Компоненты электронной техники (стр. 1 из 11)

Введение

Радиоэлектронное устройство — это изделие, состоящее из отдельных электронных функциональных узлов, каждый из которых выполняет определенную операцию. Функциональный узел состоит из пассивных и активных элементов, соединение которых образует электрическую схему. Эффективность электронной аппаратуры обусловлена высоким быстродействием, точностью и чувствительностью входящих в нее элементов, важнейшими из которых являются электронные приборы.

Исторически в развитии технической электроники можно выделить три основных этапа: ламповая электроника, полупроводниковая электроника, микроэлектроника.

Ламповая электроника, как раздел технической электроники, берет начало с XIX века, когда русский электротехник Ладыгин создал первую лампочку накаливания, далее работы Эдиссона и Столетова послужили началом изучения электронных явлений (термоионная и фотоэлектронная эмиссия). Следующим этапом послужило изобретение радиоприемника Поповым, лампового детектора Флемингом, введения в детектор управляющего электрода Де Форестом Ли. Совершенствование электронных ламп привело к появлению, в настоящее время, вакуумных интегральных схем и миниатюрных ламп различного назначения.

Наряду с этими приборами разрабатывались и развивались другие электронные приборы: электроннолучевые, ионные, фотоэлектронные, полупроводниковые.

Применение полупроводниковых приборов позволило в несколько раз уменьшить габаритные размеры многоэлементных установок, повысить надежность работы, снизить потребляемую мощность.

Современный этап развития электронной техники характеризуется значительным усложнением электронной аппаратуры. Габаритные размеры обычных дискретных приборов не удовлетворяют требованиям размеров и надежности современной электронных устройств. Все большее развитие получает микроэлектроника – отрасль электроники, охватывающая исследования и разработку интегральных микросхем и принципов их применения. Интегральная микросхема – это законченный функциональный узел, выполненный на единой несущей конструкции – подложке, в едином технологическом процессе и выполняющий определенную функцию преобразования информации.

Современные технические средства электроники широко используются во всех отраслях народного хозяйства, в том числе и в медицинской аппаратуре. В связи с повышенным требованием к качеству изготовления, точности параметров, достоверности измерений этой аппаратуры, выделяется отдельное направление – медицинская электроника.

Компоненты электронной техники делятся на активные и пассивные.

Активные элементы способны усиливать, обрабатывать и преобразовывать сигналы. Пассивные — накапливать или расходовать энергию сигнала.

Элемент электрической схемы, имеющий определенное функциональное назначение и имеющий выводы для соединения с другими элементами, называется деталью радиоэлектронного устройства, или радиодеталью.

С помощью этих приборов можно сравнительно просто и во многих случаях с высоким к.п.д., преобразовать электрическую энергию по форме, величине и частоте тока или напряжения. Кроме того, с помощью электронных приборов, удается преобразовать неэлектрическую энергию в электрическую и наоборот (фотоэлементы, терморезисторы, пьезоэлементы и т.д.). Разнообразные электронные датчики и измерительные приборы позволяют с высокой точностью измерять, регистрировать и регулировать изменение всевозможных неэлектрических величин – температуры, давления, деформации, прозрачности и т.д.

Основными компонентами электронной техники являются: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и дроссели, трансформаторы, коммутационные устройства, электровакуумные приборы, приборы отображения информации, полупроводниковые приборы, акустические приборы, антенны, пьезоэлектрические приборы, линии задержки, источники тока, предохранители и разрядники, электродвигатели, лампы накаливания, элементы цифровой техники, элементы аналоговой техники, провода, кабели, волноводы.

1. Резисторы

Резисторы — пассивные элементы, в которых происходит необратимый процесс поглощения электрической энергии и превращения ее в тепловую. Основное функциональное назначение резисторов — оказывать известное (номинальное) сопротивление электрическому току с целью регулирования тока и напряжения.

Используются в качестве нагрузочных и токоограничительных элементов, делителей напряжения, добавочных сопротивлений и шунтов в измерительных цепях и т.д.

Различают постоянные, переменные и подстроечные резисторы. Резисторы, сопротивление которых нельзя изменять в процессе эксплуатации, называют постоянными. Резисторы, изменением сопротивлений которых осуществляются различные регулировки в процессе работы аппаратуры, называют переменными. Резисторы, сопротивление которых изменяют только в процессе налаживания аппаратуры, называют подстроечными.

По виду вольтамперной характеристики различают резисторы линейные и нелинейные (постоянного и переменного сопротивления). В нелинейных резисторах в качестве токопроводящего элемента применяются разные полупроводниковые материалы.

По конструкции резисторы подразделяются на пленочные, объемные и проволочные, а по материалу токопроводящего (резистивного) элемента – на пленочные, углеродистые, металлопленочные, металоокисные, металлодиэлектрические, композиционные и полупроводниковые. В проволочных резисторах токопроводящим слоем служит проволока с высоким удельным сопротивлением, намотанная на цилиндрические или плоские диэлектрические каркасы. В непроволочных резисторах токопроводящим слоем является слой углерода или металла, нанесенный на керамический стержень.

По способу защиты резистивного элемента различают резисторы неизолированные, изолированные (лакированные), компаундированные, опрессованные пластмассой, герметизированные и вакуумированные.

К основным параметрам резисторов относятся: номинальное значение сопротивления, допустимое отклонение от номинального значения, номинальная мощность рассеивания, температурный коэффициент сопротивления, уровень шумов, собственная индуктивность и емкость.

Сопротивление резисторов – характеризует его способность препятствовать протеканию электрического тока. Его измеряют в Омах (Ом), килоОмах (0м), мегаОмах (МОм) и т.д.

Номинальное значение сопротивления резистора – значение сопротивления, которое должен иметь резистор в соответствии с нормативной технической документацией (ГОСТ, ТУ). Определяет силу проходящего через резистор тока при заданной разности потенциалов на его выводах. Резисторы широкого применения выпускаются с номинальным значением сопротивления от долей Ома до сотен мегаОм, согласно стандартной шкале сопротивлений. Номинальное значение сопротивления указывается на корпусе резистора.

Фактическое сопротивление каждого резистора может отличаться от номинального на допустимое отклонение. Допустимое отклонение от номинального значения зависит от класса точности. Различают три основных класса точности:

I класс точности с отклонением от номинального значения сопротивления ±5%;

II класс ±10%;

III класс ±20%.

В табл. 1.1 приведены ряды номинальных сопротивлений трех основных классов точности.

Номинальная величина сопротивления имеет шесть рядов: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192. Цифра после буквы Е указывает число номинальных величин в данном ряду.

Ряды Е представляют собой геометрическую прогрессию со знаменателем q_n, равным: для ряда Е6

; для Е12 ; для Е24 ; для Е48 ; для Е96 ; для Е192 .

Таблица 1.1. Ряды номинальных величин сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов общего применения

Индекс ряда	Номинальные значения (единицы, десятки, сотни Ом, килоОм, килоОм, мегаОм, гигаОм, пикофарад, микрофарад, фарад)						Допустимое отклонение от номинальных значений, %
Е6 Е12 Е24	1,0 1,0 1,2 1,0 1,1 1,2 1,3	1,5 1,5 1,8 1,5 1,6 1,8 2,0	2,2 2,2 2,7 2,2 2,4 2,7 3,0	3.3 3,3 3,9 3,3 3,6 3,9 4.3	4.7 4,7 5,6 4,7 5,1 5,6 6,2	6,8 6,8 8.2 6,8 7.5 8,2 9,1	± 20 ± 10 ± 10 ± 5 ± 5 ± 5 ± 5

Фактически величины сопротивлений отличаются от номинальных в пределах допусков, указываемых в процентах. Постоянные резисторы, обычно используемые в измерительной аппаратуре, имеют допуски ±0,01%; ±0,02%; ±0,05%;±0,1%; ±0,2%; ±0,5%; ±1%; ±2%, ±5%, ±10%, ±20%, ±30%. Номинальные величины сопротивлений с допусками ±5%, ±10% и ±20% должны соответствовать значениям приведенным в таблице 1.1 и полученным путем умножения этих чисел на 10ⁿ, где n – целое положительное или отрицательное число.