Електронски компоненти

Електрониката се занимава со електрични кола кои вклучуваат активен електрични компоненти како вакуум цевки, транзистори, диоди и интегрирани кола, и придружните пасивни интерконекција технологии. Нелинеарни однесувањето на активни компоненти и нивната способност за контрола на електрони текови прави засилување на слаби сигнали е можно и електроника е широко се користат во обработка на информации , телекомуникациите и обработка на сигналот. Способноста на електронски уреди за да дејствува како прекинувачи прави дигитална обработка на информации можно. Интерконекција технологии како кола , електроника пакување технологија, и други различни форми на комуникација инфраструктура комплетно коло функционалност и да се трансформира на мешани компоненти во редовен работен систем. Електроника е различна од електрична и електро-механички науката и технологијата, кои се занимаваат со производство, дистрибуција , прекинувачки , складирање, и претворање на електрична енергија до и од други енергетски форми користење на жици , мотори, генератори, батерии , прекинувачи, релеи, трансформатори , отпорници, и други пасивни компоненти .Електронските компоненти се физички делови во еден електронски систем чијашто улога е да влијаат на токот на електроните и соодвените електични и магнетни полиња на тој начин што тоа ќе биде доследно со планираната функција на електронскиот систем. Компонентите се во основа сврзани со електромеханички контакти, најчесто поврзани со лемење на електронска печатена плочка (PCB), за да се оствари електронско коло со определена функција (на пример засилувач, радиоприемник или осцилатор). Компонентите можат да бидат спакувани како единечки или во комплексни групи како што се интерираните кола Оваа разлика почна околу 1906 , со пронаоѓањето на Lee Де шумата на триод , кои го направија електричното засилување на слаб радиосигнали и аудио сигнали е можно со не- механички уред. До 1950 година оваа област била наречена @радиотехнологија#, бидејќи неговите главни апликација беше дизајн и теорија на радиопредаватели, приемници, и вакуум цевки. Денес, повеќето електронски уреди користат полуспроводнички компоненти за вршење на електрони контрола. Студијата на полуспроводнички уреди и поврзани со технологијата се смета за гранка на цврста состојба физика , додека проектирање и изградба на електронски кола за решавање на практични проблеми доаѓаат под електронско инженерство. Оваа статија се фокусира на инженерски аспекти на електроника.
Компонентите може да се класифицираат како пасивни, активни или електромеханички. Строгата дефиниција за физика ги третира пасивните компоненти како оние кои не можат сами да ја снабдуваат енергијата, а батеријата ќе се смета за активна компонента, бидејќи навистина дејствува како извор на енергија.
Сепак, електронските инженери кои вршат анализа на колорите користат порестриктивна дефиниција за пасивност. Кога се занимава само со енергијата на сигналите, лесно е да се игнорира таканаречениот DC коло и да се претпостави дека компонентите за напојување, како што се транзистори или интегрални кола, се отсутни (како секоја од нив да има сопствена батерија) тоа во реалноста може да биде обезбедено од DC колото. Потоа, анализата се однесува само на струјното коло, апстракција која ги игнорира DC напон и струи (и моќта поврзана со нив) присутни во вистинскиот круг. Оваа фикција, на пример, ни овозможува да гледаме на осцилатор како "производство на енергија", иако во реалноста осцилаторот троши уште поголема енергија од напојување со еднонасочна струја, за кое избравме да го игнорираме. Под ова ограничување ги дефинираме термините што се користат во анализата на кола како:
-Активни компоненти се потпираат на извор на енергија (обично од DC колото) и обично може да инјектира енергија во кола, иако ова не е дел од дефиницијата [1] Активни компоненти вклучуваат засилувачки компоненти како што се транзистори, триодни вакуумски цевки (вентили) и тунелски диоди.
-Пасивните компоненти не можат да воведат нето енергија во колото. Тие, исто така, не можат да се потпрат на извор на енергија, освен она што е достапно од (AC) колото со кое се поврзани. Како последица на тоа, тие не можат да се засилат (да ја зголемат моќноста на сигналот), иако тие можат да го зголемат напонот или струјата (како што е направено од трансформатор или резонантното коло). Пасивните компоненти вклучуваат две-терминални компоненти, како што се отпорници, кондензатори, намотки и трансформатори.
-Електромеханичките компоненти можат да вршат електрични операции со користење на подвижни делови или со користење на електрични врски
Повеќето пасивни компоненти со повеќе од два терминали може да се опишат во смисла на параметри со две пристаништа кои го задоволуваат принципот на реципроцитет - иако постојат ретки исклучоци. Спротивно на тоа, активните компоненти (со повеќе од два терминала) обично го немаат тој имот.
0.1 ЕЛЕКТРОНСКА ЦЕВКА
Електронска цевка, електронска ламба/лампа или вакуумска цевка – електронска компонента чија работа се заснова на движење на електроните низ вакуум под дејство на електростатичко поле меѓу електроди.
Постојат и електронски цевки кои се полнети со гас под притисок, или користат електромагнетно поле за управување со текот на електроните. Меѓутоа, работата скоро на сите електронски цевки се заснова на принципот на термоелектронски ефект (излегување на електрони од загреан метал) и нивно понатамошно движење под дејство на електрично поле.
Освен термоелектронска емисија, можна е и фотоемисија (фотоелектричен ефект кај фотоцевките), емисија на поле – (течна живина катода) и секундарна емисија, кај која електроните со висока енергија избиваат секундарни електрони од металот. Појавата на електронски цевки го овозможила развојот на електрониката, бидејќи по првпат станало можно да се засилуваат слаби сигнали. Тоа потоа довело до развој на радиото и меѓународните телефонски врски, радарот, првите сметачи, телевизорот и други електронски уреди.
Во денешно време, електронските цевки скоро сосема се потисната од широка употреба со воведување на транзисторот. Сепак , останале посебни подрачја каде замената била потешка: екрани за телевизори и монитор (катодна цевка), предајни цевки, магнетрони за микробранови печки и радари.
0.1.1 ОПИС И РАБОТА НА ЕЛЕТРОНСКАТА ЦЕВКА
0.1.1.1 Вакуумска диода
Во поголем дел од цевките се наоѓа вакуум за да се овозможи текот на електроните меѓу електродите. За да се уфрлат електроните во вакуумот, една електрода (катодата) се загрева на висока температура, со проток на струја низ истата (или со одделен грејач). Под дејство на топлината, електроните излегуваат од катодата во слободниот простор (термоелектронска емисија) и формираат електронски облак (англ. space charge) околу катодата. Ако во просторот се наоѓа уште една електрода (анода), која е позитивно наелектризирана, негативно наелектризираните електрони ќе почнат за забрзуваат кон анодата под влијание на електричното поле додека не удрат во неа.
На тој начин, постигнат е струен тек во вакуум и тоа е принципот на работа на вакуумската електронска цевка наречена диода. На прв поглед, ова изгледа бесмислено, бидејќи истиот тек на електрони може да се постигне и со обична жица. Меѓутоа, работата е во следново: електроните можат да одат само една насока, од катодата кон анодата, но не и обратно, затоа што анодата е ладна и нема емисија на електрони од неа.
Значи имаме еден вид на вентил за електрони кој пропушта струја само во една насока, што се користи во електрониката за разни намени. Честа намена е претворање на наизменичната струја (со променлива насока) во еднонасочна (само една насока на текот). Заради ова вентилско делување, симболот на диодата и потсетува на вентил.
0.1.1.2 Триода
Триодата во основната конструкција е многу слична на вакуумската диода, со додаток на уште една електрода во просторот меѓу катодата и анодата. Таа електрода се нарекува решетка (прва решетка, контролна решетка, мрежа, капија) и се означува со G (од англиските зборови gate, control gate, grid).
Улогата на решетката е да го контролира протокот на електрони меѓу катодата и анодата, слично на вентил на цевка низ која протекува вода. За да биде што поефикасна во таа улога, решетката е значително поблиска до катода отколку до анодата. Со тоа се постигнува да веќе мали промени на напонот на решетката предизвикуваат големи промени во бројот на електрони кои стигнуваат до анодата (анодна струја).
На пример, понекогаш е можно потполно да се елиминира анодната струја веќе при напон на решетката од – 10 V, иако анодниот напон е +100 V (ова значително зависи од видот на триодата).
Овде значи постигнуваме промена на анодната струја со промена на напонот на решетката. Овој ефект може понатаму да се употреби за засилување на слаби сигнали, што е предуслов за работа на повеќето електронски уреди. Друга употреба на триодата е за прекинување на сигналот во прекинувачката, импулсната и дигиталната електроника.
0.1.1.3 Тетрода
Триодата имала задоволителни одлики за некои намени, но постоеле и недостатоци: релативно мал фактор на засилување и слаба работа на високи честоти (заради релативно големиот капацитет анода-решетка). За да се отстранат овие слабости, произведени се тетроди кај кои е додадена и втора решетка (заштитна решетка, англ. screen grid, ознака G2) во просторот меѓу анодата и првата решетка.
Бидејќи втората решетка била под позитивен напон (но обично заземјена за наизменичен сигнал преку кондензатор), капацитетот анода-прва решетка паднал скоро на нула и овозможено е засилување на сигналот на многу повисоки честоти отколку кај триодата, без влез во самоосцилации. Друга предност на тетродате е многу поголем фактор на засилување заради значително намаленото влијание на анодниот напон на првата решетка.
За жал, со воведувањето на втората решетка воведен и еден проблем. Електроните кои со голема брзина удирале во анодата исфрлале од неа секундарни електрони кои често завршувале на втората решетка. Ова ја зголемувало струјата на втората решетка, го смалувало факторот на засилување на тетродата и доведувало до изобличување на сигналот. Во екстремни случаи, ова можело да доведе до топење на втората решетка заради преголемата температура.
За засилување на моќност често е користена варијација на тетродата наречена млазна тетрода
0.1.1.4 Пентода
За да се отстранат проблемите со тетродите, воведени се пентоди. Овие цевки имале уште една решетка (трета решетка, англ. suppressor grid, ознака G3).
Третата решетка се наоѓа меѓу втората решетка и анодата. Оваа решетка најчесто е споена со катодата во самата стаклена цевка (балон), така што имала ист потенцијал како и катодата.
Со тоа се постигнува следново: брзите електрони кои удираат во анодата предизвикуваат секундарни електрони (како и кај тетродата), но тие не можат да паднат на втората решетка заради негативниот потенцијал на третата решетка која ги одбива назад до анодата. Електроните кои патуваат од катодата имаат доволна кинетичка енергија да го совладаат негативниот потенцијал на третата решетка, но секундарните електрони од анодата немаат и се враќаат на анодата.
Пентодата конечно била електронска цевка која потполно задоволувала, со висок фактор на засилување и можност за работа на високи честоти. До крајот на епохата на електронските цевки користена е за разни намени во електрониката. Пример на оваа цевка се EF-86 и EL-84.
Посебна верзија на пентода за високофреквенциско засилување е експоненцијалната пентода (на пример AF-3), кај која и големи промени на преднапонот на првата решетка не предизвикуваат големо изобличување на сигналот.
0.1.1.5 Хексода
Со оглед дека на експоненцијалните пентоди им бил потребен голем регулационен напон, за потребите на регулација на високофреквенциско засилување и мешање во локалниот осцилатор во меѓуфреквенцискиот степен на радиоприемникот воведена е хексодата.
Оваа електронска цевка има две контролни решетки, G1 и G3. На G1 се доведува наизменичен напон кој врши прво управување на анодната струја. Другата контролна решетка G3 исто така врши управување на анодната струја.
Заедно ти го модулираат протокот на електрони низ цевката и така е постигнато едноставно мултипликативно мешање на сигналите. Ова мешање го смалува бројот на хармоници во излезниот сигнал во однос на диодното или транзисторското мешање, бидејќи се генерираат само честоти суми и разлики, а не нивните хармоници.
Пример на ваква цевка е АН-1.
0.1.1.6 Хептода
Хептодата е цевка со уште една дополнителна решетка во однос на хексодата (вкупно пет решетки), која најмногу е користена за мешање на високофреквенциски сигнали во меѓуфреквенцискиот степен на радиоприемникот.
Пример за ваква цевка е ЕСН-81 (комбинација од триода и хептода).
0.1.1.7 Октода
Октодата настанала како обид во една цевка да се интегрира и посебен триоден осцилатор, па така се добива цевка со шест решетки. Може да се разгледува и како спој на триода и хексода, каде триодата ја врши улогата на осцилатор, а хексодата има улога на мешалка на меѓуфреквенцискиот сигнал со високофреквенцискиот сигнал од антената или високофреквенцискиот засилувач.
Пример на ваква цевка е октодата АК-2.
0.2 ОТПОРНИК
Отпорник е електричен или електронски елемент кој се спротивставува на течењето на електричната струја низ него (т.е. прави електричен отпор), и со тоа предизвикува пад на напонот меѓу своите два изводи според Омовиот закон: каде I е струјата која поминува низ спроводникот во ампери, V е потенцијалната разлика во волти, и R е отпорот на спроводникот во омови. Поспецифично, Омовиот закон вели дека отпорот R во релацијата е константен, без разлика на струјата I.
Електричната отпорност е еднаква на падот на напонот низ отпорникот поделена со струјата низ него при константна температура. Отпорниците се употребуваат во електрични и електронски кола. Електричната отпорност се мери во омови (Ω). Бидејќи отпорниците се произведени со голем опсег на отпор, се користат и милиоми (1 mΩ = 10−3 Ω), килооми (1 kΩ = 103 Ω) како и мегаоми (1 MΩ = 106 Ω)
0.2.1 Означување со 4 прстени
Иако на некои отпорници е напишана вредноста на нивната електрична отпорност, најчесто означување е со четири обоени прстени околу телото на отпорникот. Кодирањето е едноставно: првите две бои ја означуваат вредноста, третиот е мултипликатор (бројот на нули - 10<sup>n</sup>), а четвртиот прстен ја означува прецизноста односно толеранцијата.
0.3 КОНДЕНЗАТОР
Кондензаторот е електротехнички елемент, кој може да ја сочува енергијата во облик на електрично поле. Најзначајната големина на кондензаторот е неговиот електричен капацитет. SI единицата за електричен капацитет е 1 F (фарад).
Во електрониката, кондензаторот е пасивен електронски елемент, па поради потребата за поголем капацитет и други работни својства се произведуваат технолошки различни видови кондензатори.
Постојат повеќе видови на кондензатори: повеќеслоен керамички, дисков керамички, повеќеслоен фолиски, цевчест керамички, полистиролски (осен и радијален), електролитски.
Кондензаторот претставува систем од две меѓусебно изолирани проводни тела, со каков било облик и големина, електризирани со исти по износ, но спротивни по предзнак полнежи. Проводните тела се нарекуваат електроди. Полнежите се распределени по површината на проводните тела и создаваат електрично поле чии силови линии почнуваат од површината на позитивното и завршуваат на површината на негативното тело. Меѓу електродите постои напон.
Нека едната електрода на еден кондензатор е наелектризирана со количество електрицитет Q, а другата со -Q, при што напонот меѓу нив е U. Со помош на низа мерења (електризирајќи го кондензаторот со различни количини електрицитет и мерејќи го напонот) или со помош на теоретски испитувања, се заклучува дека напонот меѓу електродите е правопропорционален со количината електрицитет. Константата на пропорционалност C се нарекува „капацитет на кондензаторот“ и е дадена со изразот
:<math>
C = \frac{Q}{U} \, [F]
</math>
е карактеристичен за дадениот кондензатор. Оваа величина се вика капацитет на кондензаторот, а единицата во која се мери се вика фарад (F), во чест на Фарадеј. Фарадот е многу голема единица за практична примена, затоа се користат помалите единици: микрофарад, нанофарад и пикофарад.
Електричниот кондензатор е, всушност направа во која при определен потенцијал може да се собере (кондензира, натрупа) големо количество електричество.
0.4 ИНТЕГРАЛНО КОЛО
Интегрално коло или интегрирано коло (чип или микрочип) — електронски уред наменет за определена намена кој се состои од повеќе транзистори споени во струјно коло. За разлика од транзисторите, интегралното коло во себе содржи цели електронски шеми со различни делови како што се транзистори, отпорници, кондензатори и др. Првото интегрално коло го осмислил Џек Килби во 1958 г.
Интегралното коло се состои од куќиште, кое е од пластика или керамика, изводи со кои се поврзува на печатена плочка и полупроводнички елемент во средината на интегралното коло, кој со изводите најчесто е поврзан со многу тенки златни проводници.
Бројот на изводи зависи од типот на интегралното коло т.е. од неговата намена и може да се каже дека тој број на изводи е стандарден за различни функции.