آشنایی با قطعات الکترونیک

امروزه الکترونیک در زندگی ما جزئی جدانشدی شده است. در هر روز، ما با تجهیزاتی کار میکنیم که تماماً و یا بخشی از آن ها به کمک مدارات الکترونیکی راه اندازی می شود. در این مقاله سعی بر آن خواهد بود تا قطعات الکترونیکی به صورت مختصر معرفی شود. در مقالات بعدی، سعی خواهیم کرد که نحوه ی استفاده و از این قطعات برای ساخت مدارهای مختلف را بررسی کنیم.

1- مقاومت

اولین و ساده ترین قطعه در الکترونیک، مقاومت است. همانگونه که از نام این قطعه برمی آید، این قطعه در برابر عبور جریان مقاومت می کند. به این ترتیب با افزایش مقدار آن، جریان عبور از این قطعه کاهش و با کاهش آن، جریان عبوری از آن افزایش می یابد. مقاومت ها با دو پارامتر شناخته می شوند؛ 1- مقدار مقاومت و 2- توان مقاومت. با افزایش توان مقاومت، جریان بیشتری می توان از یک مقاومت عبور داد. با این حال با افزایش توان مقاومت، قیمت و ابعاد آن افزایش می یابد.

انواع مختلفی از این قطعه ساخته شده است. مقدار هر کدام از این مقاومت ها به کمک علائم و مقادیر موجود بر روی آن قابل خواندن است. در ادامه نحوه خواندن مقاومت های مختلف نشان داده شده است.

به منظور آشنایی با ولتاژ، جریان و توان به اینجا مراجعه کنید.

مقاومت های معمولی (دیپ):

این مقاومت ها دارای دو پایه در دو طرف و یک بدنه می باشد که با حلقه های رنگی علامت گذاری شده است. به کمک رنگ های این حلقه ها، امکان خواندن مقدار مقاومت وجود دارد. هر کدام از این رنگ ها نمایانگر یک عدد می باشد. در شکل بعد، مقادیر عددی متناظر با هر رنگ مشخص شده است.

Image result for what is resistor
کدهای رنگی مقاومت ها

در این مقاومت ها، بین 3 تا 6 حلقه رنگی وجود دارد. نوع متداول این مقاومت ها، دارای 3 یا 4 حلقه رنگی می باشند. بین 3 یا 4 حلقه رنگی و 0 یا 1 یا 2 حلقه رنگی مقاومت یک فضای خالی وجود دارد. مقاومت را به گونه ای بگیرید که سه یا چهار حلقه رنگی در سمت چپ، و حلقه های مربوط به تلورانس و محدوده حرارتی در سمت راست قرار گرفته شده باشد. حلقه های رنگی را از سمت چپ شروع به خواندن کنید. هر رنگ، یک عدد از مقدار مقاومت را نشان می دهد؛ فقط حلقه رنگی آخر (غیر از حلقه تلورانس و یا ضریب حرارتی)، تعداد صفرهای مقدار مقاومت را نشان می دهد. در شکل بعد، این چیدمان و نحوه ی خواندن آن نشان داده شده است.

نحوه ی خواندن مقادیر مقاومت ها به کمک کدهای رنگی

بنابراین اگر برای مثال، رنگ ها به ترتیب خاکستری، قرمز و نارنجی باشند، دو رنگ اول عددهای 8 و 2 را نشان داده، و رنگ آخر، تعداد 3 عدد صفر را نشان می دهد. بنابراین مقدار مقاومت 82000 اهم و یا 82 کیلواهم می باشد. حلقه سمت راست، معمولاً برای تلورانس و یا به عبارتی، میزان خطای مقاومت استفاده می شود. مطابق شکل اول، بدون رنگ نشانه 20%، رنگ نقره ای مقدار 10%، رنگ طلایی مقدار 5% و رنگ قهوه ای مقدار 1% درصد خطا را نشان می دهد. هر چه مقدار خطای مقاومت کمتر باشد، مقدار مقاومت دقیقتر می باشد؛ با این حال قیمت آن نیز بالاتر خواهد بود. دربسیاری از کاربردهای معمولی، مقدار خطای 20% هم قابل قبول است. با این حال در مدارهای دقیق مانند تجهیزات ابزاردقیق، مدارات مخابراتی، نوسان سازهای پردازنده ها و … ممکن است فقط خطای 1% برای تعدادی از مقاومت ها قابل قبول باشد.

مقاومت SMD

این مقاومت ها برای مونتاژ بر روی سطح بردهای الکترونیکی ساخته شده است. بر روی این مقاومت ها، تعداد عدد نوشته شده است. اعداد در اینجا جایگزین رنگ ها شده است و بنابراین نیازی به تبدیل وجود نداشته و مستقیماً قابل خواندن هستند. نحوه ی خواندن کاملاً مشابه مقاومت های دیپ می باشد؛ به این ترتیب که رقم آخر، تعداد صفرهای مقاومت، و مابقی مقادیر عددی مقاومت را نشان می دهند.

مقاومت های SMD

به این ترتیب اگر بر روی یک مقاومت اعداد 1002 نوشته شده باشد، رقم آخر مقدار 2 عدد 0 و سه رقم اول، عدد 100 را نشان می دهد؛ بنابراین مقدار مقاومت، 10000 اهم و یا به عبارتی 10 کیلواهم می باشد. معمولاً در صورتیکه از سه رقم برای نشان دادن مقدار مقاومت استفاده شود، مقاومت دارای خطای 5% و در صورتیکه مانند شکل از چهار رقم برای نشان دادن مقدار مقاومت استفاده شود، مقاومت دارای 1% خطا می باشد. توجه شود که در سایزهای بسیار کوچک، ممکن است فضای کافی برای نوشتن این اعداد وجود نداشته باشد و کارخانه سازنده، از کدهای خاص خود برای درج مقدار مقاومت استفاده کند. در این حالت، استاندارد کلی برای خواندن مقدار مقاومت وجود ندارد و باید از کاتالوگ های شرکت سازنده بهره بگیرید.

مقاومت های آجری

مقدار مقاومت های آجری معمولاً به کمک اعدادی که بر روی آن درج شده است نشان داده می شود. با توجه به وجود فضای کافی بر روی این مقاومت ها، معمولاٌ مقادیر بدون کد گذاری نوشته می شوند. این مقاومت ها برای توان های بالا مورد استفاده قرار می گیرند.

مقاومت آجری 10 وات

در صورت نیاز به توان های بالاتر، معمولاً از مقاومت های با بدنه آلومینیومی استفاده می شود. نحوه ی درج مقدار این مقاومت ها نیز مشابه مقاومت های آجری می باشد.

مقاومت با بدنه فلزی

مقاومت متغیر

مقاومت های متغیر در انواع مختلفی ارائه می شوند. بسته به توان قابل تحمل توسط این مقاومت ها، ابعاد این مقاومت ها متفاومت بوده و با افزایش توان، اندازه ی آن ها بزرگتر می شود.

در ابعاد کوچک، این مقاومت های با نام پتاسیومتر شناخته می شوند. پتانسیومترها فقط به کمک یک پیچ گوشتی قابل تنظیم هستند. معمولاً از پتانسیومترها در بخش هایی استفاده می شود که مقدار مقاومت به ندرت نیاز به تغییر داشته باشد. در صورت تغیر مداوم پتانسومترها، این مقاومت ها به سرعت از بین می روند.

ولوم ها معمولاً نسبت به پتانسیومترها بزرگتر هستند. ولوم ها برای مواردی استفاده می شود که مقدار مقاومت به صورت مداوم تغییر خواهد کرد. برای مثال همگی با ولوم های آنالوگ صدای رادیو و تلویزیون های قدیمی آشنا هستیم.

مقاومت های متغییر؛ پتانسیومتر، ولوم و رئوستا

در صورتیکه توان لازم برای مقاومت متغیر بسیار بالا باشد، باید از رئوستا استفاده شود.

2- خازن

خازن های نسبت به مقاومت ها دارای تنوع بیشتری می باشند. با این حال روال خواندن مقادیر آن ها بسیار شبیه روش کدگذاری مقاومت ها هستند. در این بخش سعی خواهد شد تعدادی از انواع متداول خازن ها معرفی شوند. در انتخاب یک خازن، دو پارامتر اصلی همیشه در نظر گرفته می شود: 1- مقدار ظرفیت خازن: که برحسب فاراد (F) و معمولاً از مقدار 1 پیکو (10 به توان -12) شروع می شود؛ 2- ولتاژ خازن: این مقدار رنج ولتاژی را نشان می دهد که یک خازن می تواند بدون آسیب دیدن تحمل کند.

خازن عدسی

این خازن ها، از متداول خازن های مورد استفاده در طراحی با قطعات دیپ به شمار می روند. ظرفیت این خازن ها معمولاً به صورت یک عدد 3 رقمی بر روی آن ها درج شده است. مشابه خواندن مقدار مقاومت ها، دو رقم اول به عنوان عدد و رقم سوم به عنوان تعداد صفرها استفاده می شود. در صورتیکه تعداد ارقام روی خازن کمتر از 3 رقم باشد، این ارقام مسقیماً ظرفیت خازن را نشان میدهند. رقم نهایی بدست آمده، مقدار خازن را بر حسب پیکو فاراد می باشد.

خازن های عدسی

برای مثال، اگر بر روی خازن عدد 331 درج شده باشد، عدد 33 نشان دهنده ی رقم های اصلی خازن، و عدد 1 نشان دهنده ی 1 صفر در جلوی مقدار خازن خواهد بود. به این ترتیب، مقدار این خازن 330 پیکو فاراد خواهد بود. همچنین برای یک خازم که عدد 22 روی آن درج شده است، مقدار خازن، 22 پیکوفاراد می باشد.

خازن سرامیکی

این خازن ها مشابه خازن های عدسی هستند و معمولاً ولتاژ و طول عمر بسیار بالاتری نستب به خازن های عدسی دارند. روش خواندن آن ها کاملاً مشابه خازن های عدسی می باشد.

نوع SMD این قطعه معمولاً بدون هیچ علامتی بر روی آن ارائه می شود. بنابراین در هنگام خرید دقت کنید مقادیر بر روی نوارهای آن درج شده باشد. در غیر این صورت، باید به کمک یک خازن سنج، مقدار خازن را اندازه گیری کنید.

خازن الکترولیت

این خازن های دارای ظرفیت های بسیاری بالاتری نسبت به خازن های قبلی دارد. با این حال این خازن ها معمولاً ولتاژ بسیار پایین تری نسبت به خازن های قبلی داشته و پلاریته ی ولتاژ در آن ها اهمیت دارد. در صورت نصب اشتباه، این خازن ها در بهترین حالت می سوزند. در این حالت، در صورتیکه خازن دارای شیار بر روی آن نباشد، ممکن است خازن منفجر شود. بنابراین در کار با این خازن ها، نهایت دقت را به خرج دهید.

ظرفیت این خازن ها معمولاً از 0.1 میکروفاراد شروع شده و تا حد چندیدن فاراد هم یافت می شود. ظرفیت خازن معمولاً به صورت مستقیم و بر حسب میکرو فاراد بر روی بدنه خازن درج می شود. عدد دوم بر روی بدنه خازن هم مقدار ولتاژ قابل تحمل توسط خازن را نشان می دهد. برای مثال، در تصویر بالا، مقدار خازن 4700 میکروفاراد و ولتاژ آن 16 ولت می باشد.

در این خازن ها، پایه منفی، با یک علامت و یا یک نوار رنگی بر کناره خازن مشخص می شود. در صورتیکه هنوز پایه های خازن را کوتاه نکرده اید، پایه کوتاهتر پایه منفی و پایه بلندتر، پایه مثبت خازن را نشان می دهد. به این ترتیب، در مدار خود، پایه منفی را حتماً به ولتاژ منفی و پایه مثبت را به ولتاژ مثبت متصل کنید.

خازن های تانتالیوم

این خازن ها دارای کیفیت بسیار بالاتری نسبت به خازن های دیگر دارند. با این حال قیمت این خازن ها نسبت به بقیه ی خازن ها بسیار بالاتر می باشد. بنابراین فقط در کاربردهای خاص که کیفیت عملکرد برد اهمیت زیادی دارند مورد استفاده قرار می گیرند.

نحوه ی خواندن این خازن ها کاملاً مشابه خازن های قبلی بوده و یا به صورت کد و یا به صورت مستقیم بر روی خازن درج می شوند.

خازن متغیر

خازن های متغیر یا واریابل، خازن هایی هستند که مقدار آن ها می تواند تغییر داده شود. از این خازن ها که معمولاً ظرفیت آن ها در حد کمتر از چند صد پیکوفاراد است، در تنظیم فرکانس های رادیویی استفاده می شود.

نوع کوچک این خازن ها، مانند پتانسیومترها، فقط به کمک پیچ گوشتی قابل تنظیم می باشد. از این خازن ها فقط برای تنظیم های اولیه و در مواردی که به ندرت نیاز به تغییر وجود دارد استفاده می شود.

3- دیودها

دیودها از تنوع بسیار بالایی برخوردار هستند. عملاً معرفی آن ها از حوصله ی این مقاله خارج است. در اینجا دو نوع از ساده ترین دیودها را معرفی می کنیم.

– دیود معمولی
عملاً دیودها ساده ترین نوع از قطعات نیمه هادی هستند. این قطعات از اتصال دو نیمه هادی از نوع N و P تشکیل می شوند. برای معرفی این دیودها از یک کد بروی آن ها استفاده می شود. برای مشاهده مشخصات دیود باید حتماً از دیتا شیت آن استفاده شود.

– دیود نوری
این دیودها برای تولید نور استفاده می شوند. دیودهای نوری دارای تنوع بسیار زیادی هستند و توان های کمتر از چند میلی وات تا بالای 20 وات را شامل می شوند. توان های بالاتر از 100 میلی وات معمولاً فقط برای روشنایی استفاده می شود.

در دیودها، پین متصل به اتصال P را آند و پین متصل به N را کاتد می نامند. دیودها فقط اجازه عبور جریان از سمت اتصال P به سمت را می دهند. بنابراین برای مثال برای روشن کردن یک دیود نوری، باید اتصال آند به سمت پلاریته مثبت، و اتصال کاتد به سمت پلاریته منفی وصل شده باشد. توجه شود که برای محدود شدن جریان، حتماً باید از یک مقاومت مناسب استفاده شود. در غیر این صورت، دیود صدمه خواهد دید.

4- ترانزیستور

ترانزیستورها انواع بسیار متنوعی دارند. با این حال می توان آن ها را به سه دسته کلی تقسیم کرد:
– ترانزیستورهای BJT
– ترانزیستورهای MOSFET
– ترانزیستورهای FET
در اینجا سعی خواهیم کرد که دو نوع اول را به صورت مختصر معرفی کنیم.

ترانزیستورهای BJT

این ترانزیستورها از سه اتصال N و P تشکیل شده اند. این ترکیب باعث شده است دو نوع ترانزیستور BJT داشته باشیم.
– ترانزیستورهای منفی و یا NPN
– ترانزیستورهای مثبت و یا PNP

ترانزیستورها دارای سه پین باشند: 1- کلکتور؛ 2- بیس؛ و 3- امیتر. در ترانزیستورهای منفی، کلکتور به سمت پلاریته مثبت، امیتر به سمت پلاریته منفی بسته می شود. با اعمال جریان مثبت به بیس، اجازه عبور جریان از کلکتور به امیتر فراهم می شود. این روند برای ترانزیستورهای مثبت برعکس می باشد.

ترانزیستورهای BJT با اعمال جریان به ورودی بیس خود روشن و یا خاموش می شوند. بسته به توان قابل تحمل توسط ترانزیستور، بهره این ترانزیستورها متفاوت است. برای ترانزیستورهای با توان بالا (ترانزیستورهای قدرت) این بهره کمتر می باشد. بنابراین برای روشن شدن این ترانزیستورها نیاز به جریان بیشتری برای بیس وجود دارد. همچنین با افزایش توان ترانزیستورها، ابعاد آن ها نیز افزایش می یابد و ممکن است جای سوراخ برای پیچ کردن ترانزیستور به هیت سینک (معمولاً یک قطعه آلومینیومی برای دفع بهتر حرارت) استفاده می شود.

بر روی هر ترانزیستور، یک کد قرار داده شده است. سازنده های متفاوت ممکن است از کدهای مختلف برای ترانزیستورهای با عملکرد مشابه استفاده کنند. بنابراین برای یک کاربرد خاص، ممکن است شما بتوانید از تعداد زیادی از ترانزیستورهای مختلف بهره ببرید.

ترانزیستورهای MOSFET

این ترانزیستورها پیچیده تر از نوع BJT هستند. با این حال این ترانزیستورها نیز به دو دسته کلی تقسیم می شوند.
– ترانزیستور های N-Channel
– ترانزیستورهای P-Channel

این ترانزیستورها دارای سه پایه خارجی می باشند (پین Body معمولاً بیرون کشیده نمی شود): 1- سورس؛ 2- گیت و 3- درین. با اعمال ولتاژ به پایه گیت، می توان عبور جریان از سورس به درین را قطع و یا وصل کرد. این ترانزیستورها نسبت به ترانزیستورهای BJT در زمان روشن بودن (حالت اشباع) دارای مقاومت بسیار پایین تری می باشند. این مسئله باعث شده در بسیاری از موارد از این ترانزیستورها به عنوان سوئیچ خروجی برای توان ها بالا استفاده شود. همچنین برای راه اندازی این ترانزیستورها، فقط اعمال ولتاژ نیاز بوده و به جریان نیاز ندارند. این مسئله باعث می شود تا در مدارات با توان مصرفی پایین به جای BJT از این ترانزیستورها استفاده شود.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *