电子学

真空管及三极管时期

电子学和其他学科的区别开始于1906年，以真空管三极管的发明为标志。三极管通过非机械设备，可以放大弱无线电信号和音频信号。真空管是最早的电子组件之一。它在1980年代中期以前占主导地位。
真空管的原理是爱迪生在1883年发现的爱迪生效应，爱迪生当时为了避免灯泡中的碳丝黑化，在灯泡中加入一片金属薄片，当金属薄片带正电时，爱迪生发现在灯丝和金属薄片之间出现电流，其原因是因为灯丝中的电子因受热而脱离原子（热发射）受金属薄片的正电吸引而穿过灯丝和金属薄片之间的空间。
三极管是李·德富雷斯特在1906年发明的，其原理类似真空管，但在阴极和金属板之间加上了控制用的网格，其目的是要控制阴极上的电子及金属板上的电流。第一个声音扩大器就是应用到此项技术，早期的收音机及电视也是用类似技术。李·德富雷斯特被誉为是电子学之父，因为发明三极管之前，人们只能将交流电转换为直流电，但在发明三极管后，就可以放大像是声音、无线电、电视等各式各様的信号，因此带来这些产品大幅的兴起，在1930年代发明了“电子学”一词，来表示这些新兴的技术设备。
随着时代的演进，真空管也逐渐的进步，像是四极管、五极管等组件也出现了，也有一些可以配合高功率应用的真空管设备。同时真空管的体积也在缩小。到1950年，这一领域被称为“无线电技术”，因为它的主要应用是无线电的发送、接收和真空管的设计与原理。

晶体管及集成电路时期

晶体管是1948年约翰·巴丁和沃尔特·布喇顿在贝尔电话公司实验研究所发明的，
双极性晶体管也在一年后发明，现在的电子设备多半是利用双极性晶体管（或是以此为基础的集成电路）组件制成。相较于真空管，晶体管有体积较小，较坚固，能量密度高，需要的电压较低等优点。晶体管不需在真空中运作，是用固态的半导体制成，因此不需要数百伏的电压才能工作，因此晶体管取代了真空管的应用。
晶体管有三个端子（基极、集电极及发射极），类似一个真空三极管，基极类似三极管中的控制网，发射极类似阴极，集电极类似金属板。经过适当安排三极的极性，可以用微小的基极电流去控制较大的集电极电流。
在1958年出现了第一个集成电路，将6个晶体管放在同一个封装内。1960年代末期仙童半导体推出了μA709，是第一个被广泛使用的集成电路运算放大器。1970年英特尔(Intel)开发了第一个微处理器4004。电子学的发展相当快，后来已区分为几个不同的领域，其中最主要的分界是模拟电路及数字电路。集成电路在民生的广泛应用，间接加速了计算机的演进，使得人类的科技发展一日千里。电子学在20世纪的发展堪称第二次的石器革命。电子学也成为工程领域中最有发展潜力的领域之一。

电子设备及零件

电子零件是指一电子系统中使用的零件，而此零件可以依电子系统所要的方式，影响电子或其相关电场或磁场。电子零件一般会设计的可以互相连接，多半是用软钎焊的方式固定在印刷电路板(PCB)上，最后形成一特定功能的电路（例如放大器、无线电接收机、振荡器）。电子零件可以是分立型的零件，有其个别的封装，也有像集成电路一様较复杂的零件。常见的电子零件包括电容器、电感器、电阻器、二极管、晶体管等。电子零件一般会分类为有源组件（像晶体管或晶闸管）及被动组件（像电容器、电阻器及电感组件）等。

电路种类

电路大致可以分为模拟电路及数字电路二类。前者的电压电流信号都是涉及连续函数形式的模拟信号，而数字电路的信号是离散式的数字信号多半是以0和1来表示。不过也有许多电路同时包括模拟电路及数字电路。

模拟电路

模拟电路中的电压或电流是连续函数形式的模拟信号。可以分为线性电路和非线性电路。
模拟电路中，像电阻器、电容器、电感组件及变压器的电流和电压信号呈线性的关系，这类的组件称为线性组件，只由线性组件组成的电路为线性电路。线性电路在分析上比较容易。
电流和电压信号不呈线性的组件称为非线性组件，像混频器、调制器、真空管、晶体管放大器、运算放大器及振荡器等，若电路有非线性组件，在分析上比较困难，若电压、电流是在一定数值（称为工作点）附近，可以用小信号模型的方式，将非线性组件用线性组件来模拟，以简化分析和计算。
模拟电路的组件也可以分为有源组件及被动组件，有源组件属于非线性组件，像晶体管、真空管及运算放大器等。许多模拟电路的特性都是靠有源组件的特性的产生。
现在的设备中很少有纯模拟的电路，许多模拟电路会配合数字甚至是微处理器的技术以提升其性能。这类电路也可以归类为“混合信号”的电路。
有些电路很难区分是模拟电路或数字电路，像比较器的输入是模拟信号，但其输出只有二种准位，为数字信号。

散热和热管理

电路在运作时会发热，需利用设备进行散热，否则会降低可靠度，甚至造成电路的损坏。散热技术是利用热传导、对流、热辐射的方式散热，散热技术中最常见的是用散热片及风扇，利用空气来冷却，有些设备的发热量大，需要用水冷方式散热。

噪声

噪声定义为是在有用信号上的不想要的干扰，可能影响信号内容的发送。噪声和电路造成的信号扭曲不完全相同。任何电路都会造成噪声，噪声可能是因为电场或磁场而产生，也可能是因为热而产生（热噪声）。这些噪声可能可以透过调整电路位置或环境（如降低温度）来改善。而像是散粒噪声之类的噪声，是因为物理性质的限制而所产生，这类的噪声不易透过调整电路或环境来改善。

电子学理论

在电子学的研究中，数学方法是不可少的。若要熟悉电子学，也就需要熟悉和电路分析有关的数学，以及电磁学的理论。
电路分析是将电路转换为许多未知数组成的系统，电路中的物理量（如某节点的电压或某路径的电流）变成系统中的未知数，再研究如何求解系统。系统可能是线性的，也可能是非线性的。SPICE电路仿真器是电路分析常用的分析工具。

电子学实验

在电子学的学习过程中，实验是很重要的一环。实验可以证明和核实许多相关定理及定律，例如欧姆定律、基尔霍夫电路定律等。以往电子学的实验需要实际的电子设备及零件，但近年来已经有许多电子电路模拟的软件可以取代实际的实验，这类的软件包括了CircuitLogix、Multisim和PSpice等。

计算机辅助设计（CAD）

现代的电子工程师可以使用预先定义好的模块来进行电路设计，这些模块包括电源、半导体组件（如晶体管）及集成电路等。电子设计自动化软件包括电路图制作软件及印刷电路板设计软件。常见的电子设计自动化软件包括NI Multisim、Cadence（OrCAD）、Pads、Altium designer（Protel）等。

零件连接方法

随着时代的不同，连接电子零件的技术也随之改变。点对点式连接零件是最早期使用的连接方式。后来也有使用“积木型连接”（Cordwood construction）及绕线板来连接零件。现代的电路多半会使用印刷电路板，材质可能是FR-4或是较便宜但较不耐磨的合成树脂纸FR-2。
近年来开始重视电子零件对人体健康及环境的影响，尤其是销售到欧盟的电子产品更是如此。欧盟的危害性物质限制指令（RoHS）是限制电子产品的材料及工艺标准，已于2006年7月生效，像传统焊锡中含有的铅就是危害性物质限制指令禁用的物质。废电子电机设备指令（WEEE）则是制订废弃电子电机设备收集、回收、再生的目标。WEEE的第二版在2012年8月开始实施。