Електронни елементи
Електронни елементи се наричат съставните части на електронната схема. Електронните елементи и компоненти са в основата на електрониката. Имат два или повече извода и се подреждат върху печатни платки, след което се свързват чрез запояване. С помощта на електронните елементи се реализират електронни схеми, които изпълняват определени функции. Все по-често се използват микропроцесори. В тях са интегрирани много отделни електронни елементи. Чрез микропроцесорите се постига миниатюризация. На много по-малка площ се поставят много повече елементи. По този начин се увеличава бързодействието, намаляват се смущенията, намалява се консумацията на ток. Електронните устройства стават по-малки на размер и са удобни за използване или интегриране в други устройства.Електронните елементи се делят на активни и пасивни.
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. Основен негов параметър е неговото 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. Основен негов параметър са напрежение и капацитет. Измерват се във волтове (V) и фаради (F). Тъй като 1F е много голяма стойност, а с навлизането масово на интегралните схеми и микропроцесорите, се налага използването на много по-малки като стойност капацитети. Масово се ползва micro, nano и pico фаради. По-големите по стойност кондензатори главно са електролитни. Те имат полярност (плюс и минус).
Активни електронни елементи
Активните електронни елементи имат нелинейна волт-амперна характеристика. Накратко ще разкажем за най-разпространените сред тях:
Транзистор
Транзисторът е полупроводников елемент, който се състои основно от три извода и три последователно съединени зони с различно легиране, което определя прехода на транзистора. Биполярните транзистори са били основно използвани през 80-90те години. Според преходите се делят на (PNP или NPN). В последните години се ползват масово 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
- - 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
Оптоелементи
Оптоелементите или фотоелементите са полупроводникови фотоелектрически компонент, преобразуващ светлинната енергия в електрическа или обратно. Най-близкото приложение, дори когато четете тази статия е оптичната мишка. Отчитането на движението на мишката и въртенето на scroll-бутона е реализирано точно с оптични елементи. Оптоелементите като цяло имат много голямо приложение в сензори за светлина, автоматиката, електронните схеми и др.
Диоди
Диодите са полупроводникови елементи, 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, захранващи вериги, операционни усилватели и модифицират аналогови сигнали. Цифровите се състоят главно от транзистори, логически елементи, тригерни елементи, микропроцесори. Работят с двоичната бройна система. Но тъй като тази система ни е трудна за използване от нас, то хората са направили езици за програмиране от високо ниво. С тяхна помощ много по-лесно се пише код за микропроцесорите. Съвременните микропроцесорите са много различни, започват от 8 битови малки процесори, като PIC/Arduino, преминават през Raspberry Pi - почти цял компютър и стигат до най-новите и мощни модели Intel и AMD влагани във всеки персонален компютър или лаптоп, който ползваме.