عناصر الدوائر الإلكترونية، الدوائر الإلكترونية هي مجموعة من المكونات الإلكترونية Electronic Components التي توصل معا، وتسمح للتيار الكهربائي من المرور خلالها. يمكن التحكم في كل شيء من خلال الدوائر الإلكترونية أو الكهربائية. والتي تعتبر المكون الرئيسي لأي جهاز أو إختراع او تصميم إلكتروني ويوجد الكثير من أنواع الدارات الإلكترونية ومنها الدوائر الإلكترونية البسيطة والدوائر الإلكترونية المعقدة. في هذا المقال سنوضح اهم عناصر الدوائر الإلكترونية.
يوجد عناصر إلكترونية أساسية مشتركة في كل الدوائر الإلكترونية مثل المقاومات Resistors بإختلاف أشكالها وقيمها، المكثفات Compensators، الترانزستور Transistors، ومنظمات الجهد Regulators وغيرها من المكونات سنوضحها في هذا المقال.
محتويات
عناصر الدوائر الإلكترونية
1- لوحة Board
في البداية لعمل دائرة إلكترونية أو كهربائية نحتاج الى بورد أو لوحة ” Board “، تستخدم تلك اللوحة في وضع العناصر أو المكونات عليها. فإذا لاحظنا أن في جهاز الكمبيوتر اللوحة الأم Motherboard تتجمع عليها مجموعة من المكونات الإلكترونية والكهربائية الكثيرة لتؤدي وظيفتها، وهذا النوع من اللوحات يسمى اللوحات المطبوعة “printed circuit board PCB” حيث يتم طبع المسارات التي ستربط العناصر الإلكترونية عليها وهي صناعة قائمة بحد ذاتها.
يوجد ما يسمى بلوحة التجارب ويطلق عليها breadboard أو protoboard أو test board تستخدم في بناء نماذج للدوائر الإلكترونية. وتستخدم في إختبار الدوائر الإلكترونية قبل عملية اللحام.
عناصر الدوائر الإلكترونية
2- المقاومات Resistors
تعريف المقاومة الكهربائية
المقاومة هي خاصية فيزيائية تعمل على إعاقة مرور الشحنات الكهربائية من خلالها. وتحدث المقاومة عندما تصطدم الإلكترونات المتحركة في المادة بالذرات. ينتج نتيجة لذلك طاقة على شكل حرارة ( نتيجة لتغير الطاقة الكهربائية الى طاقة حرارية ).
عناصر الدوائر الإلكترونية
الموصلات الجيدة تعتبر ضعيفة المقاومة مثل النحاس مقارنة بأشباه الموصلات مثل السيليكون. أما المواد العازلة مثل الزجاج والخشب فلها مقاومة عالية جدا يصعب مرور الشحنات الكهربائية من خلالها. بينما المواد ذات التوصلية العالية لا تشكل أي مقاومة لمرور الشحنات الكهربائية من خلالها.
وحدة قياس المقاومة الكهربائية
تقاس المقاومة الكهربائية بالأوم ويرمز له بالرمز Ω ويقرأ اوميغا OMEGA
تعريف وحدة الأوم
هي المقاومة الناشئة في دائرة كهربائية عندما يحدث فرق جهد مقداره فولت واحد 1Volt وتيار شدته أمبير واحد 1Ampere وقد أطلق اسم أوم على هذه الوحدة تكريما للفيزيائي جورج أوم George Ohm
قانون المقاومة الكهربائية
المقاومة = فرق الجهد / التيار الكهربائي
R = U / I
Ohm = Volt / Ampere
الأوم = الفولت / الأمبير
أهمية المقاومة الكهربائية
كما ذكرنا أن المقاومة الكهربائية تعمل على إعاقة سريان الشحنات الكهربائية وتسبب هدر جزء من الطاقة إلا أن وجود المقاومة ضروري في الدوائر الكهربائية وذلك لحماية بعض أجزاء الدوائر الكهربائية.
من أهمية المقاومة أيضا أنها تتحكم في شدة التيار المار وتتحكم في فرق الجهد بين طرفيها.
عناصر الدوائر الإلكترونية
أنواع المقاومات الكهربائية
تختلف المقاومات على حسب كيفية صنعها والمواد المركبة منها وأنواعها كالتالي:-
- المقاومات الكربونية Carbon Film Resistors
هي المقاومات الثابتة وتستخدم في الدائرة لذلك الغرض وتحدد قيمتها من خلال تصميم شكلها الألوان الظاهرة عليها أو عن طريق استخدام المالتيميتر Multimeter.
عناصر الدوائر الإلكترونية
- المقاومات المعدنية Metal Film Resistors
لديها طبقة معدنية رقيقة كعنصر مقاوم على الجسم. وهي من الأنواع الأكثر شيوعا من المقاومات المحورية. يستخدم فيلم معدني للحد من تدفق التيار الكهربائي إلى مستوى معين.
عناصر الدوائر الإلكترونية
- المقاومات ذات الرقائق المعدنية FOIL RESISTORS
هي مقاومة تأخذ مواصفات المقاومة المعدنية لكنها تمتاز بأن قيمتها أكثر استقراراً وأقل تأثيراً بالحرارة أو بما يطلق عليه temperature coefficients of resistance TCRs.
عناصر الدوائر الإلكترونية
- مقاومات الفيوز Fuse Resistors
تختلف اشكال المقاومة الفيوزية ولكنها بدون ألوان مثل المقاومة التقليدية وأحيانا بدون بيانات ومخصصة للتيارات المنخفضة.
عناصر الدوائر الإلكترونية
مميزات مقاومات الفيوز
- قليلة التأثر بدرجة الحرارة
- عالية الدقة
- مستقرة القيمة وذات ضوضاء منخفضة
- إمكانية التعامل مع الترددات العالية
- تتلف دون أن تحترق
- نسبة الخطأ بها تكون ± 5%
- المقاومات الملفوفة Power Wire Wound Resistors
وتكون المادة الناقلة فيها سلك يكون ملفوف على جسم المقاومة عدد معين من اللفات حسب قيمة المقاومة ويجب أن يكون هناك مسافة بين كل لفة والأخرى، ويكون لها قيم أومية صغيرة نوعا ما.
عناصر الدوائر الإلكترونية
- المقاومات المتغيرة Potentiometer Variable Resistors
تعرف المقاومات المتغيرة باسم الريوستات Rheostat، هذه المقاومة لها مدى فإن لها قيمة صغرى وقيمة عظمى ويوجد لها ثلاث أطراف طرفين توصيل وبالنصف طرف لضبطها للوصول للقيمة اللازمة.
عناصر الدوائر الإلكترونية
- مقاومة ضبط متغيرة Preset Resistors
وهي مقاومة داخل الدائرة الإلكترونية لضبط المصنع ولا يفترض العبث بها إلا للمتخصصين ومن يملك الأدوات لإعادة معايرة الجهاز>
يمكن فحص قيمة المقاومة المتغيرة بإختبار القيمة بين الطرف 1 و 3
و لإختبار عملها .. يتم الفحص بين أحد الأطراف و الطرف الأوسط .. بحيث عند تغير ضبط المقاومة تتغير القيمة.
عناصر الدوائر الإلكترونية
- المقاومات الضوئية Light Dependent Resistors
مقاومة تعتمد قيمتها على مقدار الضوء المسلط عليها. وتتغير قيمتها علي حسب كمية الضوء الساقط عليها. تحتوي على سطح حساس للضوء يعتمد مقدار توصيله على شدة الضوء عليها. يطلق على هذه المقاومة بالمقاومة الضوئية photoresistor or photocell .. وتستخدم في نظام تشغيل الإنارة الضوئي مثلا الموجود في المنازل.
عناصر الدوائر الإلكترونية
- المقاومات الشبكية Net Resistors
المقاومة الشبكية وهي مجموعة من المقاومات المتشابهة في جسم واحد وتقرأ قيمتها كما تقرأ المكثفات الصغيرة.
عناصر الدوائر الإلكترونية
- المقاومات الصغيرة المسطحة Surface Mount Devices SMD
تستخدم تلك المقاومات الصغيرة لتحل محل المقاومات التقليدية وتسمى تلك التقنية ب Surface Mounted Technology SMT وتستخدم هذه التقنية مع عناصر إلكترونيةأخرى. وهي عناصر صغيرة تثبت على اللوح الإلكتروني ويوجد عناصر إلكترونية لا تتوفر إلا على شكل SMD.
قد يهمك : القانون الثاني للديناميكا الحرارية
2- الدايود Diode
الدايود هو جهاز كهربائي يتكون من:-
اثنين اليكترود يمكن أن يمر بينهم إشارة، ويوجد أنواع يمكن أن نجد بها ثلاثه أو أربعة الكترود لتكوين ما يسمى بالقنطرة.
يسمى الدايود بالصمام الثنائي، ويحتوي على مادة شبه موصلة، يمر التيار الكهربائي في الدايود من إتجاه واحد، بينما يمنع مروره من الإتجاه الآخر، ويحول التيار المتردد في الدارة الإلكترونية إلى تيار مستمر.
عناصر الدوائر الإلكترونية
طريقة عمل الدايود
يعمل الصمام الثنائي على توصيل التيار الكهربائي، فإذا كان مدخلات الجهد في القطب الموجب (+) الأنود أكبر من مدخلات الجهد في القطب السالب (-) الكاثود، في هذه الحالة سيتم مرور التيار الكهربائي. واذا تم عكس التيار أي التيار يمر من القطب السالب الكاثود (-) الى القطب الموجب (+) الأنود، في تلك الحالة لن يتم مرور التيار الكهربائي. والسبب في ذلك أنه عندما يكون الجهد في القطب السالب الكاثود أكبر من الجهد في القطب الموجب الأنود يعمل الصمام الثنائي على قطع التيار الكهربائي. ولذلك يستخدم الدايود في حماية المركبات الإلكترونية من حدوث إنعكاس للتيار الكهربائي.
عناصر الدوائر الإلكترونية
تركيب الصمام الثنائى diode
يتم وضع الصمام الثنائي في الدائرة الكهربائية بحيث يكون التيار الداخل للدائرة يمر أولا بالقطب الموجب الأنود ثم يمر بالقطب السالب الكاثود. وفي حالة التوصيل عكس ذلك سيعمل الصمام الثنائي على قطع التيار الكهربائي في الدائرة.
أنواع الصمام الثنائي Diodes
الصمام الثنائي زنير Zener diode
يمتاز هذا النوع انه يتم اضافة بعض الشوائب إليه لزيادة الكفاءة في توصيل التيار الكهربائي.
عناصر الدوائر الإلكترونية
الصمام المكثف Varactor diode Or Varicap
يتكون هذا النوع من صمام ومكثف يتغير بتغير التيار المار خلال قطبيه. فائدة الصمامات المكثفة هي التحكم في الجهد الكهربائي.
صمام الإنهيار Avalanche Diode
هذا الصمام يتم صنعه من السيليكون ومصمم من أجل التعامل مع الإنهيار الكهربائي وهو ظاهرة كهربائية تظهر عندما يخترق التيار الكهربائي القوى عازل كهربائي.
عناصر الدوائر الإلكترونية
الصمام الثنائي شوتكي Schottky Diode
نوع من الصمامات الثنائية التي لا تحتوي على pn تقليدي ولكن تحتوي على معدن ملاصق لمادة شبة موصلة. مميزاته أنه سريع الفتح والغلق وهذا سبب إستخدامه في الترددات العالية والترددات الصغيرة.
عناصر الدوائر الإلكترونية
الصمام الثنائي النفقي أو صمام إساكي Esaki Diode Or Tunnel Diode
يصنع من مادة الجرمانيوم ويمكن أن يصنع من مواد سيليكونية. تستخدم هذه الصمامات في محولات الترددات والمكشافات.
صمام قن Gunn Diode
يتكون هذا الصمام من طرفين ومشوب بشبه موصل سالب فقط، ولا يوجد شبه موصل موجب ولا يوجد وصلة p-n من العوامل التي تؤثر عليه طول الثنائي وكمية البتشويب وتردد الإيقاف الخاص وفجوة الرنين. يستعمل هذا النوع في توليد محالات كهرومغناطيسية تتراوح من 1 الى 1000.
الصمام الثلاثي PIN Diode
وصلة ثلاثية تتكون من شبه موصل موجب p وشبه موصل سالب n ويوجد بينهما شبه موصل ذاتي i.
الصمام الموجه أمامي Forward reference Diode Or Stabistor
يسمح للتيار الكهربائي من المرور في إتجاه واحد فقط. يستخدم في التطبيقات التي تعتمد على تيارات ضعيفة وتحتاج الى ثبات عالي عند ارتفاع درجات الحرارة.
صمام الجرمانيوم Germanium Diode
يصنع هذا الصمام من السيليكون ويستعمل في الدارات الكهربائية الذي تعرف بعدم إستقرار في منحنى التيار الكهربائي.
الصمام الليزري Laser Diode
يعتمد هذا الصمام على المواد شبه الموصله. يتميز بحجم وإستهلاك قليل للطاقة. يستخدم في الأجهزة الدقيقة.
الصمام الثنائي الضوئي أو الصمام الباعث الضوئي LED
وظيفة هذا الصمام هي نفس وظيفة الصمام الثنائي العادي ويظيئ عند مرور تيار كهربائي به. يفضل وضع مقاومة كهربائية معه لحمايته.
الصمام المستقطب الضوئي Photodiode
يستعمل هذا الصمام في تحويل الضوء الى كهرباء ويستعمل كمستقبل للإشارة في الدارات الكهروضوئية.
3- المكثف Capacitors
المكثف من العناصر الإلكترونية التي يتم إستخدامها في الدوائر الكهربائية والإلكترونية. ووظيفة المكثف هي التحكم في تدفق الشحنات الكهربائية في الدائرة الإلكترونية.
سبب تسمية المكثف بهذا الإسم أنه يقوم بتكثيف والإحتفاظ بالشحنات داخله مثل البطارية اللحظية.
مكونات المكثف
- سطحين موصلين
- عازل
يتم فصل السطحين بعازل ويتم توصيل أطراف المكثف مع السطحين، عند توصيل أطراف المكثف تتدفق الشحنة الكهربائية ويتم تجميعها على سطح اللوح. يتم تجميع الشحنات الموجبة على أحد الألواح والشحنات السالبة على اللوح الأخر. وتحاول كلا من الشحنتين أن تمر من العازل لتتجاذب مع بعضهما البعض.
بعد فصل جهد البطارية تبقى الألواح مشحونه في المكثف، ولذلك السبب يمكن إستخدام المكثف كبطارية. يعتمد تيار شحن المكثف على قيمة المقاومة الموصلة اليه.
العوامل الأساسية التي تؤثر على سعة المكثف :
حجم المساحة السطحية لألواح المكثف
تتناسب سعة المكثف طردي مع المساحة السطحية للألواح فعند زيادة مساحة سطح اللوح تزداد سعة المكثف والعكس صحيح.
المسافة بين اللوحين
تتناسب سعة المكثف عكسيا من المسافة. فكلما زادت المسافة بين اللوحين تقل سعة المكثف والعكس صحيح.
الوسط العازل
تعتمد سعة المكثف أيضا على نوع مادة الوسط العازل.
أنواع المكثفات
- المكثف الكيميائي Electrolytic Capacitor
- المكثف السيراميكي Ceramic Capacitor
- المكثفات المتغيرة Variable Capacitor
- مكثفات الشرائح Film Capacitor
وحدة قياس سعة المكثف هي الفاراد.
4- الترانزستور Transistors
الترانزستور مكون من مكونات الدوائر الإلكترونية. عبارة عن شريحة يوجد بها ثلاث بلورات تصنع من الجرمانيوم أو السيليكون المطعم بالشوائب. البلوره الوسطى تكون رقيقة جدا وتكون من النوع الموجب أو السالب وتسمى تلك البلورة بالقاعدة. ويوجد عل الجانبين بلورتان من نوع آخر وهما الباعث والمجمع.
عند إضافة طبقة ثالثة من شبة الموصلات للصمام الثنائي Diode ينتج الترانزستور وهو عبارة عن 2 Diode يتم توصيلهما عكس بعض.
مكونات الترانزستور
القاعدة Base
القاعدة في الترانزستور عبارة عن مادة من الكربون تكون مختلطة بمادة البورون، يحتوي الكربون على أربع إلكترونات في مدار التكافؤ الخير بينما البورون يحتوي على ثلاث الكترونات في المدار الأخير. يؤدي ذلك الى جعل الإرتباط الجزئي بين الكربون والبورون غير محكم، يرمز لهذا النوع من أشباه الموصلات ب P لذلك هذه المادة تكون رديئة من حيث التوصيل للكهرباء. القاعدة لها الحجم الأكبر في الترانزستور فهو يساوي ضعف كلا من الطرفين الأخرين.
المجمع collector
يتكون المجمع من مادة الكربون مع مادة الزرنيخ فكما قلنا أن الكربون يحتوي على أربع ألكترونات في مدار التكافؤ الأخير والزرنيخ يحتوي على خمس إلكترونات في مدار التكافؤ الأخير. في هذه الحالة المادة لن تفقد أو تكتسب شيئا من إلكتروناتها. ويرمز لها بالرمز N .
الباعث او المشع Emitter
يحتوي الباعث على نفس التركيب ولكن يختلف في زيادة كثافة الزرنيخ بشكل ملحوظ.
فائدة الترانزستور
- يعمل كمفتاح إلكتروني.
- يعمل كمكبر للجهد أو التيار أو كليهما على حسب توصيلة في الدائرة الإلكترونية.
إستخدامات الترانزستور
- المفاتيح الكهربائية والإلكترونية.
- بوابات المنطق الرقمي Digital logic .
- دوائر تضخيم الإشارة.
- يمكن إستخدام الترانزستور في عمل.
- دمج الملايين من الترانزستور لعمل رقائق صغيرة تستخدم في صنع ذاكرة الحاسب أو المعالجات الدقيقة Microprocessors .
لا يفوتك : تعرف على أهم مجالات الإدارة الصحية المتاحة الأن
يمكنكم التعرف بالتفاصيل على دوراتنا التدريبية ومحتوى كل كورس ومدته والأسعار والعروض الخاصة وتخفيضات الأسعار على هذا الرابط دورات تدريبية
إلى هنا انتهى مقالنا عن عناصر الدوائر الإلكترونية نرجو أن نكون قد قدمنا كل ما يفيدكم في مجال تعلمها والإستفادة منها ، ونرجو أن لا تبخلوا علينا بتعليق يضيف للمقال ويفيد باقي القراء.
