انواع قطعات الکترونیکی و کاربرد آن‌ها [با عکس]

میکرو‌کامپیوترها، کامپیوترهای کوچکی هستند که می‌توانند دستگاه‌هایی مانند ریموت کنترلر‌ها، دستگاه‌های پزشکی و دستگاه های اداری را کنترل کنند. باتری‌ها انرژی شیمیایی را تبدیل به انرژی الکتریکی می‌کنند. دو بخش درون باتری، اند (+) و کاتد (-) هستند.

فیوزها از ورود برق اضافی به دستگاه‌های مختلف جلوگیری می‌کنند. یک فیوز از بدنه، نگهدارنده فیوز، کنتاکت فیوز و مغزی از جنس زینک یا مس تشکیل می‌شود. قطع‌کننده‌های مدار از ورود جریان اضافه یا اتصال کوتاه مدار جلوگیری می‌کنند.

کلیدها جریان را دستکاری می کنند و چهار نوع دارند: کلید تک پل نوع SPST، کلید تک پل SPDT، دو پل DPST و دو پل DPDT.

رله‌ها کلیدهای الکترومکانیکی هستند که برق ورودی را وصل را قطع می‌کنند. رله از الکترومگنت، آرماتور، یک سری کنتاکت الکتریکی و فنر است.

موتورها نیروی مکانیکی را به نیروی الکتریکی تبدیل می‌کنند. اجزای اصلی موتورها، روتور، استاتور، یاتاقان، جعبه دنده و قلاب دینام نری هستند. از ساعت‌ها گرفته تا موتور ماشین‌الات صنعتی، موتورها می‌توانند نیروی محرکه بسیاری از دستگاه‌‌ها را تامین کند.

قطعات فعال شامل ترانزیستورها می‌شود و قطعات غیر فعال شامل ترانسفورماتورها، سلف‌ها، مقاومت‌ها و خازن‌ها هستند. ترانسفورماتورها برای افزایش یا کاهش انرژی ورودی به مدار استفاده می‌شوند. مقاومت میزان جریان درون مدار را محدود می کرده و معمولا در ترمیستورها و پتانسیومترها استفاده می‌شود. خازن‌ها مانند باتری با مقاومت کم عمل می کنند و انرژی ذخیره کرده سپس آن را به مدار می دهند. سلف‌ها میزان فرکانس را کنترل می‌کنند.

در حین طراحی و ساخت مدارهای مختلف، با قطعات الکترونیکی ساده‌ای مانند مقاومت‌ها، خازن‌ها، دیودها، ترانزیستورها و سلف‌‌ها سروکار دارید.

در ادامه به توضیح مختصری از هر کدام می‌پردازیم.

همان طور که از اسمش پیداست، این قطعه وظیفه محدود کردن جریان در مدار را دارد. مقاومت‌ها را بر اساس توان (مقدار مقاومت آن‌ها بدون اتصال کوتاه) و ظرفیت مقاومت دسته‌بندی می‌شوند. واحد اندازه‌گیری مقاومت، اهم و نماد الکترونیکی آن Ω است.
مقاومت‌ها انواع مختلفی دارند. معمول‌ترین آن‌ها، مقاومت‌های کربنی هستند که قیمت پایینی هم دارند.

این قطعه می‌تواند جریان الکتریکی را برای مدت محدودی در خود نگه دارد. پر استفاده‌ترین خازن‌ها از جنس الکترولیت و سرامیک هستند. اندازه خازن‌ها معمولا با واحد میکروفاراد اندازه‌گیری می‌شود.
برخی از انواع خازن‌ها به شرح زیر هستند:

از این خازن‌ها زمانی استفاده می‌شود که به مقادیر بالای خازن در مدارها نیاز باشد.

محدوده ظرفیت خازن کاغذی از ۰٫۰۰۱ تا ۲٫۰۰۰ میکرو فاراد و ولتاژ بالای ۲۰۰۰ ولت است.

این خازن‌ها معمولا از جنس مواد طبیعی هستند. نوع نقره‌ای آن‌ها دارای دی‌الکتریک است. این خازن ها را در مداری که نیاز به ثبات دارد استفاده می‌کنند.

در این خازن‌ها از یک لایه پلاستیک به عنوان دی‌الکتریک استفاده می‌شود. از این خازن زمانی استفاده می‌شود که به پایداری و اندوکتانس پایین با قیمت کم نیاز باشد.

این خازن ها خود به دو دسته تقسیم می‌شوند. خازن با فیلم پلی‌استری سخت و خازن پلاریزه نشده الکترولیتی. از این خازن‌ها در فیلتر کراس‌اور بلندگو و شبکه اصلاح ضریب قدرت استفاده می‌شود.

در این خازن‌ها، از سرامیک به عنوان دی‌الکتریک استفاده می‌شود. دو نوع خازن سرامیک چند لایه (MLCC) و خازن صفحه سرامیکی بیشتر از دیر انواع استفاده می‌شوند. اندازه خازن‌های سرامیکی معمولا بین ۱ تا ۱۰۰ میکرو فاراد است.

دیودها جریان را یک طرفه می‌کنند. دیودها دو سر با نام‌های آند و کاتد دارند. وقتی آند با ولتاژ مثبت و کاتد با ولتاژ منفی شارژ شود، الکترون‌ها در سیم جریان پیدا می‌کنند. قرینه کردن ولتاژ، باعث جلوگیری از جریان می‌شود.

دیودها انواع مختلفی دارند :

• دیودهای سیگنال کوچک

• دیودهای سیگنال بزرگ

• دیودهای زنر

• LED

• دیوهای جریان ثابت

• دیود شاتکی

• دیود شاکلی

• دیود بازسازی پله‌ای

• دیود تونلی

• دیودهای واراکتوری

• دیودهای لیزری

• دیود سرکوب ولتاژ گذرا

• دیودهای دوپینگ طلایی

• دیود SBR

• دیود پلتیر

• دیود کریستالی

• دیود آوالانچ

• یکسوکننده کنترل شده سیلیکونی

• دیودهای وکوم

• دیودهای PIN

• دیود اتصال نقطه‌ای

• دیود گان

ترانزیستورها ۳ پایه دارند. برای این که این قطعه بتواند کار کند، باید به یکی از این پایه‌ها که پایه بیس نامیده می‌شود، ولتاژ وصل شود. این پایه می‌تواند میزان جریان را در دو پایه دیگر که با نام های امیتر و کلکتور شناخته می‌شوند را کنترل می کند. دو دسته ترانزیستور به نام‌های BJT و ترانزیستورهای اثر وجود دارد که کاربردهای مختلف دارند.

سلف از قطعات الکترونیکی غیر فعال است که انرژی را به شکل انرژی مغناطیسی ذخیره می‌کنند. این قطعه از یک سیم‌پیچ متشکل شده است که دور یک هسته پیچیده شده است. هسته می‌تواند از یک تکه آهن یا هوا تشکیل شده باشد. وقتی جریان در سیم‌پیچ ایجاد می‌شود، یک میدان مغناطیسی دور سلف تشکیل می‌شود. اگر از آهنربا به عنوان هسته استفاده کنید، این میدان قوی‌تر هم می‌شود.

سلف‌ها با توجه به جنس هسته هایشان، انواع مختلفی دارند:

• هسته هوا

• هسته آهنی

• هسته فریت نرم یا سخت

• هسته پودر آهن

• هسته لمینت

• سلف مبتنی بر Bobbin

• سلف تروئیدال

• هسته سرامیکی چند لایه

• سلف‌های فیلمی

• سلف‌های متغیر

• سلف‌های دوگانه

مدارهای مجتمع دستگاه‌هایی هستند که تمام اجزای مورد نیاز یک مدار را در خود دارند. یک قطعه کوچک سیلیکونی در این دستگاه وجود دارد که تمامی دیودها، ترانزیستورها و دیگر قطعات الکترونیکی روی آن قرار دارند. از مدارهای مجتمع در ساعت‌ها و کامپیوترها استفاده می‌شود.

مدارهای مجتمع انواع مختلفی دارند:

IC هایی هستند که فقط در چند سطح تعریف شده از سیگنال کار می‌کنند.

IC هایی هستند که در یک سطح پیوسته از سیگنال کار می‌کنند.

در صورتی که رابطه بین ولتاژ و جریان در یک IC آنالوگ خطی باشد، تبدیل به IC خطی می‌شود.

در صورتی که رابطه بین ولتاژ و جریان در یک IC آنالوگ خطی نباشد، تبدیل به IC فرکانس رادیویی می‌شود.

این آی سی ها از ترکیب IC های دیجیتال و آنالوگ در یک چیپ ساخته می‌شوند و به عنوان تبدیل‌کننده دیجیتال به آنالوگ (یا برعکس) در مدارها استفاده می‌شوند.

این IC ها بر اساس اطلاعات باینری کار می‌کنند و گیت‌های منطقی دارند.

این IC ها دو مقدار ورودی را با هم مقایسه کرده و براساس نتیجه این مقایسه، یک خروجی تولید می‌کنند.

این IC ها از یک سری ترانزیستور تشکیل شده‌اند که کارهای سوئیچینگ مدار را انجام می‌دهند.

آمپلی فایرها نوعی مدار مجتمع هستند که برای تقویت صدا از آن‌ها استفاده می‌شود. معمولا از آن‌ها در باندها و تلویزیون‌ها استفاده می‌شود.

از این IC ها به دلیل آستانه ولتاژ پایین و مصرف انرژی کم، در وسایل مختلف استفاده می‌شود.

این IC ها بدون توجه به میزان جریان DC ورودی، یک خروجی به صورت جریان ثابت DC به مدار می‌دهد.

• این نوع IC را برای تقویت خروجی مدارهای مختلف به کار می‌برند.

از این IC ها برای مدارهایی استفاده می‌شود که زمان در آن‌ها نقش مهمی ایفا می کند.

مدارهای مجتمع همچنین بر اساس کلاسی که دارند به دسته‌های زیر تقسیم می‌شوند :

• IC های باریک و ضخیم
• IC های یکپارچه
• IC های DIP
• چیپ چندگانه یا دوگانه

میکرو‌کامپیوترها، کامپیوترهای کوچکی هستند که می‌توانند دستگاه‌هایی مانند ریموت کنترلر‌ها، دستگاه‌های پزشکی و دستگاه های اداری را کنترل کنند.

میکروکنترلرها را در تلفن‌های همراه، اتومبیل‌ها، ماشین‌های لباسشویی، دوربین‌ها و زنگ‌های هشدار به کار می‌برند.

این قطعه از دو سیم‌پیچ تشکیل شده است و برای افزایش یا کاهش انرژی الکتریکی در مدار استفاده می‌شود.

انواع مختلفی از ترانسفورماتورها وجود دارد که به شرح زیر هستند:

• ترانسفورماتورهای افزاینده و کاهنده

• ترانسفورماتورهای قدرت

• ترانسفورماتورهای توزیعی

• ترانسفورماتورهای ابزار دقیق

• ترانسفورماتورهای جریان

• ترانسفورماتورهای پتانسیل

• ترانسفورماتورهای تک فاز

• ترانسفورماتورهای سه فاز

البته ترانسفورماتورها بر اساس المان‌های مختلفی مانند کاربرد و نوع سیم‌پیچ دسته‌بندی می‌شوند.

باتری‌ها انرژی شیمیایی را تبدیل به انرژی الکتریکی می‌کنند. دو بخش درون باتری، اند (+) و کاتد (-) هستند. باتری‌ها انواع مختلفی دارند که بعضی از آن‌ها قابلیت شارژ دوباره را دارند.

فیوزها از ورود برق اضافی به دستگاه‌های مختلف جلوگیری می‌کنند. یک فیوز از بدنه، نگهدارنده فیوز، کنتاکت فیوز و مغزی از جنس زینک یا مس تشکیل می‌شود.

فیوزها مانند قطعات الکترونیکی دیگر، انواع مختلفی دارند که به شرح زیر هستند:

• DC

• AC

• فیوزهای کارتریج

• فیوزهای کارتریج نوع D

• HRC

• فیوزهای ولتاژ بالا

• اتوماتیک، تیغه‌ای و بولت

• SMD

• فیوزهای گرمایی

• فیوز قابل برگشت

رله‌ها کلیدهای الکترومکانیکی هستند که برق ورودی را وصل را قطع می‌کنند. رله از الکترومگنت، آرماتور، یک سری کنتاکت الکتریکی و فنر است. رله‌‌های الکترومکانیکی، رله حالت جامد و رید رله (Reed Relays) از پرمصرف‌ترین انواع رله هستند.

کلیدها جریان را دستکاری می‌کنند و چهار نوع دارند: کلید تک پل نوع SPST، کلید تک پل SPDT، دو پل DPST و دو پل DPDT.

موتورها نیروی مکانیکی را به نیروی الکتریکی تبدیل می‌کنند. اجزای اصلی موتورها، روتور، استاتور، یاتاقان، جعبه دنده و قلاب دینام نری هستند. از ساعت‌ها گرفته تا موتور ماشین‌الات صنعتی، موتورها می‌توانند نیروی محرکه بسیاری از دستگاه‌‌ها را تامین کند.

موتورها انواع مختلفی دارند که در ادامه نام می‌بریم:

• موتورهای براشلس AC

• موتورهای برس دار DC

• موتورهای براشلس DC

• موتور محرک مستقیم

• موتور خطی

• سرو موتورها

• موتور استپر

این قطعه از ورود جریان اضافه یا اتصال کوتاه مدار جلوگیری می‌کنند. قطع‌کننده‌های مدار در سه دسته اصلی جای می‌گیرند که عبارتند از قطع‌کننده‌های استاندارد، قطع‌کننده‌های GFCI و AFCI هستند.

نمایشگرهای کریستال مایع (LCD)، به صفحه‌ای تخت یا دیگر مدولارهای الکترونیکی گفته می‌شود که از خصوصیات اپتیکی کریستال‌های مایع و مدادهای قطبش‌کننده برای نمایش تصاویر استفاده می‌کنند. این کریستال‌ها از خود نوری تولید نمی‌کنند بلکه نرو پس زمینه را بازتاب می‌کنند و با استفاده از آن تصاویر رنگی را ایجاد می‌کنند.

LCD ها انواع مختلفی دارند که برای موقعیت‌های مختلف کاربرد دارند. انواع LCD ها به شرح زیر هستند:

• این نوع صفحه‌نمایش به دلیل قیمت پایینی که نسبت به دیگر صفحه‌نمایش‌ها دارد، از همه بیشتر استفاده می‌شود. تنها مشکلی که دارند این است که غلظت رنگ را به صورت کامل نشان نمی‌دهند.

این پنل‌ها بهترین زاویه دید، کیفیت تصویر بالا و بهترین کیفیت رنگ را دارند و معمولا طراحان گرافیک از این نوع صفحه‌نمایش استفاده می‌کنند.

کیفیت این پنل‌ها از پنل‌های TN بیشتر و از پنل‌های IPS کمتر است. قیمت مناسبی دارند و برای استفاده روزمره مناسب هستند.

• این پنل‌ها حتی از پنل‌های IPS هم بهتر عمل می‌کنند و معمولا برای موارد حرفه‌ای مانند نمایش تبلیغ روی هواپیما از آن‌ها استفاده می‌شود.

دقیقا مانند ترانزیستورها، IGBT ها هم جزئی از قطعات الکترونیکی هستند که دارای سه پایه هستند و به عنوان سوئیچ برای جریان الکتریکی استفاده می‌شوند. این قطعه مانند یک دروازه عمل می کند. وقتی به این دروازه ولتاژ اعمال می‌شود، دروازه باز شده و به جریان اجازه ورود به مدار را می‌دهد.

IGBT ها به دو دسته NPT-IGBT یا متقارن و PT-IGBT یا نامتقارن تقسیم می‌شوند. ویژگی‌های خاص هر کدام را در ادامه ذکر خواهیم کرد.

• مقاومت بیشتر در برابر اتصال کوتاه
• ثبات دمایی بالاتر
• کلید خاموش شدن اتوماتیک کمتر به تغییرات دمایی حساس است
• کلکتور دوپ سبک شده است
• هدر رفت گرمایی پایین
• بستن موازی آسان
• پروسه ساخت ارزان تر
• بیس N ضخیم‌تر. شارژ در همه سطح این بیس پخش می شود تا مقاومت در برابر ولتاژ.سیستم NPT می‌تواند جریان را از دو طرف بلاک کند.
• عمر طولانی و کاهش ولتاژ پایین
• این نوع از IGBT ها برای مدارهای AC مناسب هستند.

• مقاومت کمتر در برابر اتصال کوتاه
• ثبات دمایی پایین‌تر
• کلید خاموش شدن اتوماتیک به تغییرات دمایی حساس است
• کلکتور دوپ سنگین شده است
• هدر رفت گرمایی کمی بیشتر از NPT-IGBT است
• بستن موازی آسان PT-IGBT نیاز به دقت بیشتری دارد
• پروسه ساخت گران‌تری دارد
• بیس N باریک است. سیستم PT می‌تواند جریان را به صورت محدود از دو طرف بلاک کند
• عمر کوتاه و کاهش ولتاژ بالا
• این نوع از IGBT ها برای مدارهای DC مناسب هستند