Elektronické součástky – typy a využití

Jsi v bastlení začátečník? Máme pro tebe kompletní přehled součástek, které jistě využiješ. Všechny typy součástek jsme popsali v článku na blogu.
Elektronické součástky

Veškeré elektronické konstrukce, moduly a zařízení jsou prakticky složeny z několika základních stavebních a konstrukčních prvků, které se souhrnně nazývají elektronické součástky.

V tomto článku si představíme jednotlivé základní typy a stručně popíšeme k čemu tyto prvky v elektronickém zařízení slouží.

Elektronické součástky se řadí do několika základních skupin:
Pasivní, Aktivní, Elektromechanické a Mechanické.

Pasivní – nevnášejí do obvodu žádnou energii.
Aktivní – schopné zvyšovat energii signálu pomocí energie z vnějšího zdroje, popř. aktivním způsobem energii signálu měnit.
Elektromechanické – přeměňují elektrickou energii na energii mechanickou.
Mechanické – jedná se o jakékoli mechanické prvky, které jsou součástí elektronického zařízení, ale nijak elektrickou energii nemění. Mohou se však podílet na jejím přenosu.

Pasivní součástky

Rezistor

Rezistor je součástka, která se vyznačuje především tím, že do elektrického obvodu vnáší určitou hodnotu elektrického odporu. Z tohoto důvodu je též nesprávně pojmenovávána jako „odpor“. Důvodem pro vložení rezistoru do obvodu je snížení velikosti elektrického proudu nebo získání úbytku napětí.

Hodnota odporu rezistoru má jednotku Ohm a značku Ω.
Reálný rezistor nevykazuje pouze elektrický odpor, ale také sériovou indukčnost a paralelní kapacitu. Tyto parazitní veličiny se nejvíce projevují při vyšších frekvencích.

Rezistory se rozdělují do dvou základních typů: pevné a proměnné.

Pevné rezistory jsou nejběžnější a nejpočetnější součástkou osazenou na plošném spoji elektronického zařízení. Můžou být v provedení s drátovými vývody, nebo v provedení pro povrchovou montáž – SMD(Surface Mout Device).

Schematická značka rezistoru
Schematická značka používaná v USA a Japonsku
Rezistory v provedení s drátovými vývody
Rezistory v provedení povrchové montáže SMD

Proměnné rezistory jsou rezistory u kterých je možné měnit hodnotu odporu. Změna hodnoty odporu se ve většině případů provádí mechanicky. Tyto rezistory se dělí na potenciometrypotenciometrické trimry a reostaty.

Potenciometry a trimry mají shodnou konstrukci, kdy součástka má tři vývody – dva krajní představují krajní vývody odporové vrstvy a lze mezi nimi naměřit hodnotu odporu odpovídající maximálnímu odporu součástky. Tato hodnota je též uvedena v označení součástky. Třetí vývod je připojen na pohyblivý kontakt, který lze mechanicky posouvat po odporové dráze součástky a tím měnit hodnotu odporu mezi tímto vývodem a některým z krajních vývodů. Těmito součástkami lze vytvořit např. proměnný odporový dělič napětí.

Rozdíl mezi potenciometrem a potenciometrickým trimrem je pouze v použitém způsobu ovládání. Potenciometr využívá pro ovládání pohyblivého kontaktu hřídel, na kterou lze nasadit nějaký typ ovládacího knoflíku – otočná varianta a mají možnost montáže do panelu. Existují také varianty posuvné. Potenciometrický trimr je ve většině případů v otočné variantě, kde je pro ovládání pohyblivého kontaktu nutné použít nějaký nástroj – většinou šroubovák a jsou pouze pro montáž na desku plošných spojů. Obě součástky se dnes vyrábějí i v provedení povrchové montáže SMD.

Reostat je vlastně též potenciometr, ale má jen dva vývody – jeden krajní vývod odporové vrstvy a vývod pohyblivého kontaktu. Z tohoto důvodu ho lze využít pouze jako součástku s proměnným odporem a nelze s ním vytvořit dělič napětí.

Schematická značka potenciometru
Shematická značka potencometrického trimru
Nejběžnejší provedení potenciometru – otočné
Potenciometrický trimr
Potenciometr v posuvném provedení

Existují ještě další typy rezistorů, které mají navíc speciální vlastnosti. Takovým typem je termistor, který mění hodnotu odporu v závislosti na teplotě a využívá se proto jako čidlo měření teploty. Další je fotorezistor, který mění hodnotu odporu podle intenzity dopadajícího světla. Používá se tedy jako čidlo měření hodnoty osvětlení.

Další podrobnosti o rezistoru lze nalézt na české Wikipedii.

Kondenzátor

Druhou nejpočetnější součástkou v elektronických zařízeních je kondenzátor. Je to součástka jejíž základní vlastností je kapacita. Slouží pro dočasné uchování elektrického náboje. Pro svoje vlastnosti se využívá v elektrickém obvodu jako prvek pro potlačování rušivých signálů – filtrů, tvorbu kmitajících obvodů, vyhlazování stejnosměrného napájecího napětí a v případě velkých kapacit i pokrývání proudových špiček odebíraných zařízením.

Principiálně je kondenzátor řešen jako dvě oddělené vodivé desky, mezi nimiž je nevodivý materiál – dielektrikum. Po připojení kondenzátoru ke zdroji stejnosměrného napětí, protéká kondenzátorem elektrický proud do té doby, než se kondenzátor nabije na napětí zdroje. Po nabití lze z kondenzátoru zase uloženou energii čerpat.

Hodnota kapacity kondenzátoru má jednotku Farad a značku F. Ve skutečnosti je základní jednotka příliš velká a běžné hodnoty se pohybují řádově v piko až mikro Faradech – pF až μF.

Stejně jako reálný rezistor, nemá ani reálný kondenzátor pouze svoji základní vlastnost – kapacitu, ale obsahuje též sériový odpor a indukčnost.

Kondenzátory se dělí podle typu dielektrika na keramické, fóliové a elektrolytické. Stejně jako rezistory jsou i kondenzátory ve dvou variantách – pevné a proměnné.

Značka keramického, nebo fóliového kondenzátoru
Značka elektrolytického kondenzátoru
Značka proměnného kondenzátoru
Keramický kondenzátor s drátovými vývody
Keramický kondenzátor v provedení pro povrchovou montáž – SMD
Elektrolytický kondenzátor s drátovými vývody
Elektrolytický kondenzátor v provedení pro povrchovou montáž – SMD
Proměnný kondenzátor v provedení s vývody a SMD

Další podrobnosti o kondenzátorech na Wikipedii.

Cívka

Dalším zástupcem pasivních součástek jsou cívky. Cívka je pasivní součástka, která má schopnost při průchodu elektrickým proudem vytvářet magnetické pole a akumulovat jeho energii. Změna proudu protékajícího vinutím vytváří elektromotorickou sílu s protisměrným směrem. Podobně proměnné magnetické pole, které proniká do cívky, vyvolává indukci napětí. Její základní vlastností je indukčnost.

Využívají se pro filtrační účely, ochrany proti přepěťovým špičkám (odrušovací tlumivky), rezonanční obvody, ve spínaných stabilizátorech (u zvyšovacích měničů se využívá schopnosti indukovat mnohem vyšší napětí při rychlé změně proudu) atd.

Hodnota indukčnosti má jednotku Henry a značku H. Ve skutečnosti je základní jednotka příliš velká a běžné hodnoty se pohybují řádově v nano až mili Henry – nH až mH.

Také reálná cívka nevykazuje pouze indukčnost, ale též sériový odpor, paralelní odpor a paralelní kapacitu.

Schematická značka cívky
Schematická značka cívky používaná v USA a Japonsku
Různé typy a provedení cívek

Cívky jsou obsaženy např. i v transformátorech, relé, elektromagnetických ventilech, motorech apod.

Bližší informace o cívkách na Wikipedii.

Aktivní součástky

Rozsáhlá skupina různých polovodičových součástek. Mohou obsahovat jeden polovodičový prvek, např. dioda, nebo i miliardy polovodičových prvků – např. mikroprocesor v PC.

Do této skupiny patří:

Tranzistor

Zřejmě nejpoužívanější a nejpočetnější součástka v elektronických konstrukcích z této skupiny. Základní vlastností tranzistoru je schopnost zesilovat proud, nebo napětí. Jedná se o součástky složené ze tří vrstev dvou typů polovodičového materiálu – typu P a typu N. Jsou základními prvky všech integrovaných obvodů.

Tranzistory se dělí do dvou základních skupin – bipolární a unipolární.
To podle toho, které druhy nosičů energie se v konkrétním typu uplatňují.

Bipolární: u těchto tranzistorů se na přenosu energie podílejí oba typy nosičů. Tedy jak elektrony, tak díry. Výstupní proud je řízen vstupním proudem. Podle uspořádání polovodičových materiálů se dělí na tranzistory typu NPN, nebo PNP.

Unipolární: u těchto tranzistorů se na přenosu energie podílí vždy jen jeden typ nosiče. Tedy buď elektrony, nebo díry. Výstupní proud je řízen elektrickým polem vytvářeným vstupním napětím. Označují se jako FET (Field Effect Tranzistor) tranzistory. Podle uspořádání polovodičových materiálů se dělí na tranzistory s kanálem typu N, nebo P.

Tranzistory se ve většině případů používají jako zesilovací součástky, nebo spínací součástky.

Schematická značka bipolárního tranzistoru typu NPN
Schematická značka bipolárního tranzistoru typu PNP
Schematická značka unipolárního tranzistoru s kanálem typu N
Schematická značka unipolárního tranzistoru s kanálem typu P
Různé typy tranzistorů s drátovými vývody
Různé typy tranzistorů v provedení pro povrchovou montáž SMD

Více podrobností o tranzistorech na Wikipedii.

Dioda

Diody jsou součástky se dvěma vývody složené ze dvou polovodičových materiálů typu P a N. Vyznačují se rozdílným chováním podle polarity přiloženého napětí. Po připojení kladnějšího napětí na jeden vývod, nežli je na druhém, klade dioda jen malý odpor průchodu elektrického proudu, zatímco při opačném zapojení je dioda téměř nevodivá. Tohoto jevu se nejvíce využívá pro usměrňování střídavého proudu.

Schematická značka diody

Existují také speciální diody, které průchodem proudu emitují(vyzařují) světlo určité vlnové délky(barvy). Takovým diodám se říká svítivá diodaLED(Light-Emitting Diode). Na opačném principu fungují detekční diody, které mění průchodnost proudu diodou na základě intenzity světelného záření.

Různé typy diod v provedení s drátovými vývody
Různé typy diod v provedení pro povrchovou montáž SMD

Více o diodách na Wikipedii.

Tyristor, Triak, Diak

Jsou součástky složené z více vrstev polovodičových materiálů P a N. Používají se ve většině případů jako spínací prvky. Jelikož se jedná o víceméně o specializované součástky, které nejsou tak rozšířené, nebudeme je zde více rozebírat.

Případný zájemce o podrobnosti může navštívit Wikipedii: Tyristor, Triak, Diak.

Integrovaný obvod

Jako posledního zástupce aktivních elektronických součástek si přiblížíme integrované obvody.

Integrované obvody jsou součástky složené z mnoha miniaturních elektronických součástek, které jsou uvnitř integrovaného obvodu propojeny do předem zamýšleného funkčního celku. Každý integrovaný obvod má tedy přesně danou funkci. Některé z integrovaných obvodů v sobě mohou takových jednotlivých celků obsahovat více a tím poskytnout více funkcí v jednom obvodu.

Mezi integrované obvody se řadí např. mikroprocesory, mikrokontrolery, obvody pro správu napájení, obvody obsahující základní logické funkce a tak podobně.

Z důvodů nepřeberného množství integrovaných obvodů a jejich funkcí je více rozebírat nebudeme. Podrobnosti opět na Wikipedii.

Elektromechanické součástky

Jsou součástky, které nějakým způsobem přeměňují elektrickou energii na energii mechanickou, nebo mechanickým způsobem elektrickou energii ovlivňují.

Typickým příkladem jsou elektrické motory, reproduktory, spínače a konektory. Do této kategorie se také řadí relé, různé elektromagnety a např. též pojistky.

Opět se jedná o velmi širokou oblast různých součástek a dále ji podrobněji rozebírat nebudeme.

Mechanické součástky

Jsou veškeré mechanické komponenty elektronického zařízení, které se nepodílejí na vedení, či změně elektrické energie.

Jedná se o různé držáky, krabičky, kryty, spojovací materiál, chladiče, hmatníky pro tlačítka, knoflíky pro potenciometry a podobně.

Některé kovové krabičky, nebo kryty mohou sloužit jako stínění elektronického zařízení před šířením elektromagnetického rušení do okolí, nebo z okolí do zařízení.

Share on facebook
Facebook
Share on google
Google+
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on pinterest
Pinterest

Napsat komentář

Nejčtenější články

Akční nabídka

Arduino UNO R3

ATmega328P, Klon

160 Kč

RobotDyn 4×3

Maticová analogová klávesnice

91,10 Kč

Arduino Gamepad

Joystick Shield

146,90 Kč