Site Loader
Posted on 19.03.2023

Содержание

1. Элементная база электроники

1.1. Полупроводниковые приборы

    1. 1.1.1. Общие сведения

Электроника — область науки и техники, изучающая физические явления в полупроводниковых и электровакуумных приборах, электрические характеристики и параметры этих приборов, принципы построения и свойства устройств с их использованием.

В своем развитии электроника прошла несколько этапов. Первое электронное устройства (конец века) выполнялись на электровакуумных приборах (электронных лампах). С серединывека широкое применение нашли полупроводниковые приборы (транзисторы, диоды, тиристоры), изготовляемые как отдельные, самостоятельные элементы, из которых собирались электронные устройства. В последнюю четвертьвека основой многих электронных устройств стали интегральные микросхемы, представляющие пластинку полупроводника с размещенными на ней множеством транзисторов и других элементов электрических цепей. Со времени их изобретения (США, 1959г.) интегральные микросхемы постоянно совершенствуются и усложняются. В современных сверхбольших интегральных схемах счет уже идет на десятки миллионов транзисторов и других элементов.

В настоящее время для решения тех или иных задач (преобразования вида энергии, усиление сигналов, генерирование мощных излучений, управление электродвигателями, обработки цифровой информации, и ее отображение и т. п.) используются все виды электронных приборов, но явное преимущество сохраняется за полупроводниковыми приборами и микросхемами.

Элементарная база электроники включает в себя пассивные (не преобразующие электрическую энергию) и активные (преобразующие электрическую энергию) элементы.

К пассивным элементам относятся сопротивления (R), емкости (C) и индуктивности(L). Реальные компоненты отражающие свойства R, C и L — резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности могут существенно отличаться от их идеальных моделей.

Эти отличия зависят от технологии, материала и условий эксплуатации.

Резисторы, помимо активного сопротивления, обладают ощутимой на высоких частотах проходной емкостью, включенной параллельно активному сопротивлению и составляющей от сотых долей до единиц пикофарад. Лакопленочные и иные резисторы, в которых используются сплошные слои проводящего материала, почти не имеют собственной индуктивности, и ею можно пренебречь вплоть до частот в сотни мегагерц, но между их проводящим слоем и другими частями схемы образуются паразитные конденсаторы с емкостями до несколько пикофарад. Как правило, эти емкости больше, чем проходные. Другой недостаток резисторов этих типов — сильная зависимость активного сопротивления от времени, температуры и влажности. Обычно сопротивление резисторов не выходят из пределов, оговоренных в технических условиях, но нельзя применить их в устройствах, рассчитанных на меньшие отклонения.

Проволочные резисторы обладают значительно большей температурой и временной стабильностью, но у них большие паразитные емкости и значительны паразитные индуктивности.

В цепях, где точность и стабильность активных элементов имеет решающее значение, проволочные резисторы незаменимы.

Реальные конденсаторы еще больше отличаются от идеала, чем резисторы. Прежде всего, у них есть сопротивление утечки, шунтирующее емкость. Для высококачественных конденсаторов (например, слюдяных, фторопластовых, керамических и т.п.) собственные утечки составляют при малой влажности и нормальной температуре гигаомы (1 ГОм = 10Ом) и в большей мере зависят от состояния поверхности корпуса или монтажной платы, чем от диэлектрика. Конденсаты с большими емкостями, например электролитические, имеют сопротивление утечки в сотни, иногда — десятки килоом, но зато могут иметь емкости до десятков и сотен тысяч мкФ. Промежуточное положение занимают бумажные и пленочные конденсаторы.

Катушки индуктивности, не имеющие ферромагнитных сердечников, могут быть достаточно близки к идеальной индуктивности, но даже в них сопротивление провода играет роль. В дросселях с сердечниками нелинейность последних приводит к тому, что отличия от идеальной индуктивности оказываются очень существенными. Другая особенность, вносимая сердечниками, — потери энергии на их перемагничивание и на вихревые токи Фуко в них. Эта энергия в конечном счете обращается в тепловую и ведет к нагреву сердечника. Последнее обстоятельство во много определяет КПД и качество трансформаторов.

Что такое элементная база?

Содержание:

Элементная база – это компоненты, из которых состоят абсолютно все электронные приборы и устройства. Чтобы грамотно спланировать прибор, необходимо знать технические характеристики, а также как использовать те или иные электронные компоненты. Если на этом этапе допустить ошибку, весь прибор будет неработоспособен, так как содержит в себе ошибку.

Знание современной крайне обширной базы элементов, а также методов их изготовления, особенности строение и эксплуатации нужны самым различным специалистам в области электрики и электроники. В данной статье будет подробно рассмотрена структура современной элементной базы, которая существует на данный момент, а также что должен знать современный электронщики и специалист по «железу». В качестве дополнения, статья содержит в себе два ролика и одну скачиваемую статью в формате PDF.

Компоненты электроники

Что такое микроэлектроника

Электроника прошла несколько этапов развития, за время которых сменилось несколько поколений элементной базы: дискретная электроника электровакуумных приборов, дискретная электроника полупроводниковых приборов, интегральная электроника микросхем (микроэлектроника), интегральная электроника функциональных микроэлектронных устройств (функциональная микроэлектроника).

[stextbox id=’info’]Элементная база электроники развивается непрерывно возрастающими темпами. Каждое из приведенных поколений, появившись в определенный момент времени, продолжает совершенствоваться в наиболее оправданных направлениях. Развитие изделий электроники от поколения к поколению идет в направлении их функционального усложнения, повышения надежности и срока службы, уменьшения габаритных размеров, массы, стоимости и потребляемой энергии, упрощения технологии и улучшения параметров электронной аппаратуры. [/stextbox]

Современный этап развития электроники характеризуется широким применением интегральных микросхем (ИМС). Это связано со значительным усложнением требований и задач, решаемых электронной аппаратурой, что привело к росту числа элементов в ней. Число элементов постоянно увеличивается. Разрабатываемые сейчас сложные системы содержат десятки миллионов элементов. В этих условиях исключительно важное значение приобретают проблемы повышения надежности аппаратуры и ее элементов, микроминиатюризация электронных компонентов и комплексной миниатюризации аппаратуры. Все эти проблемы успешно решает микроэлектроника.

Становление микроэлектроники как самостоятельной науки стало возможным благодаря использованию богатого опыта и базы промышленности, выпускающей дискретные полупроводниковые приборы. Однако по мере развития полупроводниковой электроники выяснились серьезные ограничения применения электронных явлений и систем на их основе. Поэтому микроэлектроника продолжает продвигаться быстрыми темпами как в направлении совершенствования полупроводниковой интегральной технологии, так и в направлении использования новых физических явлений.

Разработка любых ИМС представляет собой довольно сложный процесс, требующий решения разнообразных научно-технических проблем. Вопросы выбора конкретного технологического воплощения ИМС решаются с учетом особенностей разрабатываемой схемы, возможностей и ограничений, присущих различным способам изготовления, а также технико-экономического обоснования целесообразности массового производства.

ЭВМ

Эти вопросы находят решение путем использования двух основных классов микросхем — полупроводниковых и гибридных. Оба эти класса могут иметь различные варианты структур, каждый из которых с точки зрения проектирования и изготовления обладает определенными преимуществами и недостатками. По своим конструктивным и электрическим характеристикам полупроводниковые и гибридные интегральные схемы дополняют друг друга и могут одновременно применяться в одних и тех же радиоэлектронных комплексах.
При массовом выпуске различных ИМС малой мощности, особенно предназначенных для ЭВМ, используются, в основном, полупроводниковые ИМС. Гибридные микросхемы заняли доминирующее положение в схемах с большими электрическими мощностями, а также в устройствах СВЧ, в которых можно применять как толстопленочную технологию, не требующую жестких допусков и высокой точности нанесения и обработки пленок, так и тонкопленочную технологию для обеспечения нанесения пленочных элементов очень малых размеров.

Интересно почитать: что такое клистроны.

Элементная база  радиолюбителя

Интересный исторический факт: когда еще не было электрических паяльников, то выручала обычная пятикопеечная монета. Ее определенным образом затачивали и приклепывали к железной проволоке с деревянной ручкой. Будучи нагретой в пламени спиртовки монета вполне справлялась с функцией паяльника. Сейчас, конечно, такой совет кажется просто нелепым, но ведь было же!

При современной элементной базе, которая постоянно пополняется новыми микросхемами и транзисторами, таким «паяльником» просто нечего делать, ведь в некоторых случаях при ремонте электронной техники приходится пользоваться микроскопом. Таким образом, элементная база определяет не только конструкцию электронных устройств, а еще и то, какими инструментами эти устройства будут собираться или ремонтироваться.

Достаточно просто и наглядно развитие элементной базы можно проследить на различных поколениях ЭВМ, по современной терминологии компьютеров. Вот уже почти сорок лет развивающийся рынок персональных компьютеров как локомотив тащит за собой кремниевые технологии, что вызывает появление все новых и новых электронных компонентов.

Электромеханические вычислительные машины

Еще до создания ЭВМ использовались электромеханические вычислительные устройства – табуляторы. Первый табулятор был изобретен еще в 1890 году Германом Хопперитом в США, для подсчета результатов переписи населения. Ввод информации осуществлялся с перфокарт, а результаты обработки выдавались в виде распечатки на бумаге. Табуляторы были основным оборудованием машиносчетных станций – МСС. В СССР МСС дожили до семидесятых годов двадцатого столетия, по крайней мере, в составе крупных госпредприятий.

Основной задачей МСС был расчет заработной платы. Именно оттуда появлялись расчетные листки, которые до сих пор называют «корешками». Внешний вид «современного» табулятора показан на рисунке (квадрат с правого бока это рабочая программа, набранная проводами на коммутационной панели). Вес такой вычислительной техники достигал 600 кг. В 1939 году в США по заказу военных фирмой IBM была разработана вычислительная машина Mark 1.

Ее элементной базой были электромеханические реле. Сложение двух чисел она выполняла за 0,3 сек, а умножение за 3. Mark 1 предназначалась для расчета баллистических таблиц. Компьютер Mark 1 содержал около 750 тысяч деталей, для соединения которых потребовалось 800 км проводов. Его размеры: высота 2,5м, длина 17 м.

Это интересно! Все о полупроводниковых диодах.

Поколения ЭВМ и элементная база

Первое поколение ЭВМ было построено на электронных лампах. Так в Великобритании в 1943 году была создана ЭВМ Colossus. Правда, она была узкоспециализированная, ее назначение состояло в расшифровке немецких кодов путем перебора разных вариантов. Устройство содержало 2000 ламп, при этом скорость работы составляла 500 знаков в секунду.

[stextbox id=’info’]Первым универсальным ламповым компьютером считается ENIAC, созданный в 1946 году в США по заказу военных. Размеры этой ЭВМ очень впечатляют: 25 м в длину и почти 6 м в высоту. Машина содержала 17000 электронных ламп и выполняла в секунду около 300 операций умножения, что намного больше, чем у релейной машины Mark 1. Потребляемая мощность была около 150 КВт. С помощью расчетов на ЭВМ ENIAC была доказана теоретическая возможность создания водородной бомбы. [/stextbox]

В Советском Союзе в период с 1948…1952 год также проводились разработки ламповых ЭВМ, как и в США, использовавшихся в основном военными. Одной из лучших ламповых ЭВМ советского производства следует признать машины серии БЭСМ (большая электронная счетная машина). Всего было выпущено шесть моделей БЭСМ-1 … БЭСМ-2 (ламповые) БЭСМ-3 … БЭСМ-6 уже на транзисторах. На момент создания каждая модель этой серии была лучшей в мире в классе универсальных ЭВМ.

Второе поколение ЭВМ 1955 – 1970 гг

Элементной базой второго поколения были транзисторы и полупроводниковые диоды. По сравнению с ламповыми, транзисторные ЭВМ были менее габаритны, потребляемая мощность также была намного ниже. Быстродействие ЭВМ второго поколения достигало до полумиллиона операций в секунду, появились внешние запоминающие устройства на магнитных носителях – магнитные ленты и магнитные барабаны, были созданы алгоритмические языки и операционные системы.

Второе поколение ЭВМ

Третье поколение ЭВМ 1965 – 1980 гг

Для третьего поколения в качестве элементной базы использовались микросхемы малой и средней степени интеграции – в одном корпусе содержалось до нескольких десятков полупроводниковых элементов. Прежде всего это были микросхемы серий К155, К133. Быстродействие таких ЭВМ достигало 1 млн. операций в секунду, появились монохромные алфавитно – цифровые видеотерминалы (у машин второго поколения использовались телетайпы и специальные пишущие машинки).

Дальнейшее развитие элементной базы привело к созданию микросхем большой (БИС) и сверхбольшой (СБИС) степени интеграции. В одном корпусе таких микросхем содержится несколько сотен элементов. Эти микросхемы в СССР были представлены серией К580.

Третье поколение ЭВМ

Четвертое поколение ЭВМ 1980 – настоящее время

Это поколение появилось на свет благодаря созданию фирмой Intel в 1971 году микропроцессора, что было явлением просто революционным. Чип Intel 4004 при размерах кристалла 3,2*4,2 мм, содержал 2300 транзисторов и имел тактовую частоту 108 КГц. Его вычислительная мощность была эквивалентна ЭВМ ENIAC. На базе этого устройства был создан новый тип компьютера микро – ЭВМ. Первые персональные компьютеры (ПК) были выпущены в 1976 году фирмой Apple, но в 1980 году фирма IBM перехватила инициативу, создав свой ПК IBM PC, архитектура которого стала международным стандартом профессиональных ПК. Современные процессоры второго поколения Core i7 фирмы Intel содержат свыше миллиарда транзисторных структур.

Элементная база бытовой электроники

Как уже было сказано выше, локомотивом развития элементной базы электроники стал быстро растущий, развивающийся рынок ПК. Благодаря этому современная бытовая техника напоминает специализированный компьютер. Телевизоры, домашние кинотеатры, проигрыватели DVD дисков имеют такие эксплуатационные параметры, которые лет двадцать назад просто невозможно было представить.

Даже стиральные машины, холодильники, простые новогодние гирлянды управляются микроконтроллерами. Современные поющие и говорящие детские игрушки, сделанные в Китае, также с микроконтроллерным управлением. Кстати, поразительный факт: еще в шестидесятые годы двадцатого столетия китайцы не могли наладить даже выпуск детекторных приемников, а теперь почти вся электроника делается в Китае.

В промышленности также любое современное устройство управления техпроцессом, даже не очень сложное построено на основе микроконтроллеров и, как правило, имеет интерфейс для подключения к ПК. Такой интерфейс имеют, например, электронные счетчики электроэнергии, что позволяет использовать их в системах автоматического учета.

Современный ПК

Надежность современных электронных компонентов достаточно высока. Тем не менее, нередки случаи, когда любая электронная техника приходит в негодность, нуждается в ремонте. В случае поломки бытовой электронной техники не всегда возможно отнести неисправное устройство в специализированную мастерскую, просто не везде они есть. Тогда на помощь приходят радиолюбители, ремонтирующие технику в своих домашних мастерских.

Квалификация таких домашних мастеров, как правило, очень высокая, ведь ремонтируется весьма широкий спектр электронной техники: от простых дверных звонков до спутниковых систем телевидения. Об устройстве и организации таких мастерских на дому будет рассказано в следующей статье.

Заключение

Рейтинг автора

Написано статей

Более подробную информацию о том, что такое элементная база написано в статье ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА СОВРЕМЕННЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте.

А также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию во время подготовки материала:

www.electrik.info

www.gosmetod.ru

www.maykong.ru

www.pandia.ru

Предыдущая

СхемыЧто такое интегральная микросхема

Следующая

СхемыКак выбрать флюс для пайки микросхем

Основные электронные компоненты – типы, функции, символы

Список типов основных электронных компонентов, функции, символы.

Основные электронные компоненты представляют собой электронные устройства или детали, обычно упакованные в дискретной форме с двумя или более соединительными проводами или металлическими контактными площадками. Эти устройства предназначены для соединения друг с другом, обычно путем пайки на печатной плате ( PCB ), для создания электронной схемы с определенной функцией (, например, усилитель, радиоприемник, осциллятор, беспроводная связь 9).0006).

Некоторые из основных электронных компонентов: резистор, конденсатор, транзистор, диод, операционный усилитель, массив резисторов, логический вентиль и т. д. и активные компоненты. Оба эти типа компонентов могут быть как сквозными, так и поверхностными.

1. Пассивные компоненты

Эти компоненты не имеют усиления или направленности. Их также называют электрическими элементами или электрическими компонентами.

Пример : Резисторы, конденсаторы, диоды, катушки индуктивности.

2. Активные компоненты

Эти компоненты имеют усиление или направленность.

Пример : Транзисторы, интегральные схемы или ИС, логические элементы.

Активные компоненты Пассивные компоненты
Светоизлучающий диод (LED) Резистор
Транзистор Конденсатор
Интегральная схема (ИС) Индуктор
Аккумулятор Автоматический выключатель
Реле ( Может также использоваться как пассивное ) Предохранитель
Диод Переключатель
Солнечная батарея Трансформатор
Датчик тока Электрические провода и силовые кабели
Компоненты поверхностного монтажа Мотор

Назначение основных электронных компонентов

  1. Клеммы и разъемы : Компоненты для электрического соединения.
  2. Резисторы : Компоненты, используемые для сопротивления току.
  3. Переключатели : Компоненты, которые могут быть либо проводящими ( замкнутыми ), либо нет ( разомкнутыми ).
  4. Конденсаторы : Компоненты, накапливающие электрический заряд в электрическом поле.
  5. Магнитные или индуктивные компоненты : Это электрические компоненты, использующие магнетизм.
  6. Сетевые компоненты : Компоненты, использующие более 1 типа пассивного компонента.
  7. Пьезоэлектрические устройства, кристаллы, резонаторы : Пассивные компоненты, использующие пьезоэлектрики. эффект.
  8. Полупроводники : Электронные элементы управления без движущихся частей.
  9. Диоды : Компоненты, проводящие электричество только в одном направлении.
  10. Транзисторы : Полупроводниковое устройство, способное к усилению.
  11. Интегральные схемы или ИС : Микроэлектронная компьютерная схема, встроенная в микросхему или полупроводник; целая система, а не отдельный компонент.

Обозначения цепей электронных компонентов

Основные электронные компоненты и их функции

Часто задаваемые вопросы: основные электронные компоненты

Вывод:

Надеюсь, вы нашли эту статью полезной. . Пожалуйста, поделитесь своими мыслями и идеями в комментариях ниже.

Похожие сообщения:

  • Что такое аккумулятор – типы аккумуляторов и принцип их работы
  • Основы и физика полупроводниковых устройств
  • Использование кремния в электронике
  • Электронные схемы для начинающих
  • Сокращения и обозначения электронных компонентов
  • Как паять
  • Где купить электронные компоненты в Индии
  • 10 ведущих производителей электронных компонентов в мире
  • Информация о солнечных батареях – типы, цена, принцип работы солнечных батарей
  • Электронные компоненты Производители, поставщики и дистрибьюторы
  • Типы печатных плат | Различные типы печатных плат (PCB)

Основные электронные компоненты | Sierra Circuits

Проверяет ли ваша компания PCBA наличие ошибок компонентов?

Электроника — это преобразование информации в электрические сигналы и использование возможностей высокоскоростной обработки электроники для надежного, многократного и быстрого выполнения задач. Электронные компоненты и печатные платы составляют основные части электронной системы.

В то время как электронные компоненты обрабатывают информацию в форме электрических сигналов, печатная плата представляет собой скелетную структуру, на которой электронные компоненты монтируются и припаиваются, чтобы удерживать их вместе и обеспечивать пути для передачи информации между компонентами через дорожки печатной платы.

Следы печатных плат — это металлические провода, соединенные между компонентами. Эти следы обычно представляют собой медные полоски, а иногда и алюминиевые или серебряные. Материал, на котором размещены компоненты и дорожки, изготовлен из изоляционного материала (диэлектрика), как правило, из стекловолокна, пропитанного смолой. Этот диэлектрический материал может быть различных видов в зависимости от применения печатной платы.

За последние несколько десятилетий электронные технологии и разработка продуктов быстро развивались и становились все более и более сложными. Знание электронных компонентов необходимо для создания успешных электронных продуктов.

В этой статье дается обзор различных типов электронных компонентов. В нем основное внимание уделяется параметрам, которые следует учитывать при выборе электронного компонента, и приводятся подробные сведения о стандартных размерах и формах компонентов. Они необходимы при разработке и производстве электронного продукта. Чтобы узнать о сбоях, ознакомьтесь с распространенными ошибками, возникающими в дискретных компонентах.

Одними из наиболее часто используемых электронных компонентов являются резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды, светодиоды, транзисторы, кристаллы и генераторы, электромеханические компоненты, такие как реле и переключатели, ИС и разъемы. Эти компоненты имеют выводы/клеммы и доступны в специальных стандартизированных упаковках, которые разработчик может выбрать в соответствии со своим приложением. SMT (технология поверхностного монтажа) и сквозное отверстие — это два типа методов монтажа, используемых для размещения компонентов на печатной плате.

Типы электронных устройств

Электронные устройства можно разделить на два основных типа: пассивные и активные устройства в зависимости от их функциональности.

Пассивные устройства

Как правило, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности указываются как пассивные устройства.

Резисторы

Резистор представляет собой пассивный электрический компонент, функция которого состоит в создании сопротивления потоку электрического тока в электрической цепи для ограничения тока. Величина сопротивления протеканию тока называется сопротивлением резистора. Большее значение сопротивления указывает на большее сопротивление протеканию тока. Сопротивление измеряется в омах (Ом), и его уравнение выглядит следующим образом.

R=V/I   

Напряжение (В), ток (I) и сопротивление (R) связаны законом Ома. т. е. V = IR. Чем больше сопротивление R, тем меньше ток I при заданном напряжении V на нем. Это линейное устройство.

Резисторы рассеивают электрическую энергию, определяемую P=I² R  Ватт или Джоулей/сек.

Резистор

Резисторы изготавливаются из различных материалов, таких как углеродная пленка, металлическая пленка и т. д. Однако мы сосредоточимся на наиболее распространенных разновидностях и их свойствах.

Значения резисторов варьируются от миллиом до мегаом, а допуск типичных резисторов варьируется от 1% до 5%. Однако для прецизионных резисторов допуск колеблется ниже 1% от 0,1% до 0,001%, и, следовательно, они более дороги и используются в аналоговых схемах, где требуется точное/опорное напряжение. Обычно используемые резисторы доступны с максимальной номинальной мощностью 1/8 (0,125 Вт), 1/4 Вт (0,25 Вт), 1/2 Вт (0,5 Вт), 1 Вт, 5 Вт. В зависимости от значений и номинальной мощности резисторы SMD изготавливаются в различных размерах с кодами 1210, 1206, 0805, 0603, 0402, 0201. Это также включает в себя сеть резисторов R-pack, используемую для подтягивания / подтягивания для интерфейсов цепей.

Резисторы различных типов по размеру и форме

  • Резисторы со сквозным отверстием
  • Резисторы для поверхностного монтажа SMD/SMT

Различные типы резисторов в зависимости от применения

  • Общий резистор: используется в ограничителе тока, установках смещения, делителях напряжения, подтягивающих резисторах, фильтрах, оконечных резисторах, нагрузочных резисторах и т. д.
  • Прецизионный резистор для цепей обратной связи по напряжению, источников опорного напряжения.
  • Токоизмерительные резисторы
  • Силовые резисторы

Параметры выбора резистора

При выборе любого резистора в схеме разработчик должен учитывать следующие параметры в зависимости от области применения и площади, доступной на печатной плате.

  • Значение сопротивления (R),
  • Мощность (Вт), рассеиваемая через него,
  • Допуск (+/- %)
  • Размер зависит от доступного места на печатной плате.

Производители резисторов: AVX, Rohm, Kemet, Vishay, Samsung, Panasonic TDK, Murata и др.

Конденсатор

Конденсатор — это пассивный электрический компонент, функция которого заключается в хранении электрической энергии и передаче ее в цепь при необходимости. Способность конденсатора накапливать электрический заряд известна как емкость этого конденсатора. Обозначается (С). Единицей измерения емкости является фарад (Ф) и может варьироваться от микрофарад (мкФ) 1x 10 -6  Ф, кило-пико-фарад (кпФ) или нано-фарад (нФ) 1x 10 -9  Ф до пико-фарад. (пФ) 1x 10 -12 Ф. Типичные значения находятся в диапазоне от 1 пФ до 1000 мкФ.

Различное использование конденсаторов:

  • Он блокирует поток постоянного напряжения и разрешает поток переменного тока, поэтому используется для соединения цепей.
  • Он блокирует частоты нежелательных сигналов на землю.
  • Используется для фазового сдвига и создания временных задержек.
  • Он также используется для фильтрации, особенно для удаления пульсаций из выпрямленной формы волны.
  • Используется для получения настроенной частоты.
  • Используется как пускатель двигателя.

Уравнение конденсатора приведено ниже;

C=Q/V

Где Q обозначает заряд, V обозначает напряжение на конденсаторе, а C обозначает емкость.

Поскольку ток    i=dq/dt   т. е. скорость изменения заряда,

Следовательно,  I = C dV/dt 

Символы конденсатора

Следовательно, если напряжение на конденсаторе постоянно, тока не будет течь через конденсатор; и ток будет течь через конденсатор только в том случае, если напряжение на нем меняется со временем, например, напряжение переменного тока. Вот почему конденсатор блокирует сигналы постоянного тока и пропускает через себя только сигналы переменного тока, когда он используется последовательно на пути прохождения сигнала.

Энергия, накопленная в конденсаторе C, который был заряжен до напряжения V, равна

E= 1/2 CV² ; где V в вольтах и ​​C в емкости.

Хотя идеальный конденсатор не обладает сопротивлением и индуктивностью, реальный конденсатор имеет небольшое эффективное последовательное сопротивление из-за пластин конденсатора, диэлектрического материала и выводов. Более высокое значение ESR увеличивает шум на конденсаторе, снижая эффективность фильтрации, поэтому значение ESR должно быть меньше.

Конденсатор состоит из двух параллельных пластин (проводников), разделенных непроводящей областью, такой как диэлектрик, образующий конденсатор.

 C= ε A/d

Где A — площадь пластины, d — расстояние между двумя пластинами, а ε — диэлектрическая проницаемость. Диэлектрическая среда может быть воздухом, бумагой, керамикой, пластиком, слюдой, стеклом и т. д.

Различные типы конденсаторов

Конденсаторы делятся на две категории – поляризованные и неполяризованные.

На поляризованные конденсаторы можно подавать положительное напряжение только в одном направлении и размещать на плате только в одном направлении. Поляризованные конденсаторы — это электролитические и танталовые конденсаторы

Неполяризованные — это керамические конденсаторы, полиэфирные конденсаторы, бумажные конденсаторы, которые не имеют полярности и могут быть размещены в любом направлении.

Типы конденсаторов

Параметры выбора конденсатора

При выборе конденсатора в любой цепи пользователи должны учитывать следующие параметры, помимо применения/использования.

  • Значение емкости
  • Максимальное рабочее напряжение конденсатора.
  • Допуск
  • Напряжение пробоя
  • Диапазон частот
  • Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR)
  • Размер

Производители: AVX, Kemet, Vishay, Samsung, Panasonic TDK, Murata и т.д. через него проходит ток. Это изолированный провод, намотанный на сердечник из какого-либо материала (воздух, железо, порошковое железо или ферритовый материал) в форме спирали.

Катушка индуктивности обозначается индуктивностью «L», а единицей измерения является Генри (H). Катушки индуктивности имеют значения, которые обычно находятся в диапазоне от 1 мкГн до 2000 мГн.

Символы индуктора

Когда переменный во времени ток протекает через индуктор, создается магнитное поле, которое индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) (напряжение) в индукторе. Напряжение V на катушке индуктивности L определяется формулой:

V = L di/dt

То есть напряжение на катушке индуктивности возникает только в том случае, если ток через нее изменяется; Постоянный ток не создает напряжения через индуктор. Обычно индуктор блокирует переменный ток и пропускает постоянный.

Энергия, запасенная в катушке индуктивности со значением «L» Генри, определяется по формуле;

E = 1/2 Li² e энергия E в джоулях, а I в амперах.

Идеальная катушка индуктивности имеет нулевое сопротивление и нулевую емкость. Однако настоящие катушки индуктивности имеют малое значение сопротивления, связанное с обмоткой катушки, и всякий раз, когда через нее протекает ток, энергия теряется в виде тепла.

Применение катушек индуктивности

  • В понижающих/повышающих регуляторах мощности
  • В цепях фильтров в источниках питания постоянного тока
  • Изолирующие сигналы
  • В трансформаторе для повышения/понижения уровня напряжения переменного тока
  • В цепях генератора и настройки
  • Для создания скачков напряжения в комплектах люминесцентных ламп

Типы катушек индуктивности

Катушки индуктивности в основном классифицируются в зависимости от используемого материала сердечника и рабочей частоты. Ниже приведены различные типы катушек индуктивности, которые доступны в корпусах со сквозным отверстием, а также в корпусах SMD в зависимости от конструкции.

  • Катушки индуктивности с железным сердечником
  • Катушки индуктивности с воздушным сердечником
  • Катушки индуктивности с порошковым железным сердечником
  • Катушки индуктивности с ферритовым сердечником
  • Катушки переменной индуктивности
  • Индукторы звуковой частоты
  • Радиочастотные индукторы
Типы индукторов

Параметры выбора индуктора

При выборе индуктора в любой цепи пользователь должен позаботиться о следующем параметре, помимо области применения/использования.

  • Значение индуктивности
  • Допуск
  • Максимальный номинальный ток
  • Экранированный и неэкранированный
  • Размер
  • Рейтинг Q
  • Диапазон частот
  • Сопротивление индуктора
  • Тип используемого сердечника

Производители: Murata, TDK, Bourns Inc. , Abracon Electronics, AVX Corporation, Schaffner, Signal Transformer и др.

Диоды

Диод представляет собой полупроводниковые устройства с двумя выводами, которые пропускают электрический ток в одном направлении, блокируя его в обратном направлении. Диод состоит из полупроводникового устройства из материала P-типа и материала N-типа. Типичным материалом, используемым в диоде, является кремний и германий. Они проводят, когда на них подается минимальное прямое напряжение (~ 0,7 В для кремния), и остаются выключенными в условиях обратного смещения.

Символ диода представлен ниже и их физические упаковки.

Типы диодов

Применение диодов:

  • Преобразование мощности (переменный ток в постоянный)/выпрямление
  • Зажим по напряжению
  • Стабилитрон в качестве стабилизатора напряжения
  • Защита от перенапряжения
  • Защита от электростатического разряда
  • Демодуляция сигналов

Тип диодов:

  • Выпрямительный диод
  • Переключающий диод
  • Светодиод
  • Стабилитрон
  • Диод Шоттки
  • Электростатический диод
  • Туннельный диод
  • Варикапный диод
  • Фотодиод
  • Лазерный диод в оптической связи

Размеры корпусов диодов

Диоды доступны в версиях для сквозных отверстий (DIP) и SMD.

DIP: DO214, SMA, TO-220 с радиатором SMD 1206, 1210, SOD323, SOT23, TO-252, D2PAK,

Параметры выбора диода

При выборе диода в любой схеме пользователи должны учитывать следующие параметры, помимо применения/использования.

  • Прямое напряжение смещения
  • Максимальный прямой ток
  • Средний прямой ток
  • Рассеиваемая мощность
  • Обратное напряжение пробоя/пиковое обратное напряжение
  • Максимальный обратный ток
  • Рабочая температура перехода
  • Время обратного восстановления
  • Размер

Производители: Rohm Semiconductor, Diodes Incorporated, On Semi, Vishay и др.

Кристаллы

Кристалл кварца изготовлен из тонкого куска кварцевой пластины. Эта пластина изготовлена ​​из силиконового материала. Пластина плотно прилегает и контролируется между двумя параллельными металлизированными поверхностями, которые образуют электрическое соединение. Когда на пластины подается внешнее напряжение, кристалл вибрирует с определенной основной частотой, которая создает переменную форму волны, которая колеблется между высоким и низким уровнями. Это явление известно как пьезоэлектрический эффект. Благодаря этому свойству они используются в электронных схемах вместе с активными компонентами для создания стабильного ввода тактового сигнала в процессор.

Кварцевый резонатор

Кварцевый генератор

  • Используется в схеме генератора для подачи тактового сигнала на процессорное устройство
  • Источник опорных сигналов для ВЧ

Параметр выбора кристалла

  • Емкость нагрузки
  • Основная частота
  • Допустимое отклонение частоты
  • Стабильность частоты
  • СОЭ
  • Рабочее напряжение

Производители: NDK, Murata, Epson, ECS, CTS, Kyocera и др.

Реле

Реле — это электромагнитный переключатель, который размыкает и замыкает беспотенциальные контакты. Электромеханическое реле состоит из якоря, катушки, пружины и контактов. Когда на катушку подается напряжение, она создает магнитное поле. Это притягивает якорь и вызывает изменение открытого/замкнутого состояния цепи. Он в основном используется для управления мощной цепью с использованием сигнала малой мощности.

Конструктивно реле в основном бывают двух типов – электромеханические (EMR) и твердотельные (SSR).

Твердотельное реле имеет фотодиод на входе и переключающее устройство, такое как транзистор/полевой транзистор, на выходе. Когда на его вход подается определенное напряжение, фотодиод проводит и запускает базу транзистора, вызывая переключение. Благодаря быстрому переключению, миниатюрному форм-фактору, низкому напряжению и устранению механического искривления, электрических помех и дребезга контактов, оно широко используется в приложениях по сравнению с механическим реле.

Типы реле

Различные типы реле формы

Реле делятся на категории в зависимости от полюсов и направления, такие как SPDT, SPST, DPST, DPDT.

Приложение

  • Управление цепью высокой мощности с изолированной малой мощностью. Например. Управление 230 В переменного тока цепи с сигналом +5В.
  • Переключение напряжения ВКЛ/ВЫКЛ
  • Электрический автоматический выключатель
  • Управление цепями диак/симистор

Параметр выбора реле:

  • Тип выходной нагрузки – переменный/постоянный ток
  • Входное напряжение катушки для механического реле
  • Напряжение фотодиода для SSR
  • Выходное коммутируемое напряжение
  • Выходной ток
  • Сопротивление в открытом состоянии
  • Количество щелчков/переключение
  • Количество полюсов и контактов
  • Тип выходных контактов НЗ/НО
  • Пакеты

Активные устройства

Основные электронные компоненты, работа которых зависит от внешнего источника питания, называются активными компонентами. Они могут усиливать сигналы и/или обрабатывать сигналы. Некоторыми активными компонентами являются транзисторы, интегральные схемы ИС.

Транзистор

Транзистор представляет собой нелинейный полупроводниковый трехполюсник. Транзистор считается одним из важнейших устройств в области электроники. Транзистор изменил многие аспекты жизни человека. Существуют две основные функции транзисторов: усиливать входные сигналы и действовать как полупроводниковые переключатели. Транзистор действует как переключатель, когда он работает либо в области насыщения, либо в области отсечки. Принимая во внимание, что он усиливает сигналы при использовании в активной области. Он предлагает очень высокое входное сопротивление и очень низкое выходное сопротивление.

Транзисторы делятся на биполярные транзисторы и полевые транзисторы в зависимости от их конструкции.

Тип транзистора:

  • BJT: NPN и PNP,
  • МОП-транзистор: JFET, P-МОП-транзистор, N-МОП-транзистор

Обозначение транзистора показано ниже.

Обозначение транзистора

Наиболее популярные и часто используемые транзисторы — BC547, 2N2222. Ниже приведены несколько распространенных корпусов транзисторов:

Корпуса транзисторов

МОП-транзистор 

МОП-транзистор (металлооксид-полупроводниковый полевой транзистор) представляет собой полупроводниковое устройство, которое отличается от биполярного транзистора с точки зрения конструкции, хотя применение остается таким же, как переключение и усиление. Он имеет четыре клеммы, такие как сток, затвор, исток и корпус. Корпус закорочен на клемму источника. Затвор изолирован от канала вблизи очень тонкого слоя оксида металла. Из-за чего он предлагает очень высокое сопротивление по сравнению с BJT.

Управляя напряжением затвора (VGS +ve/-ve), можно управлять шириной канала, по которому текут носители заряда (электроны или дырки) от истока к стоку. P-Channel MOSFET имеет P-канальную область между истоком и стоком, а N-канальный MOSFET имеет N-канальную область.

Преимущества MOSFET перед BJT:

  • Очень высокое входное сопротивление
  • Низкое сопротивление в открытом состоянии
  • Низкие потери мощности
  • Высокая частота операций
Работа транзистора

Применение транзисторов (BJT/FET)

  • Усиление аналоговых сигналов
  • Применяются в качестве коммутационных устройств в импульсных источниках питания, микроконтроллерах и т. д.
  • Осцилляторы
  • Защита от повышенного/пониженного напряжения
  • Схемы модуляции и демодуляция сигналов
  • Управление мощностью в инверторах и зарядных устройствах (сильноточные силовые транзисторы)

Типы корпусов транзисторов

Что касается корпусов BJT и MOSFET, транзисторы доступны в версиях со сквозным отверстием (DIP) и SMD. например ДИП: ТО-92, ТО-220 и SMD: СОТ23, СОТ223, ТО-252, Д2ПАК.

Параметры выбора транзистора

При выборе транзистора в любой схеме пользователь должен обратить внимание на следующие параметры:

  • Максимальный ток коллектора (Ic)
  • Максимальное напряжение коллектора (Vce)
  • ВБЭ напряжение
  • Напряжение насыщения Vce (sat)
  • Коэффициент усиления по току, hfe/ß
  • Входное сопротивление
  • Выходное сопротивление
  • Обратное напряжение пробоя
  • Максимальный обратный ток
  • Рассеиваемая мощность
  • Рабочая температура перехода
  • Размер
  • Время переключения/частота

Производители: Analog Devices, Rohm Semiconductor, Diodes Incorporated, On Semi, Texas Instrument, Panasonic, Infineon, Honeywell и др.

Интегральные схемы

Интегральная схема (ИС) представляет собой электронную схему, построенную на полупроводниковой пластине, из силикона. На этой пластине миллионы миниатюрных транзисторов, резисторов и конденсаторов, соединенных металлическими дорожками. ИС питаются от внешнего источника питания для своей работы. ИС выполняют определенные функции, такие как обработка данных и обработка сигналов. Весь физический размер пластины ИС чрезвычайно мал по сравнению с размерами дискретных схем, поэтому ее называют микрочипом или просто чипами. Из-за своего небольшого размера ИС имеют низкое энергопотребление.

Типы ИС

ИС подразделяются на цифровые, аналоговые и ИС со смешанными сигналами в зависимости от их схемной функциональности.

Цифровые ИС

Цифровые ИС для простоты можно разделить еще на две категории:

  • Простые ИС : Таймер, счетчик, регистр, переключатели, цифровые логические элементы, сумматор и т. д.
  • Сложные ИС : Микропроцессор, память, коммутационные ИС, Ethernet MAC/PHY.

Микропроцессор/микроконтроллер представляет собой интегральную схему, которая может обрабатывать цифровые данные. Например, данные датчика температуры могут считываться микропроцессором и, используя его внутреннюю логику, выполнять функции управления, такие как включение или выключение кондиционера. Возможность программирования микропроцессора дает ему гибкость для использования в широком диапазоне приложений. Некоторыми из приложений являются бытовая электроника (микроволновая печь, стиральная машина, телевизор), промышленные приложения (управление двигателем, управление технологическим процессом), коммуникационные приложения (беспроводная связь, телефония, спутниковая связь).

Микропроцессор — сложная ИС, имеющая встроенный центральный процессор (ЦП), состоящий из арифметико-логического блока (АЛУ), регистров, буферной памяти, часов. Процессор не имеет встроенной памяти и нуждается во внешнем интерфейсе ОЗУ и ПЗУ. Приложения: компьютеры, ноутбуки, серверы, в основном для высокопроизводительной обработки.

Микроконтроллер представляет собой интегральную схему, имеющую ЦП, встроенную память, ввод-вывод общего назначения, коммуникационный интерфейс, такой как SPI, I2C, UART, АЦП, ЦАП, ШИМ. В зависимости от размера памяти и интерфейса микроконтроллеры предназначены для конкретных приложений. Области применения: встроенные устройства, такие как стиральные машины, весы, станки с ЧПУ и т. д.

Контроллеры цифровой обработки сигналов (DSP) представляют собой тип процессора, который используется в высокопроизводительных вычислительных приложениях, таких как обработка изображений, обработка речи, сжатие видео и т. д. усилители, ВЧ устройства, АЦП, ЦАП.

Интерфейсные ИС — Драйвер RS232, Ethernet, драйверы шины CAN, буферы и преобразователи уровней.

Силовые ИС – Регуляторы напряжения, такие как линейные регуляторы, LDO, импульсные регуляторы

Программируемая пользователем вентильная матрица – FPGA, FPGA со смешанными сигналами

Корпуса интегральных схем

Доступны ИС в различных корпусах и с различным количеством выводов, например DIP и SMD. Ниже приведены некоторые из популярных и широко используемых пакетов.

Упаковка Название пакета и количество выводов
Малый контурный пакет СОИК-8,12,14,16, 24 ЦСОП
Комплект для сквозных отверстий ДИП-8,12,14,16,24,
Решетка с шариками BGA 44, 48… 1000 и т. д.
Плоская упаковка QFN, DFM 44 и т. д.

Типичные параметры выбора

При выборе микросхемы в любой схеме пользователь должен учитывать следующие параметры, помимо области применения/использования.

Цифровые ИС

  • Рабочее напряжение (Vcc): +2,5 В, +3,3 В, +1,8 В, +5 В, +12 В/-12 В
  • Максимальная рабочая частота
  • Время переключения и максимальная скорость передачи данных
  • Уровень напряжения ввода-вывода (TTL5V, CMOS), максимальный допуск, VIH, VIL, VOH, VOL
  • Время настройки ввода-вывода, время удержания, время действия данных
  • Тип ввода-вывода: цифровой или аналоговый контакт
  • Выход с открытым коллектором или тотемным столбом
  • Общее количество операций ввода-вывода, необходимых для приложения
  • Тип коммуникационных интерфейсов, таких как SPI или I2C, и скорость
  • Рассеиваемая мощность.
  • Коммерческий от 0°C до 60°C, mil-grade от -55°C до 125°C, промышленный от -40°C до 85°C
  • Размер

Аналоговые микросхемы

  • Рабочее напряжение (Vcc): +2,5 В, +3,3 В, +1,8 В, +5 В, +12 В/-12 В
  • Эталонные напряжения
  • Максимальное и минимальное выходное напряжение
  • Напряжение смещения и ток
  • CMRR, PSRR
  • Диапазон величины входного сигнала
  • Тип цифрового коммуникационного интерфейса и скорость
  • Рассеиваемая мощность
  • Коммерческий от 0°C до 60°C, mil-grade от -55°C до 125°C, промышленный от -40°C до 85°C
  • Размер

Размеры устройств SMT

Размеры выбранных компонентов SMT важны при производстве электронного продукта. Сборщик должен иметь возможность собирать компоненты небольшого размера на печатных платах. Пассивные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности с двумя выводами, имеют стандартные размеры, как показано в таблице ниже. Размеры компонентов SMT указаны в дюймах, а также в метрических системах. Наиболее распространенные размеры указаны в дюймах, например, 0402, 0603, 0805, 1210 и т. д.

В приведенной ниже таблице указаны упаковки SMT с двумя выводными компонентами и их размеры.

ОБЩИЙ ПАССИВНЫЙ КОД УПАКОВКИ SMT

ТИП УПАКОВКИ SMD
Стандарт IPC		 РАЗМЕРЫ РАЗМЕРЫ
MM
Метрический стандарт		 ДЮЙМОВ
2920 7,4 x 5,1(7451) 0,29 х 0,20
2725 6,9 x 6,3(6936) 0,27 х 0,25
2512 6,3 x 3,2(6332) 0,25 х 0,125
2010 5,0 x 2,5(5025) 0,20 х 0,10
1825 4,5 x 6,4(4564) 0,18 х 0,25
1812 4,5 x 3,2(4532) 0,18 х 0,125
1806 4,5 х 1,5(4516) 0,18 х 0,06
1210 3,2 х 2,5(3225) 0,125 х 0,10
1206 3,0 x 1,5(3216) 0,12 х 0,06
1008 2,5 x 2,0(2520) 0,10 х 0,08
805 2,0 х 1,2 (2012 г. ) 0,08 х 0,05
603 1,6 х 10( (1608) 0,06 х 0,03
402 1,0 х 0,5(1005) 0,04 х 0,02
201 0,6 х 0,3(0603) 0,02 х 0,01

Номера деталей основных электронных компонентов и технические описания

Основные электронные компоненты идентифицируются соответствующими номерами деталей производителя (MPN). Они также идентифицируются по номеру детали дистрибьютора/поставщика (VPN).

Каждый базовый электронный компонент имеет свою спецификацию, в которой объясняются его характеристики, функции и технические характеристики. Например, для резистора 100 Ом:

Номера деталей компонентов. Изображение предоставлено: Digikey
Дистрибьюторы компонентов

Дистрибьюторы электронных компонентов являются ключевым ресурсом для управления цепочками поставок. Они представляют собой единый источник компонентов, из которого разработчик может покупать компоненты напрямую, а не у отдельного производителя.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *