Elektroniskais komponents

Elektroniskais komponents ir jebkura atsevišķa diskrēta pamata ierīce vai fiziska vienība elektroniskā sistēmā, ko izmanto, lai ietekmētu elektronus un ar tiem saistītos laukus. Elektroniskie komponenti galvenokārt ir rūpnieciski izstrādājumi, kas ir pieejami individuālā formā, un tos nevar jaukt ar elektriskiem elementiem, kas ir konceptuālas abstrakcijas, kas pārstāv idealizētus elektroniskos komponentus, kā rezistorus, kondensatorus un induktorus, pielietotus elektrisko ķēžu analīzē.

Dažādi elektroniskie komponenti.

Elektroniskajiem komponentiem ir vairākas elektriskās spailes vai vadi. Šie vadi savienojas ar citiem elektriskiem komponentiem, bieži vien pa vadu, lai izveidotu elektronisku shēmu ar noteiktu funkciju (piemēram, pastiprinātāju, radio uztvērēju vai oscilatoru). Pamata elektroniskos komponentus var iepakot diskrēti, kā blokus vai līdzīgu komponentu tīklus, vai integrēt tādos iepakojumos kā pusvadītāju integrētās shēmas, hibrīdās integrālās shēmas vai biezās-plēves (thick film) ierīces. Šajā elektronisko komponentu sarakstā galvenā uzmanība tiek pievērsta šo komponentu diskrētajai versijai, uzskatot šādus iepakojumus par komponentiem atsevišķi.

KlasifikācijaLabot

Komponentus var klasificēt kā pasīvus, aktīvus vai elektromehāniskus Striktajā fizikas definīcijā pasīvie komponenti tiek uzskatīti par tādiem, kas paši nespēj piegādāt enerģiju, turpretī akumulators tiktu uzskatīts par aktīvu komponentu, jo tas patiešām darbojas kā enerģijas avots.

Tomēr elektronikas inženieri, kas veic ķēžu analīzi, izmanto restriktīvāku pasivitātes definīciju. Ja tas attiecas tikai uz signālu enerģiju, ir ērti ignorēt tā saukto līdzstrāvas ķēdi un izlikties, ka barošanas komponentu, piemēram, tranzistoru vai integrālo shēmu, nav (it kā katram šādam komponentam būtu iebūvēts savs akumulators) to faktiski var piegādāt līdzstrāvas ķēde. Tad analīze attiecas tikai uz maiņstrāvas ķēdi - abstrakciju, kas ignorē līdzstrāvas spriegumus un strāvas (un ar tām saistīto jaudu), kas atrodas reālās dzīves ķēdē. Piemēram, šī daiļliteratūra ļauj mums uztvert oscilatoru kā "enerģijas ražošanu", lai gan patiesībā oscilators patērē vēl vairāk enerģijas no līdzstrāvas avota, kuru mēs esam izvēlējušies ignorēt. Saskaņā ar šo ierobežojumu ķēdes analīzē lietotos terminus definē kā:

  • Aktīvie komponenti paļaujas uz enerģijas avotu (parasti no līdzstrāvas ķēdes, kuru esam izvēlējušies ignorēt) un parasti var ievadīt strāvu ķēdē, lai gan tā nav definīcijas daļa. [1] Aktīvie komponenti ietver pastiprinošus komponentus, piemēram, tranzistorus, vakuuma caurules (vārstus) un tuneļdiodes.
  • Pasīvie komponenti nevar ievadīt ķēdē neto enerģiju. Tie arī nevar paļauties uz enerģijas avotu, izņemot to, kas ir pieejams no (maiņstrāvas) ķēdes, kurai tie ir pievienoti. Tā rezultātā tie nevar pastiprināt (palielināt signāla jaudu), lai gan tie var palielināt spriegumu vai strāvu (piemēram, to dara transformators vai rezonanses ķēde). Pasīvie komponenti ietver divu terminālu komponentus, piemēram, rezistorus, kondensatorus, induktorus un transformatorus.
  • Elektromehāniskie komponenti var veikt elektriskās darbības, izmantojot kustīgas daļas vai izmantojot elektriskos savienojumus

Lielāko daļu pasīvo komponentu ar vairāk kā divām spailēm var raksturot ar divpolu parametriem, kas atbilst savstarpīguma principam, lai gan ir reti izņēmumi. [2] Turpretī aktīvajām sastāvdaļām (ar vairāk kā divām spailēm) šī īpašība parasti nav.

Aktīvie komponentiLabot

PusvadītājiLabot

TranzistoriLabot

Tranzistori tika uzskatīti par divdesmitā gadsimta izgudrojumu, kas uz visiem laikiem mainīja elektroniskās shēmas. Transistors ir pusvadītāju ierīce, ko izmanto, lai pastiprinātu un pārslēgtu elektroniskos signālus un elektrisko jaudu.

  • Lauktranzistori (FET)
    • MOSFET (metāla oksīda pusvadītāju FET) - līdz šim visplašāk ražotais elektroniskais komponents (pazīstams arī kā MOS tranzistors) [3] [4]
      • PMOS (p tipa MOS)
      • NMOS (n-veida MOS)
      • CMOS (papildu MOS)
      • Jauda MOSFET
        • LDMOS (sānu difūzā MOSFET)
      • MuGFET (daudz vārtu lauka tranzistors)
        • FinFET (spuras lauka tranzistors)
      • TFT (plānās plēves tranzistors)
    • JFET (savienojuma lauka tranzistors) - N vai P kanāls
      • SIT (statiskais indukcijas tranzistors)
    • MESFET (metāla pusvadītāju FET)
    • HEMT (augstas elektronu kustības tranzistors)
  • Kompozīttransistori
    • BiCMOS (bipolāri CMOS)
    • IGBT (izolētu-vārtu bipolārs tranzistors)
  • Citi tranzistori
    • Bipolārā savienojuma tranzistors (BJT, vai vienkārši "tranzistors") - NPN vai PNP
    • Dārlingtonas tranzistors - NPN vai PNP
      • Foto Dārlingtons - pastiprināts fotodetektors
    • Sziklai pāris (saliktais tranzistors, papildinošais Darlingtons)
  • Tiristori
    • Silīcija vadīts taisngriezis (SCR) - padod strāvu tikai tad, kad to iedarbina pietiekams vadības spriegums tā vārtiem
    • TRIAC (TRIode for Alterning Current) - Triode maiņstrāvai; divvirzienu SCR
    • Vienvirziena tranzistors (UJT)
    • Programmējams vienvirziena tranzistors (PUT)
    • SITh (statiskais indukcijas tiristors)

DiodesLabot

Vada elektrību vienā virzienā, viena no specifiskākām īpašībām.

 
Dažādi gaismas diodes piemēri

Integrētās shēmasLabot

  • Integrētā shēma (IC)
    • MOS integrētā shēma (MOS IC)
    • Hibrīda integrētā shēma (hibrīda IC)
    • Jauktā signāla integrētā shēma
    • Trīsdimensiju integrētā shēma (3D IC)
  • Digitālā elektronika
  • Analogā ķēde
    • Holla-efekta sensors - uztver magnētisko lauku
    • Strāvas sensors - caur to uztver strāvu

Optoelektroniskās ierīcesLabot

  • Optoelektronika
    • Optoizolators, opto savienotājs, foto savienotājs - fotodiods, BJT, JFET, SCR, TRIAC, nulles šķērsošanas TRIAC, atvērta kolektora IC, CMOS IC, cietvielu relejs (SSR)
    • Slota optiskais slēdzis, opto slēdzis, optiskais slēdzis
    • LED displejs - septiņu segmentu displejs, sešpadsmit segmentu displejs, punktmatricas displejs

Displeja tehnoloģijasLabot

Pašreizējais:

  • Kvēlspuldze (indikatora lampa)
  • Vakuuma fluorescējošs displejs (VFD) (sagatavotas rakstzīmes, 7 segmenti, zvaigznīte)
  • Katodstaru lampa (CRT) (punktmatricas skenēšana, radiālā skenēšana (piemēram, radars), patvaļīga skenēšana (piemēram, osciloskops)) (vienkrāsains un krāsains)
  • LCD (sagatavotas rakstzīmes, punktu matrica) (pasīva, TFT) (vienkrāsains, krāsains)
  • Neons (individuāls, 7 segmentu displejs)
  • LED (individuāls, 7 segmentu displejs, zvaigznītes displejs, punktu matrica)
  • Sadalīta atloka displejs (ciparu, iepriekš iespiesti ziņojumi)
  • Plazmas displejs (punktu matrica)
  • OLED (līdzīgs LCD, bet katrs pikselis ģenerē savu gaismu, to var padarīt elastīgu vai caurspīdīgu)
  • Mikro-LED (līdzīgs OLED, taču organisko LED izmanto neorganiskas gaismas diodes, necieš no ekrāna izdegšanas, tomēr to nevar padarīt elastīgu vai caurspīdīgu)

Novecojis:

Vakuuma lampas (vārsti)Labot

Vakuuma lampas (caurules) pamatā ir strāvas vadīšana caur vakuumu (sk. Vakuuma lampa).

Optiskie detektori vai izstarotāji

  • Fotolampa vai fotodiode - pusvadītāju fotodiodes ekvivalents
  • Fotopavairotāja lampa - fotolampa ar iekšēju pastiprinājumu
  • Katodstaru lampa (CRT) vai televīzijas attēlu lampa (novecojusi)
  • Vakuuma fluorescējošs displejs (VFD) - mūsdienīgs maza izmēra CRT displejs, kas nav rasteris
  • Elektronoptiskais indikators - mazs CRT displejs, ko izmanto kā regulēšanas skaitītāju (novecojis)
  • Rentgena lampa - rada rentgenstarus

Izlādes ierīcesLabot

Novecojis:

  • Dzīvsudraba loka taisngriezis
  • Sprieguma regulatora caurule
  • Nixie lampa

Barošanas avotiLabot

Elektrības avoti:

  • Akumulators - barošanas avots uz skābes vai sārmu bāzes.
  • Kurināmā elements - elektroķīmiskais ģenerators
  • Barošanas avots - parasti galvenais pieslēgums
  • Fotoelektriskā ierīce - ģenerē elektrību no gaismas
  • Termoelektriskais ģenerators - ģenerē elektrību no temperatūras gradientiem
  • Elektriskais ģenerators - elektromehāniskais enerģijas avots
  • Pjezoelektriskais ģenerators - ģenerē elektrību no mehāniskās slodzes
  • Van de Graaff ģenerators - ģenerē elektrību no berzes

Pasīvie komponentiLabot

Komponentus, kas nespēj kontrolēt strāvu, izmantojot citu elektrisko signālu, sauc par pasīvām ierīcēm. Rezistori, kondensatori, induktori un transformatori tiek uzskatīti par pasīvām ierīcēm.

RezistoriLabot

 
SMD. Rezistori PCB aizmugurē

Pāriet strāvu proporcionāli spriegumam (Ohma likums) un pretstatiet strāvai.

  • Rezistors - fiksēta vērtība
    • Jaudas rezistors - lielāks, lai droši izkliedētu radīto siltumu
    • SIP vai DIP rezistoru tīkls - rezistoru bloks vienā paketē
  • Maināms rezistors
    • Reostats - divu termināļu mainīgs rezistors (bieži vien lielai jaudai)
    • Potenciometrs - trīs termināļu mainīgs rezistors (mainīga sprieguma dalītājs)
    • Trim pot - mazs potenciometrs, parasti iekšējiem pielāgojumiem
    • Termistors - termiski jutīgs rezistors, kura galvenā funkcija ir uzrādīt lielas, paredzamas un precīzas elektriskās pretestības izmaiņas, ja tiek pakļautas attiecīgām ķermeņa temperatūras izmaiņām. [5]
    • Humistor - pretestība ar mitrumu
    • Fotorezistors
    • Memristors
    • Varistors, no sprieguma atkarīgs rezistors, MOV - iziet strāvu, ja ir pārmērīgs spriegums
  • Pretestības vads, nihromēts vads - augstas pretestības materiāla vads, ko bieži izmanto kā sildelementu
  • Sildītājs - sildelements

KondensatoriLabot

 
Daži atšķirīgi elektronisko iekārtu kondensatori

Kondensatori uzglabā un atbrīvo elektrisko lādiņu. Tie tiek izmantoti strāvas padeves līniju filtrēšanai, rezonanses ķēžu noskaņošanai un līdzstrāvas spriegumu bloķēšanai, vienlaikus nododot maiņstrāvas signālus.

  • Kondensators
    • Iebūvēti kondensatori
      • MIS kondensators
      • Tranšeju kondensators
    • Fiksētie kondensatori
      • Keramikas kondensators
      • Plēves kondensators
      • Elektrolītiskais kondensators
        • Alumīnija elektrolītiskais kondensators
        • Tantala elektrolītiskais kondensators
        • Niobija elektrolītiskais kondensators
        • Polimēru kondensators, OS-CON
      • Superkondensators (elektrisks divslāņu kondensators)
        • Nanoioniskais superkondensators
        • Litija jonu kondensators
      • Vizlas kondensators
      • Vakuuma kondensators
    • Maiņkondensators - regulējama kapacitāte
      • Regulējamais kondensators - mainīgs kondensators radio, oscilatora vai noregulētas shēmas noskaņošanai
      • Apgriešanas kondensators - mazs mainīgs kondensators retām vai retām LC ķēžu pielāgošanai
      • Vakuuma maiņkondensators
    • Kondensatori īpašām vajadzībām
    • Kondensatora tīkls (masīvs)
  • Varikapa diode - maiņstrāvas (AC) kapacitāte mainās atkarībā no pielietotā līdzstrāvas (DC) sprieguma

Magnētiskās (induktīvās) ierīcesLabot

Elektriskie komponenti, kas izmanto magnētismu elektriskā lādiņa uzglabāšanā un atbrīvošanā caur strāvu:

MemristorsLabot

Elektriskie komponenti, kas nodod lādiņu proporcionāli magnētismam vai magnētiskajai plūsmai un spēj saglabāt iepriekšējo pretestības stāvokli, tāpēc ir nosaukts angļu valodā kā Memory plus Resistor.

  • Memristors

TīkliLabot

Komponenti, kas izmanto vairāk nekā viena veida pasīvos komponentus:

  • RC tīkls - veido RC ķēdi, ko izmanto snuberos
  • LC tīkls - veido LC ķēdi, ko izmanto noskaņojamos transformatoros un RFI filtros.

Devēji, sensori, detektoriLabot

  1. Pārveidotāji rada fiziskus efektus, tos darbinot ar elektrisko signālu, vai otrādi.
  2. Sensori (detektori) ir devēji, kas reaģē uz vides apstākļiem, mainot to elektriskās īpašības vai ģenerējot elektrisko signālu.
  3. Šeit uzskaitītie devēji ir atsevišķi elektroniskie komponenti (atšķirībā no pilnīgiem mezgliem) un ir pasīvi (aktīvos skat. Pusvadītāji un caurules). Šeit ir uzskaitīti tikai visbiežāk sastopamie.
  • Audio
    • Skaļrunis - elektromagnētiska vai pjezoelektriska ierīce pilnīgas skaņas radīšanai
    • Buzzer - Elektromagnētiskais vai pjezoelektriskais skaņas signāls
  • Pozīcija, kustība
    • Lineārais mainīgais diferenciālais transformators (LVDT) - magnētisks - nosaka lineāro pozīciju
    • Rotējošais kodētājs, vārpstas kodētājs - optiskais, magnētiskais, pretestības vai slēdži - nosaka absolūto vai relatīvo leņķi vai rotācijas ātrumu
    • Slīpuma mērītājs - kapacitatīvs - nosaka leņķi attiecībā pret gravitāciju
    • Kustības sensors, vibrācijas sensors
    • Plūsmas mērītājs - nosaka plūsmu šķidrumā vai gāzē
  • Spēks, griezes moments
    • Sprieguma mērītājs - pjezoelektrisks vai pretestīgs - nosaka saspiešanu, stiepšanos, pagriešanos
    • Akselerometrs - pjezoelektrisks - nosaka paātrinājumu, gravitāciju
  • Termiskā
    • Thermocouple, termoelements - vadi, kas ģenerē spriegumu proporcionāls delta temperatūru
    • Termistors - rezistors, kura pretestība mainās atkarībā no temperatūras, uz augšu PTC vai uz leju NTC
    • Pretestības temperatūras detektors (RTD) - vads, kura pretestība mainās atkarībā no temperatūras
    • Bolometrs - ierīce krītošā elektromagnētiskā starojuma jaudas mērīšanai
    • Termiskā izslēgšana - slēdzis, kas tiek atvērts vai aizvērts, kad tiek pārsniegta iestatītā temperatūra
  • Magnētiskais lauks (skatīt arī Hall efektu pusvadītājos)
    • Magnetometrs, Gausa mērītājs
  • Mitrums
  • Elektromagnētiska, gaisma
    • Foto rezistors - gaismas atkarīgs rezistors (LDR)

AntenasLabot

Antenas pārraida vai uztver radioviļņus

  • Elementārais dipols
  • Jagi
  • Fāzēts masīvs
  • Cilpas antena
  • Paraboliskais ēdiens
  • Log-periodisks dipola masīvs
  • Bikoniski
  • Feedhorn

Montāžas, moduļiLabot

Vairāki elektroniski komponenti, kas samontēti ierīcē, kas pati par sevi tiek izmantota kā sastāvdaļa

Prototipēšanas palīglīdzekļiLabot

  • Aptiniet vadu
  • Maizes dēlis

ElektromehāniskaisLabot

 
Kvarca kristāls (pa kreisi) un kristāla oscilators

Pjezoelektriskās ierīces, kristāli, rezonatoriLabot

Pasīvie komponenti, kas izmanto pjezoelektrisko efektu:

  • Komponenti, kas izmanto efektu, lai ģenerētu vai filtrētu augstas frekvences
    • Kristāls - keramikas kristāls, ko izmanto precīzu frekvenču ģenerēšanai (Pilnu oscilatoru sk. Zemāk esošo moduļu klasi)
    • Keramikas rezonators - vai keramikas kristāls tiek izmantots daļēji precīzu frekvenču ģenerēšanai
    • Keramikas filtrs - vai keramikas kristāls tiek izmantots, lai filtrētu frekvenču joslu, piemēram, radio uztvērējos
    • virsmas akustisko viļņu (SAW) filtri
  • Komponenti, kas izmanto efektu kā mehāniskos pārveidotājus .
    • Ultraskaņas motors - elektromotors, kas izmanto pjezoelektriskos efektus
    • Par pjezo skaļruņiem un mikrofoniem skatiet zemāk esošo pārveidotāju klasi

Termināli un savienotājiLabot

Ierīces elektriskā pieslēguma izveidošanai

Kabeļu mezgliLabot

Elektriskie kabeļi ar savienotājiem vai spailēm to galos

  • Strāvas vads
  • Plākstera vads
  • Testa svins
 
2 dažādi miniatūri spiedpogas slēdži

SlēdžiLabot

Komponenti, kas var padot strāvu ("slēgts") vai pārtraukt strāvu ("atvērts"):

  • Slēdzis - manuāli darbināms slēdzis
    • Elektriskais apraksts: SPST, SPDT, DPST, DPDT, NPNT (vispārīgi)
    • Tehnoloģija: bīdāmie slēdži, pārslēgšanas slēdži, svirslēdži, rotējošie slēdži, spiedpogas slēdži
  • Tastatūra - spiedpogu slēdžu masīvs
  • DIP slēdzis - mazs slēdžu klāsts iekšējiem konfigurācijas iestatījumiem
  • Kāju slēdzis - ar kāju darbināms slēdzis
  • Nažu slēdzis - slēdzis ar neaizvertiem vadītājiem
  • Mikroslēdzis - mehāniski aktivizēts slēdzis ar snap darbību
  • Limitslēdzis - Mehāniski aktivizēts slēdzis kustības robežas uztveršanai
  • Dzīvsudraba slēdzis - pārslēdziet sensora slīpumu
  • Centrbēdzes slēdzis - slēdzis uztver centrbēdzes spēku rotācijas ātruma dēļ
  • Relejs vai kontaktors - elektromehāniski darbināms slēdzis (skatīt arī cietvielu releju iepriekš)
  • Rīda slēdzis (Herkons) - magnētiski aktivizēts slēdzis
  • Termostats - termiski aktivizēts slēdzis
  • Humidistats - mitruma iedarbināšanas slēdzis
  • Automātiskais slēdzis - slēdzis atvērts, reaģējot uz pārmērīgu strāvu: atiestatāms drošinātājs
  • Atvienotājs - slēdzis, ko izmanto augsts un vidēja sprieguma lietojumos citu ierīču uzturēšanai vai ķēžu izolēšanai
  • Pārslēgšanas slēdzis - slēdzis, kas pārslēdz slodzi starp diviem avotiem

Aizsardzības ierīcesLabot

Pasīvie komponenti, kas aizsargā ķēdes no pārmērīgas strāvas vai sprieguma:

  • Drošinātājs - pārstrāvas aizsardzība, vienreizēja lietošana
  • Automātiskais slēdzis - atiestatāms drošinātājs mehāniskā slēdža veidā
  • Atiestatāms drošinātājs vai PolySwitch - automātiskā slēdža darbība, izmantojot cietvielu ierīci
  • Aizsardzība pret zemi vai atlikušās strāvas ierīce - automātiskais slēdzis, kas ir jutīgs pret tīkla strāvu, kas iet uz zemi
  • Metāla oksīda varistors (MOV), pārsprieguma absorbētājs, TVS - aizsardzība pret pārspriegumu
  • Ieslēgšanas strāvas ierobežotājs - aizsardzība pret sākotnējo ieslēgšanas strāvu
  • Gāzizlādes caurule - aizsardzība pret augstsprieguma pārspriegumiem
  • Dzirksteļsprauga - elektrodi ar atstarpi, kuru var izlocīt pie augsta sprieguma
  • Zibens noņēmējs - dzirksteļu atstarpe, ko izmanto, lai pasargātu no zibens spēriena
  • Recloser - automātiskais slēdzis, kas tiek atvērts pārslodzes (kļūmes) stāvoklī, pēc tam aizveras, lai pārbaudītu, vai kļūda ir novērsta, un atkārto šo procesu noteiktā daudzumā, pirms tiek saglabāta atvērta pozīcija, līdz tā tiek manuāli aizvērta
  • Loka bojājuma automātiskais pārtraucējs - automātiskais slēdzis, kas aizsargā pret lokiem
  • Tīkla aizsargs - aizsargierīce, kas atvieno sadales transformatoru, kad enerģijas plūsma mainās virzienā
  • Magnētiskais starteris - elektromehāniskais slēdzis, ko izmanto motoros

Mehāniskie piederumiLabot

CitsLabot

  • Iespiestas plates
  • Lampa
  • Viļņvads
  • Memristors

NovecojisLabot

  • Oglekļa pastiprinātājs (sk. Oglekļa mikrofoni, ko izmanto kā pastiprinātājus)
  • Oglekļa loka (negatīvās pretestības ierīce)
  • Dinamo (vēsturiskais RF ģenerators)
  • Koherers

Standarta simboliLabot

Ķēžu shēmās elektroniskās ierīces ir attēlotas ar vienotiem simboliem. Lai identificētu komponentus, simboliem tiek izmantoti atsauces apzīmējumi.

Skatīt arīLabot

  • Ķēdes dizains
  • Shēmas diagramma
  • Vēlamo skaitļu E-sērija
  • Vienreizēja elementa modelis
  • Viltoti elektroniskie komponenti
  • Elektriskais elements
  • Elektroniskais maisītājs
  • Elektronisko komponentu datu lapas
  • IEEE 315–1975
  • Cietvielu elektronika
  • Elektronikas inženierijas vēsture

AtsaucesLabot

  1. For instance, a computer could be contained inside a black box with two external terminals. It might do various calculations and signal its results by varying its resistance, but always consuming power as a resistance does. Nevertheless, it's an active component, since it relies on a power source to operate.
  2. Nonreciprocal passive devices include the gyrator (though as a truly passive component, this exists more in theoretical terms, and is usually implemented using an active circuit)—and the circulator, which is used at microwave and optical frequencies
  3. «13 Sextillion & Counting: The Long & Winding Road to the Most Frequently Manufactured Human Artifact in History». Computer History Museum. 2018. gada 2. aprīlis. Skatīts: 2019. gada 28. jūlijs.
  4. R. Jacob Baker. CMOS: Circuit Design, Layout, and Simulation. John Wiley & Sons, 2011. 7. lpp. ISBN 978-1118038239.
  5. What is a Thermistor. U.S. Sensor Corp.