1. Элементы электронных устройств. Закон Ома.

Простейшие элементы электронных устройств, это:

1) Конденсатор – устройство с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью, способное накапливать энергию в электрическом поле. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Обычно состоит из двух электродов в форме пластин (обкладки), разделённых диэлектриком, толщина которых меньше размера обкладок.

Основные параметры:

• Ёмкость характеризует способность конденсатора накапливать электрический заряд. Различают номинальную (обозначенная) и реальную (измеренная) ёмкость. По определению ёмкости, заряд на обкладках пропорционален напряжению между обкладками: . Типичные значения ёмкости составляют от 1пикоФарад до Сотен микроФарад, но некоторые достигают десятков Фарад. Ёмкость определяется по формуле: . Для получения больших ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно, при этом общая ёмкость равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею: . Ёмкость при последовательном соединении всегда меньше минимальной ёмкости конденсатора, входящего в батарею: .

• Допускаемое отклонение действительной ёмкости от номинала

• Номинальное напряжение – значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах.

• Тангенс угла диэлектрических потерь – отношение мнимой и вещественной части диэлектрической проницаемости: . При синусоидальном токе: . Добротность – величина, обратная тангенсу угла потерь:

• Температурный коэффициент ёмкости (ТКЕ) – относительно изменение ёмкости при изменении температуры окружающей среды на 1 градус Цельсия или Кельвина: . ТКЕ применяется для характеристики конденсаторов со значительной линейной зависимостью ёмкости от температуры. Однако ТКЕ определяется не для всех типов конденсаторов.

• Ток утечки – ток, который протекает в землю или на сторонние проводящие части в электрической неповреждённой цепи.

• Сопротивление изоляции – характеристика, влияющая на степень безопасности эксплуатации электроустановок.

По виду диэлектрика конденсаторы бывают:

1. С газообразным диэлектриком

2. С жидким диэлектриком

3. С твёрдым неорганическим диэлектриком

4. С твёрдым органическим диэлектриком

5. С оксидным диэлектриком

2) Дроссель или катушка индуктивности – (обычно имеет цилиндрическую или спиральную форму, 1 или многослойный) предназначен для обеспечения большого сопротивления для переменных токов и малого – для постоянных низкочастотных. Дроссель обладает так же способностью накапливать энергию, но не в электрическом, а в магнитном поле. Ведёт себя подобно конденсатору, за исключением того, что рассматривать нужно не напряжение, а ток.

Если подключить параллельно дроссель и конденсатор то получится колебательный контур.

3) Диод (p-n переход) – двухэлектродный электронный прибор, обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу – катодом.

Обратный ток диодов общего назначения измеряется в наноамперах, поэтому им пренебрегают, пока обратное напряжение не достигнет напряжения пробоя.

P имеет электронную проводимость (лидирована донорной примесью)

N имеет дырочную проводимость (лидирована акценнторной примесью)

Различают несколько разновидностей диодов:

• стабилитрон

• варикап

• фото и светодиоды

Параметры диода:

• максимальный прямой ток

• ёмкость

• ток утечки

• время восстановления обратного сопротивления

4) Резистор — пассивный элемент электрической цепи, в идеале характеризуемый только сопротивлением электрическому току, то есть для идеального резистора в любой момент времени должен выполняться закон Ома.

В зависимости от назначения делят на группы:

1. общее назначение (1 Ом – 10 Мом)

2. спецназначения

   1. высокоомные (10 МОМ – 100 ТероОм)

   2. высоковольтные (10 Ом, 10 кВ)

   3. высокочастотные

   4. рецезионные ((допуск на номинал) от 0,001 до 1%)

3. переменные

   1. подстрочные – рис.

   2. регулировочные – рис.

Любой резистор является источником тепловых шумов. Номинальное сопротивление резисторов должно соответствовать одному из 6 рядов Е₆, Е₁₂, Е₂₄, Е₄₈, Е₉₆, Е₁₉₂.

При последовательном соединении резисторов их сопротивления складываются:

R=R₁+R₂+R₃…

При параллельном соединении резисторов складываются величины, обратно пропорциональные сопротивлению (то есть общая проводимость складывается из проводимостей каждого резистора )

Мощность выделяемая резистором P=I²R

Закон Ома: Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку. – для линейной цепи, где ток зависит от напряжения (R=const)

Закон Ома для полной цепи: Сила тока в цепи прямо пропорциональна ЭДС источника.

4. Транзистор. Большинство транзисторов конструктивно представляют собой корпус с тремя выводами. Цоколевка транзисторов (расположение эмиттера, коллектора и базы) на корпус не выносится и определяется по справочной литературе. Наиболее употребляемые конструктивные исполнения транзисторов:

5. Интегральные микросхемы. В отличие от других элементов отличаются большим количеством контактных ножек. Для удобства работы с микросхемами любого конструктивного исполнения необходимо знать точку отсчета выводов. Для этого на корпус микросхемы наносится ключ.

Одна и та же марка микросхем может выпускаться разных видов. Тип микросхемы обычно указывается на корпусе, и состоит из номера серии и функционального обозначения. Например: К155ТЛ1 – триггер Шмидта. Параметры микросхем подразделяют на общие и конкретные для каждого типа микросхемы.