Podstawowe komponenty stosowane w elektronice i elektrotechnice

Podstawowe komponenty stosowane w elektronice i elektrotechnice

W każdym obwodzie elektronicznym spotykamy dwa rodzaje elementów elektronicznych: jeden, który reaguje na przepływ energia elektryczna i albo magazynują, albo rozpraszają energię. To są komponenty pasywne. Mogą to być komponenty liniowe o liniowej odpowiedzi na energię elektryczną lub komponenty nieliniowe o nieliniowej odpowiedzi na energię elektryczną.



Taki, który dostarcza energię lub kontroluje przepływ energii. To są składniki aktywne. Wymagają wyzwolenia zewnętrznego źródła zasilania i są zwykle używane do wzmacniania sygnału elektrycznego. Przyjrzyjmy się szczegółowo każdemu elementowi.


3 pasywne komponenty liniowe:

Rezystor: Rezystor to element elektroniczny, który jest używany do przeciwstawiania się przepływowi prądu i powoduje zmniejszenie potencjału. Składa się z komponentu o niskiej przewodności, połączonego przewodami na obu końcach. Gdy prąd przepływa przez rezystor, energia elektryczna jest absorbowana przez rezystor i rozpraszana w postaci ciepła. W ten sposób rezystor stawia opór lub opór dla przepływu prądu. Opór podano jako





R = V / I, gdzie V to spadek napięcia na rezystancji, a I to prąd przepływający przez rezystor. Rozpraszana moc jest określona przez:

P = VI.



Prawa oporu:


Opór „R” oferowany przez materiał zależy od różnych czynników

  1. Różni się bezpośrednio na długości, l
  2. Różni się odwrotnie na przekroju, A
  3. Zależy od rodzaju materiału określonego przez jego rezystywność lub opór właściwy, ρ
  4. Zależy również od temperatury
  5. Zakładając, że temperatura jest stała, Opór (R) można wyrazić jako R = ρl / A, gdzie R jest oporem w omach (Ω), l jest długością w metrach, A jest polem w metrach kwadratowych, a ρ jest specyficzne Opór w Ω-mts

Wartość rezystora jest obliczana na podstawie jego rezystancji. Opór jest przeciwieństwem przepływu prądu.

Dwie metody pomiaru wartości rezystancji:

  • Używanie kodu koloru: Każdy rezystor składa się z 4 lub 5 kolorowych pasków na swojej powierzchni. Pierwsze trzy (dwa) kolory reprezentują wartość rezystora, podczas gdy 4th(trzeci) kolor reprezentuje wartość mnożnika, a ostatni reprezentuje tolerancję.
  • Korzystanie z multimetru: Prostym sposobem pomiaru rezystancji jest użycie multimetru do pomiaru wartości rezystancji w omach.

Rezystory w obwodach elektronicznych

2 rodzaje rezystorów:

  • Stałe rezystory : Rezystory, których wartość rezystancji jest stała i służą do przeciwdziałania przepływowi prądu.
    • Mogą to być rezystory składające się z węgla, które składają się z mieszaniny węgla i ceramiki.
    • Mogą to być rezystory z warstwą węgla, które składają się z filmu węglowego osadzonego na izolującym podłożu.
    Rezystor węglowy

    Rezystor węglowy

    • Może to być rezystor z metalowej folii, który składa się z małego pręta ceramicznego pokrytego metalem lub tlenkiem metalu, przy czym wartość rezystancji jest kontrolowana przez grubość powłoki.
    Rezystory metalowe

    Rezystory metalowe

    • Mogą to być rezystory drutowe, które składają się ze stopu owiniętego wokół pręta ceramicznego i izolowanego.
    • Mogą to być rezystory do montażu powierzchniowego, które składają się z materiału oporowego, takiego jak tlenek cyny osadzony na chipie ceramicznym.

  • Rezystory zmienne : Zapewniają zróżnicowanie wartości rezystancji. Są powszechnie używane do podziału napięcia. Mogą to być potencjometry lub presety. Opór można zmieniać, kontrolując ruch wycieraczki. Zmienny rezystor lub zmienna rezystancja, która składa się z trzech połączeń. Zwykle używany jako nastawny dzielnik napięcia. Jest to rezystor z ruchomym elementem ustawianym za pomocą ręcznej gałki lub dźwigni. Element ruchomy nazywany jest również wycieraczką, tworzy kontakt z listwą oporową w dowolnym miejscu, które jest wybierane przez sterowanie ręczne.
Potencjometr

Potencjometr

Potencjometr rozdziela napięcie na różne proporcje w zależności od jego ruchomych położeń. Jest stosowany w różnych obwodach, w których wymagamy mniejszego napięcia niż napięcie źródła.

Praktyczne zastosowanie rezystorów zmiennych:

Czasami konieczne jest zaprojektowanie obwodu o zmiennej polaryzacji prądu stałego, który powinien być w stanie bardzo precyzyjnie uzyskać określone napięcie, powiedzmy 1,5 wolta. Zatem dzielnik potencjału ze zmiennym rezystorem jest tak dobrany, że można zmieniać napięcie od 1 wolta do 2 woltów z akumulatora o napięciu 12 woltów prądu stałego. Nie od 0 do 2 V, ale od 1 do 2 V z konkretnego powodu Można użyć potencjometru 10k na 12-woltowym DC i można uzyskać to napięcie, ale bardzo trudno jest wyregulować garnek, ponieważ pełny kąt łuku wynosi około 300 stopni . Ale jeśli ktoś podąży za obwodem poniżej, może łatwo uzyskać to napięcie, ponieważ całe 300 stopni jest dostępne dla zaledwie 1 wolta do 2 woltów do regulacji. Pokazane w obwodzie poniżej 1,52 wolta. W ten sposób uzyskujemy lepszą rozdzielczość. Te jednorazowe rezystory zmienne są nazywane ustawieniami wstępnymi.

Potencjometr praktyczny 3 Potencjometr praktyczny 1

  • Kondensatory : Kondensator to liniowy element pasywny, który służy do przechowywania ładunku elektrycznego. Kondensator generalnie zapewnia reaktancję dla przepływu prądu. Kondensator składa się z pary elektrod, pomiędzy którymi znajduje się izolujący materiał dielektryczny.

Zapisana opłata jest podawana przez

Q = CV, gdzie C to reaktancja pojemnościowa, a V to przyłożone napięcie. Ponieważ prąd to szybkość przepływu ładunku. Dlatego prąd płynący przez kondensator wynosi:

I = C dV / dt.

Kiedy kondensator jest podłączony do obwodu prądu stałego lub gdy przepływa przez niego stały prąd, który jest stały w czasie (częstotliwość zerowa), kondensator po prostu przechowuje cały ładunek i przeciwdziała przepływowi prądu. W ten sposób kondensator blokuje prąd stały.

Kiedy kondensator jest podłączony do obwodu prądu przemiennego lub przepływa przez niego zmienny w czasie sygnał (z niezerową częstotliwością), kondensator początkowo przechowuje ładunek, a później stawia opór przepływowi ładunku. Dzięki temu może być stosowany jako ogranicznik napięcia w obwodzie prądu przemiennego. Oferowana rezystancja jest proporcjonalna do częstotliwości sygnału.

2 rodzaje kondensatorów

  • Kondensatory stałe : Zapewniają stałą reaktancję na przepływ prądu. Może to być kondensator mikowy, który składa się z miki jako materiału izolacyjnego. Mogą to być niespolaryzowane kondensatory ceramiczne, które składają się z płytek ceramicznych pokrytych srebrem. Mogą to być kondensatory elektrolityczne, które są spolaryzowane i stosowane tam, gdzie wymagana jest duża wartość pojemności.
Kondensatory stałe

Kondensatory stałe

  • Kondensatory zmienne : Oferują pojemność, którą można zmieniać, zmieniając odległość między płytami. Mogą to być kondensatory szczeliny powietrznej lub kondensatory próżniowe.

Wartość pojemności można odczytać bezpośrednio na kondensatorze lub zdekodować za pomocą podanego kodu. W przypadku kondensatorów ceramicznych 1śwdwie litery oznaczają wartość pojemności. Trzecia litera oznacza liczbę zer, a jednostka to Pico Farad, a litera oznacza wartość tolerancji.

  • Cewki indukcyjne : Induktor to pasywny element elektroniczny, który magazynuje energię w postaci pola magnetycznego. Zwykle składa się z cewki przewodnika, która zapewnia odporność na przyłożone napięcie. Działa w oparciu o podstawową zasadę prawa indukcyjności Faradaya, zgodnie z którą pole magnetyczne jest wytwarzane, gdy prąd przepływa przez drut, a wytworzona siła elektromotoryczna przeciwstawia się przyłożonemu napięciu. Zmagazynowaną energię podaje:

E = LI ^ 2. Gdzie L to indukcyjność mierzona w Henries, a ja to przepływający przez nią prąd.

Cewki indukcyjne

Cewki indukcyjne

Może być używany jako dławik, aby zapewnić odporność na przyłożone napięcie i przechowywać energię lub w połączeniu z kondensatorem w celu utworzenia dostrojonego obwodu, używanego do oscylacji. W obwodach prądu przemiennego napięcie przewodzi prąd, ponieważ przyłożone napięcie potrzebuje trochę czasu, aby wytworzyć prąd w cewce z powodu oporu.

2 pasywne elementy nieliniowe:

Diody: Dioda to urządzenie, które ogranicza przepływ prądu tylko w jednym kierunku. Dioda jest generalnie połączeniem dwóch różnie domieszkowanych obszarów tworzących złącze na przecięciu tak, że złącze kontroluje przepływ ładunku przez urządzenie.

6 rodzajów diod:

  • Dioda złączowa PN : Prosta dioda złączowa PN składa się z półprzewodnika typu p zamontowanego na półprzewodniku typu n tak, że tworzy się połączenie między typami p i n. Może służyć jako prostownik umożliwiający przepływ prądu w jednym kierunku poprzez odpowiednie podłączenie.
Dioda połączeniowa PN

Dioda połączeniowa PN

  • Dioda Zenera : Jest to dioda zbudowana z silnie domieszkowanego obszaru p w porównaniu z obszarem n, tak że nie tylko umożliwia przepływ prądu w jednym kierunku, ale także umożliwia przepływ prądu w kierunku przeciwnym, przy przyłożeniu odpowiedniego napięcia. Zwykle jest używany jako regulator napięcia.
Dioda Zenera

Dioda Zenera

  • Dioda tunelowa : Jest to silnie domieszkowana dioda złączowa PN, w której prąd maleje wraz ze wzrostem napięcia przewodzenia. Szerokość złącza zmniejsza się wraz ze wzrostem stężenia zanieczyszczeń. Wykonany jest z germanu lub arsenku galu.
Dioda tunelowa

Dioda tunelowa

  • Dioda LED : Jest to specjalny rodzaj diody złączowej PN wykonanej z półprzewodników, takich jak arsenek galu, który emituje światło po przyłożeniu odpowiedniego napięcia. Światło emitowane przez diodę LED jest monochromatyczne, czyli jednobarwne, odpowiadające określonej częstotliwości w widzialnym paśmie widma elektromagnetycznego.
Dioda LED

Dioda LED

  • Dioda fotograficzna : Jest to specjalny typ diody złączowej PN, której rezystancja zmniejsza się, gdy pada na nią światło. Składa się z diody złączowej PN umieszczonej wewnątrz tworzywa sztucznego.
Fotodioda

Fotodioda

  • Przełączniki : Przełączniki to urządzenia, które umożliwiają przepływ prądu do aktywnych urządzeń. Są to urządzenia binarne, które po całkowitym włączeniu umożliwiają przepływ prądu, a po całkowitym wyłączeniu blokują przepływ prądu. Może to być prosty przełącznik dźwigniowy, który może być przełącznikiem 2-stykowym lub 3-stykowym lub przełącznikiem przyciskowym.

2 aktywne komponenty elektroniczne:

Tranzystory : Tranzystory to urządzenia, które generalnie przekształcają rezystancję z jednej części obwodu na drugą. Mogą być sterowane napięciem lub sterowane prądem. Tranzystor może działać jako wzmacniacz lub jako przełącznik.

2 rodzaje tranzystorów:

  • BJT lub tranzystor bipolarny : BJT jest urządzeniem sterowanym prądem, które składa się z warstwy materiału półprzewodnikowego typu n umieszczonej pomiędzy dwiema warstwami materiału półprzewodnikowego typu p. Składa się z trzech terminali - emitera, podstawy i kolektora. Złącze kolektor-podstawa jest mniej domieszkowane w porównaniu do złącza emiter-podstawa. Złącze emiter-baza jest spolaryzowane do przodu, podczas gdy złącze kolektor-baza jest spolaryzowane wstecznie podczas normalnej pracy tranzystora.
Tranzystor bipolarny

Tranzystor bipolarny

  • FET lub tranzystor polowy : FET jest urządzeniem sterowanym napięciem. Styki omowe są pobierane z dwóch stron pręta typu n. Składa się z trzech terminali - Gate, Drain i Source. Napięcie przyłożone do zacisku Gate-Source i Drain-Source kontroluje przepływ prądu przez urządzenie. Generalnie jest to urządzenie o dużej wytrzymałości. Może to być JFET (tranzystor polowy złączowy), który składa się z podłoża typu n, na którego stronie osadzony jest pręt przeciwnego typu lub MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET), który składa się z warstwy izolacyjnej z tlenku krzemu między metalowym stykiem bramy a podłożem.
MOSFET

MOSFET

  • TRIACS lub SCR : SCR lub prostownik sterowany krzemem to urządzenie z trzema zaciskami, które jest zwykle używane jako przełącznik elektronika mocy . Jest to połączenie dwóch diod typu back to back z 3 złączami. Prąd przepływający przez SCR płynie z powodu napięcia przyłożonego do anody i katody i jest kontrolowany przez napięcie przyłożone do zacisku bramki. Jest również używany jako prostownik w obwodach prądu przemiennego.
SCR

SCR

Więc to są niektóre z ważnych elementów w każdym obwodzie elektronicznym. Oprócz tych elementów czynnych i pasywnych jest jeszcze jeden element, który ma istotne zastosowanie w obwodzie. To jest układ scalony.

Co to jest układ scalony?

Układ scalony DIP

Układ scalony DIP

Układ scalony to układ scalony lub mikrochip, na którym wytwarzane są tysiące tranzystorów, kondensatorów i rezystorów. Może to być układ scalony wzmacniacza, układ scalony timera, układ scalony generatora przebiegów, układ scalony pamięci lub układ scalony mikrokontrolera. Może to być analogowy układ scalony z ciągłym zmiennym wyjściem lub cyfrowy układ scalony działający na kilku zdefiniowanych warstwach. Podstawowymi elementami składowymi cyfrowych układów scalonych są bramki logiczne.

Może być dostępny w różnych pakietach, takich jak pakiet Dual in Line (DIP) lub Small Outline Package (SOP) itp.

Praktyczne zastosowanie rezystorów - dzielniki potencjału

Dzielniki potencjału są często stosowane w obwodach elektronicznych. Dlatego pożądane jest, aby dogłębne zrozumienie tego samego znacznie pomogło w projektowaniu układów elektronicznych. Zamiast matematycznie wyprowadzać napięcia, stosując prawo Ohma, w poniższym przykładzie oceniając współczynnik, można by szybko uzyskać przybliżone napięcie, biorąc pod uwagę charakter prac badawczo-rozwojowych.

Gdy dwa rezystory o tej samej wartości (np.6K oba dla R1 i R2) są podłączony do źródła zasilania , przepłynie przez nie ten sam prąd. Jeśli miernik zostanie umieszczony w poprzek zasilania pokazanego na schemacie, zarejestruje 12 V dotyczące masy. Jeśli miernik zostanie następnie umieszczony między masą (0 V) a środkiem dwóch rezystorów, wskaże 6 V. Napięcie akumulatora jest następnie dzielone na pół. Zatem napięcie na R2 dla ziemi = 6v

Dzielnik potencjału 1

podobnie

2. Jeśli wartości rezystora zostaną zmienione na 4K (R1) i 8K (R2), napięcie w środku będzie wynosić 8V dla masy.

Dzielnik potencjału 2

3. Jeśli wartości rezystora zostaną zmienione na 8K (R1) i 4K (R2), napięcie w środku wyniesie 4V dla masy.

Dzielnik potencjału 3

Napięcie w środku jest lepiej określone przez stosunek dwóch wartości rezystorów, chociaż można zastosować prawo Ohma, aby obliczyć, aby uzyskać tę samą wartość. Stosunek dla przypadku 1 wynosił 6K: 6K = 1: 1 = 6v: 6v, stosunek przypadku-2 4k: 8k = 1: 2 = 4v: 8v i stosunek przypadku-3 8k: 4k = 2: 1 = 8v: 4v

Wniosek : - W dzielniku potencjału, jeśli wartość górnego rezystora jest obniżona, to napięcie w środku rośnie (względem masy). Jeśli niższa wartość rezystora zostanie obniżona, to napięcie w środku spada.

Matematycznie ale napięcie w środku można zawsze określić poprzez stosunek dwóch wartości rezystorów, który jest czasochłonny i jest określony przez słynną formułę prawa Ohma V = IR

Zobaczmy przykład-2

V = {napięcie zasilania / (R1+ R.dwa)} X R2

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

= (12/12000) x 8000

V = 8v

Wideo na temat podstawowych przyrządów i komponentów w elektryce i elektronice

Film wprowadzający do podstawowych elementów elektronicznych

Wideo na temat testowania komponentów elektronicznych

Wszelkie dalsze uwagi są mile widziane.

Kredyt zdjęciowy