Component electrònic

Un component electrònic és un dispositiu destinat a ésser connectat amb altres i que poden realitzar unes o diverses funcions electròniques.

Diferents tipus de components electrònics

En general estan combinats en circuits destinats a controlar i aprofitar els senyals elèctrics.

Es diferencien del component que només és elèctric, com podria ser el cas d'una bombeta, en què aquesta només aprofiten el flux del corrent elèctric.

Els components en electrònica són de tipus molt diversos i a més un esquema electrònic previ defineix el seu muntatge.

La física dels components és la branca científica que s'ocupa de la concepció i estudi dels components electrònics i està connectada amb ciències fonamentals com la física de l'estat sòlid i la química.

Classificació dels components electrònics

modifica

Els components es poden classificar com a passius/actius o electromecànics. La definició estricta de la física tracta els components passius com aquells que no poden subministrar energia per si mateixos, mentre que una bateria (electricitat) seria vista com un component actiu, ja que realment actua com una font d'energia.

No obstant això, els enginyers electrònics que duen a terme anàlisi de circuits utilitzen una definició més restrictiva de passivitat. Quan només es tracta de l'energia de senyal, és convenient ignorar l'anomenat circuit CC i pretendre que els components de subministrament d'energia com a transistors o circuits integrats és absent (com si cada component tingués la seva pròpia bateria incorporada), encara que en realitat pot ser alimentat pel circuit de CC. Aleshores, l'anàlisi només es refereix al circuit de CA, una abstracció que ignora els voltatges i corrents de CC (i la potència associada amb ells) presents al circuit de la vida real. Aquesta ficció, per exemple, ens permet veure un oscil·lador com a "productor d'energia" encara que en realitat l'oscil·lador consumeix encara més energia d'una font d'alimentació de CC, que s'opta per ignorar.

D'acord amb el criteri que es triï podem obtenir diferents classificacions. Tot seguit es detallen les comunament més acceptades.

1. Segons la seva estructura física
2. Segons el material base de fabricació.
3. Segons el funcionament.
  • Híbrids o complexos: són mòduls amb components actius i passius.
  • Híbrids o complexos: són mòduls amb components actius i passius.
4. Segons el tipus d'energia.

La majoria dels components passius amb més de dos terminals es poden descriure en termes de paràmetres de dos ports que satisfan el principi de reciprocitat, encara que hi ha rares excepcions.[4] Per contra, els components actius (amb més de dos terminals) generalment no tenen aquesta propietat.

Components actius

modifica

Els components actius es caracteritzen per requerir una font d'alimentació externa per al seu funcionament i per tenir la capacitat d'amplificar els senyals elèctrics, el que permet modificar el comportament dels circuits.[5][2] Avui dia gairebé tots són dispositius d'estat sòlid fabricats amb semiconductors, per a aplicacions concretes encara s'utilitzen altres tipus, com les vàlvules electròniques.[2]

Semiconductors

modifica

Transistors

modifica
 
Diferents tipus de transistors
 
Tiristors

Un transistor és un component electrònic semiconductor que s'utilitza com a amplificador o com a commutador, té tres terminals que s'anomenen col·lector, base i emissor.

  • Transistors d'efecte camp (o FET, de Field-Effect Transistor)
    • MOSFET (metal-oxide-semiconductor FET)
    • FeFET (Ferroelectric Field-Effect Transistor)
    • CNTFET (Carbon Nanotube Field-Effect Transistor)
    • JFET (Junction Field-Effect Transistor)
    • MESFET (Metal–Semiconductor Field-Effect Transistor)

Díodes

modifica
 
Alguns tipus de díodes

Els díodes són uns components electrònics que es caracteritzen per deixar circular el corrent elèctric en un únic sentit, tot blocant-lo en el sentit contrari.

Circuits integrats

modifica
 
Alguns exemples de circuits integrats

Dispositius programables

modifica

Dispositius optoelectrònics

modifica

Els components optoelectrònics emeten llum o interaccionen amb ella.

Tubs electrònics

modifica
 
Tubs electrònics dels anys 50
 
Receptor de radiotelegrafia del 1914 fabricat amb dos díodes de buit de Fleming (1904).

Són tubs de vidre o metàl·lics on s'ha fet el buit o s'han omplert d'un gas, contenen dos on més elèctrodes entre els que circulen els electrons. Les vàlvules electròniques van ser els primers dispositius electrònics actius, el primer va ser patentat l'any 1904 per John Ambrose Fleming (1848 - 1945).[6]

Components passius

modifica

Els components passiu són aquells que no tenen capacitat de controlar el corrent elèctric amplificant-lo, dissipen energia o l'emmagatzemen i l'alliberen.[7]

Resistències

modifica
 
Diferents resistències

Les resistències són components simples que ofereixen una resistència coneguda, predeterminada i estable al pas del corrent elèctric.[8]

  • Resistències amb un valor fix, és el component més comú, presents a la majoria de circuits. Es poden presentar agrupades, per exemple en encapsulats de tipus dual in-line package.
  • Resistències variables

Condensadors

modifica
 
Condensadors

Els condensadors són uns components amb dos elèctrodes que emmagatzemen energia en un camp elèctric. Com en el cas de les resistències, són presents a gairebé tots els circuits. És molt habitual utilitzar-los per a filtrar senyals i com a bateries temporals.[9]

Inductors

modifica
 
Petits inductors

Els inductors són un components que emmagatzemen energia en forma de camp magnètic, que es crea pel pas del corrent elèctric a causa de la inducció electromagnètica.[10]

Convencions utilitzades en estudiar components electrònics

modifica

Definicions de voltatge i corrent en el context d'un dipol

modifica

Considerant un dipol   on   i   les extremitats:

  • la tensió   es pot definir com la diferència de potencial   o com la diferència de potencials   ;
  • la intensitat   del corrent que passa a través d'ell es pot veure com el del corrent circulant de   cap a   del corrent que hi passa a través es pot veure com el del corrent circulant de   cap a  .

Per tant, cal definir amb rigor aquestes dues quantitats.

Per fer això, es fan servir fletxes:

  • amb voltatge,   es calcula restant el potencial a la base de la fletxa (assenyalada paral·lela al dipol) del potencial a la part superior;
  • en el context de la intensitat, la fletxa (assenyalada al cable considerat) indica la direcció del flux del corrent quan   és positiu.

Atenció: aquesta notació sobre la intensitat no dona cap informació sobre la direcció del flux del corrent en si mateixa: aquesta informació resulta del signe de  .

Convencions de generador i receptor per a un dipol

modifica

Es defineixen per estudiar un dipol:

  • la convenció del generador, en què les fletxes que defineixen el corrent   i la tensió   estan en la mateixa direcció;
  • la convenció del receptor, en què les fletxes que defineixen el corrent   i la tensió   estan en direccions oposades.

En traçar la característica d'un dipol:

  • per a un dipol actiu, s'adopta la convenció del generador;
  • per a un dipol passiu, s'adopta la convenció del receptor.

Cal tenir en compte en particular que atès que aquestes convencions influeixen en els signes relatius de   i  , diferents fórmules en depenen.

Per exemple, considerant un conductor òhmic de resistència  , la llei d'Ohm generalment s'escriu a la convenció del receptor:

 

Però a la convenció del generador, es converteix en:

 

Vegeu també

modifica

Referències

modifica
  1. Per exemple, un ordinador podria estar contingut dins una caixa negra amb dos terminals externs. Pot fer diversos càlculs i assenyalar-ne els resultats variant la seva resistència, però sempre consumint energia com ho fa la resistència. Tot i això, és un component "actiu", ja que depèn d'una font d'energia per funcionar.
  2. 2,0 2,1 2,2 Horn, 1992, p. 141.
  3. Alloza, Jesús Martín. Montaje de componentes y periféricos microinformáticos. IFCT0108 (en castellà). IC Editorial, 2021-10-26. ISBN 978-84-1103-093-9. 
  4. Els dispositius passius no recíprocs inclouen el girador (encara que com un component veritablement passiu, això existeix més en termes teòrics i generalment s'implementa usant un circuit actiu) i el circulador, que s'usa en freqüències de microones i òptica.
  5. Hughes, 2015, p. 480.
  6. «Sir John Ambrose Fleming» (en anglès). Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, Inc.. Arxivat de l'original el 4 de juny 2022. [Consulta: 20 agost 2022].
  7. Hughes, 2015, p. 419.
  8. Horn, 1992, p. 17.
  9. Platt, 2012, p. 97.
  10. Hughes, 2015, p. 472.

Bibliografia

modifica