רכיבים בסיסיים המשמשים באלקטרוניקה וחשמל

בכל מעגל אלקטרוני אנו נתקלים בשני סוגים של רכיבים אלקטרוניים: אחד אשר מגיב לזרימה של אנרגיה חשמלית או לאחסן או להפיג אנרגיה. אלה המרכיבים הפסיביים. הם יכולים להיות רכיבים ליניאריים עם תגובה לינארית לאנרגיה החשמלית או רכיבים לא לינאריים עם תגובה לא לינארית לאנרגיה החשמלית.

כזה שמספק אנרגיה או שולט בזרימת האנרגיה. אלה המרכיבים הפעילים. הם דורשים הפעלת מקור חשמל חיצוני ומשמשים בדרך כלל להגברת אות חשמלי. הבה נראה את כל הרכיבים בפירוט.

3 רכיבים ליניאריים פסיביים:

נַגָד: נגד הוא רכיב אלקטרוני המשמש להתנגד לזרימת הזרם ולגרום להפחתה בפוטנציאל. הוא מורכב מרכיב מוליך נמוך המחובר לחוטי מוליכה בשני קצותיו. כאשר הזרם זורם דרך הנגד, האנרגיה החשמלית נקלטת על ידי הנגד ומתפזרת בצורה של חום. הנגד מציע אפוא התנגדות או התנגדות לזרימת הזרם. ההתנגדות ניתנת כ-

R = V / I, כאשר V הוא ירידת המתח על פני ההתנגדות ואני הוא הזרם הזורם דרך הנגד. הכוח המופץ ניתן על ידי:

P = VI.

חוקי התנגדות:

ההתנגדות 'R' שמציע חומר תלויה בגורמים שונים

1. משתנה ישירות לאורכה, l
2. משתנה הפוך על שטח החתך שלו, A
3. תלוי באופי החומר שצוין על ידי עמידותו או עמידותו הספציפית, ρ
4. תלוי גם בטמפרטורה
5. בהנחה שהטמפרטורה קבועה, ההתנגדות (R) יכולה לבוא לידי ביטוי כ- R = ρl / A, כאשר R הוא התנגדות באום (Ω), l הוא האורך במטרים, A הוא שטח במטר רבוע ו- ρ הוא ספציפי התנגדות ב- Ω-mts

ערך הנגד מחושב במונחים של התנגדותו. התנגדות היא ההתנגדות לזרם הזרם.

שתי שיטות למדידת ערכי התנגדות:

• שימוש בקוד צבע: כל נגד מורכב מרצועת צבעים 4 או 5 על פניו. שלושת (שני) הצבעים הראשונים מייצגים את ערך הנגד, ואילו 4^הצבע (שלישי) מייצג את ערך המכפיל והאחרון מייצג את הסובלנות.
• שימוש במולטימטר: דרך פשוטה למדוד התנגדות היא באמצעות מודד למדידת ערך ההתנגדות באום.

שני סוגים של נגדים:

• נגדים קבועים : נגדים שערך ההתנגדות שלהם קבוע ומשמש למתן התנגדות לזרם הזרם.
  • הם יכולים להיות נגדים להרכב פחמן המורכבים מתערובת של פחמן וקרמיקה.
  • הם יכולים להיות נגדי סרטי פחמן המורכבים מסרט פחמן המופקד על מצע בידוד.
  

  נגד פחמן

  • הם יכולים להיות נגד סרט מתכת המורכב ממוט קרמי קטן המצופה במתכת או בתחמוצת מתכת, כאשר ערך ההתנגדות נשלט על ידי עובי הציפוי.
  

  נגדי מתכת

  • הם יכולים להיות נגד הפצע תיל המורכב מסגסוגת עטופה סביב מוט קרמי ומבודד.
  • הם יכולים להיות נגדים להרכבה עילית המורכבים מחומר התנגדות כמו תחמוצת פח שהופקדה על שבב קרמי.

• נגדים משתנים : הם מספקים וריאציה בערך ההתנגדות שלהם. הם משמשים בדרך כלל בחלוקת מתח. הם יכולים להיות פוטנציומטרים או קביעות מוגדרות מראש. ניתן לשנות את ההתנגדות על ידי שליטה בתנועת המגבים. הנגד המשתנה או ההתנגדות המשתנה, הכוללים שלושה חיבורים. משמש בדרך כלל כחוצץ מתח מתכוונן. זהו נגד עם אלמנט מטלטל הממוקם על ידי כפתור ידני או מנוף. האלמנט התנועתי נקרא גם כמגב. הוא יוצר מגע עם רצועת התנגדות בכל נקודה שנבחרה על ידי השליטה הידנית.

פוטנציומטר

הפוטנציומטר מחלק את המתח לפרופורציות שונות בהתאם למיקומים הניתנים לתנועה. משתמשים בו במעגלים שונים בהם אנו זקוקים למתח פחות ממתח המקור.

יישום מעשי של נגדים משתנים:

לפעמים יש צורך לתכנן מעגל הטיה dc משתנה שאמור להיות מסוגל לקבל במדויק מאוד מתח ספציפי לומר 1.5 וולט. לכן מחלק פוטנציאלי עם נגד משתנה נבחר כך שאפשר לשנות את המתח בין וולט ל -2 וולט מסוללת DC 12 וולט. לא בין 0 ל -2 וולט אלא 1 ל -2 וולט מסיבה ספציפית אפשר להשתמש בסיר 10k על פני DC 12 וולט ויכול להשיג את המתח הזה אבל קשה מאוד להתאים את הסיר כזווית הקשת המלאה של כ -300 מעלות . אבל אם עוקבים אחר מעגל למטה הוא יכול להשיג את המתח הזה בקלות כיוון שכל 300 מעלות זמינות עבור התאמה של 1 וולט עד 2 וולט בלבד. מוצג במעגל מתחת ל -1.52 וולט. כך אנו מקבלים רזולוציה טובה יותר. נגדים משתנים קבועים אלה נקראים מראש.

• קבלים : קבל הוא רכיב פסיבי לינארי המשמש לאחסון מטען חשמלי. קבלים בדרך כלל מספקים תגובתיות לזרימת הזרם. קבלים מורכבים מצמד אלקטרודות שביניהן קיים חומר דיאלקטרי מבודד.

החיוב המאוחסן ניתן על ידי

Q = CV כאשר C הוא התגובה הקיבולית ו- V הוא המתח המיושם. מכיוון שהזרם הוא קצב זרימת המטען. לכן, הזרם דרך קבלים הוא:

אני = C dV / dt.

כאשר קבל מחובר במעגל DC, או כאשר זרם קבוע זורם דרכו, הקבוע עם הזמן (תדר אפס), הקבל פשוט מאחסן את כל המטען ומתנגד לזרימת הזרם. כך קבל חוסם את DC.

כאשר קבל מחובר במעגל AC, או שאותו משתנה זמן (בתדר שאינו אפס), הקבל מאחסן בתחילה את המטען ומאוחר יותר מציע התנגדות לזרימת המטען. כך הוא יכול לשמש כמגביל מתח במעגל AC. ההתנגדות המוצעת פרופורציונאלית לתדירות האות.

2 סוגי קבלים

• קבלים קבועים : הם מציעים תגובה קבועה לזרימת הזרם. הם יכולים להיות קבלים הנציצים שמורכבים ממיצה כחומר הבידוד. הם יכולים להיות קבלים קרמיים לא מקוטבים המורכבים מלוחות קרמיקה מצופים כסף. הם יכולים להיות קבלים אלקטרוליטים מקוטבים ומשמשים במקום בו נדרש ערך גבוה של קיבול.

קבלים קבועים

• קבלים משתנים : הם מציעים קיבול אשר ניתן לשנות על ידי שינוי המרחק בין הלוחות. הם יכולים להיות קבלים לפער אוויר או קבלים ואקום.

ניתן לקרוא את ערך הקיבול ישירות על הקבל או לפענח אותו באמצעות הקוד הנתון. עבור קבלים קרמיים, 1^רחובשתי אותיות מציינות את ערך הקיבול. האות השלישית מציינת את מספר האפסים והיחידה נמצאת בפיקו פאראד והאות מציינת את ערך הסובלנות.

• משרנים : משרן הוא רכיב אלקטרוני פסיבי השומר אנרגיה בצורת שדה מגנטי. זה בדרך כלל מורכב סליל מוליך, אשר מציע התנגדות למתח המיושם. זה עובד על העיקרון הבסיסי של חוק ההשראות של פאראדיי, לפיו נוצר שדה מגנטי כאשר זרם זורם דרך החוט והכוח האלקטרו-מוטורי שהתפתח מתנגד למתח המיושם. האנרגיה המאוחסנת ניתנת על ידי:

E = LI ^ 2. איפה L הוא ההשראות הנמדדות בהנריס ואני הוא הזרם שזורם דרכו.

סלילי משרן

זה יכול לשמש חנק כדי להציע התנגדות למתח המיושם ולאחסון האנרגיה או להשתמש בו בשילוב עם קבלים ליצירת מעגל מכוון המשמש לתנודות. במעגלי זרם חילופין, המתח מוביל את הזרם מאחר שלמתח מוטל לוקח זמן מה לבנות את הזרם בסליל עקב התנגדות.

2 רכיבים פסיביים לא ליניאריים:

דיודות: דיודה היא מכשיר המגביל את זרימת הזרם בכיוון אחד בלבד. דיודה היא בדרך כלל שילוב של שני אזורים מסוממים באופן שונה ויוצרים צומת בצומת כך שהצומת שולט בזרימת המטען דרך המכשיר.

6 סוגי דיודות:

• דיודת צומת PN : דיודת צומת PN פשוטה מורכבת ממוליכים למחצה מסוג p המותקנים על מוליכים למחצה מסוג n כך שנוצר צומת בין סוגי ה- p ו- n. זה יכול לשמש כמיישר המאפשר זרימת זרם לכיוון אחד דרך חיבור נכון.

דיודת צומת PN

• דיודת זנר : זוהי דיודה המורכבת מאזור p מסומם בכבדות בהשוואה לאזור n, כך שהיא לא רק מאפשרת זרימת זרם בכיוון אחד אלא גם מאפשרת זרימת זרם בכיוון ההפוך, על יישום מתח מספיק. זה משמש בדרך כלל כווסת מתח.

דיודת זנר

• דיודת מנהרה : זוהי דיודת צומת PN מסוממת בכבדות בה הזרם פוחת עם מתח קדימה עולה. רוחב הצומת מצטמצם עם ריכוז טומאה הולך וגובר. הוא עשוי מגרמניום או גליום ארסניד.

דיודת מנהרה

• דיודה פולטת אור : זהו סוג מיוחד של דיודת צומת PN המיוצרת ממוליכים למחצה כמו גליום ארסניד, הפולט אור כאשר מפעילים מתח מתאים. האור הנפלט על ידי ה- LED הוא מונוכרומטי, כלומר בצבע יחיד, המתאים לתדר מסוים ברצועה הגלויה של הספקטרום האלקטרומגנטי.

נורית LED

• דיודת צילום : זהו סוג מיוחד של דיודת צומת PN שהתנגדותו פוחתת כאשר נופל עליו אור. הוא מורכב מדיודת צומת PN המונחת בתוך פלסטיק.

פוטודיודה

• מתגים : מתגים הם מכשירים המאפשרים זרימת זרם למכשירים הפעילים. הם מכשירים בינאריים, שכאשר הם פועלים לחלוטין, מאפשרים את זרימת הזרם וכשהם כבויים לחלוטין, הם חוסמים את זרימת הזרם. זה יכול להיות מתג פשוט להחלפה שיכול להיות מתג בעל 2 מגע או 3 מגע או מתג כפתור.

2 רכיבים אלקטרוניים פעילים:

טרנזיסטורים : טרנזיסטורים הם מכשירים שבדרך כלל הופכים התנגדות מחלק אחד של המעגל לאחר. הם יכולים להיות מבוקרי מתח או מבוקרים זרם. טרנזיסטור יכול לעבוד כמגבר או כמתג.

שני סוגים של טרנזיסטור:

• טרנזיסטור BJT או צומת דו קוטבי : BJT הוא מכשיר מבוקר זרם המורכב משכבה של חומר מוליך למחצה מסוג n דחוקה בין שתי שכבות של חומר מוליך למחצה מסוג p. הוא מורכב משלושה מסופים - הפולט, הבסיס והאספן. צומת אספן-בסיס אסום פחות בהשוואה לצומת בסיס פולט. צומת בסיס פולט מוטה קדימה ואילו צומת בסיס אספן מוטה לאחור בפעולה טרנזיסטורית רגילה.

טרנזיסטור צומת דו קוטבי

• טרנזיסטור FET או שדה אפקט : FET הוא מכשיר מבוקר מתח. המגעים האוהמיים נלקחים משני צדי הסרגל מסוג n. הוא מורכב משלושה מסופים - שער, ניקוז ומקור. המתח המופעל על פני שער השער ומסוף הניקוז שולט בזרימת הזרם דרך המכשיר. זה בדרך כלל מכשיר בעל עמידות גבוהה. זה יכול להיות JFET (טרנזיסטור אפקט שדה צומת) המורכב מצע מסוג n, שבצדו מופקד מוט מסוג הפוך או MOSFET (מוליך למחצה מוליך למחצה FET) המורכב משכבת ​​בידוד של תחמוצת סיליקון בין מגע השער המתכתי למצע.

MOSFET

• טריאקים או SCR : מיישר SCR או סיליקון מבוקר הוא מכשיר בעל שלושה מסופים המשמש בדרך כלל כמתג אלקטרוניקה כוח . זהו שילוב של שתי דיודות גב-גב בעלות 3 צמתים. הזרם דרך ה- SCR זורם בגלל המתח המופעל על פני האנודה והקטודה ונשלט על ידי המתח המופעל על גבי מסוף השער. הוא משמש גם כמיישר במעגלי זרם חילופין.

SCR

אז אלה חלק מהרכיבים החשובים בכל מעגל אלקטרוני. מלבד רכיבים פעילים ופסיביים אלה, יש רכיב אחד נוסף, שיש בו שימוש חיוני במעגל. זהו המעגל המשולב.

מהו מעגל משולב?

DIP IC

מעגל משולב הוא שבב או שבב מיקרו עליו מיוצרים אלפי טרנזיסטורים, קבלים, נגדים. זה יכול להיות מגבר IC, טיימר IC, מחולל צורת גל IC, IC זיכרון או IC מיקרו-בקר. זה יכול להיות IC אנלוגי עם פלט משתנה רציף או IC דיגיטלי הפועל בכמה שכבות מוגדרות. אבני הבניין הבסיסיות של מכשירי IC דיגיטליים הם שערי ההיגיון.

זה יכול להיות זמין בחבילות שונות כמו חבילה כפולה בשורה (DIP) או חבילת מתאר קטנה (SOP) וכו '.

יישום מעשי של נגדים - מפרידים פוטנציאליים

מחיצות פוטנציאליות משמשות לעתים קרובות במעגלים אלקטרוניים. לכן רצוי שהבנה מעמיקה של אותו הדבר תסייע מאוד בתכנון מעגלים אלקטרוניים. במקום להפיק את המתחים באופן מתמטי על ידי יישום החוק של אוהם, הדוגמה הבאה על ידי הערכה באופן יחסי, ניתן יהיה להשיג במהירות את המתח המשוער תוך טיפול באופי המו'פ של העבודה.

כאשר שני נגדים שווים (למשל 6K שניהם עבור R1 ו- R2) מחובר על פני אספקה , אותו זרם יזרום דרכם. אם מונה מטר על פני האספקה ​​המוצגת בתרשים הוא ירשום 12 וולט הנוגעים לקרקע. אם המונה ימוקם בין הקרקע (0 וולט) לאמצע שני הנגדים הוא יקרא 6 וולט. מתח הסוללה מחולק לחצי. לפיכך מתח על פני R2 לאדמה = 6 וולט

בדומה לכך

2. אם ערכי הנגד ישתנו ל- 4K (R1) ו- 8K (R2) המתח במרכז יהיה 8v לקרקע.

3. אם ערכי הנגד ישתנו ל- 8K (R1) ו- 4K (R2) המתח במרכז יהיה 4v לקרקע.

המתח במרכז נקבע טוב יותר על ידי היחס בין שני ערכי הנגד, אם כי ניתן לחוק על פי חוק אוהם כדי להגיע לאותו ערך. מקרה -1 היחס היה 6K: 6K = 1: 1 = 6v: 6v, יחס Case-2 4k: 8k = 1: 2 = 4v: 8v ויחס Case-3 8k: 4k = 2: 1 = 8v: 4v

סיכום : -במחלק פוטנציאלי, אם ערך הנגד העליון יורד אז המתח במרכז עולה (לגבי הקרקע). אם ערך הנגד התחתון יורד אז המתח במרכז נופל.

מתמטית אך המתח במרכז תמיד יכול להיקבע על ידי היחס בין שני ערכי הנגד אשר גוזל זמן וניתן על ידי הנוסחה המפורסמת של חוק אוהם V = IR

בואו נראה את הדוגמה -2

V = {מתח אספקה ​​/ (R₁+ R_שתיים)} X R2

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

= (12/12000) x 8000

V = 8v

וידאו על מכשירים ורכיבים בסיסיים בחשמל ואלקטרוניקה

וידאו על מבוא לרכיבים אלקטרוניים בסיסיים

סרטון על בדיקת רכיבים אלקטרוניים

כל קלט נוסף מוזמן להוסיף.

אשראי צילום

• נגד פחמן מאת ויקימדיה
• נגד מתכת מאת Imimg
• פוטנציומטר על ידי asterion.almadark
• קבל קרמיקה מאת גסטטיק
• קבל אלקטרוליטים מאת Futurlec
• סלילי משרן מאת מיוצר בסין
• דיודת צומת PN מאת Cloudfront
• דיודת זנר מאת ויקימדיה
• דיודת מנהרה מאת ויקימדיה
• נורית לד ויקימדיה
• פוטודיודה מאת ויקימדיה
• MOSFET מאת פרויקטים של דיאודיו
• SCR מאת טיידלקטרוניקה
• DIP IC מאת ויקימדיה