Электронный компонент

Различные электронные компоненты с линейкой 15 см для масштабирования.

Электронный компонент — это любое базовое дискретное электронное устройство или часть физического объекта электронной системы, используемая для воздействия на электроны или связанные с ними поля . Электронные компоненты — это в основном промышленные продукты , доступные в единственной форме, и их не следует путать с электрическими элементами , которые представляют собой концептуальные абстракции, представляющие идеализированные электронные компоненты и элементы. Техническое описание электронного компонента — это технический документ, в котором содержится подробная информация о спецификациях, характеристиках и производительности компонента.

Электронные компоненты имеют ряд электрических клемм или проводов . Эти выводы подключаются к другим электрическим компонентам, часто по проводам, для создания электронной схемы с определенной функцией (например, усилителя , радиоприемника или генератора ). Базовые электронные компоненты могут быть упакованы дискретно, в виде массивов или сетей одинаковых компонентов, или интегрированы внутри корпусов, таких как полупроводниковые интегральные схемы , гибридные интегральные схемы или толстопленочные устройства. Следующий список электронных компонентов посвящен дискретным версиям этих компонентов, рассматривая такие пакеты как самостоятельные компоненты.

Классификация

Компоненты можно разделить на пассивные, активные и электромеханические . Строгое физическое определение рассматривает пассивные компоненты как те, которые не могут сами поставлять энергию, тогда как батарея будет рассматриваться как активный компонент, поскольку она действительно действует как источник энергии.

Однако инженеры-электронщики , выполняющие анализ цепей, используют более строгое определение пассивности . Когда дело касается только энергии сигналов , удобно игнорировать так называемую цепь постоянного тока и делать вид, что компоненты питания, такие как транзисторы или интегральные схемы, отсутствуют (как если бы в каждый такой компонент была встроена собственная батарея), хотя на самом деле он может питаться от цепи постоянного тока. Тогда анализ касается только цепи переменного тока — абстракция, которая игнорирует напряжения и токи постоянного тока (и связанную с ними мощность), присутствующие в реальной цепи. Эта выдумка, например, позволяет нам рассматривать генератор как «производящий энергию», хотя на самом деле генератор потребляет еще больше энергии от источника постоянного тока, который мы решили игнорировать. В соответствии с этим ограничением мы определяем термины, используемые в анализе цепей, как:

Активные компоненты полагаются на источник энергии (обычно из цепи постоянного тока, которую мы решили игнорировать) и обычно могут подавать мощность в цепь, хотя это не входит в определение. ^[1] К активным компонентам относятся усиливающие компоненты, такие как транзисторы , триодные электронные лампы (лампы) и туннельные диоды .
Пассивные компоненты не могут передавать полезную энергию в цепь. Они также не могут полагаться на источник питания, кроме того, который доступен в цепи (переменного тока), к которой они подключены. Как следствие, они не могут усиливаться (увеличивать мощность сигнала), хотя могут увеличивать напряжение или ток (например, с помощью трансформатора или резонансного контура). Пассивные компоненты включают двухполюсные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и трансформаторы.
Электромеханические компоненты могут выполнять электрические операции с помощью движущихся частей или электрических соединений.

Большинство пассивных компонентов с более чем двумя выводами можно описать с помощью двухпортовых параметров , удовлетворяющих принципу взаимности , хотя есть и редкие исключения. ^[2] Напротив, активные компоненты (с более чем двумя выводами) обычно лишены этого свойства.

Активные компоненты

Полупроводники

Транзисторы

Транзисторы считались изобретением двадцатого века, которое навсегда изменило электронные схемы. Транзистор — это полупроводниковое устройство, используемое для усиления и переключения электронных сигналов и электрической энергии.

Полевые транзисторы (FET)
- МОП-транзистор (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник) - безусловно, наиболее широко производимый электронный компонент (также известный как МОП-транзистор). ^[3]^[4]
  - PMOS ( МОП p-типа )
  - НМОП ( МОП n-типа )
  - КМОП (дополнительный МОП)
  - Силовой МОП-транзистор
    - LDMOS (МОП-транзистор с боковым рассеянием)
  - MuGFET (многозатворный полевой транзистор)
    - FinFET (оребренный полевой транзистор)
  - TFT ( тонкопленочный транзистор )
- FeFET (сегнетоэлектрический полевой транзистор)
- CNTFET (полевой транзистор из углеродных нанотрубок)
- JFET (переходный полевой транзистор) – N-канальный или P-канальный
  - SIT ( статический индукционный транзистор )
- MESFET (металл-полупроводниковый полевой транзистор)
- HEMT ( транзистор с высокой подвижностью электронов )
Композитные транзисторы
- BiCMOS (биполярная КМОП)
- IGBT ( биполярный транзистор с изолированным затвором )
Другие транзисторы
- Биполярный переходной транзистор (BJT, или просто «транзистор») – NPN или PNP.
  - Фототранзистор – усиленный фотодетектор
- Транзистор Дарлингтона – NPN или PNP.
  - Фото Дарлингтона – усиленный фотоприемник
- Пара Шикла (сложный транзистор, комплементарный Дарлингтона)
- Тетродный транзистор – любой транзистор, имеющий четыре активных вывода.
Тиристоры
- Кремниевый выпрямитель (SCR) – пропускает ток только после срабатывания достаточного управляющего напряжения на его затворе.
- ТРИАК (TRIode для переменного тока) – двунаправленный тиристор
- Однопереходный транзистор (UJT)
- Программируемый однопереходный транзистор (PUT)
- SITh ( статический индукционный тиристор )

Диоды

Легко проводит электричество в одном направлении, среди более специфических моделей поведения.

Диод , выпрямитель , диодный мост
Диод Шоттки (диод с горячими носителями) – сверхбыстрый диод с меньшим падением напряжения в прямом направлении.
Стабилитрон – позволяет току течь «обратно» при достижении определенного заданного напряжения.
Диод подавления переходного напряжения (TVS), униполярный или биполярный - используется для поглощения скачков высокого напряжения.
Варикап, настроечный диод, варактор, диод переменной емкости – диод, переменная емкость которого меняется в зависимости от приложенного постоянного напряжения.

Лазерный диод
Светодиод (LED) – диод, излучающий свет.
Фотодиод – пропускает ток пропорционально падающему свету.
- Лавинный фотодиод - фотодиод с внутренним усилением.
- Солнечная батарея, фотоэлектрический элемент, фотоэлектрическая батарея или панель — производят энергию из света.
DIAC (диод для переменного тока), Trigger Diode, SIDAC) – часто используется для запуска SCR.
Диод постоянного тока
Ступенчатый восстанавливающий диод
Туннельный диод - очень быстрый диод, основанный на квантовомеханическом туннелировании.

Интегральные схемы

Интегральные схемы могут служить различным целям, включая работу в качестве таймера, выполнение цифро-аналогового преобразования, усиление или использование для логических операций.

Интегральная схема (ИС)
- Интегральная схема МОП (МОП ИС)
- Гибридная интегральная схема (гибридная ИС)
- Интегральная схема смешанных сигналов
- Трехмерная интегральная схема (3D IC)
Цифровая электроника
- Логический вентиль
- Микроконтроллер
Аналоговая схема
- Датчик Холла – воспринимает магнитное поле
- Датчик тока – определяет ток, проходящий через него.

Программируемые устройства

Оптоэлектронные устройства

Оптоэлектроника
- Оптоизолятор, оптопара, фотопара – фотодиод, BJT, JFET, SCR, TRIAC, триак с пересечением нуля, ИС с открытым коллектором, CMOS IC, твердотельное реле (SSR)
- Щелевой оптический переключатель, оптический переключатель, оптический переключатель
- Светодиодный дисплей – семисегментный , шестнадцатисегментный , матричный.

Технологии отображения

Текущий:

Лампа накаливания (индикаторная лампа)
Вакуумно-люминесцентный дисплей (VFD) (предварительно сформированные символы, 7 сегментов , звездообразование)
Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) ( точечное матричное сканирование, радиальное сканирование (например, радар ), произвольное сканирование (например, осциллограф )) ( монохромное и цветное )
ЖК-дисплей (предварительно сформированные символы, точечная матрица) (пассивный, TFT ) (монохромный, цветной)
Неон (индивидуальный, 7-сегментный дисплей)
Светодиодный (индивидуальный, 7-сегментный дисплей, звездчатый дисплей , матричный)
Разделенный дисплей (числовые, предварительно напечатанные сообщения)
Плазменный дисплей (точечная матрица)
OLED (похож на ЖК-дисплей, но каждый пиксель генерирует собственный свет, можно сделать гибким или прозрачным)
Micro-LED (похож на OLED, но использует неорганические светодиоды вместо органических, не страдает от выгорания экрана , однако его нельзя сделать гибким или прозрачным)

Устаревший:

7-сегментный дисплей накаливания накаливания (он же « Нумитрон »)
Никси трубка
Декатрон (так называемая светящаяся трубка)
Волшебный индикатор трубки для глаз
Пенетрон (двухцветная прозрачная ЭЛТ)

Вакуумные трубки (клапаны)

В основе работы вакуумной трубки лежит проводимость тока через вакуум (см. Вакуумная трубка ).

Диод или выпрямительная трубка
Усиление
Колебания
- Магнетрон
- Рефлекторный клистрон (устар.)
- Карсинотрон

Оптические детекторы или излучатели

Фототрубка или фотодиод - ламповый эквивалент полупроводникового фотодиода.
Фотоумножитель - фототруба с внутренним усилением.
Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) или телевизионная кинескоп (устарела)
Вакуумно-люминесцентный дисплей (VFD) - современная нерастровая разновидность небольшого ЭЛТ-дисплея.
Волшебная глазная трубка - небольшой ЭЛТ-дисплей, используемый в качестве измерителя настройки (устарело).
Рентгеновская трубка - генерирует рентгеновские лучи.

Разгрузочные устройства

Устаревший:

Ртутный дуговой выпрямитель
Трубка регулятора напряжения
Никси трубка

Источники питания

Источники электроэнергии:

Аккумулятор – источник питания на кислотной или щелочной основе.
Топливный элемент – электрохимический генератор.
Источник питания – обычно основное подключение
Фотоэлектрическое устройство – генерирует электричество из света.
Термоэлектрический генератор – генерирует электричество из температурных градиентов.
Электрический генератор – электромеханический источник энергии.
Пьезоэлектрический генератор - генерирует электричество за счет механического напряжения.
Генератор Ван де Граафа - генерирует электричество за счет трения.

Пассивные компоненты

Компоненты, неспособные управлять током посредством другого электрического сигнала, называются пассивными устройствами. Резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и трансформаторы считаются пассивными устройствами.

Резисторы

Пропускать ток пропорционально напряжению ( закон Ома ) и противодействовать току.

Резистор – фиксированное значение
- Силовой резистор – большего размера для безопасного рассеивания выделяемого тепла.
- Сеть резисторов SIP или DIP – массив резисторов в одном корпусе.
Переменный резистор
- Реостат – двухполюсный переменный резистор (часто для большой мощности).
- Потенциометр – трехполюсный переменный резистор (переменный делитель напряжения)
- Подстроечный потенциометр – небольшой потенциометр, обычно для внутренней регулировки.
- Термистор – термочувствительный резистор, основная функция которого заключается в обеспечении большого, предсказуемого и точного изменения электрического сопротивления при соответствующем изменении температуры тела. ^[5]
- Гумистор - резистор, регулируемый по влажности.
- Фоторезистор
- Мемристор
- Варистор , резистор, зависящий от напряжения , MOV – пропускает ток при наличии чрезмерного напряжения.
Проволока сопротивления , нихромовая проволока – проволока из высокоомного материала, часто используемая в качестве нагревательного элемента.
Нагреватель – нагревательный элемент

Конденсаторы

Конденсаторы накапливают и выделяют электрический заряд. Они используются для фильтрации линий электропитания, настройки резонансных цепей и для блокировки постоянного напряжения при передаче сигналов переменного тока, а также для множества других целей.

Конденсатор
- Интегрированные конденсаторы
  - МДП-конденсатор
  - Траншейный конденсатор
- Фиксированные конденсаторы
- Переменный конденсатор – регулируемая емкость
  - Настроечный конденсатор - переменный конденсатор для настройки радио, генератора или настроенной схемы.
  - Подстроечный конденсатор – небольшой переменный конденсатор для редких или редких регулировок LC-цепей.
  - Вакуумный переменный конденсатор
- Конденсаторы специального назначения
- Конденсаторная сеть (массив)
Диод варикап — емкость переменного тока меняется в зависимости от приложенного постоянного напряжения.

Интегрированные пассивные устройства

Интегрированные пассивные устройства — это пассивные устройства, интегрированные в один отдельный корпус. Они занимают меньше места, чем эквивалентные комбинации отдельных компонентов.

Магнитные (индуктивные) устройства

Электрические компоненты, использующие магнетизм для хранения и высвобождения электрического заряда посредством тока:

Мемристор

Электрические компоненты, которые передают заряд пропорционально магнетизму или магнитному потоку и обладают способностью сохранять предыдущее резистивное состояние, отсюда и название «Память плюс резистор».

Мемристор

Сети

Компоненты, в которых используется более одного типа пассивных компонентов:

RC-сеть – образует RC-цепь , используется в демпферах.
LC-сеть – образует LC-цепь , используемую в настраиваемых трансформаторах и фильтрах радиочастотных помех.

Преобразователи, датчики, детекторы

Преобразователи генерируют физические эффекты, когда приводятся в действие электрическим сигналом, и наоборот.
Датчики (детекторы) — это преобразователи, которые реагируют на условия окружающей среды, изменяя свои электрические свойства или генерируя электрический сигнал.
Перечисленные здесь преобразователи представляют собой отдельные электронные компоненты (в отличие от целых сборок) и являются пассивными из них см. в разделе «Полупроводники и трубки» ( активные ). Здесь перечислены только самые распространенные из них.

Аудио
- Громкоговоритель - электромагнитное или пьезоэлектрическое устройство для создания полноценного звука.
- Зуммер - электромагнитный или пьезоэлектрический оповещатель для генерации тональных сигналов.
Позиция, движение
- Линейный регулируемый дифференциальный трансформатор (LVDT) – магнитный – определяет линейное положение
- Датчик вращения , датчик вала — оптический, магнитный, резистивный или переключаемый — определяет абсолютный или относительный угол или скорость вращения
- Инклинометр – емкостный – определяет угол относительно силы тяжести.
- Датчик движения , Датчик вибрации
- Расходомер – обнаруживает расход жидкости или газа.
Сила, крутящий момент
- Тензометр – пьезоэлектрический или резистивный – обнаруживает сжатие, растяжение, скручивание.
- Акселерометр – пьезоэлектрический – определяет ускорение и силу тяжести.
Термальный
- Термопара , термобатарея — провода, генерирующие напряжение, пропорциональное разнице температур.
- Термистор — резистор, сопротивление которого меняется в зависимости от температуры, вверх PTC или вниз NTC.
- Температурный детектор сопротивления (RTD) – провод, сопротивление которого меняется в зависимости от температуры.
- Болометр - Прибор для измерения мощности падающего электромагнитного излучения.
- Термическое отключение – переключатель, который открывается или закрывается при превышении заданной температуры.
Магнитное поле (см. также Эффект Холла в полупроводниках)
- Магнитометр , Гаусс-метр
Влажность
- гигрометр
Электромагнитный, световой
- Фоторезистор – светозависимый резистор (LDR)

Антенны

Антенны передают или принимают радиоволны

Сборки, модули

Несколько электронных компонентов, собранных в устройство, которое само по себе используется в качестве компонента.

Осциллятор
Устройства отображения
- Жидкокристаллический дисплей (ЖК-дисплей)
- Цифровые вольтметры
Фильтр

Средства прототипирования

Электромеханические устройства

Пьезоэлектрические устройства, кристаллы, резонаторы

Пассивные компоненты , использующие пьезоэлектрический эффект:

Компоненты, использующие эффект для генерации или фильтрации высоких частот.
- Кристалл – керамический кристалл, используемый для генерации точных частот (полные генераторы см. в классе модулей ниже).
- Керамический резонатор - керамический кристалл, используемый для генерации полуточных частот.
- Керамический фильтр - керамический кристалл, используемый для фильтрации полосы частот, например, в радиоприемниках.
- фильтры поверхностных акустических волн (ПАВ)
Компоненты, использующие этот эффект в качестве механических преобразователей .
- Ультразвуковой двигатель - электродвигатель, использующий пьезоэлектрический эффект.
- Информацию о пьезозуммерах и микрофонах см. в классе преобразователей ниже.

Микроэлектромеханические системы

Микроэлектромеханические системы
- Акселерометр
- Цифровое микрозеркальное устройство

Клеммы и разъемы

Устройства для электрического соединения

Кабельные сборки

Электрические кабели с разъемами или клеммами на концах

Переключатели

Компоненты, которые могут пропускать ток («закрыто») или прерывать ток («открыто»):

Переключатель – переключатель с ручным управлением
- Электрическое описание: SPST, SPDT, DPST, DPDT, NPNT (общее)
- Технология: ползунковые переключатели, тумблеры, кулисные переключатели, поворотные переключатели, кнопочные переключатели.
Клавиатура — массив кнопочных переключателей
DIP-переключатель – небольшой набор переключателей для настроек внутренней конфигурации.
Ножной переключатель – ножной переключатель
Рубильник – Выключатель с незакрытыми проводами
Микропереключатель – Механически активируемый переключатель мгновенного действия.
Концевой выключатель – механически активируемый переключатель для определения ограничения движения.
Ртутный переключатель – переключатель, чувствительный к наклону
Центробежный переключатель – переключатель, чувствительный к центробежной силе, обусловленной скоростью вращения.
Реле или контактор — переключатель с электромеханическим управлением (см. также твердотельное реле выше)
Герконовый переключатель – переключатель с магнитной активацией
Термостат – термовыключатель
Гидростат – переключатель, активирующий влажность
Автоматический выключатель – выключатель размыкается в ответ на чрезмерный ток: самовосстанавливающийся предохранитель.
Разъединитель - переключатель, используемый в приложениях высокого и среднего напряжения для обслуживания других устройств или изоляции цепей.
Переключатель резерва - переключатель, который переключает нагрузку между двумя источниками.

Устройства защиты

Пассивные компоненты , защищающие цепи от чрезмерных токов или напряжений:

Предохранитель – защита от перегрузки по току, одноразовое использование.
Автоматический выключатель – самовосстанавливающийся предохранитель в виде механического выключателя.
Восстанавливаемый предохранитель или PolySwitch – действие автоматического выключателя с использованием полупроводникового устройства
Защита от замыкания на землю или устройство защитного отключения – автоматический выключатель, чувствительный к сетевым токам, проходящим на землю.
Металлооксидный варистор (MOV), поглотитель перенапряжений , TVS – Защита от перенапряжения
Ограничитель пускового тока – защита от начального пускового тока
Газоразрядная трубка – защита от скачков высокого напряжения
Искровой промежуток - электроды с зазором для возникновения дуги при высоком напряжении.
Грозозащитник - искровой разрядник, используемый для защиты от ударов молнии.
Устройство повторного включения – автоматический переключатель, который размыкается в случае перегрузки по току (неисправности), затем закрывается, чтобы проверить, устранена ли неисправность, и повторяет этот процесс определенное количество раз, прежде чем сохранять открытое положение до тех пор, пока оно не будет закрыто вручную.
Прерыватель дугового замыкания – автоматический выключатель, защищающий от дуги.
Сетевой предохранитель – защитное устройство, которое отключает распределительный трансформатор, когда поток энергии меняет направление.
Магнитный пускатель - электромеханический переключатель, используемый в двигателях.

Механические аксессуары

Другой

Устаревший

Угольный усилитель (см. Угольные микрофоны, используемые в качестве усилителей )
Угольная дуга (устройство с отрицательным сопротивлением)
Динамо (исторический радиочастотный генератор)
Когерер

Стандартные символы

На принципиальной схеме электронные устройства изображаются условными обозначениями. К символам нанесены ссылочные обозначения для идентификации компонентов.

См. также

Ссылки

^ Например, компьютер может находиться внутри черного ящика с двумя внешними терминалами. Он может выполнять различные вычисления и сигнализировать о своих результатах, изменяя свое сопротивление, но всегда потребляя энергию, как и сопротивление. Тем не менее, это активный компонент, поскольку для его работы требуется источник питания.
^ Невзаимные пассивные устройства включают гиратор (хотя как действительно пассивный компонент он существует скорее в теоретическом плане и обычно реализуется с использованием активной схемы) — и циркуляционный насос , который используется на микроволновых и оптических частотах.
^ «13 секстиллионов и счет: долгий и извилистый путь к самому часто изготавливаемому человеческому артефакту в истории» . Музей истории компьютеров . 2 апреля 2018 г. Проверено 28 июля 2019 г.
^ Бейкер, Р. Джейкоб (2011). КМОП: проектирование схем, компоновка и моделирование . Джон Уайли и сыновья . п. 7. ISBN 978-1118038239 .
^ Что такое термистор . Американская сенсорная корпорация.

[1] Например, компьютер может находиться внутри черного ящика с двумя внешними терминалами. Он может выполнять различные вычисления и сигнализировать о своих результатах, изменяя свое сопротивление, но всегда потребляя энергию, как и сопротивление. Тем не менее, это активный компонент, поскольку для его работы требуется источник питания.

[2] Невзаимные пассивные устройства включают гиратор (хотя как действительно пассивный компонент он существует скорее в теоретическом плане и обычно реализуется с использованием активной схемы) — и циркуляционный насос , который используется на микроволновых и оптических частотах.

[computerhistory2018-3] «13 секстиллионов и счет: долгий и извилистый путь к самому часто изготавливаемому человеческому артефакту в истории» . Музей истории компьютеров . 2 апреля 2018 г. Проверено 28 июля 2019 г.

[Baker-4] Бейкер, Р. Джейкоб (2011). КМОП: проектирование схем, компоновка и моделирование . Джон Уайли и сыновья . п. 7. ISBN 978-1118038239 .

[5] Что такое термистор . Американская сенсорная корпорация.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]