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
Ŝ
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
Ŝ
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
Ŝ
yty materiał,
z którego został wykonany
Przewodniki
materiały, które dobrze przewodz
ą
pr
ą
d
elektryczny.
grafit,
Ŝ
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
Ŝ
n
ą
konstrukcj
ę
kondensatory mo
Ŝ
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
Ŝ
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
Ŝ
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
Ŝ
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
Ŝ
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
Ŝ
nej od przyło
Ŝ
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
Ŝ
ywane w układach demodulacji AM
7. fotodioda - dioda reaguj
ą
ca na promieniowanie
ś
wietlne (widzialne, podczerwone lub
ultrafioletowe).
Diody LED s
ą
równie
Ŝ
odmian
ą
tradycyjnych diod. Potrafi
ą
one emitowa
ć
ś
wiatło! Zaczynaj
ą
powoli zast
ę
powa
ć
tradycyjne
Ŝ
arówki - s
ą
bardziej niezawodne.
Istniej
ą
równie
Ŝ
fotodiody, które ró
Ŝ
ni
ą
si
ę
od diod konwencjonalnych tym,
Ŝ
e ich pr
ą
d w kierunku zaporowym
nie jest bliski zeru, lecz zale
Ŝ
y od nat
ęŜ
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
Ŝ
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
Ŝ
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
Ŝ
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
Ŝ
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
Ŝ
eniu 1 potencjometru (patrz schemat powy
Ŝ
ej)
Ŝ
arówka nie
ś
wieci, poniewa
Ŝ
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
ęŜ
eniu.
4.1. Parametry tranzystorów
dopuszczalne napi
ę
cie,
maksymalne nat
ęŜ
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
Ŝ
ej mocy, małej cz
ę
stotliwo
ś
ci,
P – sprz
ę
t powszechnego u
Ŝ
ytku,
Y – sprz
ę
t profesjonalny,
107 – numer serii,
B
C
I
I
=
β
β
–
współczynnik wzmocnienia pr
ą
dowego
I
C
– nat
ęŜ
enie pr
ą
du kolektora
I
B
– nat
ęŜ
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
Ŝ
y od:
nat
ęŜ
enia pr
ą
du, liczby zwojów, sposobu nawini
ę
cia, rozmiarów, kształtów.
Jednostk
ą
indukcyjno
ś
ci jest Henr (H)
Ró
Ŝ
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
Ŝ
elaza lub ferrytu (jest to nieprzewodz
ą
cy
materiał magnetyczny) i mog
ą
mie
ć
przeró
Ŝ
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
Ŝ
nych filtrach i dławikach.
Literatura:
1. „Technika i wych. komunikacyjne dla gimnazjum” cz. I - Waldemar Czy
Ŝ
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/