Резисторы общего назначения

БАЗА ЭЛЕМЕНТОВ

База элементов (Электронные компоненты/радиодетали) — составляющие части электронных схем.

По виду ВАХ

По виду вольт-амперной характеристики (ВАХ) (или по способу действия в электрической цепи) выделяют две группы электронных компонентов (ЭК):

• пассивные или линейные ЭК — ЭК, ВАХ которых имеет линейный характер;
• активные или нелинейные ЭК — ЭК, ВАХ которых имеет нелинейный характер.

Пассивными являются следующие ЭК:

• базовые ЭК, имеющиеся практически во всех электронных схемах радиоэлектронной аппаратуры (РЭА):
• сопротивления, реализованные в виде резисторов;
• ёмкости, реализованные в виде конденсаторов;
• ЭК, в которых используется явление электромагнитной индукции:
• трансформаторы;
• дроссели (катушки индуктивности);
• ЭК, построенные на базе электромагнитов:
• соленоиды;
• реле;
• пьезоэлектрические ЭК:
• кварцевый резонатор;
• линии задержки, применяемые в радиоэлектронике;
• всевозможные соединители и разъединители цепи — ключи, применяемые для создания электрических цепей;
• предохранители, применяемые для защиты цепей от перенапряжения и короткого замыкания;
• индикаторы, применяемые для создания световых сигналов;
• динамики (точнее, динамические головки громкоговорителей), применяемые для создания звуковых сигналов;
• микрофон и видеокамера, применяемые для формирования сигнала;
• антенны, применяемые для излучения или приёма радиоволн;
• аккумуляторы, применяемые для обеспечения работы устройств вне сети электрического тока.

К активным ЭК относят:

• вакуумные приборы (появились с развитием электроники):
• электронные лампы:
• электровакуумный диод, триод, тетрод, пентод, гексод, гептод, октод, нонод;
• комбинированные лампы;
• и другие;
• полупроводниковые приборы (получили распространение в дальнейшем):
• диод, стабилитрон;
• транзистор: полевой, биполярный, биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT), биполярный транзистор со статической индукцией;
• тиристор, симистор;
• и более сложные комплексы на их основе — интегральные схемы (микросхемы) — цифровые и аналоговые;
• фотоэлектрические ЭК:
• фоторезистор;
• фотодиод;
• фототранзистор;
• оптрон (оптопара);
• солнечная батарея.

ТРАНЗИСТОРЫ

Схема биполярного транзистора «pnp» и «npn» типа.

 

Схема полевого транзистора с n и p каналами.

Транзистор — радиоэлектронный компонент изготовленный на основе полупроводникового материала, часто(не всегда) снабженный тремя выводами, позволяющий управлять током в электрической цепи, при помощи входного сигнала. Управляющий сигнал не обязательно должен быть электрическим. Например, фототранзисторы - управляются светом. Применяется для усиления слабых сигналов переменного и постоянного тока, генерации гармонических колебаний, как ключевой элемент электронных логических элементов.

Вне зависимости от принципа работы, полупроводниковый транзистор содержит в себе монокристалл из основного полупроводникового материала, чаще всего это - кремний, германий, арсенид галлия. В основной материал добавлены, легирующие добавки для формирования p-n перехода(переходов), металлические выводы.

Транзисторы. Устройство транзистора.

Виды транзисторов: полевые и биполярные.

ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ:

В работе отдельного полевого транзистора участствует какой - то один из видов носителей тока, в зависимости от вида проводника(p либо n). Входное сопротивление полевых транзисторов велико (у транзисторов с изолированным затвором носит фактически - емкостной характер) и они управляются напряжением. Полевые транзисторы используются в цифровой технике.

БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ:

При работе биполярных транзисторов используется два вида носителей тока - отрицательные электроны и положительные т. н. - "дырки". Биполярные транзисторы имеют сравнительно небольшое сопротивление и как правило - управляются током. Биполярные транзисторы чаще используются в аналоговой технике.

Определение типа биполярного транзистора:

Для транзисторов типа «p-n-p» эквивалентные диоды соединяются катодами, а «n-p-n» соединяются анодами. Проверка омметром сводится к тестированию переходов p-n – коллектор база и эмиттер-база. Минусовой выход омметра у «p-n-p» подключается к базе, а плюсовой поочередно к коллектору и эмиттеру. У «n-p-n» подключение производится в обратном порядке.

Определите при помощи устройства вывод базы по обратным и прямым сопротивлениям переходов коллектора и эмиттера. Вывод базы обычно располагается посередине или справа, поэтому подсоедините черный и красный щупы к правому и левому выводу.Если индикатор показал большое сопротивление («1»), то попробуйте другую комбинацию посредством подсоединения к центральному и левому выводу и к центральному и правому выводу, чередуя красный и черный щупы.Если к центральному выводу базы был подсоединен черный щуп, то можно считать, что транзистор имеет тип «p-n-p».Если был бы подсоединен красный зажим, то транзистор можно было бы отнести к типу «n-p-n».

 

ДИОДЫ

Обычный полупроводниковый диод состоит из одного полупроводникового перехода, снабженного двумя выводами - анодом (положительным электродом) и катодом - отрицательным электродом. Соответственно, диод обладает свойством односторонней проводимости - он хорошо проводит ток в прямом направлении и плохо в обратном.

Пример прямого и обратного подключения полупроводникового диода.

Для надежной работы при проектировании источников питания выбираются полупроводниковые диоды с 50 % запасом по параметрам Uобр.и. и Jпр. Это связано с тем, что при работе на предельных токах надежность выпрямителя снижается, из-за нагрева p-n переходов.

Стабилитрон.

Стабилитрон — полупроводниковый диод, работающий при обратном смещении в режиме пробоя. До наступления пробоя через стабилитрон протекают незначительные токи утечки, а его сопротивление весьма высоко. При наступлении пробоя ток через стабилитрон резко возрастает, а его дифференциальное сопротивление падает до величины, составляющей для различных приборов от долей Ома до сотен Ом. Основное назначение стабилитронов- стабилизация напряжения.

Пример импортного (слева) и советского (справа) стабилитрона.

Существующие стабилитроны имеют ограничение по минимальному напряжению стабилизации(около 3 В).
Что делать, если необходим источник стабилизированного напряжения до 3-х вольт? Использовать прямую ветвь Вольт - Амперной Характеристики диода(ВАХ). В области прямого смещения p-n-перехода напряжение на нем может иметь значение 0,7...2 В(в зависимости от материала полупроводника) и мало зависит от тока.
Диоды специально используемые в этом качестве, называют - СТАБИСТОРАМИ.

Стабисторы – одна из разновидностей стабилитронов. Единственное их отличие в том, что при прямом включении – с плюсом на аноде, падение напряжения на стабисторе равно напряжению его стабилизации, а в другую сторону, с плюсом на катоде, ток они не проводят вообще. Достигается это включением нескольких кристаллов-диодов последовательно.

Пример стабистора.

Тиристор.

Трехэлектродные тиристоры(тринисторы) - полупроводниковые приборы, применяемые для регулирования мощности в сетях переменного и постоянного токов. Тиристор легко переходит из закрытого (непроводящего) состояния в открытое, при подаче на управляющий электрод открывающего импульса. После того, как тиристор открыт, он остается в таком состоянии, пока протекающий через него ток не снизится до определенного порогового значения.

Варикапы.

Итак, p-n переход обладает электрической емкостью, величина которой зависит от его площади и ширины. Если подавать напряжение в обратном направлении - переход смещается, площадь остается неизменной, но ширина увеличивается. Емкость, при этом соответственно - уменьшается. Появляется возможность, изменяя величину приложенного напряжения, эту емкость регулировать. Электронные элементы(диоды, по сути) созданные на этом принципе называют - варикапами.

Варикапы используются в радиоаппаратуре вместо обычных конденсаторов переменной емкости для перестройки частоты колебательных контуров.

 

Диод Шоттки.

 

диод с барьером Шоттки — полупроводниковый диод с малым падением напряжения(0,2—0,4 вольт) при прямом включении. Назван в честь немецкого физика Вальтера Шоттки. В диодах Шоттки в отличие от обычных диодов, вместо p-n перехода используется переход металл-полупроводник. Это дает ряд особых преимуществ - пониженное падение напряжения при прямом включении, очень маленький заряд обратного восстановления.

 

Светодиоды.

Светодиоды используют для индикации, передачи информации, в составе таких электронных приборов как оптопары. К.П.Д. и яркость современных светодиодов настолько высоки, что на настоящий момент они являются наиболее перспективными источниками искуственного освещения. В зависимости от материала выбранного в качестве полупроводника светодиоды излучают на разных длинах волн.
ИК - диоды излучают в инфракрасной области, индикаторные и осветительные светодиоды в видимой части спектра(зеленые, красные, желтые и т. п.). Наиболее высоким К.П.Д. отличаются светодиоды излучающее в ультрафиолетовой области. Интенсивность излучения светодиода возрастает при увеличении тока протекающего через p-n переход, до определенного предела. После его достижения сетодиод выходит из строя. Поэтому, для нормальной работы необходимо ограничивать ток.
Как правило, это реализуется с помощью последовательного подключения резистора.

Оптопары.

Оптрон (оптопара) — электронный прибор, состоящий из излучателя света (обычно — светодиод, в ранних изделиях — миниатюрная лампа накаливания) и фотоприёмника (биполярных и полевых фототранзисторов, фотодиодов, фототиристоров, фоторезисторов), связанных оптическим каналом и как правило объединённых в общем корпусе. Принцип работы оптрона заключается в преобразовании электрического сигнала в свет, его передаче по оптическому каналу и последующем преобразовании обратно в электрический сигнал.

В оптроне входная и выходная цепи гальванически развязаны между собой; взаимодействие цепей ограничено паразитными ёмкостями между выводами оптрона. Тепловым воздействием излучателя на фотоприёмник на практике можно пренебречь.

Электрическая прочность (допустимое напряжение между входной и выходной цепями) зависит от конструктивного оформления прибора; для распространённых отечественных DIP-корпусов предельное напряжение между цепями нормируется на 500 или 1000 В, при этом сопротивление изоляции нормируется на уровне 10¹¹ Ом. Реальное напряжение электрического пробоя такого прибора — порядка нескольких киловольт.

Нижняя рабочая частота оптрона не ограничена — оптроны могут работать в цепях постоянного тока. Верхняя рабочая частота оптронов, оптимизированных под высокочастотную передачу цифровых сигналов, достигает сотен МГц. Верхние рабочие частоты линейных оптронов существенно ниже (единицы—сотни кГц). Наиболее медленные оптроны, использующие лампы накаливания, фактически являются эффективными фильтрами низких частот с граничной полосой порядка единиц Гц.

Фотодиоды.

Фотодиод — это светочувствительный полупроводниковый элемент с одним p-n переходом, обратный ток которого меняется в зависимости от уровня освещенности. Величина на которую происходит его изменение при этом, называется фототоком.

Фотодиоды используют для преобразования сигналов передаваемых в оптическом режиме в электрическую форму. Малая инерционость фотодиодов способствует приему передачи информации, с большой плотностью, например, в при передаче ее по оптоволоконным линиям. Кроме того фотодиоды могут использоваться в фотоприемниках дистанционного управления и т. д.

 

 

РЕЗИСТОРЫ

Резистор — элемент электрической цепи, играющий роль активного сопротивления электрическому току. В электронной аппаратуре используются для создания необходимого режима работы активных и нелинейных элементов схемы.

С практической точки зрения, наиболее важные параметры обычного резистора - это номинальная величина его сопротивления, и номинальная тепловая мощность, рассеиваемая длительное время, без значительных измененений характеристик и целостности конструкции.

Постоянный резистор без указания номинальной мощности рассеивания.
Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,05 Вт.
Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,125 Вт.
Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,25 Вт.
Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,5 Вт.
Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 1 Вт.
Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 2 Вт.
Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 5 Вт.
Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 10 Вт.

Классификация резисторов:

По назначению:

Резисторы общего назначения

Электронные схемы подавляющего большинства бытовых устройств широкого употребления (компьютеров, телевизоров, муз.центров и. т. д.), собраны с использованием таких резисторов. Резисторы одного и того же номинала, имеют разброс сопротивлений. Значение возможного отклонения от номинала указывается в процентах и называется - точностью. Резисторы общего назначения изготавливаются с точностью ±20 %, ±10 %, ±5 %.