Litar elektronik adalah bahagian penting hampir semua kemajuan teknologi yang dibuat dalam kehidupan kita hari ini. Televisyen, radio, telefon dan komputer segera teringat, tetapi elektronik juga digunakan dalam kereta, peralatan dapur, peralatan perubatan dan kawalan perindustrian. Di tengah-tengah peranti ini adalah komponen aktif, atau komponen litar yang mengendalikan aliran elektron secara elektronik, seperti semikonduktor. Walau bagaimanapun, peranti ini tidak dapat berfungsi tanpa komponen pasif yang lebih mudah dan mudah, yang mendahului semikonduktor selama beberapa dekad. Tidak seperti komponen aktif, komponen pasif, seperti perintang, kapasitor dan induktor, tidak dapat mengawal aliran elektron dengan isyarat elektronik.
Rintangan
Seperti namanya, perintang adalah komponen elektronik yang menentang aliran arus elektrik dalam litar.
Dalam logam seperti perak atau tembaga, yang mempunyai kekonduksian elektrik yang tinggi dan oleh itu kerintangan rendah, elektron dapat melangkaui bebas dari satu atom ke seterusnya, dengan sedikit perlawanan.
Rintangan elektrik komponen litar ditakrifkan sebagai nisbah voltan yang dikenakan ke arus elektrik yang mengalir menerusinya, menurut HyperPhysics, laman web sumber fizik yang dianjurkan oleh jabatan fizik dan astronomi di Georgia State University. Unit standard untuk rintangan ialah ohm, yang dinamakan sempena ahli fizik Jerman, Georg Simon Ohm. Ia ditakrifkan sebagai rintangan dalam litar dengan arus 1 ampere pada 1 volt. Rintangan boleh dikira dengan menggunakan hukum Ohm, yang menyatakan bahawa rintangan sama dengan voltan dibahagikan dengan arus, atau R = V / I (lebih biasa ditulis sebagai V = IR), di mana R adalah rintangan, V adalah voltan dan saya adalah semasa.
Resistor umumnya dikelaskan sebagai sama ada tetap atau berubah. Resistor nilai tetap adalah komponen pasif mudah yang sentiasa mempunyai rintangan yang sama dalam had semasa dan voltan yang ditetapkan. Mereka boleh didapati dalam pelbagai nilai rintangan, dari kurang daripada 1 ohm hingga beberapa juta ohm.
Resistor yang berubah-ubah adalah peranti elektromekanik yang mudah, seperti kawalan kelantangan dan suis dimer, yang mengubah panjang berkesan atau suhu berkesan perintang apabila anda menghidupkan tombol atau memindahkan kawalan slaid.
Induktans
Induktor adalah komponen elektronik yang terdiri daripada gegelung dawai dengan arus elektrik yang melintasinya, menghasilkan medan magnet. Unit induktansinya ialah henry (H), dinamakan selepas Joseph Henry, seorang ahli fizik Amerika yang mendapati induktansinya secara bebas pada masa yang sama dengan ahli fizik Inggeris, Michael Faraday. Satu henry adalah jumlah induktansi yang diperlukan untuk mendorong 1 volt daya elektromotif (tekanan elektrik dari sumber tenaga) apabila arus berubah pada 1 ampere per saat.
Satu aplikasi penting induktor dalam litar aktif adalah bahawa mereka cenderung untuk menghalang isyarat frekuensi tinggi semasa membiarkan ayunan frekuensi rendah lulus. Perhatikan bahawa ini adalah fungsi yang bertentangan dengan kapasitor. Menggabungkan kedua-dua komponen dalam litar boleh menapis secara selektif atau menjana ayunan hampir apa-apa kekerapan yang dikehendaki.
Dengan adanya litar bersepadu, seperti mikrocip, induktor menjadi kurang biasa, kerana gegelung 3D sangat sukar untuk menghasilkan dalam litar bercetak 2D. Atas sebab ini, microcircuits direka tanpa induktor dan menggunakan kapasitor sebaliknya untuk mencapai hasil yang sama pada dasarnya, kata Michael Dubson, seorang profesor fizik di University of Colorado Boulder.
Kapasitansi
Kapasitansi adalah keupayaan peranti untuk menyimpan cas elektrik, dan oleh itu, komponen elektronik yang menyimpan cas elektrik disebut kapasitor. Contoh paling awal kapasitor ialah balang Leyden. Peranti ini dicipta untuk menyimpan cas elektrik statik pada kerajang yang melapisi bahagian dalam dan luar balang kaca.
Kapasitor yang paling mudah terdiri daripada dua plat pengalir rata yang dipisahkan oleh jurang yang kecil. Perbezaan potensial, atau voltan, antara plat adalah berkadar dengan perbezaan dalam jumlah cas pada plat. Ini dinyatakan sebagai Q = CV, di mana Q adalah caj, V adalah voltan dan C adalah kapasitans.
Kapasitansi kapasitor adalah jumlah cas yang boleh menyimpan per unit voltan. Unit untuk mengukur kapasitans adalah farad (F), yang dinamakan untuk Faraday, dan ditakrifkan sebagai kapasiti untuk menyimpan 1 coulomb caj dengan potensi yang digunakan 1 volt. Satu coulomb (C) ialah jumlah caj yang dipindahkan oleh arus 1 ampere dalam 1 saat.
Untuk memaksimumkan kecekapan, plat kapasitor disusun dalam lapisan atau luka di gegelung dengan jurang udara yang sangat kecil di antara mereka. Bahan dielektrik - bahan penebat yang sebahagiannya menghalang medan elektrik di antara plat - sering digunakan dalam jurang udara. Ini membolehkan plat untuk menyimpan lebih banyak caj tanpa arcing dan shorting out.
Kapasitor sering dijumpai dalam litar elektronik aktif yang menggunakan isyarat elektrik yang berayun seperti radio dan peralatan audio. Mereka boleh mengenakan dan membuang hampir seketika, yang membolehkan mereka digunakan untuk menghasilkan atau menyaring frekuensi tertentu dalam litar. Isyarat berayun boleh mengenakan satu plat kapasitor manakala plat lain dilepaskan, dan kemudian apabila arus dibalikkan, ia akan mengenakan plat lain sementara pelepasan plat pertama.
Secara umum, frekuensi yang lebih tinggi dapat melewati kapasitor, manakala frekuensi yang lebih rendah disekat. Saiz kapasitor menentukan frekuensi cutoff yang mana isyarat yang disekat atau dibenarkan untuk lulus. Kapasitor dalam gabungan boleh digunakan untuk menapis kekerapan yang dipilih dalam jarak tertentu.
Supercapacitors dihasilkan menggunakan nanoteknologi untuk menghasilkan lapisan bahan superthin, seperti graphene, untuk mencapai kapasiti 10 hingga 100 kali kapasitor konvensional dengan saiz yang sama; tetapi mereka mempunyai masa tindak balas yang lebih perlahan daripada kapasitor dielektrik konvensional, jadi mereka tidak boleh digunakan dalam litar aktif. Sebaliknya, mereka kadang-kadang boleh digunakan sebagai sumber kuasa dalam aplikasi tertentu, seperti dalam cip memori komputer, untuk mengelakkan kehilangan data apabila kuasa utama dipotong.
Kapasitor juga komponen kritikal peranti masa, seperti yang dibangunkan oleh SiTime, sebuah syarikat yang berpangkalan di California. Peranti ini digunakan dalam pelbagai aplikasi, dari telefon mudah alih hingga keretapi berkelajuan tinggi dan berdagang di pasaran saham. Dikenali sebagai MEMS (sistem mikroelektrik mekanikal), peranti masa kecil bergantung pada kapasitor berfungsi dengan baik. "Sekiranya resonator tidak mempunyai kapasitor yang betul dan kapasitansi beban, litar pemasa tidak akan dapat dipercaya dan, dalam sesetengah kes, ia berhenti berosilasi sama sekali," kata Piyush Sevalia, naib presiden eksekutif pemasaran di SiTime.
Artikel ini dikemaskinikan pada 16 Januari 2019, oleh Penyelaras Live Science Rachel Ross.
