معرفی جامع و کاربردی قطعات الکترونیکی

تعداد زیادی از قطعات الکترونیکی وجود دارند که برای ساخت مدارهای الکترونیکی از آن‌ها استفاده می‌شود. بدون این قطعات الکترونیکی مدارها هرگز کامل نیستند یا عملکرد خوبی ندارند. از این قطعات الکترونیکی می‌توان به مقاومت‌ها، دیودها، خازن‌ها، مدارهای مجتمع و… اشاره کرد. برخی از این قطعات از دو یا چند ترمینال تشکیل شده‌اند که به برد مدار لحیم می‌شوند. برخی ممکن است در قالب مدارهای مجتمع یا همان آی‌سی‌ها باشند که در آن‌ها قطعات نیمه‌هادی مختلفی یکپارچه شده‌اند. 

قطعات الکترونیکی

قطعات الکترونیکی قطعات گسسته‌ای هستند که به عنوان اجزای اصلی و اساسی مدارهای الکتریکی و الکترونیکی به کار می‌روند.

این قطعات حداقل دو ترمینال دارند که برای اتصال به مدار استفاده می‌شوند. طبقه‌بندی قطعات الکترونیکی را می‌توان بر اساس اکتیو، پسیو و الکترومکانیکی بودنشان انجام داد.

در طراحی یک مدار الکترونیکی باید موارد زیر را در نظر داشت:

• قطعات الکترونیکی اصلی: خازن‌ها، مقاومت‌ها، دیودها، ترانزیستورها و…
• منابع ‌توان: ژنراتورهای سیگنال و منبع تغذیه DC.
• ابزار اندازه‌گیری و تجزیه و تحلیل: اسیلوسکوپ پرتو کاتدی (CRO)، مولتی‌متر و غیره.

قطعات الکترونیکی اکتیو

این قطعات برای تقویت سیگنال‌های الکتریکی جهت تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌شوند. یک قطعه اکتیو از طریق منبع الکتریکی هدایت می‌شود. همه این اجزا به مقداری منبع انرژی احتیاج دارند که به طور معمول از مدار DC گرفته می‌شود. قطعات اکتیو با کیفیت‌های مختلف موجودند و شامل اسیلاتور، IC (مدار مجتمع) و ترانزیستور هستند.

قطعات الکترونیکی پسیو

این قطعات الکترونیکی از انرژی مدار الکترونیکی استفاده نمی‌کنند، زیرا به منبع تغذیه متکی نیستند. در نتیجه، این قطعات نمی‌توانند تقویت کنند، اگرچه می‌توانند جریان یا ولتاژ را تغییر دهند. قطعات الکترونیکی پسیو که عمدتاً دو ترمینال دارند، شامل اجزایی مانند مقاومت، سلف، ترانسفورماتور و خازن هستند.

قطعات الکترومکانیکی

این قطعات از یک سیگنال الکتریکی برای ایجاد برخی تغییرات مکانیکی مانند چرخاندن موتور استفاده می‌کنند. به طور کلی، قطعات الکترومکانیکی از جریان الکتریکی برای تشکیل یک میدان مغناطیسی استفاده می‌کنند تا حرکت فیزیکی ایجاد شود. انواع مختلفی از کلیدها و رله‌ها در این نوع قطعات قابل استفاده هستند. دستگاه‌هایی که دارای فرایند الکتریکی و همچنین مکانیکی هستند، در زمره قطعات الکترومکانیکی قرار می‌گیرند.

قطعات الکترونیکی پسیو

این قطعات الکترونیکی می‌توانند انرژی را به صورت جریان یا ولتاژ ذخیره یا حفظ کنند. در ادامه، درباره برخی از این قطعات آشنا می‌شویم.

مقاومت

مقاومت یک قطعه الکترونیکی پسیو با دو سر یا دو ترمینال است که برای مقابله یا محدود کردن جریان استفاده می‌شود. مقاومت بر اساس قانون اهم کار می‌کند که می‌گوید: «ولتاژ اعمال شده به دو سر یک مقاومت مستقیماً با جریان عبوری از آن متناسب است.» رابطه بین ولتاژ‌ V مقاومت و جریان I آن به صورت V=RI بیان می‌شود. واحد مقاومت اهم است و شکل و نماد آن در تصویر زیر نشان داده شده است.

مقاومت‌ها اغلب بر اساس مشخصاتی مانند توان نامی، نوع ماده مورد استفاده و اندازه مقاومت طبقه‌بندی می‌شوند. این نوع مقاومت‌ها برای کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.

مقاومت ثابت

از این نوع مقاومت برای تنظیم شرایط مناسب در یک مدار الکترونیکی استفاده می‌شود. مقدار مقاومت در مقاومت‌های ثابت در مرحله طراحی مدار تعیین می‌شود و بر این اساس، نیازی به تنظیم مدار نیست.

مقاومت متغیر

مقاومت متغیر قطعه‌ای است که برای تغییر مقاومت مطابق با نیاز ما در یک مدار الکترونیکی استفاده می‌شود. این مقاومت‌های متغیر شامل یک عنصر مقاومت ثابت و یک لغزانه هستند که مقاومت را تغییر می‌دهند. مقاومت‌های متغیر  به عنوان قطعه سه‌سر برای کالیبراسیون استفاده می‌شوند.

خازن

یک خازن از دو صفحه رسانا با یک عایق بین آن‌ها ساخته شده و انرژی الکتریکی را به صورت یک میدان الکتریکی ذخیره می‌کند. خازن سیگنال‌های DC را مسدود کرده و سیگنال‌های AC را عبور می‌دهد. بار الکتریکی ذخیره شده در خازن Q=CV است که در آن، C ظرفیت خازن و V ولتاژ اعمال شده است.

خازن‌ها انواع مختلفی مانند خازن‌های فیلم، سرامیک، الکترولیتی و متغیر دارند. برای یافتن مقدار آن‌ها از اعداد و روش‌های کدگذاری رنگ استفاده می‌شود و همچنین می‌توان مقدار ظرفیت آن‌ها را با LCRمتر پیدا کرد.

سلف یا القاگر

از سلف به عنوان مقاومت AC یاد می‌شود که انرژی الکتریکی را به صورت انرژی مغناطیسی ذخیره می‌کند. سلف در برابر تغییرات جریان مقاومت می‌کند و واحد استاندارد آن هانری (H) است. از توانایی تولید خطوط مغناطیسی به عنوان اندوکتانس یاد می‌شود.

سایر قطعات الکترونیکی پسیو

سایر اجزای الکترونیکی پسیو شامل انواع مختلف سنسورها، موتورها، آنتن‌ها، مموریستورها و غیره هستند.

قطعات الکترونیکی اکتیو

این قطعات به منبع انرژی متکی بوده و قادر به کنترل جریان الکترون از طریق منبع هستند. برخی از این قطعات الکترونیکی، نیمه‌هادی مانند دیودها، ترانزیستورها، مدارهای مجتمع، نمایشگرهای مختلف مانند LCD ،LED ،CRT و برخی منابع تغذیه مانند باتری‌ها، سلول‌های فتوولتائیک و سایر منابع تغذیه AC و DC هستند.

دیود

دیود قطعه‌ای است که اجازه می‌دهد جریان تنها در یک جهت جریان یابد و معمولاً با مواد نیمه‌هادی ساخته می‌شود. این قطعه دارای دو ترمینال به نام‌های آند و کاتد است. دیودها بیشتر در مدارهایی مانند مدارهای AC به DC استفاده می‌شوند.

این قطعات در انواع مختلفی مانند دیودهای PN، دیودهای زنر، LEDها، دیودهای نوری و غیره موجود هستند. 

ترانزیستور

ترانزیستور یک قطعه نیمه‌هادی سه سر است که از آن اغلب به عنوان قطعه سوئیچینگ و همچنین به عنوان تقویت‌کننده استفاده می‌شود. این قطعه سوئیچینگ می‌تواند کنترل شده با ولتاژ یا کنترل شده با جریان باشد. با کنترل ولتاژ اعمال شده به یک ترمینال جریان دو ترمینال دیگر کنترل می‌شود. ترانزیستورها در حالت کلی دو نوع هستند: ترانزیستور پیوندی دو قطبی (BJT) که خود این‌ها می‌توانند ترانزیستور PNP و NPN باشند و ترانزیستور اثر میدان (FET).

مدار مجتمع یا آی سی (IC)

مدار مجتمع یا آی‌سی یک قطعه خاص است که با هزاران ترانزیستور، مقاومت، دیود و سایر قطعات الکترونیکی روی تراشه کوچک سیلیکونی ساخته می‌شود. این‌ها اجزای سازنده دستگاه‌های الکترونیکی کنونی مانند تلفن‌های همراه، رایانه‌ها و غیره هستند. آی‌سی‌ها می‌توانند مدارهای مجتمع آنالوگ یا دیجیتال باشند. این قطعات الکترونیکی که بیشتر در مدارهای الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، آپ‌امپ، تایمر، مقایسه‌کننده، آی‌سی سوئیچ و… هستند. بسته به کاربرد، می‌توان این ICها را به عنوان ICهای خطی و غیرخطی طبقه‌بندی کرد.

نمایشگرها

صفحه نمایش کریستال مایع (LCD) یک فناوری صفحه تخت است که بیشتر در کاربردهایی مانند مانیتورهای کامپیوتر، نمایشگرهای تلفن همراه، ماشین‌حساب‌ها و غیره استفاده می‌شود. این فناوری از دو فیلتر قطبی و الکترود برای غیرفعال کردن یا فعال کردن نور استفاده می‌کند.

نمایشگری مانند ال‌سی‌دی بیشترین ماژول مورد استفاده در مدارهای الکتریکی و همچنین الکترونیکی است. این نوع نمایشگرها شامل 2 ردیف و 16 ستون هستند و به همین دلیل به عنوان نمایشگر عددی شناخته می‌شود. این نوع نمایشگر برای نشان دادن حداکثر 32 کاراکتر استفاده می‌شود.

فناوری نمایش لوله پرتوی کاتدی (CRT) بیشتر در تلویزیون‌ها و صفحه‌های رایانه‌ای استفاده می‌شود که با حرکت پرتو الکترون به جلو و عقب در پشت صفحه کار می‌کنند. این لوله یک لوله خلأ امتداد یافته است که در آن سطح مسطح دارای اجزای خارجی به عنوان تفنگ الکترون، پرتو الکترون و صفحه فسفر است.

منابع توان

منابع مختلف برق مورد استفاده در مدارها منبع تغذیه DC و باتری‌ها هستند.

منبع تغذیه DC

در مدارهای الکترونیکی، منبع تغذیه DC بسیار ضروری است که به عنوان منبع تغذیه استفاده می‌شود. اجزای اصلی مدار الکترونیکی با منبع تغذیه DC کار می‌کنند، زیرا یک منبع الکتریسیته ثابت است. منابع تغذیه مختلفی که در مدار برای تأمین منبع مورد استفاده قرار می‌گیرد، AC به DC، منبع تغذیه سوئیچینگ (SMPS)، رگولاتورهای خطی و غیره هستند.. از آداپتور دیواری نیز به عنوان جایگزین منبع تغذیه DC در برخی از پروژه‌ها که به ۵ یا ۱۲ ولت نیاز دارند، استفاده می‌شود.

باتری‌ها

باتری یک نوع دستگاه ذخیره انرژی الکتریکی است. این قطعه برای تغییر انرژی از معمولاً مواد شیمیایی به الکتریکی به منظور تأمین برق دستگاه‌های مختلف الکترونیکی مانند تلفن‌های همراه، چراغ‌قوه، لپ‌تاپ و… استفاده می‌شود.

باتری‌ها از یک یا چند سلول تشکیل شده‌اند و هر سلول شامل یک آند، کاتد و الکترولیت است. باتری‌ها در اندازه‌های مختلف موجود هستند که به دو دسته اصلی و فرعی نیز تقسیم می‌شوند. انواع اصلی تا زمان تخلیه برق و دور ریختن آن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، در حالی که باتری‌های ثانویه حتی پس از تخلیه نیز قابل استفاده هستند. باتری‌های مورد استفاده در مدارها معمولاً از نوع 1٫5 ولت AA هستند یا از نوع 9 ولت PP3 آن‌ها استفاده می‌شود.

رله

از سوئیچ‌های الکترومغناطیسی مانند رله برای کارکرد مدارها به صورت الکترونیکی یا الکترومکانیکی استفاده می‌شود. یک رله از جریان کمی برای عملکرد خود استفاده می‌کند، بنابراین به طور کلی از رله‌ها برای تغییر جریان کم در یک مدار فرمان استفاده می‌شود. اما از رله‌ها می‌توان برای کنترل جریان‌های الکتریکی زیاد نیز استفاده کرد. سوئیچ رله را می‌توان از طریق جریان کوچکی فعال کرد تا مدار دیگری روشن یا خاموش شود. این رله‌ها رله‌های حالت جامد یا رله‌های الکترومکانیکی هستند.

EMR یا رله الکترومکانیکی شامل سیم‌پیچ، قاب، کنتاکت‌ها و آرمیچر و فنر است. در رله، این قاب قطعات مختلف را حفاظت می‌کند و آرمیچر یک قسمت متحرک است. یک سیم یا سیم‌پیچ مسی در اطراف یک میله فلزی برق‌دار می‌شود تا یک میدان مغناطیسی ایجاد کند و آرمیچر را حرکت می‌دهد. از قسمت‌های رسانا مانند کنتاکت‌ها برای بستن و باز کردن مدار استفاده می‌شود.

یک SSR یا رله حالت جامد می‌تواند با سه مدار مانند مدار ورودی، خروجی و کنترل ساخته شود. مدار ورودی همان سیم‌پیچ است، مدار کنترل مانند دستگاه کوپلینگ در بین مدارها مانند ورودی و خروجی کار می‌کند و در آخر، مدار خروجی مانند کنتاکت‌های یک رله الکترومکانیکی عمل می‌کند. این رله‌ها بسیار محبوب هستند، زیرا در مقایسه با رله‌های الکترومکانیکی ارزان، قابل اعتماد و بسیار سریع هستند.

دیود نوری

اصطلاح LED مخفف دیود ساطع‌کننده نور است. این قطعه نیمه‌هادی برای تابش نور در صورت عبور جریان از آن استفاده می‌شود. در مواد نیمه‌هادی، حامل‌های بار مانند الکترون و حفره با هم ترکیب می‌شوند و می‌توانند نور ایجاد کنند. هنگامی که نور در مواد نیمه‌هادی جامد تولید می‌شود، این LEDها را می‌توان به عنوان قطعات حالت جامد شناخت.

مواد مورد استفاده برای تولید LEDها InGaN است. این LEDهای با روشنایی بالا و در رنگ‌های سبز، آبی و فرابنفش موجود هستند. ال‌ای‌دی‌های آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفات (AlGaInP)، با روشنایی بالا و در رنگ‌های نارنجی، زرد و قرمز موجود هستند. ال‌ای‌دی GaP (گالیم فسفید) در رنگ‌های سبز و زرد موجود است.

کاربردهای LED شامل تلفن‌های همراه تا صفحه نمایشگرهای بزرگ است که برای تبلیغات استفاده می‌شوند و در لامپ‌های جادویی نیز به کار می‌روند. در حال حاضر، استفاده از این قطعات به دلیل ویژگی‌های عالی آن‌ها به سرعت در حال افزایش است. اندازه این قطعات بسیار کوچک است و از انرژی کمتری استفاده می‌کنند.

میکروکنترلر

میکروکنترلر نوعی آی‌سی است که برای اجرای یک کار خاص در سیستم تعبیه شده طراحی شده است. این قطعه الکترونیکی شامل یک حافظه، پردازنده و قابلیت‌های جانبی ورودی/خروجی روی تراشه است. بعضی اوقات، به این موارد MCU (واحد میکروکنترلر) در غیر این صورت کنترل کننده تعبیه شده گفته می‌شود. یکی از میکروکنترلرهای معروف، میکروکنترلر ARM است.

میکروکنترلرها عمدتاً در ربات‌ها، وسایل نقلیه، دستگاه‌های پزشکی، ماشین‌های اداری، لوازم خانگی، دستگاه‌های فروش، گیرنده‌های رادیویی سیار و غیره استفاده می‌شوند. عناصر مورد استفاده در میکروکنترلر عبارتند از CPU، حافظه، حافظه برنامه، حافظه داده، وسایل جانبی I/O و غیره. میکروکنترلر از سایر عناصر مانند ADC ،DAC، پورت سریال و گذرگاه سیستم پشتیبانی می‌کند.

سوئیچ‌

سوئیچ نوعی از قطعات الکترونیکی و الکتریکی است که برای اتصال یا قطع در مدار استفاده می‌شود تا جریان الکتریکی از یک هادی به سیم دیگر منتقل یا قطع شود. سوئیچ الکترومکانیکی متداول‌ترین نوع سوئیچ است که شامل یک یا چند کنتاکت الکتریکی متحرک و متصل به مدارها است.

هنگامی که مجموعه‌ای از کنتاکت‌ها در مدار به هم متصل می‌شوند، جریان وجود دارد. به همین ترتیب، هنگامی که کنتاکت‌ها قطع می‌شوند، دیگر هیچ جریانی وجود ندارد. طراحی سوئیچ‌ها می‌تواند در تنظیمات مختلف انجام شود و عملکرد آن‌ها می‌تواند به صورت دستی مانند یک دکمه صفحه کلید، یک سوئیچ نوری، و غیره انجام شود. از مایع، دما، فشار و غیره.

انواع مختلفی از کلیدهای موجود در بازار عبارتند از: دوار ، ضامن‌دار، دکمه‌ای، قطع‌کننده مدار و… . کلیدها هنگام استفاده از مدارهایی با توان بالا باید دارای طراحی خاصی باشند تا با قوس الکتریکی مواجه نشوند.

سون سگمنت

نمایشگر سون سگمنت یک ماژول صفحه نمایش است که اغلب استفاده می شود. عملکرد اصلی این دستگاه نمایش اعداد اعشاری در دستگاه‌های الکترونیکی مانند کنتورها، ساعت‌ها، سیستم‌های اطلاع‌رسانی در مکان‌های عمومی، ماشین‌حساب‌ها و غیره است.

تجهیزات اندازه‌گیری

هنگام اتصال یا طراحی مدارهای الکتریکی یا الکترونیکی، آزمایش پارامترهای مختلف و همچنین اندازه‌گیری مواردی مانند ولتاژ، فرکانس، جریان، مقاومت، ظرفیت و غیره بسیار ضروری است. بنابراین، از دستگاه‌های اندازه‌گیری، مانند مولتی متر، اسیلوسکوپ، سیگنال ژنراتور و… استفاده می‌شود.

اسیلوسکوپ

تجهیزات نمایش سیگنال مانند اسیلوسکوپ قابل اطمینان‌ترین تجهیزاتی هستند که برای مشاهده و بررسی سیگنال‌هایی که به طور مداوم تغییر می‌کنند استفاده می‌شوند. با استفاده از این تجهیزات، می‌توانیم تغییرات سیگنال‌های الکتریکی مانند جریان و ولتاژ‌ را در طول زمان بررسی کنیم. کاربردهای اسیلوسکوپ‌های الکترونیکی  در صنعت پزشکی، خودرو، مخابرات و غیره است.

اسیلوسکوپ‌ها با نمایشگرهای CRT طراحی شده‌اند، اما در حال حاضر تقریباً همه این دستگاه‌ها دیجیتال هستند و ویژگی‌هایی مانند قابلیت حافظه و ذخیره‌سازی نیز دارند.

مولتی متر

مولتی متر یک ابزار الکترونیکی و ترکیبی از آمپرمتر، اهم‌متر و ولت‌متر است. این دستگاه ها عمدتاً برای محاسبه پارامترهای مختلف درون مدارهای AC و DC مانند ولتاژ، جریان و غیره استفاده می‌شوند. مولتی‌مترهای قدیمی آنالوگ بودند، در حالی که مولتی‌مترهای جدید از نوع دیجیتال هستند. 

سیگنال ژنراتور یا فانکشن ژنراتور

همان‌طور که از نامش پیداست، از یک مولد سیگنال یا همان سیگنال ژنراتور برای تولید انواع مختلف سیگنال‌ها برای تست مدارهای مختلف استفاده می‌شود. سیگنال‌هایی که توسط سیگنال ژنراتور تولید می‌شوند، سینوسی، مثلثی، مربعی و دندان‌اره‌ای هستند. فانکشن ژنراتور همراه با اسیلوسکوپ و منبع تغذیه در طراحی مدارهای الکترونیکی یک تجهیز ضروری است.

کاربردهای قطعات الکترونیکی

یک مدار الکترونیکی که جریان را هدایت و کنترل می‌کند تا عملکرد مشخصی مانند تقویت سیگنال، انتقال داده‌ها و محاسبات را اجرا کند. این قطعات الکترونیکی هستند که با قرار گرفتن در کنار یکدیگر چنین کاری را ممکن می‌کنند.

قطعات الکترونیکی در لوازم الکترونیکی مصرفی مانند ماشین‌حساب‌ها، رایانه‌های شخصی، چاپگرها، اسکنرها، دستگاه فاکس و غیره استفاده می‌شوند. سیستم‌های سیستم های صوتی و تصویری مانند تلویزیون، پخش‌کننده‌های DVD، هدفون، VCR، بلندگو و میکروفون و غیره از دیگر کاربردهای قطعات الکترونیکی هستند.

همچنین، این قطعات در کنترل حرکت، اتوماسیون صنعتی، کنترل درایو موتور، یادگیری ماشین، رباتیک، مکاترونیک، فناوری‌های تبدیل نیرو، سیستم‌های فتوولتائیک، الکترونیک قدرت، کاربردهای انرژی تجدیدپذیر و غیره استفاده می‌شوند.

قطعات الکترونیکی برای اتوماسیون در صنایع، کنترل حرکت و غیره کاربرد دارند. در پزشکی، دستگاه‌های پیشرفته‌ای برای ثبت داده‌ها و مطالعه فیزیولوژیکی وجود دارند که در آن‌ها از قطعات الکترونیکی استفاده می‌شود. همچنین، این اجزا در تجهیزات پزشکی مانند دستگاه‌های تنفسی که برای تشخیص وضعیت بیمار به دلیل تغییر در نبض، دمای بدن، جریان خون و تنفس استفاده می‌شوند، به کار می‌روند.

صنعت هوافضا مانند سامانه‌های هواپیمایی، رادارهای نظامی، سیستم‌های پرتاب موشک، کابین خلبان و… از دیگر موارد استفاده از مدارهای و قطعات الکترونیکی است.

مخفف نام قطعات الکترونیکی

اکنون که لیست کامل قطعات الکترونیکی پرکاربرد را مشاهده کردید، قصد داریم تا شما را با مخفف نام ادوات الکترونیکی آشنا کنیم.

AE: Aerial Antenna	B: Battery	BR: Bridge Rectifier
C: Capacitor	CRT: Cathode Ray Tube	D or CR: Diode
F: Fuse	GDT: Gas Discharge Tube	IC: Integrated Circuit
J: Wire Link	JFET: Junction Gate Field-Effect Transistor	L: Inductor
LCD: Liquid Crystal Display	LDR: Light Dependent Resistor	LED: Light Emitting Diode
LS: Speaker	M: Motor	MCB: Circuit Breaker
Mic: Microphone	Ne: Neon Lamp	OP: Operational Amplifier
PCB: Printed Circuit Board	PU: Pickup	Q: Transistor
R: Resistor	RLA / RY: Relay	SCR: Silicon Controlled Rectifier
FET: Field Effect Transistor	MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor	TFT: Thin Film Transistor (Display)
VLSI: Very Large Scale Integration	DSP: Digital Signal Processor	SW: Switch
T: Transformer	TH: Thermistor	TP: Test Point
Tr: Transistor	U: Integrated Circuit	V: Valve (Tube)
VC: Variable Capacitor	VFD: Vacuum Fluorescent Display	VR: Variable Resistor
X: Crystal, Ceramic Resonator	XMER: Transformer	XTAL: Crystal
Z: Zener Diode

منبع: فرادرس، دیجی‌قطعه