Основни компоненти, използвани в електрониката и електротехниката

Основни компоненти, използвани в електрониката и електротехниката

Във всяка електронна схема срещаме два вида електронни компоненти: Единият, който отговаря на потока от електрическа енергия и или съхранява, или разсейва енергията. Това са пасивните компоненти. Те могат да бъдат линейни компоненти с линейна реакция на електрическата енергия или нелинейни компоненти с нелинейна реакция на електрическата енергия.



Този, който доставя енергия или контролира потока на енергия. Това са активните компоненти. Те изискват задействане на външен източник на захранване и обикновено се използват за усилване на електрически сигнал. Нека видим всеки компонент в детайли.


3 пасивни линейни компонента:

Резистор: Резисторът е електронен компонент, който се използва, за да устои на потока на тока и да причини намаляване на потенциала. Състои се от компонент с ниска проводимост, свързан с проводници в двата края. Когато токът протича през резистора, електрическата енергия се абсорбира от резистора и се разсейва под формата на топлина. По този начин резисторът предлага съпротивление или противопоставяне на потока на тока. Съпротивлението е дадено като





R = V/I, където V е спадът на напрежението в съпротивлението, а I е токът, протичащ през резистора. Разсейваната мощност се дава от:

P = VI.



Закони за съпротива:


Съпротивлението „R“, предлагано от даден материал, зависи от различни фактори

  1. Варира директно от дължината му, l
  2. Променя се обратно на площта на напречното му сечение, A
  3. Зависи от естеството на материала, посочено от неговото съпротивление или специфично съпротивление, ρ
  4. Зависи и от температурата
  5. Ако приемем, че температурата е постоянна, съпротивлението (R) може да бъде изразено като R = ρl / A, където R е съпротивление в ома (Ω), l е дължината в метри, A е площ в квадратни метри, а ρ е специфична Съпротивление в Ω-mts

Стойността на резистора се изчислява по отношение на неговото съпротивление. Съпротивлението е противопоставянето на потока на тока.

Два метода за измерване на стойностите на съпротивлението:

  • Използване на цветен код: Всеки резистор се състои от 4 или 5 цветни ленти на повърхността си. Първите три (два) цвята представляват стойността на резистора, докато 4ти(трети) цвят представлява стойността на множителя, а последният представлява толеранса.
  • Използване на мултицет: Лесен начин за измерване на съпротивлението е използването на мултицет за измерване на стойността на съпротивлението в ома.

Резистори в електронни схеми

2 вида резистори:

  • Фиксирани резистори : Резистори, чиято стойност на съпротивлението е фиксирана и се използват за осигуряване на противопоставяне на потока на тока.
    • Те могат да бъдат въглеродни резистори, съставени от смес от въглерод и керамика.
    • Те могат да бъдат въглеродни филмови резистори, които се състоят от въглероден филм, отложен върху изолационен субстрат.
    Въглероден резистор

    Въглероден резистор

    • Те могат да бъдат метален филмов резистор, който се състои от малък керамичен прът, покрит с метал или метален оксид, като стойността на съпротивлението се контролира от дебелината на покритието.
    Метални резистори

    Метални резистори

    • Те могат да бъдат намотан с тел резистор, който се състои от сплав, обвита около керамичен прът и изолирана.
    • Те могат да бъдат повърхностно монтирани резистори, които се състоят от резистивен материал като калаен оксид, нанесен върху керамичен чип.

  • Променливи резистори : Те осигуряват вариация в стойността на тяхното съпротивление. Те обикновено се използват при разделяне на напрежението. Те могат да бъдат потенциометри или предварителни настройки. Съпротивлението може да варира чрез управление на движението на чистачките. Променливият резистор или променливо съпротивление, който се състои от три връзки. Обикновено се използва като регулируем делител на напрежението. Това е резистор с подвижен елемент, позициониран от ръчно копче или лост. Подвижният елемент се нарича още чистачка, той създава контакт с резистивна лента във всяка точка, която е избрана от ръчното управление.
Потенциометър

Потенциометър

Потенциометърът разделя напрежението на различни пропорции в зависимост от подвижните му позиции. Използва се в различни вериги, където се изисква по-малко напрежение от напрежението на източника.

Практическо приложение на променливи резистори:

Понякога е необходимо да се проектира променлива верига за отклонение на постоянен ток, която трябва да може много точно да получи някакво специфично напрежение, да каже 1,5 волта. По този начин потенциалният разделител с променлив резистор е така избран, че може да се променя напрежението от 1 волта до 2 волта от 12 волта постоянна батерия. Не от 0 до 2 волта, а от 1 до 2 волта по конкретна причина Човек може да използва 10k пот през 12-волта постоянен ток и може да получи това напрежение, но става много трудно да регулирате пота като пълен ъгъл на дъгата от около 300 градуса . Но ако някой следва верига отдолу, той може лесно да получи това напрежение, защото целият 300 градуса е достъпен само за 1volt до 2 волта, които трябва да бъдат регулирани. Показано във веригата под 1,52 волта. По този начин получаваме по-добра резолюция. Тези еднократно зададени променливи резистори се наричат ​​предварително зададени.

Потенциометър Практически 3 Потенциометър Практически 1

  • Кондензатори : Кондензаторът е линеен пасивен компонент, който се използва за съхраняване на електрически заряд. Кондензаторът обикновено осигурява съпротивление на потока на тока. Кондензаторът се състои от двойка електроди, между които има изолационен диелектричен материал.

Съхраненото зареждане се дава от

Q = CV, където C е капацитивното съпротивление, а V е приложеното напрежение. Тъй като токът е скоростта на потока на заряда. Следователно токът през кондензатор е:

I = C dV / dt.

Когато кондензатор е свързан в постояннотокова верига или когато през него протича постоянен ток, който е постоянен във времето (нулева честота), кондензаторът просто съхранява целия заряд и се противопоставя на потока на тока. По този начин кондензатор блокира DC.

Когато кондензатор е свързан в променливотокова верига или през него протича променлив във времето сигнал (с ненулева честота), кондензаторът първоначално съхранява заряда и по-късно предлага съпротивление на потока от заряд. По този начин той може да се използва като ограничител на напрежението в променливотоковата верига. Предлаганото съпротивление е пропорционално на честотата на сигнала.

2 вида кондензатори

  • Фиксирани кондензатори : Те предлагат фиксирано съпротивление на потока на тока. Те могат да бъдат слюден кондензатор, който се състои от слюда като изолационен материал. Те могат да бъдат неполяризирани керамични кондензатори, които се състоят от керамични плочи, покрити със сребро. Те могат да бъдат електролитни кондензатори, които са поляризирани и се използват там, където се изисква висока стойност на капацитета.
Фиксирани кондензатори

Фиксирани кондензатори

  • Променливи кондензатори : Те предлагат капацитет, който може да варира, като варира разстоянието между плочите. Те могат да бъдат кондензатори с въздушна междина или вакуумни кондензатори.

Стойността на капацитета може да бъде прочетена директно на кондензатора или може да бъде декодирана с помощта на дадения код. За керамични кондензатори 1улдве букви означават стойността на капацитета. Третата буква обозначава броя на нулите, а единицата е в Pico Farad, а буквата означава стойността на толеранса.

  • Индуктори : Индуктор е пасивен електронен компонент, който съхранява енергия под формата на магнитно поле. Обикновено се състои от проводникова намотка, която предлага устойчивост на приложеното напрежение. Той работи на основния принцип на Фарадеевия закон за индуктивността, според който се създава магнитно поле, когато токът тече през проводника и развитата електромоторна сила се противопоставя на приложеното напрежение. Съхранената енергия се дава от:

E = LI ^ 2. Където L е индуктивността, измерена в Henries, а I е токът, протичащ през нея.

Индукторни намотки

Индукторни намотки

Може да се използва като дросел, за да предложи съпротивление на приложеното напрежение и да съхранява енергията или да се използва в комбинация с кондензатор за образуване на настроена верига, използвана за трептения. В веригите с променлив ток напрежението води тока, тъй като наложеното напрежение отнема известно време, за да натрупа тока в бобината поради противопоставяне.

2 пасивни нелинейни компонента:

Диоди: Диодът е устройство, което ограничава токовия поток само в една посока. Диодът обикновено е комбинация от две различно допирани области, образуващи кръстовище в пресечната точка, така че кръстовището контролира потока на заряда през устройството.

6 вида диоди:

  • PN свързващ диод : Прост PN диод за свързване се състои от p-тип полупроводник, монтиран на n-тип полупроводник, така че да се образува връзка между p и n типове. Може да се използва като токоизправител, който позволява протичане на ток в една посока чрез правилна връзка.
PN диод за свързване

PN диод за свързване

  • Ценеров диод : Това е диод, съставен от силно легирана р област в сравнение с n-областта, така че не само позволява ток да тече в една посока, но също така позволява поток на ток в обратна посока, при прилагане на достатъчно напрежение. Обикновено се използва като регулатор на напрежението.
Ценеров диод

Ценеров диод

  • Тунелен диод : Това е силно легиран PN диод, където токът намалява с увеличаване на напрежението напред. Ширината на кръстовището се намалява с увеличаване на концентрацията на примеси. Той е направен от германий или галиев арсенид.
Тунелен диод

Тунелен диод

  • Светодиод : Това е специален тип PN свързващ диод, направен от полупроводници като галиев арсенид, който излъчва светлина, когато се прилага подходящо напрежение. Светлината, излъчвана от светодиода, е едноцветна, т.е. от един цвят, съответстващ на определена честота във видимата лента на електромагнитния спектър.
Светодиод

Светодиод

  • Фото диод : Това е специален тип PN съединителен диод, чието съпротивление намалява, когато върху него падне светлина. Състои се от PN свързващ диод, поставен вътре в пластмаса.
Фотодиод

Фотодиод

  • Ключове : Превключвателите са устройства, които позволяват потока на тока към активните устройства. Те са двоични устройства, които когато са напълно включени, позволяват потока на тока и когато са напълно изключени, блокират потока на тока. Това може да бъде обикновен превключвател, който може да бъде двуконтактен или триконтактен превключвател или превключвател с бутон.

2 активни електронни компонента:

Транзистори : Транзисторите са устройства, които обикновено трансформират съпротивлението от една част на веригата в друга. Те могат да бъдат контролирани с напрежение или ток. Транзисторът може да работи като усилвател или като превключвател.

2 вида транзистор:

  • BJT или биполярен транзистор : BJT е устройство, управлявано по ток, което се състои от слой полупроводников материал от n-тип, поставен между два слоя полупроводников материал от p-тип. Състои се от три терминала - излъчвателя, основата и колектора. Преходът колектор-основа е по-малко допиран в сравнение с връзката емитер-основа. Преходът емитер-база е пристрастен напред, докато връзката колектор-база е пристрастена обратно при нормална работа на транзистора.
Двуполюсен транзистор за свързване

Двуполюсен транзистор за свързване

  • FET или полеви транзистор : FET е устройство с контролирано напрежение. Омичните контакти се вземат от двете страни на лентата от тип n. Състои се от три терминала - Gate, Drain и Source. Напрежението, приложено през Gate-Source и Drain-Source терминала, контролира потока на тока през устройството. Обикновено е устройство с висока устойчивост. Това може да бъде JFET (транзистор с полево въздействие), който се състои от субстрат от n-тип, върху чиято страна се нанася лента от противоположния тип, или MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET), който се състои от изолиращ слой от силициев оксид между металния контакт на вратата и основата.
MOSFET

MOSFET

  • TRIACS или SCR : SCR или Silicon Controlled Rectifier е тритерминално устройство, което обикновено се използва като превключвател силова електроника . Това е комбинация от два диода отзад до назад, имащи 3 кръстовища. Токът през SCR протича поради напрежението, приложено през анода и катода и се контролира от напрежението, приложено през терминала на портата. Използва се и като токоизправител в променливотокови вериги.
SCR

SCR

Това са някои от важните компоненти във всяка електронна схема. Освен тези активни и пасивни компоненти, има още един компонент, който е от жизненоважно значение във веригата. Това е интегралната схема.

Какво е интегрална схема?

DIP IC

DIP IC

Интегралната схема е чип или микрочип, върху който са произведени хиляди транзистори, кондензатори, резистори. Това може да бъде IC усилвател, IC таймер, IC генератор на форма на вълната, IC памет или микроконтролер IC. Това може да бъде аналогова интегрална схема с непрекъснат променлив изход или цифрова интегрална схема, работеща на няколко определени слоя. Основните градивни елементи на цифровите интегрални схеми са логическите порти.

Може да се предлага в различни пакети като Dual in Line Package (DIP) или Small Outline Package (SOP) и др.

Практическо приложение на резистори - потенциални разделители

Потенциалните разделители често се използват в електронните вериги. Следователно е желателно задълбоченото разбиране на същото да помогне много при проектирането на електронни схеми. Вместо да се извеждат напреженията математически чрез прилагане на закона на Ом, следващият пример, като се изчислява по отношение на съотношението, човек би могъл бързо да получи приблизителното напрежение, като същевременно се съобрази с научноизследователската и развойна същност на работата.

Когато са два резистора с еднаква стойност (например 6K и за R1, и за R2) свързани през захранване , през тях ще тече същия ток. Ако метър е поставен през захранването, показано на диаграмата, той ще регистрира 12v по отношение на земята. Ако измервателният уред след това бъде поставен между земята (0v) и средата на двата резистора, той ще отчете 6v. След това напрежението на батерията се разделя наполовина. По този начин напрежението в R2 за земя = 6v

Потенциален разделител 1

по същия начин

2. Ако стойностите на резистора се променят на 4K (R1) и 8K (R2), напрежението в центъра ще бъде 8v за земята.

Потенциален разделител 2

3. Ако стойностите на резистора се променят на 8K (R1) и 4K (R2), напрежението в центъра ще бъде 4v за земята.

Потенциален разделител 3

Напрежението в центъра се определя по-добре от съотношението на двете стойности на резистора, въпреки че по закона на Ом може да се изчисли, за да се получи същата стойност. Случай-1 съотношението беше 6K: 6K = 1: 1 = 6v: 6v, съотношение Case-2 4k: 8k = 1: 2 = 4v: 8v и съотношение Case-3 8k: 4k = 2: 1 = 8v: 4v

Заключение : -В потенциален делител, ако горната стойност на резистора е понижена, тогава напрежението в центъра се повишава (по отношение на земята). Ако долната стойност на резистора е понижена, тогава напрежението в центъра пада.

Математически но напрежението в центъра винаги може да се определи от съотношението на двете стойности на резистора, което отнема много време и се дава от известната формула на закона на Ома V = IR

Нека да видим примера-2

V = {захранващо напрежение / (R1+ Rдве)} X R2

V= {12v /(4K+8K)}R2

= (12/12000) x 8000

V = 8v

Видео за основни инструменти и компоненти в електротехниката и електрониката

Видео за въведение в основните електронни компоненти

Видео за тестване на електронни компоненти

Всички допълнителни данни са добре дошли да бъдат добавени.

Кредит за снимки