Какво е електронен елемент. Елементи на електронни схеми

Компоненти електронни схемиизползвани в производството на лампови усилватели аудио честоти.

Електронни компоненти- това са производствени, изпълнени по специални технологични процеси, готови технически продукти с ограничена регламентирана функционалност, които са част от електронни и радиотехнически устройства и които определят определени свойства и характеристики на части от електронни вериги на тези устройства.
В началото на миналия век, с бързото развитие на радиоприемателната и радиопредавателната техника, популярното наименование е твърдо установено за електронните компоненти - радио компоненти. Появата на името е повлияна от факта, че в началото на 20 век първият технически сложен електронно устройствостана радио. Първоначално терминът радиокомпоненти означаваше електронни компоненти, използвани за производството на радиоприемници, след което това наименование се разпространи и върху други електронни компоненти, които нямат пряка връзка с радиоустройствата. В документите на този сайт ще намерите описание само на онези електронни компоненти, които обикновено се използват в нискочестотни усилватели.
Всички електронни компоненти са разделени на активенИ пасивен.
Пасивни електронни компоненти, в рамките на техните спецификации, променят параметрите си само според линейни математически връзки и зависимости (което означава волт - амперна характеристика, показващ зависимостта на постоянния ток от постоянно приложено напрежение). Пасивните електронни компоненти включват: - резистори; - кондензатори; - верижни прекъсвачи; - свързващи проводници; - дросели; - трансформатори; - динамични излъчващи глави; - пиезоелектрични елементи; - ключове; - сигнални лампи с нажежаема жичка.

Активни електронни компоненти, в рамките на техническите си характеристики, променят параметрите си според нелинейни математически връзки и зависимости. Активните електронни компоненти включват: - вакуумни лампи; - газонапълнени йонни лампи; - полупроводникови токоизправителни диоди; - полупроводникови токоизправителни мостове; - полупроводникови ценерови диоди и стабистори; - полупроводникови тиристори; - полупроводникови транзистори; - полупроводникови фотоклетки.

В статията ще научите какви радиокомпоненти съществуват. Ще бъдат разгледани обозначенията на диаграмата съгласно GOST. Трябва да започнете с най-често срещаните - резистори и кондензатори.

За да сглобите какъвто и да е дизайн, трябва да знаете как изглеждат радиокомпонентите в действителност, както и как са обозначени на електрически схеми. Има много радиокомпоненти - транзистори, кондензатори, резистори, диоди и др.

Кондензатори

Кондензаторите са части, които се намират във всеки дизайн без изключение. Обикновено най-простите кондензатори са две метални пластини. А въздухът действа като диелектричен компонент. Веднага си спомням уроците по физика в училище, когато беше покрита темата за кондензаторите. Две огромни плоски кръгли парчета желязо действаха като модел. Те бяха доближени един до друг, след което се отдалечиха. И бяха направени измервания във всяка позиция. Заслужава да се отбележи, че вместо въздух може да се използва слюда, както и всеки материал, който не провежда електричество. Обозначаването на радиокомпонентите на внесени схеми се различава от приетите в нашата страна GOST.

Моля, обърнете внимание, че обикновените кондензатори не преминават D.C.. За сметка на това минава през него без особени затруднения. Като се има предвид това свойство, кондензаторът се инсталира само там, където е необходимо да се отдели променливият компонент в постоянен ток. Следователно можем да направим еквивалентна схема (според теоремата на Кирхоф):

1. При работа с променлив ток кондензаторът се заменя с парче проводник с нулево съпротивление.
2. Когато работите в DC верига, кондензаторът се заменя (не, не с капацитет!) Съпротивление.

Основната характеристика на кондензатора е неговият електрически капацитет. Единицата за капацитет е фарад. Тя е много голяма. На практика, като правило, се използват, които се измерват в микрофаради, нанофаради, микрофаради. В диаграмите кондензаторът е посочен под формата на две успоредни тирета, от които има кранове.

променливи кондензатори

Има и вид устройство, в което капацитетът се променя (в този случай поради факта, че има подвижни плочи). Капацитетът зависи от размера на пластината (във формулата S е нейната площ), както и от разстоянието между електродите. В променлив кондензатор с въздушен диелектрик, например, поради наличието на подвижна част е възможно бързо да се промени зоната. Следователно капацитетът също ще се промени. Но обозначението на радиокомпонентите в чуждестранни схеми е малко по-различно. На тях като начупена крива е изобразен резистор например.

Постоянни кондензатори

Тези елементи имат разлики в дизайна, както и в материалите, от които са направени. Могат да се разграничат най-популярните видове диелектрици:

1. Въздух.
2. слюда.
3. Керамика.

Но това се отнася само за неполярни елементи. Има и електролитни кондензатори (полярни). Именно тези елементи имат големи капацитети- започвайки от десети от микрофарада и завършвайки с няколко хиляди. В допълнение към капацитета, такива елементи имат още един параметър - максималната стойност на напрежението, при която е разрешено използването му. Тези параметри са написани на диаграмите и на корпусите на кондензаторите.

на диаграмите

Струва си да се отбележи, че в случай на използване на тримерни или променливи кондензатори са посочени две стойности - минималният и максималният капацитет. Всъщност на кутията винаги можете да намерите определен диапазон, в който капацитетът се променя, ако завъртите оста на устройството от една крайна позиция в друга.

Да приемем, че имаме променлив кондензатор с капацитет 9-240 (измерване по подразбиране в пикофаради). Това означава, че при минимално припокриване на плочите, капацитетът ще бъде 9 pF. И на максимум - 240 pF. Струва си да разгледаме по-подробно обозначението на радиокомпонентите на диаграмата и тяхното име, за да можете да прочетете правилно техническата документация.

Свързване на кондензатори

Веднага можем да различим три вида (има толкова много) връзки на елементи:

1. Последователен- общият капацитет на цялата верига е доста лесен за изчисляване. В този случай той ще бъде равен на произведението на всички капацитети на елементите, разделено на тяхната сума.
2. Паралелен- в този случай е още по-лесно да се изчисли общият капацитет. Необходимо е да се добавят капацитетите на всички кондензатори във веригата.
3. смесен- в този случай схемата е разделена на няколко части. Можем да кажем, че е опростено - едната част съдържа само паралелно свързани елементи, втората - само последователно.

И това е просто Главна информацияза кондензатори, всъщност можете да говорите много за тях, цитирайте забавни експерименти като пример.

Резистори: обща информация

Тези елементи също могат да бъдат намерени във всеки дизайн - дори в радиоприемник, дори в управляваща верига на микроконтролер. Това е порцеланова тръба, върху която отвън се отлага тънък филм от метал (въглерод - по-специално сажди). Но може да се сложи дори графит – ефектът ще е подобен. Ако резисторите имат много ниско съпротивление и висока мощност, тогава се използва като проводящ слой

Основната характеристика на резистора е неговата устойчивост. Използва се в електрически вериги за задаване на необходимата стойност на тока в определени вериги. В часовете по физика беше направено сравнение с варел, пълен с вода: ако промените диаметъра на тръбата, можете да регулирате скоростта на струята. Трябва да се отбележи, че съпротивлението зависи от дебелината на проводимия слой. Колкото по-тънък е този слой, толкова по-висока е устойчивостта. В този случай символите на радиокомпонентите в диаграмите не зависят от размера на елемента.

Постоянни резистори

Що се отнася до такива елементи, могат да се разграничат най-често срещаните видове:

1. Метализиран лак термоустойчив - накратко MLT.
2. Устойчивост на влага - слънце.
3. Карбоново лакиран компакт - ULM.

Резисторите имат два основни параметъра - мощност и съпротивление. Последният параметър се измерва в ома. Но тази мерна единица е изключително малка, така че на практика често ще намерите елементи, чието съпротивление се измерва в мегаоми и килооми. Мощността се измерва изключително във ватове. Освен това размерите на елемента зависят от мощността. Колкото по-голям е, толкова по-голям е елементът. И сега какво е обозначението на радиокомпонентите. На диаграмите на вносни и домашни устройства всички елементи могат да бъдат обозначени по различен начин.

В домашните вериги резисторът е малък правоъгълник със съотношение на страните 1: 3, неговите параметри са написани или отстрани (ако елементът е разположен вертикално), или отгоре (в случай на хоризонтално разположение). Първо се посочва латинската буква R, след това серийният номер на резистора във веригата.

Променлив резистор (потенциометър)

Постоянните съпротивления имат само два изхода. Но има три променливи. На електрическите схеми и на тялото на елемента е посочено съпротивлението между двата крайни контакта. Но между средата и всяка от крайностите, съпротивлението ще варира в зависимост от позицията, в която се намира оста на резистора. Освен това, ако свържете два омметъра, можете да видите как показанията на единия ще се променят надолу, а вторият - нагоре. Трябва да разберете как да четете електрически схеми на електронни устройства. Обозначенията на радиокомпонентите също няма да бъдат излишни да се знаят.

Общото съпротивление (между крайните клеми) ще остане непроменено. Променливите резистори се използват за управление на усилването (с тяхна помощ можете да промените силата на звука в радио, телевизори). В допълнение, променливите резистори се използват активно в автомобилите. Това са сензори за ниво на горивото, регулатори на скоростта на електромотора, яркост на осветлението.

Свързване на резистори

В този случай картината е напълно противоположна на тази на кондензаторите:

1. серийна връзка- добавя се съпротивлението на всички елементи във веригата.
2. Паралелна връзкаПродуктът на съпротивленията се разделя на сумата.
3. смесен- цялата схема е разделена на по-малки вериги и изчислена стъпка по стъпка.

На това можете да затворите прегледа на резисторите и да започнете да описвате най-интересните елементи - полупроводници (обозначенията на радиокомпонентите в диаграмите, GOST за UGO, са разгледани по-долу).

полупроводници

Това е най-голямата част от всички радиоелементи, тъй като полупроводниците включват не само ценерови диоди, транзистори, диоди, но и варикапи, вариконди, тиристори, триаци, микросхеми и др. Да, микросхемите са един кристал, който може да съдържа голямо разнообразие от радио елементи - и кондензатори, и съпротивления, и pn-преходи.

Както знаете, има проводници (метали, например), диелектрици (дърво, пластмаса, тъкани). Може да бъде различни обозначениярадиокомпоненти в диаграмата (триъгълникът най-вероятно е диод или ценеров диод). Но си струва да се отбележи, че триъгълник без допълнителни елементиобозначава логическата основа в микропроцесорната технология.

Тези материали или провеждат ток, или не, независимо от състоянието на агрегиране, в което се намират. Но има и полупроводници, чиито свойства варират в зависимост от конкретните условия. Това са материали като силиций, германий. Между другото, стъклото също може отчасти да се припише на полупроводниците - в нормално състояние то не провежда ток, но при нагряване картината е напълно противоположна.

Диоди и ценерови диоди

Полупроводниковият диод има само два електрода: катод (отрицателен) и анод (положителен). Но какви са характеристиките на този радио компонент? Можете да видите обозначенията на диаграмата по-горе. И така, свързвате захранването с плюс към анода и минус към катода. В този случай електрическият ток ще тече от един електрод към друг. Струва си да се отбележи, че елементът в този случай има изключително ниско съпротивление. Сега можете да проведете експеримент и да свържете батерията наобратно, тогава съпротивлението на тока се увеличава няколко пъти и спира да тече. И ако насочите променлив ток през диода, ще получите постоянен изход (макар и с малки вълни). При използване на схема за мостово превключване се получават две полувълни (положителни).

Ценеровите диоди, подобно на диодите, имат два електрода - катод и анод. При директна връзка този елемент работи точно по същия начин като диода, разгледан по-горе. Но ако стартирате тока в обратна посока, можете да видите много интересна картина. Първоначално ценеровият диод не пропуска ток през себе си. Но когато напрежението достигне определена стойност, възниква повреда и елементът провежда ток. Това е стабилизиращото напрежение. Много добро свойство, благодарение на което е възможно да се постигне стабилно напрежение във веригите, напълно да се отървете от колебанията, дори и най-малките. Обозначаването на радиокомпонентите на диаграмите е под формата на триъгълник, а в горната му част има линия, перпендикулярна на височината.

транзистори

Ако диоди и ценерови диоди понякога дори не могат да бъдат намерени в дизайни, тогава ще намерите транзистори във всеки (с изключение на транзисторите, които имат три електрода:

1. Основа (съкратено като буквата "B" е посочена).
2. Колектор (К).
3. Излъчвател (E).

Транзисторите могат да работят в няколко режима, но най-често се използват в усилвателни и ключови (като ключ). Можете да направите сравнение с мундщук - те извикаха в основата, усилен глас излетя от колектора. И се хванете за излъчвателя с ръка - това е тялото. Основната характеристика на транзисторите е усилването (съотношението на колекторния и базовия ток). Именно този параметър, заедно с много други, е основният за този радио компонент. Обозначенията на диаграмата за транзистора са вертикална линия и две линии, приближаващи се към нея под ъгъл. Има няколко най-често срещани типа транзистори:

1. Полярен.
2. Биполярно.
3. Поле.

Има и транзисторни възли, състоящи се от няколко усилващи елемента. Това са най-често срещаните радиокомпоненти. Обозначенията на диаграмата бяха обсъдени в статията.

Раздел 6

Раздел 5

Цифрова интегрална схема(цифрова микросхема) е интегрирана микросхема, предназначена да преобразува и обработва сигнали, които се променят според закона на дискретна функция.

Цифровата интегрална схема е ИС, предназначена да преобразува и обработва сигнали, които се променят според закона на дискретна функция. Един вид цифрова IC е логическа IC. [ 1 ]

2 ]

Цифрова интегрална схема - микросхема, предназначена да преобразува и обработва сигнали, които се променят според закона на дискретна функция. [ 4 ]

Цифрова интегрална схема - микросхема, предназначена да преобразува и обработва сигнали, които се променят според закона на дискретна функция. [ 5 ]

Цифрова интегрална схема (цифрова схема) е интегрална схема, предназначена да преобразува и обработва сигнали, които се променят според закона на дискретната функция. [ 6 ]

На цифров интегрални схемиБяха създадени устройства и системи за обработка на големи потоци цифрова информация - автоматични системи за управление, компютри с висока и ниска производителност, както и микрокомпютри, предназначени, като правило, за тесни приложения. [ 7 ]

В цифровите интегрални схеми активните елементи работят в ключов режим. Те се използват главно в компютрите. [ 8 ]

Основната характеристика на цифровите интегрални схеми, широко използвани в компютрите, е времето за забавяне на сигнала t при преминаване от състояние 1 към O и обратно. Изследванията показват, че за дадено нивотехнологии за производство на микросхеми с достатъчна точност считаме Pr const. [ 9 ]

В серия от цифрови интегрални схеми има ALU, изградени на принципа на битов слой. Те позволяват свързване помежду си за получаване на ALU с необходимата битова дълбочина. [ 10 ]

В основата на цифровите интегрални схеми са транзисторните ключове, които могат да бъдат в две стабилни състояния: отворено и затворено. Използването на транзисторни ключове дава възможност за създаване на различни логически, тригерни и други интегрални схеми. [ 11 ]

Книгата е посветена на цифровите интегрални схеми, използвани в информационната и измервателната техника. Разглеждат се елементната база, функционалните характеристики и методите за включване на микросхеми с малки и средни нива на интеграция. Материалът е представен във връзка с TTL устройства (TTLSh), CMOS структури и отчасти DTL. Презентацията е придружена с примери за практическа употреба цифрови микросхеми. [12 ]

Наличието на такова разнообразие от цифрови интегрални схеми позволява създаването на надеждни и компактни телемеханични устройства от ново поколение; конкретни примерисъздаването на възли на базата на интегрални схеми ще бъде обсъдено в други глави. [ 13 ]

Най-често в цифровите интегрални схеми, както и в импулсните устройства, се използват тригери с един вход за данни D (данни), така наречените D тригери. [ 1 ]

При проектиране на устройства, базирани на цифрови интегрални схеми като DTL (диодно-транзисторни логически схеми) или TTL (транзисторно-транзисторни логически схеми), е препоръчително да се контролират напреженията на входовете и изходите. За тази цел могат да се използват тестови устройства, които реагират със светлината на крушки или светодиоди на работата на логическите схеми. [ 2 ]

Бързото развитие на световната електроника като една от най-обширните области на индустрията се дължи на следните фактори:

1) Надеждността е комплексно свойство, което в зависимост от предназначението на продукта и условията на неговата експлоатация може да включва безотказна работа, издръжливост, поддръжка и възможност за съхранение поотделно или определена комбинация от тези свойства на двата продукта като цяло и неговите части. Надеждността на работата на ИС се дължи на здравината на тяхната структура, както и на защитата на интегрираните структури от външни влияния с помощта на херметични кутии, в които по правило се произвеждат серийни ИС.

2) Намалени размери и тегло. Значително намаляване на масата и размера на специфични електронни устройства без загуба на производителност също е един от решаващите фактори при избора на интегрални схеми при разработването на различни устройства и компоненти на електронно оборудване.

Елементи на функционалната електроника
Оптрони и оптоелектронни микросхеми
Основни понятия и определения
Оптронът е оптоелектронно устройство, в което източник на лъчение, приемник на лъчение, оптичен комуникационен канал между източника и приемника са направени в една конструкция. Принципът на действие на оптроните се основава на преобразуването на електрическата енергия в светлинна енергия, предаването на светлинна енергия през комуникационен канал и преобразуването на светлинната енергия в електрическа.

Оптоелектронна интегрална схема е микросхема, състояща се от един или повече оптрони и съответстващи или усилващи етапи.

По правило всяко електронно функционално устройство се състои от отделни елементи, закрепени заедно според електрическа схема. Изборът на елементи и техният вид зависи от предназначението на устройството, средата на използване, както и от сложността на изпълнение.

Електронните компоненти, използвани във всяко устройство, произведени фабрично, имат завършен вид и форма в съответствие с спецификации. Електронните елементи, използвани за проектиране, производство и ремонт на електронно оборудване, се разделят на групи: резистори, диоди, кондензатори, транзистори и др.

Основният показател за съвършенството на електронното оборудване е плътността на опаковката, т.е. броят на елементите на веригата в 1 cm3 на работното устройство.

Технологията на производство на интегрални схеми осигурява плътност на опаковане от няколко хиляди елемента на 1 cm3.

Резистори

Резисторите са най-често срещаните елементи и имат следния графичен символ (UGO):

Резисторите са изработени от проводим материал: графит, тънък метален филм, проводници с ниска проводимост.

Резисторът се характеризира със стойността на съпротивлението: R \u003d U / I, както и мощността, която резисторът разсейва в пространството, толеранс, температурен коефициент, ниво на шум. Индустрията произвежда резистори със съпротивление от 0,01 ома до 1012 ома и мощност от 1/8 до 250 W с толеранс от 0,005% до 20%. Резисторите се използват като съпротивления за ограничаване на натоварването и тока, делители на напрежението, допълнителни съпротивления, шунтове.

Кондензатори

Кондензатор - устройство с два терминала и имащо свойството:

Където
• C е капацитетът във фаради;
• U - напрежение във волтове;
• Q - заряд в висулки.

UGO на кондензатора е както следва:

Индустрията произвежда керамични, електролитни и слюдени кондензатори с капацитет от 0,5 pF до 1000 микрофарада и максимално напрежение от 3V до 10 kV.

Кондензаторите се използват в осцилиращи вериги, филтри, за разделяне на DC и AC вериги, като блокиращи елементи. В AC вериги кондензаторът се държи като резистор, чието съпротивление намалява с увеличаване на честотата.

Индуктори

Индукторът е устройство, което има свойството:

U = L dI / dt,

Където
• L е индуктивността в хенри (или mH или µH);
• U - напрежение във волтове;
• dI/dt - скорост на изменение на тока.

UGO индукторите са както следва:

Индукторът е изолиран проводник, навит в спирала, който има значителна индуктивност със сравнително малък капацитет и ниско активно съпротивление. Материалът на сърцевината обикновено е желязо или ферит под формата на прът, тор.

В променливотокови вериги намотката се държи като резистор, чието съпротивление се увеличава с увеличаване на честотата.

Трансформаторът е устройство, състоящо се от две индуктивно свързани индуктори, наречени първична и вторична намотка.

UGO трансформатор с магнитна сърцевина:

Коефициент на трансформация:

където w1 и w2 са броят на завоите

Трансформаторите служат за трансформация променливи напреженияи токове, както и за изолация от мрежата.

полупроводници

Действието на полупроводниковите устройства се основава на използването на свойствата на полупроводниците.

Броят на известните в момента полупроводникови материали е доста голям. За производството на полупроводникови устройства се използват прости полупроводникови вещества - германий, силиций, селен - и сложни полупроводникови материали - галиев арсенид, галиев фосфит и др. Стойностите на електрическото съпротивление в чистите полупроводникови материали варират от 0,65 ohm m (германий) до 108 ohm m (селен).

Полупроводниците или полупроводниковите съединения са или присъщи (чисти), или легирани (легирани). В чистите полупроводници концентрацията на носители на заряд - свободни електрони и дупки е само 10 16 - 1018 на 1 cm3 от веществото.

За да се намали съпротивлението на полупроводника и да му се придаде определен тип електрическа проводимост - електронен с преобладаване на свободни електрони или дупка с преобладаване на дупки - в чистите полупроводници се въвеждат определени примеси. Този процес се нарича допинг. Като добавки се използват елементи от групи 3 и 5 периодична системаелементи на Д. И. Менделеев. Легиращите елементи от група 3 създават дупка електрическа проводимост на полупроводникови материали и се наричат ​​акцепторни примеси, елементите от група 5 - електронна електрическа проводимост се наричат ​​донорни примеси.

Собствените полупроводници са полупроводници, в които няма примеси (донори и акцептори). При T = 0 няма свободни носители на заряд във вътрешния полупроводник и концентрацията на носители на заряд е N n = Np = 0и не провежда електричество. При T > 0 част от електроните се изхвърлят от валентната зона в проводимата зона. Тези електрони и дупки могат да се движат свободно през енергийните ленти. В практиката се използват легирани полупроводници. Електрическото съпротивление на легиран полупроводник зависи значително от концентрацията на примеси. При концентрация на примеси от 1020 - 1021 на cm3 вещество, тя може да бъде намалена до 5 · 10-6 Ohm m за германий и 5 · 10-5 Ohm m за силиций.

При прилагане електрическо полеелектрически ток протича към легирания полупроводник в него.

Полупроводникови резистори

Нарича се полупроводников резистор полупроводниково устройствос два извода, който използва зависимостта на електронното съпротивление на полупроводник от напрежение, температура, осветеност и други контролни параметри.

В полупроводниковите резистори се използва полупроводник, който е равномерно легиран с примеси. В зависимост от вида на примесите и дизайна е възможно да се получат различни зависимости на контролните параметри.

Линейният резистор е полупроводников резистор, който използва леко легиран материал като силиций или галиев арсенид.

Електрическото съпротивление на такъв полупроводник зависи малко от силата на електрическото поле и плътността на електрическия ток. Следователно съпротивлението на линеен полупроводников резистор остава почти постоянно в широк диапазон от напрежения и токове. Полупроводниковите линейни резистори се използват широко в интегралните схеми.

Характеристика ток-напрежение на линеен резистор

Нелинейни резистивни елементи

UGO на нелинеен резистивен елемент е показан на фигурата:

Ток I, протичащ през нелинеен елемент, напрежение U върху него. Зависимостта U(I) или I(U) се нарича характеристика ток-напрежение.

Варистори

Резистивните елементи, чието съпротивление зависи от силата на електрическото поле, се наричат ​​варистори. Варисторите са направени от пресовани зърна от силициев карбид. Електрическата проводимост на материала се дължи главно на разпадането на оксидните филми, покриващи зърната. Определя се от силата на приложеното електрическо поле, т.е. зависи от големината на приложеното напрежение.

Условното графично представяне на варистора и неговата характеристика на тока и напрежението са показани на фигурата:

Варисторите се характеризират с номинално напрежение Unom, номинален ток Inom, както и коефициент на нелинейност β. Този коефициент е равен на съотношението на статичното съпротивление към диференциалното съпротивление в точката на характеристиката с номинални стойности на напрежение и ток:

,

където U и I са напрежението и тока на варистора. Коефициент на нелинейност за различни видове варистори в рамките на 2 - 6

Термистори

Голяма група от нелинейни резистивни елементи са управлявани нелинейни елементи. Те включват термистори (термистори) - нелинейни резистивни елементи, чиито характеристики на токовото напрежение зависят значително от температурата. При някои видове термистори температурата се променя от специален нагревател. Термисторите са направени или от метал (мед, платина), чието съпротивление се променя значително с температурата, или от полупроводници. В полупроводниковите термистори зависимостта на съпротивлението от температурата се описва с аналитична функция

.

Тук R(T0) е стойността на статичното съпротивление при температура T0 = 293 K, където T е абсолютната температура, а B е коефициентът. Конвенционалното графично обозначение на термистора, неговата температурна характеристика, характеристика на токовото напрежение е показано на фигурата:

Има два вида термистори: термистор, чието съпротивление намалява с повишаване на температурата, и позистор, при което съпротивлението се увеличава с повишаване на температурата. Буквеното обозначение на термистора с отрицателен температурен коефициент е TP, а с положителен коефициент - TRP. Температурен коефициент TKS = , където R1 е съпротивлението при номинална температура, ΔR е изменението на съпротивлението при промяна на температурата с Δt.

Конструктивно термисторите са направени под формата на перли, шайби, дискове.

Фоторезистори

Фоторезисторът е полупроводников резистор, чието съпротивление зависи от падащия светлинен поток върху полупроводниковия материал или от проникването електромагнитно излъчване. Най-разпространени са фоторезисторите с положителен фотоелектричен ефект (например SF2-8, SF3-8). UGO на такъв елемент е показано на фигурата:

При фоторезисторите съпротивлението се променя в резултат на облъчване на пластина от полупроводников материал със светлинен поток във видимия, ултравиолетовия или инфрачервения диапазон. Като материал се използват сулфиди на талий, телур, кадмий, олово, бисмут.

Характеристиките на напрежението на фоторезисторите са линейни функции, чийто наклон зависи от големината на светлинния поток. В координатите I - U (вертикален ток), ъгълът, направен от права линия с хоризонталната ос (ос на напрежението), е по-голям, толкова по-голям е светлинният поток. Тъмното съпротивление на резисторните оптрони е 10 7 - 109 Ом. В осветено състояние пада до няколкостотин ома. Производителността им не е висока и е ограничена до стойности от няколко килохерца.

магниторезистори

Магниторезисторите са полупроводникови материали, чието електрическо съпротивление зависи от силата на магнитното поле, действащо върху материала. Използваният материал е бисмут, германий и др. Съпротивлението на магниторезистора се описва от зависимостта

,

където R(0) е съпротивлението при H = 0; α е коефициентът, H е силата на магнитното поле, в което е поставен магниторезисторът.

Полупроводникови диоди

Полупроводниковите диоди са един от най-често срещаните подкласове полупроводникови устройства. Те се отличават с разнообразие от фундаментални физични принципи, разнообразие от използвани полупроводникови материали и разнообразие от конструктивни и технологични изпълнения. Полупроводниковите диоди според тяхното функционално предназначение могат да бъдат разделени на:

1. Токоизправители (включително полюси, мостове, матрици), импулсни, ценерови диоди, варикапи, управлявани вентили (тиристори, симетрични тиристори - триаци, динистори);
2. микровълнови диоди: детекторни, смесителни, параметрични, pin диоди, лавинни, тунелни диоди, диоди на Гън;
3. Оптоелектроника: фотодиоди, светодиоди, инфрачервени излъчватели, лазерни диоди на базата на хетероструктури;
4. Магнитни диоди.

Леко легираните полупроводници се използват за направата на диоди с ниска мощност, докато силно легираните се използват за направата на мощни и импулсни диоди.

Основно значение за работата на полупроводниковите диоди има електронно-дупковият преход, който за краткост се нарича p-n преход.

Електрон-дупка p-n преход

Електрон-дупка или p-n преход е контактът на два полупроводника от същия тип с различни видовепроводимост (електронна и дупкова). Класически пример p-nпреходите са: n-Si - p-Si, n-Ge - p-Ge.

В граничния слой възниква рекомбинация (обединяване) на електрони и дупки. Свободните електрони от лентата на n-тип полупроводник заемат свободни нива във валентната зона на p-тип полупроводник. В резултат на това близо до границата на два полупроводника се образува слой, който е лишен от подвижни носители на заряд и следователно има високо електрическо съпротивление, така нареченият блокиращ слой. Дебелината на бариерния слой обикновено не надвишава няколко микрометра.

Разширяването на бариерния слой се предотвратява от неподвижни йони на донорни и акцепторни примеси, които образуват двоен електрически слой на границата на полупроводниците. Този слой определя контактната потенциална разлика (потенциална бариера) на полупроводниковия интерфейс. Получената потенциална разлика създава електрическо поле в блокиращия слой, което предотвратява както прехода на електрони от n-тип полупроводник към p-тип полупроводник, така и преход на дупки към n-тип полупроводник. В същото време електроните могат да се движат свободно от p-тип полупроводник към n-тип полупроводник, точно както дупките могат да се движат от n-тип полупроводник към p-тип полупроводник. По този начин контактната потенциална разлика предотвратява движението на основните носители на заряд и не предотвратява движението на второстепенните носители на заряд. Въпреки това, когато незначителните носители се движат през p-n прехода (т.нар. дрейфов ток Idr), контактната потенциална разлика φk намалява, което позволява на някои от основните носители с достатъчна енергия да преодолеят потенциалната бариера, дължаща се на контактната потенциална разлика φk. Появява се дифузен ток Idif, който е насочен към дрейфовия ток Idr, т.е. има динамично равновесие, при което Idr = Idif.

Ако към p-n прехода се приложи външно напрежение, което създава електрическо поле със сила Evn в блокиращия слой, съвпадащо по посока с полето от неподвижни йони със сила Ezap, това ще доведе само до разширяване на блокиращия слой, тъй като той ще отклони както положителни, така и отрицателни носители на заряд от контактната зона (дупки и електрони).

В този случай съпротивлението на pn прехода е високо, токът през него е малък - дължи се на движението на малцинствените носители на заряд. В този случай токът се нарича обратен (дрейф) и p-n преходът е затворен.

При обратната полярност на източника на напрежение външното електрическо поле е насочено към полето на двойния електрически слой, дебелината на бариерния слой намалява и при напрежение 0,3 - 0,5 V бариерният слой изчезва. Съпротивлението на p-n прехода рязко пада и възниква относително голям ток. Токът се нарича директен (дифузия), а преходът е отворен.

Съпротивлението на отворен p-n преход се определя само от съпротивлението на полупроводника.

Класификация на диодите

Полупроводниковият диод е нелинейно електронно устройство с два електрода. В зависимост от вътрешната структура, вида, количеството и нивото на легиране на вътрешните елементи на диода и характеристиката ток-напрежение свойствата на полупроводниковите диоди са различни.

Конвенционалните графични обозначения на някои видове диоди според вътрешните стандарти и техните графични изображения са показани в таблицата:

Изправителни диоди

Предназначен за преобразуване на променлив ток в еднополюсен пулсиращ или постоянен ток. Такива диоди не са обект на високи изисквания за скорост, стабилност на параметрите и капацитет на p-n преходите. Защото голяма площ p-n-преходбариерният капацитет на диода може да достигне десетки пикофаради.

Фигура a показва p-n преход, който образува диод, фигура b показва включването на диод в посока напред, в която ток Ipr протича през диода. Фигурата в показва включването на диода в обратна посока, при което токът Iobr протича през диода.

Фигура a показва включването на диода VD във верига, захранвана от синусоидален източник на ЕМП e, чиято времева характеристика е показана на фигура b. Фигура c показва графика на тока, протичащ през диод.

Основните параметри на токоизправителния диод са:

• Uobr.max - максимално допустимото напрежение, приложено в обратна посока, което не нарушава работата на диода;
• Iвп.ср - средната стойност на изправения ток за периода;
• Ipr.i - амплитудната стойност на импулсния ток за дадена продължителност на коефициента на запълване на импулса;
• Iобр.ср - средната стойност на обратния ток за периода;
• Upr.sr - средната стойност на изправеното напрежение върху диода за периода;
• Pav е средната мощност, разсейвана от диода за периода;
• rdif - диференциално съпротивление на диода.

Качествено характеристиките на токовото напрежение на универсален силициев и германиев диод са показани на фигура a, а зависимостите на характеристиките на токовото напрежение на универсален силициев диод за три температури са показани на фигура b.

За безопасна работагерманиев диод, температурата му не трябва да надвишава 85 ° C. Силициевите диоди могат да работят при температури до 150°C.

Импулсни диоди

Предназначен за работа във вериги с импулсни сигнали. Основен за тях е режимът на преходните процеси. За да се намали продължителността на преходните процеси в самото устройство, импулсните диоди имат малък капацитет на p-n-прехода, който варира от фракции до единица пикофарад.

Това се постига чрез намаляване на площта на p-n-прехода, което от своя страна води до малки стойности на допустимата мощност, разсейвана от диода. Основните характеристики на импулсните диоди са:

• Upr.max - максималната стойност на импулсното изпреварващо напрежение;
• Ipr.max - максималната стойност на импулсния ток;
• Cd - диоден капацитет;
• tset - времето за установяване на изправеното напрежение на диода;
• tres е времето за възстановяване на обратното съпротивление на диода. Това е интервалът от време от момента на преминаване на тока през нула до момента, в който обратният ток достигне предварително определена малка стойност.

ценерови диоди

За стабилизиране на напрежението в електрическите вериги се използват полупроводникови диоди със специални характеристики ток-напрежение - ценерови диоди. Волт-амперната характеристика на ценеровия диод е показана на фигурата. Обратният клон на характеристиката ток-напрежение показва работа в режим на електрическа повреда и съдържа участък между точки a и b, близък до линейния и ориентиран по протежение на оста на тока. В този режим, при значителна промяна в тока на ценеровия диод, напрежението не се променя значително.

Този раздел за ценеровия диод работи. Когато токът се променя в диапазона от Ict.min до Ist.max, напрежението на диода се различава малко от стойността Ust.

Стойността на Ist.max е ограничена от максимално допустимото разсейване на мощността на ценеровия диод. Минималната стойност на стабилизиращия ток по абсолютна стойност е по-голяма от стойността на Ict.min, при която ценеровият диод запазва стабилизиращите си свойства.

Индустрията произвежда широка гама от ценерови диоди със стабилизиращо напрежение от 1V до 180V.

Ценеровият диод се характеризира със следните параметри:

• Ust - стабилизиращо напрежение;
• Ist.max - максимален стабилизационен ток;
• Ict.min - минимален стабилизационен ток;
• rd - диференциално съпротивление в участъка "ab";
• TKN - температурен коефициент на стабилизиращо напрежение.

Ценеровите диоди са предназначени да стабилизират напрежението на товара с променящо се напрежение във външната верига. Ценеровият диод е бързо устройство и работи добре в импулсни вериги.

Диоди на Шотки

Диодите на Шотки се характеризират с нисък спад на напрежението в отворения диод. Стойността на това напрежение е около 0,3 V, което е много по-малко от това на конвенционалните диоди. В допълнение, времето за възстановяване на обратното съпротивление ts е от порядъка на 100 ps, ​​което е много по-малко от това на конвенционалните диоди. В допълнение към цифровите схеми, диодите на Шотки се използват във вторични захранващи вериги, за да се намалят статичните и динамични загуби в самите диоди: в изходните етапи на импулсни захранвания, DC / DC конвектори, в компютърни системи за захранване, сървъри, системи за комуникация и предаване на данни.

Варикапи

Нелинейните кондензатори, базирани на използването на свойствата на електрон-дупка p-n преход, са варикапи. Варикап се използва, когато се прилага обратно напрежение към p-n преход. Ширината на pn прехода, а оттам и неговият капацитет, зависят от големината на напрежението, приложено към pn прехода. Капацитетът на такъв кондензатор се определя с помощта на израза

В този израз е капацитетът при нулево блокиращо напрежение, S и l са площта и дебелината на p-n прехода, ε0 е диелектричната константа, ε 0 = 8,85 10-12 F/M, εr - относителна диелектрична проницаемост; φк - контактен потенциал (за германий 0.3..0.4 V и 0.7..0.8 V за силиций); |u| - модул за обратно напрежение, приложен към p-n-прехода; n = 2 за резки преходи; n = 3 за главни преходи.

Графиката на зависимостта C(u) е показана на фигурата

Максималната стойност на капацитета на варикапа е при нулево напрежение. Тъй като обратното отклонение се увеличава, капацитетът на варикапа намалява. Основните параметри на варикапа са:

• C - капацитет при обратно напрежение 2 - 5 V;
• ДА СЕ C = Cmax / Cmin- коефициент на припокриване на капацитета.

Обикновено C \u003d 10 - 500 pF, KC \u003d 5 - 20. Варикапите се използват в системи дистанционно, за автоматично регулиране на честотата, в параметрични усилватели с ниско ниво на собствен шум.

светодиоди

Светодиодът или излъчващият диод е полупроводников диод, който излъчва светлинни кванти, когато през него протича постоянен ток.

Светодиодите се разделят на две групи според техните емисионни характеристики:

• Светодиоди чрез излъчване във видимата част на спектъра;
• Светодиоди, излъчващи в инфрачервената част на спектъра.

Схематично представяне на структурата на светодиода и неговия UGO е показано на фигурата:

Областите на приложение на IR светодиодите са оптоелектронни превключващи устройства, оптични линиикомуникации, система за дистанционно управление. В момента най-разпространеният източник на инфрачервени лъчи е GaAs LED (λ = 0,9 µm). Възможността за създаване на икономични и дълготрайни светодиоди, които спектрално съответстват на естествената светлина и чувствителността на човешкото око отваря нови перспективи за тяхното нетрадиционно приложение. Сред тях е използването на светодиоди в транспортни многосекционни светофари, индивидуални микромощни осветителни крушки (с мощност 3 W, светлинният поток е 85 lm), в осветителни телаавтомобили.

Фотодиоди

Във фотодиодите, базирани на p-n преходи, се използва ефектът на разделяне на границата на електрон-дупковия преход на второстепенни неравновесни носители, създадени от оптично излъчване. Схематично фотодиодът е показан на фигурата:

Когато светлинен квант с енергия hγ навлезе в лентата на собственото поглъщане, в полупроводника възниква двойка неравновесни носители - електрон и дупка. По време на регистрация електрически сигналнеобходимо е да се регистрира промяната в концентрациите на носители. Като правило се използва принципът на регистрация на второстепенни носители на заряд.

Когато външната верига е отворена (SA отворена, R = ∞), за случая, когато няма външно напрежение, през външната верига не протича ток. В този случай напрежението на изходите на фотодиода ще бъде максимално. Тази стойност VG се нарича напрежение на отворена верига Vxx. Напрежението Vxx (фотоЕМП) също може да се определи директно чрез свързване на волтметър към изходите на фотодиода, но вътрешното съпротивление на волтметъра трябва да бъде много по-голямо от съпротивлението на pn прехода. В режим късо съединение(SA е затворен) напрежението на изходите на фотодиода VG = 0. Токът на късо съединение Isc във външната верига е равен на фототока Ако

Ikz \u003d Ако

Фигурата показва фамилията CVC на фотодиод както за отрицателна, така и за положителна полярност на фотодиода.

При положителни VG напрежения токът на фотодиода нараства бързо (в посока напред) с увеличаване на напрежението. Когато се освети, общият ток напред през диода намалява, тъй като фототокът е насочен противоположно на тока от външен източник.

CVC p-n-преход, разположен във 2-ри квадрант (VG> 0, I< 0), показывает, что фотодиод можно использовать как источник тока. На этом базируется принцип работы слънчеви панелина базата на p-n преходи (режим фотогенератор). Светлинната характеристика е зависимостта на фототока Iph от падащия на фотодиода светлинен поток Ф. Това включва и зависимостта на Vxx от величината на светлинния поток. Броят на двойките електрон-дупка, образувани във фотодиода по време на осветяване, е пропорционален на броя на фотоните, падащи върху фотодиода. Следователно фототокът ще бъде пропорционален на големината на светлинния поток:

Ако \u003d kF,

където K - коефициент на пропорционалност, в зависимост от параметрите на фотодиода.

Когато фотодиодът е обратно предубеден, токът във външната верига е пропорционален на светлинния поток и не зависи от напрежението VG (режим на фотоконвертор). Фотодиодите са бързи устройства и работят на честоти от 107 - 1010 Hz. Фотодиодите се използват широко в светодиодните фотодиодни оптрони.

Оптрон (оптрон)

Оптронът е полупроводниково устройство, съдържащо източник на радиация и приемник на радиация, комбинирани в един пакет и свързани помежду си оптично, електрически или едновременно чрез двете връзки. Много разпространени са оптроните, в които като приемник на лъчение се използват фоторезистор, фотодиод, фототранзистор и фототиристор.

В резисторните оптрони изходното съпротивление може да се промени 107 ..108 пъти, когато режимът на входната верига се промени. В допълнение, ток-напрежението на фоторезистора е силно линейно и симетрично, което определя широката приложимост на гумените оптрони в подобни устройства. Недостатъкът на резисторните оптрони е ниската скорост - 0,01..1 s.

В схемите за предаване на цифрови информационни сигнали се използват главно диодни и транзисторни оптрони, а тиристорните оптрони се използват за оптично превключване на високоволтови високотокови вериги. Скоростта на тиристорните и транзисторните оптрони се характеризира с време на превключване, което често е в диапазона от 5..50 µs. За някои оптрони това време е по-кратко. Нека разгледаме по-отблизо LED-фотодиодния оптрон.

Конвенционалното графично обозначение на оптрона е показано на фигура a:

Излъчващият диод (вляво) трябва да бъде включен в права посока, а фотодиодът - в права (режим на фотогенератор) или в обратна посока (режим на фотоконвертор).

Електронни компоненти или, в обикновените хора, радио компоненти и тяхната класификация.
Нека започнем с определението какво представляват електронните компоненти?
Това са съставните части на електронните схеми или съответно техните комбинации. Просто казано, електронните компоненти са всички елементи, към които са прикрепени печатна електронна платка(включително него) или чрез повърхностен монтаж.
Радио компонентите получиха името си в началото на ХХ век, защото най-разпространеното устройство, съдържащо електронни компоненти и в същото време намиращо се във всеки дом, беше радиото. За лаика в нишата на електронната индустрия всички компоненти вътре бяха някакви детайли от сложен механизъм.
С течение на времето този термин навлезе в живота ни, дори за части, които не са включени в устройство като радио.
Електронните компоненти са разделени на две големи групи:
1) активен;
2) пасивен.
Но първо, първо, пасивните елементи се наричат, характеристиката ток-напрежение, която е линейна.
А активните електронни компоненти имат нелинейна характеристика.
От пасивните радиокомпоненти, които се предлагат на всяка платка (или в по-голямата им част), има следните елементи:
а) съпротива, който е представен под формата на резистор (например SP5 или PP3);
Б) кондензатори, като капацитет за съхранение на заряд (KM, K52, K53, IT-1,2,3,4)
В) трансформатори, вид преобразуватели на ток, без промяна на честотата (OSM);
D) индуктор или негова разновидност, наречена соленоид;
Г) реле, или просто казано ключът (най-популярните са RES, RP, RPS, RPV и много други)
E) линиите за забавяне, като правило, имат кондензатори в тях, които изпълняват функцията на забавяне (MLZ);
Ж) ключове, под формата на ключовеили бутони, както магнитни, така и механични);
H) предпазителят, както във всяка друга ситуация, изпълнява функцията за защита срещу неизправности в електрическите вериги;
Д) електрическите крушки действат като визуален сигнал за лицето, което управлява тази техника;
G) микрофон или бутони за набиране действат като средство за задаване на техника за определен работен алгоритъм;
H) ако устройството трябва да приема сигнали от въздуха, тогава антената действа като приемник;
I) ако не е възможно да се получи електрически ток от мрежата, обичайно е да се използва алтернативен начинпод формата на батерия.

Сега е време да се занимаваме с активни електронни компоненти, чиито разновидности са разделени на 2 групи:
А) вакуумни устройствапървата част от такива елементи, пример са всички видове радиолампи, електронни тръби;
Б) полупроводниците включват такива радиокомпоненти като диоди, транзистори, тиристори, както и цяла секция микросхеми;

Ако говорим за класификация, тогава не трябва да отхвърляме метода на монтиране на части:
1) пространствено запояване,
2) запояване, наречено повърхност, или по-лесна инсталация на дъската;
3) имат специални клеми за монтаж в панела (лампи, редица релета)

Тези 2 основни класификации се използват от обикновените специалисти, нека не забравяме, че не всички електронни компоненти имат съдържание на благороден метал, а само части, които се използват в критични вериги. Най-често това оборудване е прецизно измервателно или сложно изчислително, тъй като не трябва да има и най-малка повреда в него.
Можете да прочетете повече за конкретни елементи в другите ни статии.