFET (ทรานซิสเตอร์สนามแม่เหล็กโลหะออกไซด์เซมิคอนดักเตอร์ หรือทรานซิสเตอร์ MOS) ถูกคิดค้นโดยMohamed AtallaและDawon Kahngที่ BTL ในปี 1959 ^{[ 40 ] [ 41 ] [ 42 ]}นับเป็นทรานซิสเตอร์ขนาดกะทัดรัดตัวแรกที่สามารถย่อขนาดและผลิตได้ในปริมาณมากเพื่อการใช้งานที่หลากหลาย^{[ 37 ]}มันได้ปฏิวัติวงการอิเล็กทรอนิกส์ [ ^{43 ] [ 44 ] และกลายเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ที่}ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในโลก^{[ 41 ] [ 45 ] [ 46 ]}

MOSFET ทำให้สามารถสร้างชิปวงจรรวมที่มีความหนาแน่นสูงได้^{[ 41 ]}ชิป IC MOS ทดลองชิ้นแรกที่ผลิตขึ้นนั้นสร้างโดย Fred Heiman และ Steven Hofstein ที่ห้องปฏิบัติการ RCAในปี 1962 ^{[ 47 ]}เทคโนโลยี MOS ทำให้เกิดกฎของมัวร์ ซึ่งก็คือการเพิ่มจำนวนทรานซิสเตอร์บนชิป IC เป็นสองเท่าทุกๆ สองปี ตามที่Gordon Moore ทำนายไว้ ในปี 1965 ^{[ 48 ]} เทคโนโลยี MOS แบบเกตซิลิคอน ได้รับการพัฒนาโดย Federico Fagginที่ Fairchild ในปี 1968 ^{[ 49 ]}นับตั้งแต่นั้นมา MOSFET ก็เป็นส่วนประกอบพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่^{[ 42 ] [ 50 ] [ 51 ]}การผลิต MOSFET ซิลิคอนและชิปวงจรรวม MOS จำนวนมาก พร้อมกับ การย่อ ขนาด MOSFET อย่างต่อเนื่อง ในอัตราทวีคูณ (ตามที่กฎของมัวร์ทำนายไว้) ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญในด้านเทคโนโลยี เศรษฐกิจ วัฒนธรรม และความคิด^{[ 52 ]}

โครงการอพอลโลซึ่งสิ้นสุดลงด้วยการส่งนักบินอวกาศลงจอดบนดวงจันทร์ด้วยยานอพอลโล 11ในปี 1969 เกิดขึ้นได้จาก การที่ นาซานำเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์เซมิคอนดักเตอร์ที่ ทันสมัยมาใช้ ซึ่งรวมถึง MOSFET ในแพลตฟอร์มการตรวจสอบระหว่างดาวเคราะห์ (IMP) ^{[ 53 ] [ 54 ]}และชิปวงจรรวมซิลิคอนในคอมพิวเตอร์นำทางอพอลโล (AGC) ^{[ 55 ]}

การพัฒนาเทคโนโลยีวงจรรวม MOS ในช่วงทศวรรษ 1960 นำไปสู่การประดิษฐ์ไมโครโปรเซสเซอร์ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 ^{[ 56 ] [ 57 ]}ไมโครโปรเซสเซอร์ชิปเดี่ยวตัวแรกคือIntel 4004ซึ่งวางจำหน่ายในปี 1971 ^{[ 56 ]} Intel 4004 ได้รับการออกแบบและสร้างขึ้นโดย Federico Faggin ที่ Intel ด้วยเทคโนโลยี MOS ซิลิคอนเกตของเขา^{[ 56 ]}ร่วมกับMarcian HoffและStanley Mazor จาก Intel และ Masatoshi Shima จาก Busicom ^{[ 58 ]}ไมโครโปรเซสเซอร์นำไปสู่การพัฒนาไมโครคอมพิวเตอร์และคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล และการปฏิวัติไมโครคอมพิวเตอร์

ในปัจจุบัน สาขาวิชาการเรียนรู้ของเครื่องจักร (รวมถึงระบบเสียงพูดคอมพิวเตอร์วิชั่นและการเรียนรู้แบบเสริมแรง ) มีความเกี่ยวข้องอย่างมากกับสาขาวิศวกรรมไฟฟ้า เช่น การประมวลสัญญาณ การประมวลภาพ และวิศวกรรมควบคุม และด้วยเหตุนี้ วิศวกรไฟฟ้าจึงมักศึกษาสาขาวิชานี้อยู่บ่อยครั้ง เทคนิคการเรียนรู้ของเครื่องจักรยังถูกนำมาใช้ในระบบวิศวกรรมไฟฟ้าในสาขาย่อยต่างๆ เช่น การออกแบบอิเล็กทรอนิกส์อัตโนมัติ การควบคุมแบบสุ่มและแบบปรับตัวได้ โครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ การประมวลสัญญาณแบบปรับตัวได้ เป็นต้น

คุณสมบัติอย่างหนึ่งของไฟฟ้าคือ มีประโยชน์อย่างมากสำหรับการส่งพลังงานและการส่งข้อมูลที่นำไปสู่การพัฒนาด้านวิศวกรรมไฟฟ้า ปัจจุบัน วิศวกรรมไฟฟ้ามีสาขาย่อยมากมาย ซึ่งสาขาที่พบได้บ่อยที่สุดมีดังต่อไปนี้ แม้ว่าจะมีวิศวกรไฟฟ้าที่เชี่ยวชาญเฉพาะด้านใดด้านหนึ่ง แต่หลายคนก็ทำงานในหลายสาขาร่วมกัน บางครั้ง บางสาขา เช่นวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ก็ถูกพิจารณาว่าเป็นสาขาวิชาเฉพาะของตนเอง

วิศวกรรมพลังงานและไฟฟ้าเกี่ยวข้องกับการผลิตการส่งและการจำหน่ายไฟฟ้า รวมถึงการออกแบบอุปกรณ์ต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง^{[ 59 ]}ซึ่งรวมถึงหม้อแปลงไฟฟ้าเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามอเตอร์ไฟฟ้าวิศวกรรมไฟฟ้าแรงสูง และอิเล็กทรอนิกส์กำลังในหลายภูมิภาคของโลก รัฐบาลจะดูแลเครือข่ายไฟฟ้าที่เรียกว่าโครงข่ายไฟฟ้าซึ่งเชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าต่างๆ เข้ากับผู้ใช้พลังงาน ผู้ใช้ซื้อพลังงานไฟฟ้าจากโครงข่ายไฟฟ้า หลีกเลี่ยงการผลิตเองซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง วิศวกรไฟฟ้าอาจทำงานเกี่ยวกับการออกแบบและการบำรุงรักษาโครงข่ายไฟฟ้า รวมถึงระบบไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับโครงข่าย^{[ 60 ]}ระบบดังกล่าวเรียกว่า ระบบไฟฟ้าแบบ เชื่อมต่อกับโครงข่ายและอาจจ่ายพลังงานเพิ่มเติมให้กับโครงข่าย ดึงพลังงานจากโครงข่าย หรือทั้งสองอย่าง วิศวกรไฟฟ้าอาจทำงานในระบบที่ไม่เชื่อมต่อกับโครงข่าย ซึ่งเรียกว่า ระบบไฟฟ้า แบบแยกจากโครงข่ายซึ่งในบางกรณีอาจดีกว่าระบบแบบเชื่อมต่อกับโครงข่าย

วิศวกรรมโทรคมนาคมมุ่งเน้นไปที่การส่งข้อมูลผ่านช่องทางการสื่อสารเช่นสายโคแอกซ์ใยแก้วนำแสงหรือพื้นที่ว่าง^{[ 61 ]}การส่งข้อมูลผ่านพื้นที่ว่างจำเป็นต้องมีการเข้ารหัสข้อมูลในสัญญาณพาหะเพื่อเปลี่ยนข้อมูลไปยังความถี่พาหะที่เหมาะสมสำหรับการส่ง ซึ่งเรียกว่าการมอดูเลชันเทคนิคการมอดูเลชันแบบอนาล็อกที่นิยมใช้ ได้แก่การมอดูเลชันแอมพลิจูดและการมอดูเลชันความถี่^{[ 62 ]}การเลือกวิธีการมอดูเลชันส่งผลต่อต้นทุนและประสิทธิภาพของระบบ และวิศวกรต้องพิจารณาปัจจัยทั้งสองนี้อย่าง รอบคอบ

เมื่อกำหนดลักษณะการส่งสัญญาณของระบบแล้ว วิศวกรโทรคมนาคมจะออกแบบตัวส่งและตัวรับที่จำเป็นสำหรับระบบดังกล่าว บางครั้งทั้งสองส่วนนี้จะรวมกันเป็นอุปกรณ์สื่อสารสองทางที่เรียกว่าทรานซีฟเวอร์ข้อพิจารณาที่สำคัญในการออกแบบตัวส่งสัญญาณคือการใช้พลังงานเนื่องจากมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความแรงของสัญญาณ^{[ 63 ] [ 64 ]}โดยทั่วไป หากกำลังของสัญญาณที่ส่งไม่เพียงพอ เมื่อสัญญาณมาถึงเสาอากาศของตัวรับ ข้อมูลที่อยู่ในสัญญาณจะถูกรบกวนด้วยสัญญาณรบกวนโดยเฉพาะสัญญาณรบกวนแบบคงที่

วิศวกรรมควบคุมมุ่งเน้นไปที่การสร้างแบบจำลองของระบบไดนามิก ที่หลากหลาย และการออกแบบตัวควบคุมที่จะทำให้ระบบเหล่านี้ทำงานในลักษณะที่ต้องการ^{[ 65 ]}เพื่อนำตัวควบคุมดังกล่าวไปใช้ วิศวกรควบคุมอิเล็กทรอนิกส์อาจใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์ตัวประมวลผลสัญญาณดิจิทัลไมโครคอนโทรลเลอร์และตัวควบคุมลอจิกแบบโปรแกรมได้ (PLC) วิศวกรรมควบคุมมีการใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่ระบบการบินและระบบขับเคลื่อนของเครื่องบินโดยสารเชิงพาณิชย์ไปจนถึงระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติในรถยนต์ สมัยใหม่หลาย ^{รุ่น [} 66 ^{] นอกจาก}นี้ยังมีบทบาทสำคัญในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมด้วย

วิศวกรควบคุมมักใช้การป้อนกลับเมื่อออกแบบระบบควบคุมตัวอย่างเช่น ในรถยนต์ที่มีระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติความเร็วของรถจะถูกตรวจสอบอย่างต่อเนื่องและป้อนกลับไปยังระบบ ซึ่งจะปรับกำลัง เอาต์พุต ของมอเตอร์ ตามนั้น^{[ 67 ]}ในกรณีที่มีการป้อนกลับอย่างสม่ำเสมอทฤษฎีการควบคุมสามารถนำมาใช้เพื่อกำหนดว่าระบบตอบสนองต่อการป้อนกลับดังกล่าวอย่างไร

วิศวกรควบคุมยังทำงานในด้านหุ่นยนต์เพื่อออกแบบระบบอัตโนมัติโดยใช้อัลกอริธึมควบคุมซึ่งตีความผลตอบรับทางประสาทสัมผัสเพื่อควบคุมแอคทูเอเตอร์ที่เคลื่อนย้ายหุ่นยนต์ เช่นยานพาหนะอัตโนมัติโดรนอัตโนมัติ และอื่นๆ ที่ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ^{[ 68 ]}

วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์เกี่ยวข้องกับการออกแบบและการทดสอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้คุณสมบัติของส่วนประกอบต่างๆเช่นตัวต้านทานตัวเก็บประจุตัวเหนี่ยวนำไดโอดและทรานซิสเตอร์เพื่อให้ได้ฟังก์ชันการทำงานเฉพาะ^{[ 60 ]}วงจรปรับจูนซึ่งช่วยให้ผู้ใช้วิทยุสามารถกรองสัญญาณอื่นๆ เหลือไว้เพียงสถานีเดียว เป็นเพียงตัวอย่างหนึ่งของวงจรดังกล่าว อีกตัวอย่างหนึ่งที่ควรศึกษาคือ ตัวปรับสภาพสัญญาณแบบนิวแมติก

ก่อนสงครามโลกครั้งที่สอง วิชานี้เป็นที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อวิศวกรรมวิทยุ และ โดยพื้นฐานแล้วจำกัดอยู่เฉพาะด้านการสื่อสารและเรดาร์วิทยุเชิงพาณิชย์และโทรทัศน์ยุคแรก^{[ 60 ]}ต่อมาในช่วงหลังสงคราม เมื่ออุปกรณ์สำหรับผู้บริโภคเริ่มได้รับการพัฒนา สาขานี้จึงขยายขอบเขตไปรวมถึงโทรทัศน์สมัยใหม่ ระบบเสียง คอมพิวเตอร์ และไมโครโปรเซสเซอร์ในช่วงกลางถึงปลายทศวรรษ 1950 คำว่าวิศวกรรมวิทยุค่อยๆ เปลี่ยนไปใช้ชื่อวิศวกรรม อิเล็กทรอนิกส์

ก่อนการประดิษฐ์วงจรรวมในปี พ.ศ. 2492 ^{[ 69 ]}วงจรอิเล็กทรอนิกส์ถูกสร้างขึ้นจากส่วนประกอบแบบแยกชิ้นที่มนุษย์สามารถควบคุมได้ วงจรแบบแยกชิ้นเหล่านี้ใช้พื้นที่และพลังงาน มาก และมีความเร็วจำกัด แม้ว่าจะยังคงพบเห็นได้ทั่วไปในบางแอปพลิเคชัน ในทางตรงกันข้าม วงจรรวมได้บรรจุส่วนประกอบไฟฟ้าขนาดเล็กจำนวนมาก—มักจะนับล้าน—ส่วนใหญ่เป็นทรานซิสเตอร์[ ^{70 ] ลง}ในชิปขนาดเล็กเท่าเหรียญซึ่งทำให้สามารถสร้างคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ที่เราเห็นในปัจจุบันได้

วิศวกรรม ไมโครอิเล็กทรอนิกส์เกี่ยวข้องกับการออกแบบและการผลิตไมโครของส่วนประกอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กมากเพื่อใช้ในวงจรรวมหรือบางครั้งใช้เป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป^{[ 71 ]}ส่วนประกอบไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่พบได้บ่อยที่สุดคือทรานซิสเตอร์เซมิคอนดักเตอร์ แม้ว่าส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์หลักทั้งหมด ( ตัวต้านทานตัวเก็บประจุฯลฯ) สามารถสร้างได้ในระดับไมโครสโคปิ ก

นาโนอิเล็กทรอนิกส์คือการย่อขนาดอุปกรณ์ลงไปอีกจนถึง ระดับ นาโนเมตรอุปกรณ์สมัยใหม่อยู่ในระดับนาโนเมตรแล้ว โดยการประมวลผลที่ต่ำกว่า 100 นาโนเมตรถือเป็นมาตรฐานมาตั้งแต่ประมาณปี 2545 ^{[ 72 ]}

ส่วนประกอบไมโครอิเล็กทรอนิกส์ถูกสร้างขึ้นโดยการผลิตเวเฟอร์ของสารกึ่งตัวนำทางเคมี เช่น ซิลิคอน (ที่ความถี่สูงกว่า สามารถใช้ สารกึ่งตัวนำแบบผสมเช่น แกลเลียมอาร์เซไนด์และอินเดียมฟอสไฟด์ได้) เพื่อให้ได้การขนส่งประจุไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าตามที่ต้องการ สาขาไมโครอิเล็กทรอนิกส์เกี่ยวข้องกับเคมีและวิทยาศาสตร์วัสดุจำนวนมาก และวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์จำเป็นต้องมีความรู้เกี่ยวกับการทำงานของกลศาสตร์ควอนตัม^{[ 73 ]}

การประมวลผลสัญญาณเกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์และการจัดการ^{สัญญาณ [ 74 ]}สัญญาณ^{อาจเป็น}แบบอนาล็อกซึ่งในกรณีนี้สัญญาณจะเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องตามข้อมูล หรือแบบดิจิทัลซึ่งในกรณีนี้สัญญาณจะเปลี่ยนแปลงตามชุดค่าที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งแสดงถึงข้อมูล สำหรับสัญญาณอนาล็อก การประมวลผลสัญญาณอาจเกี่ยวข้องกับการขยายและการกรองสัญญาณเสียงสำหรับอุปกรณ์เสียง หรือการมอดูเลตและการดีมอดูเลตสัญญาณสำหรับการสื่อสารโทรคมนาคม สำหรับสัญญาณดิจิทัล การประมวลผลสัญญาณอาจเกี่ยวข้องกับการบีบอัดการตรวจจับข้อผิดพลาดและการแก้ไขข้อผิดพลาดของสัญญาณที่สุ่มตัวอย่างแบบดิจิทัล^{[ 75 ]}

การประมวลผลสัญญาณเป็นสาขาที่เน้นด้านคณิตศาสตร์ ซึ่งเป็นแก่นหลักของการประมวลผลสัญญาณดิจิทัลและกำลังขยายตัวอย่างรวดเร็วด้วยการประยุกต์ใช้งานใหม่ๆ ในหลายสาขาของวิศวกรรมไฟฟ้า เช่น การสื่อสาร การควบคุม เรดาร์ วิศวกรรมเสียง วิศวกรรมการออกอากาศอิเล็กทรอนิกส์กำลัง และวิศวกรรมชีวการแพทย์เนื่องจากระบบอนาล็อกที่มีอยู่เดิมจำนวนมากถูกแทนที่ด้วยระบบดิจิทัล อย่างไรก็ตามการประมวลผลสัญญาณอนาล็อกยังคงมีความสำคัญในการออกแบบระบบ ควบคุม หลายระบบ

ไอซีโปรเซสเซอร์ DSP พบได้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่หลายประเภท เช่นโทรทัศน์ ดิจิทัล [ ^{76 ]}วิทยุ อุปกรณ์เครื่องเสียง ไฮไฟโทรศัพท์มือถือเครื่องเล่นมัลติมีเดียกล้องวิดีโอและกล้องดิจิทัล ระบบควบคุมรถยนต์ หูฟัง^ตัดเสียงรบกวนเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัม ดิจิทัล ระบบนำทางขีปนาวุธ ระบบ เรดาร์และ ระบบ โทรคมนาคมในผลิตภัณฑ์ดังกล่าว DSP อาจมีหน้าที่ในการลดเสียงรบกวนการจดจำหรือสังเคราะห์ เสียง พูดการเข้ารหัสหรือถอดรหัสสื่อดิจิทัลการส่งหรือรับข้อมูลแบบไร้สาย การหาตำแหน่งโดยใช้GPS และ การประมวลผล ภาพ การประมวลผลวิดีโอการประมวลผลเสียงและการประมวลผลคำพูดประเภทอื่นๆ^{[ 77 ]}

วิศวกรรมเครื่องมือวัดเกี่ยวข้องกับการออกแบบอุปกรณ์เพื่อวัดปริมาณทางกายภาพ เช่นความดันการไหลและอุณหภูมิ^{[ 78 ]}การออกแบบเครื่องมือดังกล่าวต้องอาศัยความเข้าใจที่ดีเกี่ยวกับฟิสิกส์ซึ่งมักจะขยายออกไปนอกเหนือทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าตัวอย่างเช่นเครื่องมือวัดการบินจะวัดตัวแปรต่างๆ เช่นความเร็วลมและระดับความสูง เพื่อให้นักบินสามารถควบคุมเครื่องบินได้ด้วยวิธีการวิเคราะห์ ในทำนองเดียวกันเทอร์โมคัปเปิลใช้ปรากฏการณ์ Peltier-Seebeckเพื่อวัดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างสองจุด^{[ 79 ]}

โดยทั่วไปแล้ว เครื่องมือวัดไม่ได้ถูกใช้โดยตัวมันเอง แต่ถูกใช้เป็นเซ็นเซอร์ของระบบไฟฟ้าขนาดใหญ่ ตัวอย่างเช่น เทอร์โมคัปเปิลอาจใช้เพื่อช่วยให้แน่ใจว่าอุณหภูมิของเตาเผายังคงที่^{[ 80 ]}ด้วยเหตุนี้ วิศวกรรมเครื่องมือวัดจึงมักถูกมองว่าเป็นคู่ตรงข้ามของการควบคุม

วิศวกรรมคอมพิวเตอร์เกี่ยวข้องกับการออกแบบคอมพิวเตอร์และระบบคอมพิวเตอร์ซึ่งอาจรวมถึงการออกแบบฮาร์ดแวร์ ใหม่ วิศวกรคอมพิวเตอร์อาจทำงานเกี่ยวกับซอฟต์แวร์ของระบบด้วย อย่างไรก็ตาม การออกแบบระบบซอฟต์แวร์ที่ซับซ้อนมักเป็นขอบเขตของวิศวกรรมซอฟต์แวร์ ซึ่งโดยทั่วไปถือว่าเป็นสาขาวิชาที่แยกต่างหาก^{[ 81 ]}คอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ เป็นเพียงส่วนน้อยของอุปกรณ์ที่วิศวกรคอมพิวเตอร์อาจทำงานด้วย เนื่องจากสถาปัตยกรรมที่คล้ายคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันพบได้ใน อุปกรณ์ฝังตัวหลากหลายประเภทรวมถึงเครื่องเล่นเกมคอนโซลและเครื่องเล่นดีวีดีวิศวกรคอมพิวเตอร์มีส่วนร่วมในหลายแง่มุมของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ของการคำนวณ^{[ 82 ]}หุ่นยนต์เป็นหนึ่งในการประยุกต์ใช้ของวิศวกรรมคอมพิวเตอร์

โฟโตนิกส์และทัศนศาสตร์เกี่ยวข้องกับการสร้าง การส่ง การขยาย การปรับเปลี่ยน การตรวจจับ และการวิเคราะห์รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าการประยุกต์ใช้ทัศนศาสตร์เกี่ยวข้องกับการออกแบบเครื่องมือทางแสง เช่นเลนส์กล้องจุลทัศน์กล้องโทรทัศน์และอุปกรณ์อื่นๆ ที่ใช้คุณสมบัติของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า การประยุกต์ใช้ทัศนศาสตร์ที่สำคัญอื่นๆ ได้แก่เซ็นเซอร์และระบบวัด ทางอิเล็กโทรออปติก เลเซอร์ ระบบสื่อสาร ใยแก้วนำแสงและระบบแผ่นดิสก์ออปติก (เช่น ซีดีและดีวีดี) โฟโตนิกส์สร้างขึ้นบนพื้นฐานของเทคโนโลยีทางแสงอย่างมาก โดยเสริมด้วยการพัฒนาสมัยใหม่ เช่นออปโตอิเล็กทรอนิกส์ (ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับสารกึ่งตัวนำ ) ระบบเลเซอร์เครื่องขยายสัญญาณแสงและวัสดุใหม่ๆ (เช่นเมตาวัสดุ )

เมคาทรอนิกส์เป็นสาขาวิชาวิศวกรรมที่เกี่ยวข้องกับการรวมกันของระบบไฟฟ้าและ ระบบ กลไกระบบที่รวมกันดังกล่าวเรียกว่า^ระบบไฟฟ้าเครื่องกลและมีการนำไปใช้อย่างแพร่หลาย ตัวอย่างเช่นระบบการผลิตอัตโนมัติ [ ^{83 ]}ระบบทำความร้อน การระบายอากาศ และเครื่องปรับอากาศ [ ^{84 ]}และระบบย่อยต่างๆ ของเครื่องบินและรถยนต์^{[ 85} ] การออกแบบระบบอิเล็กทรอนิกส์ เป็นสาขาหนึ่งในวิศวกรรมไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับประเด็นการ ^{ออกแบบแบบ}สหวิทยาการของระบบไฟฟ้าและเครื่องกลที่ซับซ้อน^{[ 86 ]}

โดยทั่วไป คำว่าเมคาทรอนิกส์มักใช้เพื่ออ้างถึง ระบบ ขนาดใหญ่แต่นักอนาคตศาสตร์ได้ทำนายถึงการเกิดขึ้นของอุปกรณ์อิเล็กโทรเมคานิกส์ขนาดเล็กมาก อุปกรณ์ขนาดเล็กดังกล่าว ซึ่งรู้จักกันในชื่อระบบไมโครอิเล็กโทรเมคานิกส์ (MEMS) ถูกนำมาใช้ในรถยนต์เพื่อสั่ง การให้ ถุงลมนิรภัยทำงาน^{[ 87 ]}ในโปรเจ็กเตอร์ดิจิทัลเพื่อสร้างภาพที่คมชัดขึ้น และในเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ทเพื่อสร้างหัวฉีดสำหรับการพิมพ์ความละเอียดสูง ในอนาคต หวังว่าอุปกรณ์เหล่านี้จะช่วยสร้างอุปกรณ์ทางการแพทย์ขนาดเล็กที่สามารถฝังในร่างกายได้ และปรับปรุงการสื่อสารด้วยแสง^{[ 88 ]}

ในสาขาวิศวกรรมการบิน และอวกาศ และวิทยาการหุ่นยนต์ตัวอย่างหนึ่งคือระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าและระบบ ขับเคลื่อนด้วยไอออน ที่ทันสมัยที่สุด

โดยทั่วไปวิศวกรไฟฟ้าจะมีวุฒิการศึกษาในสาขาวิศวกรรมไฟฟ้าวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์วิศวกรรม อิเล็กทรอนิกส์ และคอมพิวเตอร์เทคโนโลยีวิศวกรรมไฟฟ้า^{[ 89 ]}หรือวิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์^{[ 90 ] [ 91 ]}หลักการพื้นฐานเดียวกันนี้จะถูกสอนในทุกหลักสูตร แม้ว่าการเน้นย้ำอาจแตกต่างกันไปตามชื่อหลักสูตร ระยะเวลาการศึกษาสำหรับปริญญาดังกล่าวโดยทั่วไปคือสี่หรือห้าปี และปริญญาที่สำเร็จอาจได้รับการกำหนดให้เป็นวิทยาศาสตรบัณฑิตสาขาเทคโนโลยีวิศวกรรมไฟฟ้า/อิเล็กทรอนิกส์ วิศวกรรมศาสตรบัณฑิตวิทยาศาสตรบัณฑิตเทคโนโลยีศาสตรบัณฑิตหรือวิทยาศาสตรบัณฑิตประยุกต์ ขึ้นอยู่กับมหาวิทยาลัย โดยทั่วไป ปริญญาตรีจะรวมถึงหน่วยการเรียนที่ครอบคลุมฟิสิกส์คณิตศาสตร์วิทยาการคอมพิวเตอร์การจัดการโครงการและหัวข้อต่างๆ ในวิศวกรรมไฟฟ้า [ ^{92 ] ใน}เบื้องต้น หัวข้อดังกล่าวครอบคลุมสาขาย่อยส่วนใหญ่ของวิศวกรรมไฟฟ้า

ในหลายๆ โรงเรียน วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์จะรวมอยู่ในหลักสูตรวิศวกรรมไฟฟ้า บางครั้งก็ระบุไว้อย่างชัดเจน เช่น ปริญญาตรีวิศวกรรมศาสตร์ (ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์) แต่ในบางแห่ง วิศวกรรมไฟฟ้าและวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ถือว่ามีขอบเขตกว้างและซับซ้อนเพียงพอที่จะเปิดสอนหลักสูตรปริญญาแยกต่างหาก^{[ 93 ]}

วิศวกรไฟฟ้าบางคนเลือกที่จะศึกษาต่อในระดับบัณฑิตศึกษา เช่น ปริญญาโทวิศวกรรมศาสตร์ /วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต (MEng/MSc) ปริญญาโทการจัดการวิศวกรรมปริญญาดุษฎีบัณฑิต (PhD) สาขาวิศวกรรมศาสตร์ ปริญญาดุษฎีบัณฑิตวิศวกรรมศาสตร์ (Eng.D.) หรือปริญญาตรีวิศวกรรมศาสตร์ ปริญญาโทและปริญญาตรีวิศวกรรมศาสตร์อาจประกอบด้วยการวิจัยการเรียนในชั้นเรียนหรือการผสมผสานระหว่างทั้งสองอย่าง ปริญญาดุษฎีบัณฑิตและปริญญาดุษฎีบัณฑิตวิศวกรรมศาสตร์ประกอบด้วยองค์ประกอบการวิจัยที่สำคัญและมักถูกมองว่าเป็นจุดเริ่มต้นของการทำงานในแวดวงวิชาการ ในสหราชอาณาจักรและประเทศอื่นๆ ในยุโรปบางประเทศ ปริญญาโทวิศวกรรมศาสตร์มักถูกพิจารณาว่าเป็นปริญญาตรีที่มีระยะเวลานานกว่าปริญญาตรีวิศวกรรมศาสตร์เล็กน้อย มากกว่าที่จะเป็นปริญญาโทแบบแยกต่างหาก^{[ 94 ]}

ในประเทศส่วนใหญ่ ปริญญาตรีด้านวิศวกรรมศาสตร์ถือเป็นก้าวแรกสู่การรับรองวิชาชีพและหลักสูตรปริญญานั้นได้รับการรับรองจากองค์กรวิชาชีพ^{[ 95 ]}หลังจากสำเร็จหลักสูตรปริญญาที่ได้รับการรับรองแล้ว วิศวกรจะต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดต่างๆ (รวมถึงข้อกำหนดด้านประสบการณ์การทำงาน) ก่อนที่จะได้รับการรับรอง เมื่อได้รับการรับรองแล้ว วิศวกรจะได้รับตำแหน่งวิศวกรวิชาชีพ (ในสหรัฐอเมริกา แคนาดา และแอฟริกาใต้) วิศวกรชาร์เตอร์ดหรือวิศวกรอินคอร์ปอเรท (ในอินเดีย ปากีสถาน สหราชอาณาจักร ไอร์แลนด์ และซิมบับเว ) วิศวกรวิชาชีพชาร์เตอร์ด (ในออสเตรเลียและนิวซีแลนด์) หรือวิศวกรยุโรป (ในสหภาพยุโรป ส่วนใหญ่ )

ข้อดีของการได้รับใบอนุญาตนั้นแตกต่างกันไปตามสถานที่ ตัวอย่างเช่น ในสหรัฐอเมริกาและแคนาดา “เฉพาะวิศวกรที่ได้รับใบอนุญาตเท่านั้นที่สามารถประทับตรางานวิศวกรรมสำหรับลูกค้าภาครัฐและเอกชนได้” ^{[ 96 ]}ข้อกำหนดนี้บังคับใช้โดยกฎหมายของรัฐและจังหวัด เช่นพระราชบัญญัติวิศวกรของควิเบก^{[ 97 ]}ในประเทศอื่นๆ ไม่มีกฎหมายดังกล่าว ในทางปฏิบัติ หน่วยงานรับรองทั้งหมดมีจรรยาบรรณที่คาดหวังให้สมาชิกทุกคนปฏิบัติตาม มิฉะนั้นอาจถูกขับออก^{[ 98 ]}ด้วยวิธีนี้ องค์กรเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการรักษามาตรฐานทางจริยธรรมสำหรับวิชาชีพ แม้ในเขตอำนาจศาลที่การรับรองมีผลทางกฎหมายต่องานน้อยหรือไม่เลย วิศวกรก็อยู่ภายใต้กฎหมายสัญญาในกรณีที่งานของวิศวกรล้มเหลว เขาหรือเธออาจต้องรับผิดในข้อหาประมาทเลินเล่อและในกรณีร้ายแรง อาจถูกตั้งข้อหาประมาทเลินเล่อทางอาญา งานของวิศวกรต้องปฏิบัติตามกฎและข้อบังคับอื่นๆ อีกมากมาย เช่นรหัสอาคารและกฎหมายที่เกี่ยวข้องกับกฎหมายสิ่งแวดล้อม

องค์กรวิชาชีพที่สำคัญสำหรับวิศวกรไฟฟ้า ได้แก่สถาบันวิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ (IEEE) และสถาบันวิศวกรรมและเทคโนโลยี (IET) IEEE ซึ่งอ้างว่าผลิตวรรณกรรมด้านวิศวกรรมไฟฟ้าถึง 30% ของโลก มีสมาชิกกว่า 360,000 คนทั่วโลก และจัดการประชุมกว่า 3,000 ครั้งต่อปี^{[ 99 ]} IET ตีพิมพ์วารสาร 21 ฉบับ มีสมาชิกทั่วโลกกว่า 150,000 คน และอ้างว่าเป็นสมาคมวิศวกรรมวิชาชีพที่ใหญ่ที่สุดในยุโรป^{[ 100 ] [ 101 ]}ความล้าสมัยของทักษะทางเทคนิคเป็นข้อกังวลที่สำคัญสำหรับวิศวกรไฟฟ้า ดังนั้น การเป็นสมาชิกและการมีส่วนร่วมในสมาคมทางเทคนิค การทบทวนวารสารในสาขาอย่างสม่ำเสมอ และนิสัยการเรียนรู้อย่างต่อเนื่องจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการรักษาความเชี่ยวชาญ สมาชิก MIET (สมาชิกของสถาบันวิศวกรรมและเทคโนโลยี) ได้รับการยอมรับในยุโรปว่าเป็นวิศวกรไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ (เทคโนโลยี) ^{[ 102 ]}

ในออสเตรเลีย แคนาดา และสหรัฐอเมริกา วิศวกรไฟฟ้าคิดเป็นประมาณ 0.25% ของแรงงานทั้งหมด^{[ b ]}

ตั้งแต่ระบบระบุตำแหน่งทั่วโลกไปจนถึงการผลิตพลังงานไฟฟ้าวิศวกรไฟฟ้าได้มีส่วนร่วมในการพัฒนาเทคโนโลยีที่หลากหลาย พวกเขาออกแบบ พัฒนา ทดสอบ และควบคุมการใช้งานระบบไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ตัวอย่างเช่น พวกเขาอาจทำงานเกี่ยวกับการออกแบบระบบโทรคมนาคม การดำเนินงานของโรงไฟฟ้าการให้แสงสว่างและการเดินสายไฟของอาคาร การออกแบบเครื่องใช้ในครัวเรือนหรือการควบคุม ทางไฟฟ้า ของเครื่องจักรในอุตสาหกรรม^{[ 106 ]}

พื้นฐานสำคัญของสาขาวิชานี้คือวิทยาศาสตร์ฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ เนื่องจากวิทยาศาสตร์เหล่านี้ช่วยให้ได้คำอธิบายทั้งในเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณว่าระบบดังกล่าวจะทำงานอย่างไร ปัจจุบัน งานวิศวกรรมส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการใช้คอมพิวเตอร์และการใช้ โปรแกรม ช่วยออกแบบด้วยคอมพิวเตอร์ (CAD)ในการออกแบบระบบไฟฟ้าเป็นเรื่องปกติ อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการร่างภาพความคิดยังคงมีคุณค่าอย่างยิ่งสำหรับการสื่อสารกับผู้อื่นได้อย่างรวดเร็ว

แม้ว่าวิศวกรไฟฟ้าส่วนใหญ่จะเข้าใจทฤษฎีวงจร พื้นฐาน (นั่นคือ ปฏิสัมพันธ์ขององค์ประกอบต่างๆ เช่นตัวต้านทานตัวเก็บประจุไดโอดทรานซิสเตอร์และตัวเหนี่ยวนำในวงจร) แต่ทฤษฎีที่วิศวกรใช้โดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับงานที่พวกเขาทำ ตัวอย่างเช่นกลศาสตร์ควอนตัมและฟิสิกส์ของของแข็งอาจมีความเกี่ยวข้องกับวิศวกรที่ทำงานเกี่ยวกับVLSI (การออกแบบวงจรรวม) แต่ส่วนใหญ่ไม่เกี่ยวข้องกับวิศวกรที่ทำงานกับระบบไฟฟ้าขนาดใหญ่ แม้แต่ทฤษฎีวงจรก็อาจไม่เกี่ยวข้องกับบุคคลที่ออกแบบระบบโทรคมนาคมที่ใช้ ส่วนประกอบ สำเร็จรูปบางทีทักษะทางเทคนิคที่สำคัญที่สุดสำหรับวิศวกรไฟฟ้าอาจสะท้อนให้เห็นในหลักสูตรของมหาวิทยาลัย ซึ่งเน้นทักษะเชิงตัวเลขที่แข็งแกร่งความรู้ด้านคอมพิวเตอร์และความสามารถในการเข้าใจภาษาทางเทคนิคและแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับวิศวกรรมไฟฟ้า^{[ 107 ]}

วิศวกรไฟฟ้าใช้เครื่องมือวัดหลากหลายประเภท สำหรับวงจรควบคุมและสัญญาณเตือนภัยแบบง่ายๆมัลติมิเตอร์ พื้นฐาน ที่ใช้วัดแรงดันกระแสและความต้านทานก็อาจเพียงพอแล้ว ในกรณีที่ต้องการศึกษาสัญญาณที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาออสซิลโลสโคปก็เป็นเครื่องมือที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ในวิศวกรรม RFและการสื่อสารโทรคมนาคมความถี่สูง จะใช้ เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมและเครื่องวิเคราะห์เครือข่ายในบางสาขาวิชา ความปลอดภัยอาจเป็นข้อกังวลเป็นพิเศษเกี่ยวกับเครื่องมือวัด ตัวอย่างเช่น นักออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางการแพทย์ต้องคำนึงถึงว่าแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าปกติมากอาจเป็นอันตรายได้เมื่ออิเล็กโทรดสัมผัสโดยตรงกับของเหลวภายในร่างกาย^{[ 108 ]}วิศวกรรมการส่งกำลังไฟฟ้าก็มีข้อกังวลด้านความปลอดภัยอย่างมากเช่นกันเนื่องจากใช้แรงดันไฟฟ้าสูง แม้ว่าโวลต์มิเตอร์โดยหลักการแล้วอาจคล้ายกับโวลต์มิเตอร์แรงดันต่ำ แต่ปัญหาด้านความปลอดภัยและการสอบเทียบทำให้พวกมันแตกต่างกันมาก^{[ 109 ]}หลายสาขาวิชาของวิศวกรรมไฟฟ้าใช้การทดสอบเฉพาะสำหรับสาขาวิชาของตน วิศวกรอิเล็กทรอนิกส์เสียงใช้ชุดทดสอบเสียงที่ประกอบด้วยเครื่องกำเนิดสัญญาณและมิเตอร์ โดยหลักๆ แล้วเพื่อวัดระดับ แต่ยังรวมถึงพารามิเตอร์อื่นๆ เช่นการบิดเบือนฮาร์มอนิกและเสียงรบกวนด้วย ในทำนองเดียวกัน เทคโนโลยีสารสนเทศก็มีชุดทดสอบของตนเอง ซึ่งมักจะเฉพาะเจาะจงกับรูปแบบข้อมูลบางรูปแบบ และการออกอากาศทางโทรทัศน์ก็เช่นเดียวกัน

สำหรับวิศวกรหลายคน งานด้านเทคนิคคิดเป็นเพียงส่วนน้อยของงานทั้งหมดที่พวกเขาทำ เวลาส่วนใหญ่อาจหมดไปกับงานต่างๆ เช่น การหารือข้อเสนอกับลูกค้า การจัดทำงบประมาณและการกำหนด ตาราง เวลาโครงการ^{[ 110 ]}วิศวกรอาวุโสหลายคนบริหารทีมช่างเทคนิคหรือวิศวกรคนอื่นๆ ด้วยเหตุนี้ ทักษะ การบริหารโครงการจึงมีความสำคัญ โครงการทางวิศวกรรมส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับเอกสารบางรูปแบบ ดังนั้น ทักษะ การสื่อสารด้วยลายลักษณ์อักษรที่แข็งแกร่งจึงมีความสำคัญมาก

สถานที่ทำงานของวิศวกรมีความหลากหลายเช่นเดียวกับประเภทของงานที่พวกเขาทำ วิศวกรไฟฟ้าอาจพบได้ในสภาพแวดล้อมห้องปฏิบัติการที่สะอาดหมดจดของโรงงานผลิตบนเรือรบสำนักงานของบริษัทที่ปรึกษาหรือในพื้นที่เหมืองแร่ ในช่วงชีวิตการทำงาน วิศวกรไฟฟ้าอาจพบว่าตนเองต้องดูแลบุคคลหลากหลายกลุ่ม รวมถึงนักวิทยาศาสตร์ช่างไฟฟ้าโปรแกรมเมอร์คอมพิวเตอร์และวิศวกรอื่นๆ^{[ 111 ]}

วิศวกรรมไฟฟ้ามีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับวิทยาศาสตร์กายภาพ ตัวอย่างเช่น นักฟิสิกส์ลอร์ด เคลวินมีบทบาทสำคัญในการออกแบบสายเคเบิลโทรเลขข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกเป็น ครั้งแรก ^{[ 112 ]}ในทางกลับกัน วิศวกรโอลิเวอร์ เฮวิไซด์ได้สร้างผลงานสำคัญเกี่ยวกับคณิตศาสตร์ของการส่งสัญญาณบนสายเคเบิลโทรเลข^{[ 113 ]}วิศวกรไฟฟ้ามักเป็นที่ต้องการในโครงการวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่ ตัวอย่างเช่นเครื่องเร่งอนุภาค ขนาดใหญ่ เช่นCERNต้องการวิศวกรไฟฟ้าเพื่อจัดการกับหลายแง่มุมของโครงการ รวมถึงการกระจายพลังงาน เครื่องมือวัด และการผลิตและการติดตั้ง แม่เหล็ก ไฟฟ้าตัวนำยิ่งยวด^{[ 114 ] [ 115 ]}

• คณะกรรมการเทคนิคไฟฟ้าสากล (IEC)
• MIT OpenCourseWare เก็บถาวรเมื่อวันที่ 26 มกราคม 2551 ในWayback Machineเจาะลึกด้านวิศวกรรมไฟฟ้า – หลักสูตรออนไลน์พร้อมวิดีโอบรรยาย
• เครือข่ายประวัติศาสตร์โลกของ IEEEเว็บไซต์แบบวิกิที่มีแหล่งข้อมูลมากมายเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ของ IEEE สมาชิก วิชาชีพของพวกเขา และเทคโนโลยีและวิทยาศาสตร์ด้านไฟฟ้าและสารสนเทศ