Електронни елементи се наричат съставните части на електронната схема. Електронните елементи и компоненти са изграждащите елементи на електрониката. Имат два или повече извода и се свързват чрез запояване. Чрез печатни платки и електронни елементи се изграждат електронни схеми, които изпълняват определени функции. Все по-често те се интегрират в микропроцесори, миниатюризират се и стават част от масиви и интегрални схеми, но тогава говорим за микроелектроника. Електронните елементи се делят на активни и пасивни.
Разгледайте електронните елементи предлагани от Викиват
Пасивни електронни елементи
При пасивните електронни елементи волт-амперната характеристика е линейна. Това са базови елементи, които можем да открием практически във всяка електронна схема на радиоелектронната апаратура. Най характерни сред тях са :
- съпротивления (резистори). Резисторът се използва в електрониката като ограничител на напрежението. Детерминиращия параметър е неговото омическо съпротивление. То е посочено върху корпуса му чрез цветен код. Материалът, от който е направен резистора е вид диелектрик. Резисторите се произвеждат със стандартизирани стойности. Върху съпротивлението на резистора влияят различни външни фактори, най-силен от които е температурата.
- кондензатори. Кондензаторът е електронен елемент, който има способността да съхранява електрическата енергия. Специфичното за него е, че е полярен – има положителен и отрицателен полюс. Както при резистора и при кондензатора, информация за неговия капацитет дава цветния код за кондензатори.
- кварцов резонатор и др.
Активни електронни елементи
Активните електронни елементи имат нелинейна волт-амперна характеристика. по-популярни сред тях са:
- транзистор;
- тиристор;
- варистор;
- диод;
- оптрон;
- кварцов генератор;
- триаци, диаци и др.
За тези и други електронни елементи в настоящия блог има отделни статии, затова тук няма да се спирам на техните видове, принцип на работа и приложение. Тук ще разгледаме някои от електронните елементи, намиращи най-често приложение в електрониката, оптоелектрониката, радиотехниката и автоелектрониката.
Варистори
Варисторите са нелинейни полупроводникови съпротивителни елементи със симетрична волт амперна характеристика. Съпротивлението на варисторите се променя в зависимост от напрежението, приложено върху тях. Варисторът има като основна своя характеристика прагова стойност на напрежението. Когато напрежението я достигне, варисторът увеличава съпротивлението си до безкрайност и през него не протича електрически ток. Други параметри, служещи за избор на варистори са работен ток и максимална разсейвана мощност, която ако се превиши, варистора може да изгори. Варисторите се свързват паралелно в електрическата верига и служат за защита на други електронни елементи или устройства в схемите от възникнали пикови импулсни напрежения от мълнии, неизправности в мрежата и др. Означението на варисторите е VDR (voltage dependent resistor), а името им се образува от varable resistor.
Кварцов генератор
При кварцовия генератор, за разлика от кварцовия резонатор, който използва ефектът на поляризация на диелектрик под механично налягане, наречена пиезоефект, се използва обратния пиезоефект. При подаване на променливо напрежение между електродите на кварцов резонатор в него възникват механични трептения, които са пропорционални на интензитета на приложеното електрическо поле. В пластината на кварцовия генератор възникват различни видове трептения, които зависят от формата на пластината. В резултат на разтрептяването на пластината с определена честота може да възникне последователен резонанс, при което амплитудата на трептенията става максимална, а електрическото съпротивление между двата електрода минимално. Кварцовият генератор се състои от кварцова пластина SiO₂ два електрода и корпус.
Триак (симистор)
Симисторите, известни още и като симетрични тиристори или триаци (англ. triac — triode for alternating current) са полупроводникови елементи от групата на тиристорите. Симисторът е проектиран при използване на петслойна структура и има двупосочно регулируема проводимост. Петслойната структурата с четири прехода между тях може да се разглежда като обединение на два тиристора. Отпушването на двата тиристора се извършва чрез импулси на управляващия ток с една и съща полярност. Двупосочността на симисторите ги прави приложими в безконтактните регулатори за променлив ток, за контрол на индуктивни товари с малка мощност, регулируеми осветителни тела и др.
Оптоелементи
Оптоелементите или фотоелементите са полупроводникови фотоелектрически компонент, преобразуващ светлинната енергия в електрическа или обратно. Прилагат се в сензори за светлина, киномашини, автоматиката, електронните схеми и др.
Видове оптоелементи
- оптронът е електронен елемент, който се използва за прехвърляне на електрически сигнал между две галванично изолирани вериги, посредством светлина. Оптронът предпазва системата приемаща сигнала от образуването на пренапрежение. Най-често се състоят от източник на светлина (светодиод) и фототранзистор монтирани в един корпус;
- фототранзисторът е високочувствителен полупроводников слабоинерционен преобразувател на светлинни сигнали в електрически. Фототранзисторите могат да усилват електрическия поток, генериран чрез светлина. Фототранзисторите се предпочитани пред фотодиодите при необходимост от голяма мощност на изхода.За емитер се използва падащият светлинен сноп;
- фотодиодът е полупроводников високочувствителен нискоинерционен преобразувател на светлинни сигнали в електрически ток чрез фотоелектричен ефект на PN прехода;
Разгледайте електронните елементи предлагани от Викиват
- фоторезисторът е полупроводников елемент, омическото съпротивление на който, зависи от степента на осветеност. Принципът на действие на фоторезистора е явлението фотопроводимост на полупроводниците. Фотопроводимостта е увеличаване на електрическата проводимост на полупроводници под действието на светлината. Причината за фотопроводимостта е повишаване на концентрацията на носителите на заряд – електроните в зоната на проводимост и дупките във валентната зона. Светлочувствителният слой от полупроводников материал е разположен между двата токопроводящи електрода. Под влияние на светлинния поток електрическо съпротивление на слоя се променя няколко пъти (при някои видове фоторезистори то намалява с два-три порядъка).
Тиристор
Транзистор
Транзисторът е полупроводников елемент, който се състои от три извода и три последователно съединени зони с различно легиране, което определя прехода на транзистора (PNP или NPN). Съществува голямо разнообразие от различни видове транзистори, като са се очертали две основни групи: биполярни и полеви транзистори. Най-важната особеност на биполярните транзистори е тази, че при тях има инжекция на токоносители през PN прехода и работния им ток се обуславя едновременно от два вида токоносители, откъдето идва и наименованието им биполярни. При полевите транзистори липсва инжекция на токоносители през прехода и работния им ток се обуславя или само от електрони или само от дупки, поради това полевите транзистори се наричат още униполярни.
Работа на транзистора
Транзисторът може да се използва за усилване, комутация и преобразуване на електронен сигнал. Транзисторите са с огромно практическо приложение и са активни елементи в почти всички съвременни електронни устройства. Често се използват асемблирани в интегрални схеми и чипове. Най-общо, методът на работа на транзистора се базира на негово свойство да променя напрежение или токов импулс, пропуснат през едната двойка изводи. Изходящото напрежение или ток през друга двойка изводи е по-високо или респективно по-ниско.
Видове транзистори
- IGBT. Наименованието IGBT идва от Insulated-Gate Bipolar Transistor. IGBT e триелектроден биполярен мощен електронен елемент използван главно като мощен електронен ключ в импулсни захранвания, инвертори и в системи за контрол на електрически задвижвания. IGBT съчетава качествата на два транзистора: полевите и биполярните – високо входно съпротивление при ниско ниво на управляващата мощност, както и ниска остатъчна стойност на напрежението при включено състояние;
Разгледайте електронните елементи предлагани от Викиват
- JFET. JFET e полеви транзистор с управляващ PN – преход, наименованието JFET идва от Junction Field – Effect Transistor. В транзисторите JFET управлението на изходния ток се осъществява посредством входното напрежение;
- MOSFET. Наименованието MOSFET идва от metal–oxide–semiconductor field-effect transistor (метал–оксид–полупроводников транзистор с полеви ефект). Той представлява електронна версия на ключ. MOS ключове се използват широко в компютри, микропроцесори, памети, периферни схеми и други. Предимства: високо входно съпротивление, ниска консумация на мощност, по – добра температурна стабилност, слаба чувствителност към радиация. Използват се в силовата електроника, аудио техниката, медицинската електроника, интегралните схеми, компютърна, автомобилна, авиационна, космическа индустрии, домакински уреди и др. Могат да са два типа: P-канален MOS-P-FET и N-канален съответно MOS-N-FET;
- Биполярни. Биполярните транзистори са едни от най-разпространените полупроводникови елементи. Биполярните транзистори се класифицират по мощност: маломощни, средномощни и мощни; по гранична честота: нискочестотни — до 3 MHz, средночестотни — от 30 до 300 MHz и високочестотни — над 300 MHz; по редуването на прехода PNP и NPN; по използвания материал: силициеви или германиеви. Използват се за усилване, преобразуване и генериране на електрически сигнали. Биполярният транзистор е елемент, който се управлява с ток;
- Еднопреходни. При еднопреходните транзистори има две бази и един емитер. Еднопреходният транзистор е биполярен триелектроден елемент с един PN преход.
Пелтие елементи
Елементът на Пелтие представлява плочка с голям брой термодвойки (над 100). При подаване на електрически ток към изводите на елемента, едната му страна се загрява, а другата се изстудява. На загряващата се страна се слага охлаждащ радиатор, за да не прегрее. От степента на охлаждане на загрятата страна, зависи колко ниска ще стане температурата на студената страна. Използва се в диспенсърите за вода, хладилните чанти и др.
Разгледайте електронните елементи предлагани от Викиват
Кондензатори
Кондензаторите представляват пасивни електронни елементи, които могат да съхраняват електрически заряд, но също така пропускат преминаването на променлив ток през тях. Кондензаторът се състои от два или повече проводника, между които е поставен различен тип диелектрик. При наличие на потенциална разлика (напрежение) между двата проводника се поражда статично електрично поле, което е разделено от диелектрика на положителни и отрицателни заряди, съхранявани съответно при положителния и отрицателния полюс на кондензатора. Най-широка употреба, кондензаторите намират във вериги и системи, където се изисква блокирането на правотокови заряди и пропускането на променливотокови такива. В зависимост от строежа, разположението и формата на проводниците, както и типа на използвания диелектрик, кондензаторите могат да бъдат електролитни, филтърни, керамични, полипропиленови, хартиени, стирофлексни, танталови и др. Според приложението им са пускови, работни, филтър-кондензатори, тример-кондензатори и др.
Диоди
Диодите са полупроводникови елементи, снабдени с два извода – положителен и отрицателен (анод и катод). Диода се състои от полупроводников материал, който позволява протичането на ток само в едната посока, в зависимост от това как е проектиран диодът. В полупроводниковия материал, от който е съставен диодът, е създаден P-N преход. Всеки диод има характерна за него волт – амперна характеристика. Диодите са изключително разнообразни и се поделят на няколко големи групи, в зависимост от своя строеж, функция, мощност, честота и пр. Най-общо диодите могат да бъдат изправителни, ценерови, диоди на Шотки, фотодиоди, варикапи и др.
Интегрални схеми
Интегралната схема или чип е конфигурация от електронни елементи миниатюризирани и поставени върху силициева пластина. Интегралните схеми не могат да се разглеждат като електронен елемент. Те по-скоро представляват електронен компонент. В съвременната интегрална схема електронните елементи рядко съществуват в дискретен вид, те са вид микропроцесори или микроконтролери, работещи с двоичен код. В зависимост от електронните елементи, от които се състоят ИС са аналогови, цифрови и комбинирани. Аналоговите се състоят от пасивни електронни елементи – резистори и кондензатори, рядко транзистори, служат като сензори, захрнващи вериги, операционни усилватели и модифицират аналлогови сигнали. Цифровите се състоят главно от транзистори, логически елементи, тригерни елементи, микропроцесори. Работят с двоичната бройна система. Комбинираните интегрални схеми обработват както цифрови, така и аналогови сигнали.
