Кондензаторът представлява електронен компонент, който съхранява статически заряд, но пропуска променлив ток. Обикновено е изграден от два или повече проводника, разделени с диелектрик . Проводниците са оформени почти винаги като пластини с различна форма и взаимно разположение.
История
През 1745 година немския физик Евалд Юрген фон Клайст и холандския физик Питер ван Мусхенбрук създават лайденската стъкленица, която се явява първия кондензатор.
Основни параметри
* Номинален капацитет — проектната стойност на капацитета на кондензатор, която е означена върху корпуса му;
* Толеранс — допустимото отклонение от номиналната стойност на кондензатора, най-голямата разлика между истинския и номиналния капацитет при използвания начин на производство. Измерва се в проценти и бива ±5%, ±10%, ±20%. При електролитните кондензатори толерансът е несиметричен — от -20% до +100%;
* Работно напрежение — най-голямото напрежение между електродите на кондензатора, което по време на работа не бива да се превишава. В противен случай ще настъпи пробив в диелектрика и кондензатора ще се повреди;
* Пробивно напрежение — напрежението, при което се получава необратим пробив в диелектрика на кондензатора;
* Загуби в кондензатора — загуби на електрически ток в активната съставка на импеданса;
* Мощност на кондензатора — максималната реактивна мощност, която може да бъде проведена през кондензатора без повреда. Зависи от работното напрежение, от сечението на проводниците и плочите и от общите загуби.
Постоянни кондензатори
Кондензаторите с постоянен капацитет се наричат „постоянни кондензатори“. Техният капацитет се определя по време на тяхното производство и след това не може да бъде променян. В зависимост от използвания диелектрик съществуват няколко вида постоянни кондензатори:
* Хартиени — състоят се от 2 станиолови ленти, изолирани помежду си с импрегнирана хартия. Намират приложение за работа само при електрически сигнали с ниска честота.
* Слюдени — При тях диелектрикът е слюда. Произвеждат се с неголеми капацитети и се използват при високи честоти.
* Керамични — При тях диелектрикът е различни видове специална керамика и намира най-голямо приложение сред постоянните кондензатори. Според конкретния вид керамика работят при ниски или високи честоти.
* Стирофлексни — приличат по конструкция на хартиените, но тук диелектрикът е от стирофлекс — тънка прозрачна лента (фолио) от полистирол.
* Пластмасови - диелектрика е от други пластмаси.
* Електролитни — характерно за тези кондензатори е, че имат голям капацитет при неголям обем. При тях като диелектрик се използва тънък слой от диалуминиев триоксид. Корпусът на кондензатора е отрицателен и осъществява електрическа връзка с електролита т.е. има задължителна полярност, която при монтаж трябва да се спазва. Тоест това са кондезатори за работа при постоянно пулсиращо напрежение.
Променливи кондензатори
Кондензаторите с променлив капацитет (променливи кондензатори) могат да изменят своя капацитет в определени граници при настройка в електрически схеми. Промяната в капацитета се извършва чрез промяна на ефективната площ на плочите на кондензатора — плочите се изместват една спрямо друга. Диелектрикът при променливите кондензатори е въздух (въздушни кондензатори) или керамика.
Резистор
Резистор е двуизводен електронен елемент, със строго линейна, независима от честотата зависимост между протичащия ток и приложеното напрежение. Името е производно от името на физичното свойство на материалите - електрическо съпротивление. Все по-често се използва английският термин резистор. Използуващите термина „резистор“ твърдят, че „съпротивление“ като наименование на електронен компонент е неправилно, така трябва да се нарича само физическото свойство. Ползващите термина „съпротивление“ просто си го ползуват без да спорят.
Употреба
Съпротивлението свързва в електрическите вериги с цел да ограничава силата на тока, или да осигурява пад на напрежение. В европейските електронни схеми се обозначава като празен правоъгълник, а в САЩ и Япония като зигзаговидна линия. Второто означение може също да се срещне в много стари български или съветски принципни схеми.
Видовете съпротивления биват
* Според материала: метални и графитни
* Според начина на изработване: обемни, слойни, жични
* Според стойността си: постоянни и променливи (регулируеми)
Диод
Диод е електронен компонент, който ограничава движението на носителите на електричен заряд. Диода позволява протичане на електрически ток в едната посока и спира движението му в обратната посока, затова може да се разглежда като еднопосочна проводимост (вентилен ефект) за електрически ток. Някои разновидности на полупроводниковите диоди служат и за други цели. Ранните диоди включват "детекторни кристали" и електровакуумни лампи (лампови диоди, термоемисионни диоди). Днес диодите обикновено са направени от свръхчисти полупроводникови материали като силиций и германий.
Анод и катод
Двата електрода (двата извода, двете жици) на диода се наричат анод и катод.
Посоката, в която диода пропуска ток е: на анода се подава положителният полюс на напрежението на източник на ток, а на катода - отрицателният полюс.
История
Ламповите и полупроводниковите диоди се развиват успоредно. Принципът на действие на термоемисионните диоди е открит от Фредерик Гутрие през 1873 г. [1] Принципът на действие на кристалните диоди е открит през 1874 г. от немския учен Карл Фердинанд Браун. [2] Ламповите диоди биват преоткрити от Томас Едисон на 13 февруари 1880 г. и той получава за тях патент през 1883 г. (Щатски патент 307031), но не доразвива идеята. Браун патентова кристалния изправител през 1899 г. [3]. Първият радиоприемник, използващ кристален детектор е сглобен около 1900 г. от Грийнлийф Уитиър Пикард. Първият термоемисионен диод е патентован във Великобритания от Джон Амброуз Флеминг, научен съветник в компанията на Маркони и бивш служител на Едисон [4], на 16 ноември 1904 г. (Щатски патент 803684 през ноември 1905 г.) Пикард получил патент за силициев кристален детектор на 20 ноември 1906 г. [5] (Щатски патент 836531). По времето на изобретяването си тези устройства са наричани като "изправители" (rectifiers). Терминът "диод" (diode) е въведен през 1919 г. от Уилям Хенри Екълс от гръцки език - "di" означава "две", а "ode" - "път".
Лампови диоди
Ламповите (или термоемисионни) диоди са електровакуумни устройства, които се състоят от електроди, наредени в стъклен съд от който е изтеглен въздуха. На външен вид наподобяват газоразрядни лампи. По време на работа, катодът се нагрява и започва да отделя електрони. Когато на анода се подаде положителен потенциал, то той привлича електроните и протича ток през уреда. Когато му се подаде отрицателен потенциал, то той отблъсква електроните и ток през уреда не протича. Електровакуумни диоди днес почти не се използват.
Полупроводникови диоди
Повечето съвременни преходи се основават на полупроводников p-n преход. В един p-n диод, електрическият ток може да тече от p-частта (анода) към n-частта (катода), но не и в обратната посока.
Видове диоди
* Изправителни диоди. Служат за преобразуване на променлив ток в постоянен - пропускане на ток само в едната посока (вентилен ефект). Имат голям брой специфични приложения в електронните схеми.
* ВЧ и СВЧ (Високочестотни и Свръхвисокочестотни) диоди - работят във високочестотни радиотехнически устройства.
* Тунелни диоди - разновидност на полупроводниковите диоди. Действието им се основава на явлението "тунелен ефект". Използват се в някои схеми на електронни генератори.
* Стабилитрони или Ценерови диоди: Използват се в "обратно" свързване - минусът кън анода, плюса - към катода. При тях се получава обратим пробив на полупроводниците. Служат за стабилизиране на напрежението.
* Варикапи: Използват промяната на капацитета при различни напрежения при обратно свързване. Служат за променливи кондензатори, настройвани чрез променяне на подаваното напрежение към тях.
* Светодиоди: Излъчват светлина при право свързване. Използват се за светлинна индикация, LED дисплеи и други.
* Фотодиоди: Запушеният преход се отпушва при облъчване със светлина. Използват се за преобразуване на светлинна енергия в електрическа. Фотоклетка.
* Диод на Шотки: Диод с по-голямо бързодействие от обикновените изправителни диоди. Използват се главно в интегралните схеми.
Транзистор
Транзистор — полупроводников електронен прибор, който се използва за усилване, комутация и преобразуване на електрически сигнали. Транзисторите са в основата на всички съвременни електронни устройства и се използват практически във всички съвременни битови уреди — от компютъра до хладилника или прахосмукачката. В наше време повечето транзистори са в състава на интегралните схеми. Те могат да съдържат милиони транзистори на един полупроводников кристал.
Класификация на транзисторите
* Биполярни транзистори
* Полеви транзистори
* Специални типове транзистори
o Комбинирани транзистори
o Еднопреходни транзистори
Принципът на действие и способите за използване на транзисторите съществено зависят от техния тип. За подробна информация вижте съответстващите статии. Според типа на използвания полупроводник транзисторите се разделят на силициеви, германиеви и други. Според мощността се различават на маломощни транзистори (разсейваната мощност е в порядъка на миливати), средномощни транзистори ( 0,1 W до 1 W) и мощни транзистори (над 1 W). Според изработката се различават дискретни транзистори и транзистори в състава на интегралните схеми.
История на транзисторите
Транзисторът е изобретен през 1947 година от сътрудниците на Bell Labs Джон Бардин, Уилям Бредфорд Шокли и Уолтър Хаузер Бретен.На 23 декември се състои официалното представяне на първия транзистор. За това изобретение те са удостоени с Нобелова награда за физика за 1956 година. Първоначално наименованието транзистор се е отнасяло за резисторите, управляеми с напрежение.
Интегрална схема
Интегрална схема (ИС) е електронна схема с миниатюрни размери, състояща се от поне две свързани полупроводникови устройства, основно транзистори и пасивни компоненти като например резистори. Реализира се обикновено върху тънъка пластина (чип) от силиций или друг полупроводник, като към 2004 г. типичният размер на чиповете е 1 cm2. Сред най-сложните логически ИС са микропроцесорите, които са в основата на съвременната електроника - от компютрите през мобилните телефони до MP3 плейърите. Цифровите RAM памети са друго семейство ИС, които играят важна роля в съвременното общество. Изработването на ИС става възможно след напредъка на полупроводниковата технология в средата на 20 век и откритието, че полупроводниковите устройства могат успешно да изпълняват функците на вакуумните лампи, с които са били реализирани електрическите схеми дотогава. Първоначално полупроводниковите устройства били изработвани като отделни дискретни елементи, монтирани върху печатните платки. Много бързо обаче се преминава към още по-голяма миниатюризация - производството на много отделни елементи върху една силициева пластина по планарна технология. Големите предимства на ИС са значително по-малкият размер, надеждност, скорост и ниска консумация на ток. Миниатюризацията дава и възможност за многократно по-голям обем на производството и възможност за увеличаване на сложността на схемите. Не след дълго вакуумните лампи и печатните платки са изцяло заместени от ИС. Само половин век след откриването на ИС те са вече неразривна част от всяко електронно устройство и без тях са немислими съвременните комуникации (включително Интернет), наука, медицина, производство и транспорт. С тях е свързана и цифровата революция, която според мнозина е едно от най-значителните събития в историята на човечеството.
Раждането на ИС
Идеята за ИС принадлежи на английски учен, работещ в областта на радарите - Джефри Дъмер - и е публикувана през 1952 г. във Вашингтон. Опитът за практическата и реализация обаче е неуспешен. Първите успешно реализирани ИС са направени независимо от двама учени: Джак Килби от Тексас Инструментс подава заявка за патент за "електронна схема" от германий на 6 февруари 1959. Килби получава американски патенти US3138743, US3138747, US3261081, and US3434015. Робърт Нойс of Феърчайлд Семикандъктър пък получава патента за по-сложна "унитарна схема" реализирана от силиций на 25 април, 1961. (Виж на the Chip that Jack built за повече информация.) От своя страна Нойс посочва Курт Леховец от Спраг Електрик като автор на принципа за изолация на p-n прехода, лежащ в основата на действие на диода - ключова концепция за ИС. През 1968 г. Робърт Нойс и Гордън Мур създават корпорацията Intel, която и до днес е водещият производител на ИС в света.
Класификация и Закон на Мур
ИС могат да се класифицират на аналогови, цифрови и смесени. Цифровите се състоят главно от транзистори. Аналоговите схеми съдържат също така и резистори и кондензатори. Цифровите ИС могат да съдържат в няколко квадратни милиметра от един до милиони отделни логически елементи, тригери и мултиплексори. Поради малкия размер на отделните елементи схемите работят с много малка разсеяна мощност и висока скорост и могат да бъдат изработвани с много по-ниска производствена цена от техните предшественици. Нарастването на сложността на ИС и степента им на интеграция следва Закона на Мур, формулиран за пръв път от Гордън Мур от Интел. В съвременната му интерпретация той гласи, че броят на транзисторите в ИС се удвоява на всеки две години. Към 2000 г. най-голямата ИС е съдържала стотици милиони транзистори. Трудно е да се каже дали тенденцията ще продължи.
Няма коментари:
Публикуване на коментар