قطعات الکترونیکی

تعداد زیادی از قطعات الکترونیکی وجود دارند که برای ساخت مدارهای الکترونیکی از آن‌ها استفاده می‌شود. بدون این قطعات الکترونیکی مدارها هرگز کامل نیستند یا عملکرد خوبی ندارند. از این قطعات الکترونیکی می‌توان به مقاومت‌ها، دیودها، خازن‌ها، مدارهای مجتمع و… اشاره کرد. برخی از این قطعات از دو یا چند ترمینال تشکیل شده‌اند که به برد مدار لحیم می‌شوند. برخی ممکن است در قالب مدارهای مجتمع یا همان آی‌سی‌ها باشند که در آن‌ها قطعات نیمه‌هادی مختلفی یکپارچه شده‌اند. در این مطلب، مروری بر هر یک از این قطعات الکترونیکی و تجهیزات مورد استفاده در الکترونیک خواهیم داشت.

قطعات الکترونیکی

قطعات الکترونیکی قطعات گسسته‌ای هستند که به عنوان اجزای اصلی و اساسی مدارهای الکتریکی و الکترونیکی به کار می‌روند.این قطعات حداقل دو ترمینال دارند که برای اتصال به مدار استفاده می‌شوند. طبقه‌بندی قطعات الکترونیکی را می‌توان بر اساس اکتیو، پسیو و الکترومکانیکی بودنشان انجام داد.

در طراحی یک مدار الکترونیکی باید موارد زیر را در نظر داشت:

• قطعات الکترونیکی اصلی: خازن‌ها، مقاومت‌ها، دیودها، ترانزیستورها و…
• منابع ‌توان: ژنراتورهای سیگنال و منبع تغذیه DC.
• ابزار اندازه‌گیری و تجزیه و تحلیل: اسیلوسکوپ پرتو کاتدی (CRO)، مولتی‌متر و غیره.

قطعات الکترونیکی اکتیو

این قطعات برای تقویت سیگنال‌های الکتریکی جهت تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌شوند. یک قطعه اکتیو از طریق منبع الکتریکی هدایت می‌شود. همه این اجزا به مقداری منبع انرژی احتیاج دارند که به طور معمول از مدار DC گرفته می‌شود. قطعات اکتیو با کیفیت‌های مختلف موجودند و شامل  اسیلاتور و ترانزیستور هستند.

قطعات الکترونیکی پسیو

این قطعات الکترونیکی از انرژی مدار الکترونیکی استفاده نمی‌کنند، زیرا به منبع تغذیه متکی نیستند. در نتیجه، این قطعات نمی‌توانند تقویت کنند، اگرچه می‌توانند جریان یا ولتاژ را تغییر دهند. قطعات الکترونیکی پسیو که عمدتاً دو ترمینال دارند، شامل اجزایی مانند مقاومت، سلف، ترانسفورماتور و خازن هستند.

قطعات الکترومکانیکی

این قطعات از یک سیگنال الکتریکی برای ایجاد برخی تغییرات مکانیکی مانند چرخاندن موتور استفاده می‌کنند. به طور کلی، قطعات الکترومکانیکی از جریان الکتریکی برای تشکیل یک میدان مغناطیسی  استفاده می‌کنند تا حرکت فیزیکی ایجاد شود. انواع مختلفی از کلیدها و رله‌ها در این نوع قطعات قابل استفاده هستند. دستگاه‌هایی که دارای فرایند الکتریکی و همچنین مکانیکی هستند، در زمره قطعات الکترومکانیکی قرار می‌گیرند.

قطعات الکترونیکی پسیو

این قطعات الکترونیکی می‌توانند انرژی را به صورت جریان یا ولتاژ ذخیره یا حفظ کنند. در ادامه، درباره برخی از این قطعات آشنا می‌شویم.

مقاومت

مقاومت یک قطعه الکترونیکی پسیو با دو سر یا دو ترمینال است که برای مقابله یا محدود کردن جریان استفاده می‌شود. مقاومت بر اساس  قانون اهم کار می‌کند که می‌گوید: «ولتاژ اعمال شده به دو سر یک مقاومت مستقیماً با جریان عبوری از آن متناسب است.» رابطه بین ولتاژ‌ V مقاومت و جریان I آن به صورت V=RI بیان می‌شود. واحد مقاومت اهم است و شکل و نماد آن در تصویر زیر نشان داده شده است.

مقاومت‌ها اغلب بر اساس مشخصاتی مانند توان نامی، نوع ماده مورد استفاده و اندازه مقاومت طبقه‌بندی می‌شوند. این نوع مقاومت‌ها برای کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.

مقاومت ثابت

از این نوع مقاومت برای تنظیم شرایط مناسب در یک مدار الکترونیکی استفاده می‌شود. مقدار مقاومت در مقاومت‌های ثابت در مرحله طراحی مدار تعیین می‌شود و بر این اساس، نیازی به تنظیم مدار نیست.

مقاومت متغیر

مقاومت متغیر قطعه‌ای است که برای تغییر مقاومت مطابق با نیاز ما در یک مدار الکترونیکی استفاده می‌شود. این مقاومت‌های متغیر شامل یک عنصر مقاومت ثابت و یک لغزانه هستند که مقاومت را تغییر می‌دهند. مقاومت‌های متغیر  به عنوان قطعه سه‌سر برای کالیبراسیون استفاده می‌شوند.

خازن

یک خازن از دو صفحه  رسانا با یک عایق بین آن‌ها ساخته شده و انرژی الکتریکی را به صورت یک میدان الکتریکی ذخیره می‌کند. خازن سیگنال‌های DC را مسدود کرده و سیگنال‌های AC را عبور می‌دهد.   بار الکتریکی ذخیره شده در خازن Q=CV است که در آن، C   ظرفیت خازن  و V ولتاژ اعمال شده است.

خازن‌ها انواع مختلفی مانند خازن‌های فیلم، سرامیک، الکترولیتی و متغیر دارند. برای یافتن مقدار آن‌ها از اعداد و روش‌های کدگذاری رنگ استفاده می‌شود و همچنین می‌توان مقدار ظرفیت آن‌ها را با LCRمتر پیدا کرد.

سلف یا القاگر

از سلف به عنوان مقاومت AC یاد می‌شود که انرژی الکتریکی را به صورت انرژی  مغناطیسی ذخیره می‌کند. سلف در برابر تغییرات جریان مقاومت می‌کند و واحد استاندارد آن هانری (H) است. از توانایی تولید خطوط مغناطیسی به عنوان   اندوکتانس  یاد می‌شود.

سایر قطعات الکترونیکی پسیو

سایر اجزای الکترونیکی پسیو شامل انواع مختلف سنسورها، موتورها، آنتن‌ها، مموریستورها و غیره هستند که برای آشنایی بیشتر با آن‌ها می‌توانید مطالب زیر را مطالعه کنید:‌

قطعات الکترونیکی اکتیو

این قطعات به منبع انرژی متکی بوده و قادر به کنترل جریان الکترون از طریق منبع هستند. برخی از این قطعات الکترونیکی، نیمه‌هادی مانند دیودها، ترانزیستورها، مدارهای مجتمع، نمایشگرهای مختلف مانند LCD ،LED ،CRT و برخی منابع تغذیه مانند باتری‌ها، سلول‌های فتوولتائیک و سایر منابع تغذیه AC و DC هستند.

دیود

 قطعه‌ای است که اجازه می‌دهد جریان تنها در یک جهت جریان یابد و معمولاً با مواد نیمه هادی ساخته می‌شود. این قطعه دارای دو ترمینال به نام‌های آند و کاتد است. دیودها بیشتر در مدارهایی مانند مدارهای AC به DC استفاده می‌شوند.

این قطعات در انواع مختلفی مانند دیودهای PN، دیودهای زنر، LEDها، دیودهای نوری و غیره موجود هستند.

ترانزیستور

 یک قطعه نیمه‌هادی سه سر است که از آن اغلب به عنوان قطعه سوئیچینگ و همچنین به عنوان   تقویت کننده استفاده می‌شود. این قطعه سوئیچینگ می‌تواند کنترل شده با ولتاژ یا کنترل شده با جریان باشد. با کنترل ولتاژ اعمال شده به یک ترمینال جریان دو ترمینال دیگر کنترل می‌شود. ترانزیستورها در حالت کلی دو نوع هستند: ترانزیستور پیوندی دو قطبی (BJT) که خود این‌ها می‌توانند ترانزیستور PNP و NPN باشند و ترانزیستور اثر میدان (FET).

مدار مجتمع یا آی سی (IC)

مدار مجتمع یا آی‌سی یک قطعه خاص است که با هزاران ترانزیستور، مقاومت، دیود و سایر قطعات الکترونیکی روی تراشه کوچک سیلیکونی  ساخته می‌شود. این‌ها اجزای سازنده دستگاه‌های الکترونیکی کنونی مانند تلفن‌های همراه، رایانه‌ها و غیره هستند. آی‌سی‌ها می‌توانند مدارهای مجتمع آنالوگ  یا دیجیتال باشند. این قطعات الکترونیکی که بیشتر در مدارهای الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، آپ‌امپ، تایمر، مقایسه‌کننده، آی‌سی سوئیچ و… هستند. بسته به کاربرد، می‌توان این ICها را به عنوان ICهای خطی و غیرخطی طبقه‌بندی کرد.

نمایشگرها

صفحه نمایش کریستال مایع (LCD) یک فناوری صفحه تخت است که بیشتر در کاربردهایی مانند مانیتورهای کامپیوتر، نمایشگرهای تلفن همراه، ماشین‌حساب‌ها و غیره استفاده می‌شود. این فناوری از دو فیلتر قطبی و الکترود برای غیرفعال کردن یا فعال کردن نور استفاده می‌کند.

نمایشگری مانند ال‌سی‌دی بیشترین ماژول مورد استفاده در مدارهای الکتریکی و همچنین الکترونیکی است. این نوع نمایشگرها شامل 2 ردیف و 16 ستون هستند و به همین دلیل به عنوان نمایشگر عددی شناخته می‌شود. این نوع نمایشگر برای نشان دادن حداکثر 32 کاراکتر استفاده می‌شود.

فناوری نمایش لوله پرتوی کاتدی (CRT) بیشتر در تلویزیون‌ها و صفحه‌های رایانه‌ای استفاده می‌شود که با حرکت پرتو الکترون به جلو و عقب در پشت صفحه کار می‌کنند. این لوله یک لوله خلأ امتداد یافته است که در آن سطح مسطح دارای اجزای خارجی به عنوان تفنگ الکترون، پرتو الکترون و صفحه فسفر است.