Podstawowe elementy elektroniczne strona 1

Gimnazjum nr 3 im. Jana Pawła II w Hrubieszowie

Materiały, z których wykonane s

ą

elementy elektroniczne, dziel

ą

si

ę

na trzy grupy:

przewodniki,

półprzewodniki

izolatory (dielektryki).

1. Rezystor

Jest to najprostszy element rezystancyjnym, który słu

ż

y do ograniczenia

pr

ą

du w obwodzie. Jest elementem liniowym: spadek napi

ę

cia jest wprost pro-

porcjonalny do pr

ą

du płyn

ą

cego przez opornik.

Elementem rezystancyjnym w rezystorze jest drut oporowy nawini

ę

ty na

ceramiczny wałek lub rurk

ę

. W rezystorze niedrutowym elementem rezystancyj-

nym jest warstwa rezystancyjna na podło

ż

u izolacyjnym lub element oporowy

stanowi cała obj

ę

to

ść

rezystora .

symbol rezystora

1.1. Podział rezystorów ze wzgl

ę

du na zastosowanie

1.2. Oznaczenie rezystorów

a) oznaczenie cyfrowo-literowe

b) oznaczenie kodem barwnym

Ogólna charakterystyka

U

ż

yty materiał,

z którego został wykonany

Przewodniki

materiały, które dobrze przewodz

ą

pr

ą

d

elektryczny.

grafit,

ż

elazo, stal, aluminium, złoto,

mied

ź

, srebro

Półprzewodniki

materiały, które przewodz

ą

pr

ą

d elektryczny tylko

po spełnieniu okreslonych warunków, np..

odpowiednia biegunowo

ść

, promieniowanie

ś

wietlne, temperatura.

german, krzem, selen, tlenki

i siarczki metali

Izolatory

materiały, które nie przewodz

ą

pr

ą

du

elektrycznego.

szkło, porcelana, guma, tworzywo

sztuczne, drewno

100R8 – rezystancja 100,8

Ω

4k7 – rezystancja 4,7 k

Ω

59k – rezystancja 59 k

Ω

60 M – rezystancja 60 M

Ω

Przykład:

Podstawowe elementy elektroniczne strona 2

Gimnazjum nr 3 im. Jana Pawła II w Hrubieszowie

1.3. Ł

ą

czenie rezystorów

a) szeregowe

b) równoległe

2. Kondensator

Element elektryczny (elektroniczny) zbudowany z dwóch przewodni-

ków (okładzin) rozdzielonych dielektrykiem. Jako izolator stosuje si

ę

: papier,

powietrze, folie z tworzywa sztucznego, ceramik

ę

itp.. Doprowadzenie napi

ę

-

cia do okładzin kondensatora powoduje zgromadzenie si

ę

na nich ładunku

elektrycznego.

symbol kondensatora

2.1. Podział kondensatorów

Ze wzgl

ę

du na ró

ż

n

ą

konstrukcj

ę

kondensatory mo

ż

na podzieli

ć

na:

elektrolityczne (dielektrykiem jest cienka warstwa tlenku, a osadzona elektrolitycznie na okładzinie
dodatniej, drug

ą

okładzin

ą

jest elektrolit),

poliestrowe - foliowe (dielektrykiem jest folia poliestrowa)

ceramiczne (dielektrykiem jest specjalna ceramika),

powietrzne (dielektrykiem jest powietrze).

2.2. Parametry kondensatora

Pojemno

ść

czyli zdolno

ść

kondensatorów do gromadzenia ładunków elektrycznych. Okre

ś

la si

ę

j

ą

w faradach

(F), jednak najcz

ęś

ciej w jednostkach wielokrotnie mniejszych:

milifarad (mF = 10

-3

F)

mikrofaradach (1

µ

F = 10

-6

F).

nanofaradach (1nF = 10

-9

F)

pikofaradach (1pF = 10

-12

F),

Równie

ż

w przypadku warto

ś

ci kondensatorów stosuje si

ę

skróty: 1n - 1nF; 1p - 1pF; 2p2 - 2,2pF; 4n7 - 47nF;

p2 - 0,2pF

Dopuszczalne napi

ę

cie pracy – warto

ść

informuj

ą

c

ą

o tym, do jakiego napi

ę

cia mo

ż

na wł

ą

czy

ć

kondensator

bez obawy uszkodzenia.

2

1

R

R

R

+

=

2

1

1

1

1

R

R

R

+

=

Podstawowe elementy elektroniczne strona 3

Gimnazjum nr 3 im. Jana Pawła II w Hrubieszowie

2.3. Ł

ą

czenie kondensatorów

a) szeregowe

b) równoległe

Półprzewodniki s

ą

to substancje zachowuj

ą

ce si

ę

w pewnych warunkach jak dielektryk, a w innych jak

przewodnik (odpowiednia biegunowo

ść

, temperatura, promieniowanie

ś

wietlne) . Typowymi półprzewodnikami s

ą

:

krzem, german, arsenek galu lub antymonek galu.

Ze wzgl

ę

du na typ przewodnictwa wyró

ż

nia si

ę

półprzewodniki:

1. Typu n - inaczej nadmiarowe,
2. Typu p - inaczej niedomiarowe,

Odkrycie półprzewodników i wynalezienie licznych ich zastosowa

ń

spowodowało rewolucyjny post

ę

p w

elektronice.

3. Dioda półprzewodnikowa.

Jest to element elektroniczny zbudowany z dwóch rodzajów pół-

przewodnika: typu „p” i typu „n” tworz

ą

cych zł

ą

cze p-n. Ko

ń

cówka doł

ą

-

czona do obszaru n nazywa si

ę

katod

ą

, a do obszaru p - anod

ą

.

Element ten charakteryzuje si

ę

jednokierunkowym przepływem

pr

ą

du - od anody do katody, w drug

ą

stron

ę

pr

ą

d nie płynie (zawór elek-

tryczny).

Podstawow

ą

cech

ą

diod półprzewodnikowych jest prostowanie (tj. umo

ż

liwianie prze-

pływu pr

ą

du tylko w jedn

ą

stron

ę

) pr

ą

du przemiennego, jednak ich gama zastosowa

ń

jest

o wiele szersza:

1. dioda prostownicza - jej podstawow

ą

funkcj

ą

jest prostowanie pr

ą

du przemiennego

2. stabilizacyjne (stabilistory, diody Zenera) - stosowana w układach stabilizacji napi

ę

-

cia i pr

ą

du

3. tunelowe - dioda o specjalnej konstrukcji, z odcinkiem charakterystyki o ujemnej re-

zystancji dynamicznej

4. pojemno

ś

ciowe (warikap) - o pojemno

ś

ci zale

ż

nej od przyło

ż

onego napi

ę

cia

5. LED (elektroluminescencyjne) - dioda

ś

wiec

ą

ca w pa

ś

mie widzialnym lub podczerwo-

nym

6. detekcyjne - niewielkiej mocy, u

ż

ywane w układach demodulacji AM

7. fotodioda - dioda reaguj

ą

ca na promieniowanie

ś

wietlne (widzialne, podczerwone lub

ultrafioletowe).

Diody LED s

ą

równie

ż

odmian

ą

tradycyjnych diod. Potrafi

ą

one emitowa

ć

ś

wiatło! Zaczynaj

ą

powoli zast

ę

powa

ć

tradycyjne

ż

arówki - s

ą

bardziej niezawodne.

Istniej

ą

równie

ż

fotodiody, które ró

ż

ni

ą

si

ę

od diod konwencjonalnych tym,

ż

e ich pr

ą

d w kierunku zaporowym

nie jest bliski zeru, lecz zale

ż

y od nat

ęż

enia

ś

wiatła.

2

1

1

1

1

C

C

C

+

=

2

1

C

C

C

+

=

Podstawowe elementy elektroniczne strona 4

Gimnazjum nr 3 im. Jana Pawła II w Hrubieszowie

4. Tranzystor

Tranzystory s

ą

to elementy umo

ż

liwiaj

ą

ce wzmacnianie sygnałów

elektrycznych. Składa si

ę

z trzech warstw półprzewodnika typu n-p-n i p-

n-p. tworz

ą

cych dwa zł

ą

cza. Maj

ą

trzy elektrody: steruj

ą

c

ą

- baz

ę

B oraz

dwie, tworz

ą

ce obwód pr

ą

du sterowanego - emiter E i kolektor C.

Pierwszy tranzystor, tzw. ostrzowy, opracowali 1948 John Bardeen

i Walter Brattain, a tranzystor warstwowy - 1949 William Shockley; wszyscy
zostali 1956 laureatami nagrody Nobla.

Ostatnio produkuje si

ę

tranzystory wył

ą

cznie krzemowe, które maj

ą

lepsze parametry ni

ż

tranzystory

germanowe.

Pod wzgl

ę

dem budowy dziel

ą

si

ę

na:

tranzystory bipolarne

tranzystory unipolarne

Za pomoc

ą

tranzystora mimo ich bardzo niewielkich rozmiarów i wa-

gi, mo

ż

na uzyskiwa

ć

wzmocnienia sygnału rz

ę

du dziesi

ą

tek tysi

ę

cy razy.

Zast

ą

piono nimi lampy elektronowe, od których s

ą

znacznie mniejsze, l

ż

ej-

sze, bardziej ekonomiczne, o wiele bardziej trwałe i niezawodne.

Dało to pocz

ą

tek coraz wi

ę

kszej miniaturyzacji przyrz

ą

dów i urz

ą

-

dze

ń

elektronicznych.

Podstawowe rodzaje tranzystorów Zasada działania tranzystora

Zasada działania tranzystora
W poło

ż

eniu 1 potencjometru (patrz schemat powy

ż

ej)

ż

arówka nie

ś

wieci, poniewa

ż

pomi

ę

dzy emiterem a baz

ą

płynie zbyt mały pr

ą

d. Przesuwaj

ą

c suwak potencjometru w kierunku pozycji 2, zmniejsza si

ę

rezystancja w ob-

wodzie emiter-baza i zwi

ę

ksza si

ę

pr

ą

d bazy.

Przy pr

ą

dzie bazy wynosz

ą

cym ok. 2mA przez kolektor przepływa pr

ą

d 150mA.

ś

arówka

ś

wieci najja

ś

niej. Mały

pr

ą

d bazy (2mA) wywołuje wielokrotnie wi

ę

kszy pr

ą

d kolektora (150mA).

Wła

ś

ciwo

ść

ta pozwala wykorzysta

ć

tranzystor jako wzmacniacz pr

ą

dów o niskim nat

ęż

eniu.

4.1. Parametry tranzystorów

dopuszczalne napi

ę

cie,

maksymalne nat

ęż

enie pr

ą

du,

współczynnik wzmocnienia pr

ą

dowego,

4.2. Oznaczenia tranzystorów

B – krzem,
C – tranzystor małej i

ś

redniej mocy, małej cz

ę

stotliwo

ś

ci,

D – tranzystor du

ż

ej mocy, małej cz

ę

stotliwo

ś

ci,

P – sprz

ę

t powszechnego u

ż

ytku,

Y – sprz

ę

t profesjonalny,

107 – numer serii,

B

C

I

I

=

β

β

–

współczynnik wzmocnienia pr

ą

dowego

I

C

– nat

ęż

enie pr

ą

du kolektora

I

B

– nat

ęż

enie pr

ą

du bazy

BD 135, BDP 279

Podstawowe elementy elektroniczne strona 5

Gimnazjum nr 3 im. Jana Pawła II w Hrubieszowie

5. Zwojnica

Cewka indukcyjna (zwojnica) jest elementem zdolnym do gromadze-

nia energii w polu magnetycznym. Składa si

ę

ona z korpusu (materiał izolacyj-

ny) w kształcie walca lub szpulki i nawini

ę

tego na nim przewodu miedzianego

pokrytego emali

ą

.

symbol zwojnicy

5.1. Rodzaje zwojnic






5.2. Parametry zwojnic

Podstawowym parametrem zwojnic jest indukcyjno

ść

czyli Ilo

ść

zgromadzonej energii, która zale

ż

y od:

nat

ęż

enia pr

ą

du, liczby zwojów, sposobu nawini

ę

cia, rozmiarów, kształtów.

Jednostk

ą

indukcyjno

ś

ci jest Henr (H)

Ró

ż

nice mi

ę

dzy zwojnicy dotycz

ą

głównie rdzenia, na którym s

ą

nawini

ę

te. Zastosowanie rdzenia ma za

zadanie zwielokrotni

ć

indukcyjno

ść

cewki. Rdzenie s

ą

budowane z

ż

elaza lub ferrytu (jest to nieprzewodz

ą

cy

materiał magnetyczny) i mog

ą

mie

ć

przeró

ż

ne kształty np.: toroidu czyli pier

ś

cienia, pr

ę

tu, "kubka" itd.

Cewki maj

ą

wiele zastosowa

ń

szczególnie w układach radiowych w ró

ż

nych filtrach i dławikach.

Literatura:

1. „Technika i wych. komunikacyjne dla gimnazjum” cz. I - Waldemar Czy

ż

ewski -, wyd. Nowa Era, 1999.

2. „Teoria i zastosowanie tranzystorów polowych” - Richard S.C.Cobbold, WNT Warszawa 1975
3. „Podstawy elektroniki” – P. Fabija

ń

ski, W. Wójciak, Wydawnictwo REA, Warszawa 2006.

Zasoby internetowe:

http://wiem.onet.pl
http://pl.wikipedia.org/wiki/