توليد بردهاي مدار چاپي

دنياي الكترونيك امروزي بر پايه مجموعه اي از قطعات كوچك بنا شده است كه هر كدام وظيفه خاصي در مدار بر عهده دارند. اين قطعات با وجود اندازه كم، نقش حياتي در عملكرد دستگاه هاي بسيار پيچيده اي مثل تلفن همراه، كامپيوتر، خودرو و تجهيزات پزشكي ايفا مي كنند. شناخت دقيق ويژگي و كاربرد هر قطعه، اولين قدم براي طراحي و تعمير مدار هاي الكترونيكي به شمار مي رود. در اين مقاله قصد داريم پركاربردترين قطعات الكترونيكي را معرفي و عملكرد هر يك را به زباني ساده توضيح دهيم.

مقاومت يا Resistor

مقاومت يكي از ابتدايي ترين اما اساسي ترين قطعات الكترونيكي است كه در تمام مدار ها ديده مي شود. وظيفه مقاومت كنترل جريان الكتريكي و تقسيم ولتاژ در بخش هاي مختلف مدار است. مقدار مقاومت با واحد اهم مشخص مي شود و رنگ بندي روي بدنه آن نشان دهنده مقدار دقيق و خطاي مجاز است. مقاومت ها به دو نوع ثابت و متغير تقسيم مي شوند. مقاومت هاي ثابت هميشه يك مقدار ثابت دارند، اما مقاومت هاي متغير يا پتانسيومتر براي تنظيم صدا، نور يا شدت جريان در مدار هاي مختلف استفاده مي شوند. استفاده صحيح از مقاومت باعث مي شود از سوختن ساير قطعات جلوگيري شود و تعادل ولتاژ حفظ گردد.

خازن يا Capacitor

خازن دومين قطعه پركاربرد در الكترونيك است كه وظيفه ذخيره انرژي الكتريكي به شكل ميدان الكتريكي را دارد. خازن ها هنگام وجود ولتاژ شارژ مي شوند و در زمان نياز، انرژي خود را تخليه مي كنند. از خازن براي فيلتر كردن نويز، تثبيت ولتاژ در منابع تغذيه، تنظيم فركانس در مدار هاي راديويي و زمان بندي در مدار هاي ديجيتال استفاده مي شود. خازن هاي الكتروليتي، سراميكي و پلي استري از معروف ترين انواع آن هستند. انتخاب ظرفيت خازن متناسب با مدار اهميت ويژه اي دارد، زيرا ظرفيت بيش از حد مي تواند باعث تاخير در عملكرد يا افزايش حرارت شود.

ديود يا Diode

ديود قطعه اي نيمه رسانا است كه جريان الكتريكي را فقط در يك جهت عبور مي دهد. اين ويژگي باعث شده كاربرد زيادي در اصلاح جريان متناوب به مستقيم (مدار هاي يكسوساز) داشته باشد. ديود هاي نوري يا LED نيز نوعي ديود خاص هستند كه هنگام عبور جريان از خود نور ساطع مي كنند. علاوه بر اين، ديود زنر براي تثبيت ولتاژ در مدار هاي تغذيه و حفاظت در برابر نوسان به كار مي رود. يكي از مزيت هاي مهم ديود، سرعت پاسخ بسيار بالا و طول عمر زياد در شرايط مناسب است.

ترانزيستور يا Transistor

ترانزيستور از قطعات بنيادي الكترونيك مدرن به شمار مي رود كه نقش تقويت كننده يا كليد الكترونيكي را ايفا مي كند. ساختمان ترانزيستور از سه لايه نيمه رسانا به نام هاي اميتر، بيس و كالكتور تشكيل شده است. با تغيير جريان ورودي در پايه بيس، مي توان جريان خروجي را كنترل كرد. اين ويژگي سبب شده ترانزيستور قلب اصلي تقويت كننده هاي صوتي و مدارات پردازشي باشد. ترانزيستور ها در دو نوع NPN و PNP وجود دارند و علاوه بر مدار هاي آنالوگ، در مدار هاي ديجيتال و سوئيچينگ نيز كاربرد گسترده دارند. امروزه ميليارد ها ترانزيستور درون تراشه هاي پردازنده رايانه وجود دارد.

مدار مجتمع يا IC

مدار مجتمع يا آي سي (Integrated Circuit) مجموعه اي از صد ها تا ميليارد ها قطعه مانند ترانزيستور، مقاومت و خازن است كه همه درون يك تراشه كوچك جاي گرفته اند. آي سي ها عامل اصلي كوچك شدن و افزايش توان دستگاه هاي مدرن هستند. اين قطعات مي توانند وظايفي از يك تقويت كننده ساده تا يك پردازنده كامل را انجام دهند. آي سي ها در قالب هاي مختلف مانند DIP، SMD و BGA ساخته مي شوند. طراحان الكترونيك با استفاده از آي سي هاي آماده مي توانند مدار هاي پيچيده را در كمترين زمان توسعه دهند. از آي سي ها در تلفن همراه، كامپيوتر، ماشين حساب و كنترلر هاي صنعتي استفاده مي شود.

سلف يا Inductor

سلف يا القاگر يكي ديگر از قطعات الكترونيكي است كه وظيفه آن ذخيره انرژي به شكل ميدان مغناطيسي است. سلف معمولا از سيمي تشكيل شده كه دور يك هسته فلزي يا فريت پيچيده مي شود. اين قطعه در فيلتر هاي فركانسي، منابع تغذيه سوئيچينگ و مدار هاي تنظيم كننده فركانس راديويي استفاده مي شود. در منابع تغذيه، سلف با تركيب با خازن، نقش فيلتر براي حذف نويز را بر عهده دارد. همچنين در موتور هاي الكتريكي و تبديل كننده هاي ولتاژ نيز از سلف استفاده مي شود. مقدار اندوكتانس سلف با واحد هانري اندازه گيري مي شود.

سنسور ها يا حسگر هاي الكترونيكي

سنسور ها قطعاتي هستند كه تغييرات محيط اطراف مانند نور، دما، فشار يا حركت را به سيگنال الكتريكي تبديل مي كنند. از مهم ترين سنسور هاي الكترونيكي مي توان به سنسور دما (Thermistor)، سنسور نور (LDR)، سنسور فاصله (Ultrasonic) و سنسور شتاب (Accelerometer) اشاره كرد. اين قطعات در بسياري از سيستم هاي هوشمند و كنترلي مانند تلفن هاي هوشمند، ربات ها، خودرو و تجهيزات پزشكي به كار مي روند. عملكرد دقيق سنسور بستگي به تطابق آن با مدار و شرايط كاري دارد.

ميكروكنترلر يا Microcontroller

ميكروكنترلر در واقع يك كامپيوتر كوچك روي يك تراشه است كه شامل پردازنده، حافظه و ورودي خروجي ديجيتال مي باشد. وظيفه آن كنترل خودكار عمليات در مدار هاست. از ميكروكنترلر در ربات ها، سيستم هاي صنعتي، لوازم خانگي هوشمند و دستگاه هاي پزشكي استفاده مي شود. زبان هاي برنامه نويسي مانند C يا اسمبلي براي برنامه ريزي ميكروكنترلر به كار مي روند. خانواده هاي مشهور آن شامل AVR ، PIC و ARM هستند. توانايي برنامه ريزي آسان و مصرف انرژي كم، ميكروكنترلر ها را به يكي از اساسي ترين بخش هاي مدار هاي مدرن تبديل كرده است.

كليد و سوئيچ

كليد ها يكي از ساده ترين اما حياتي ترين قطعات الكترونيكي هستند كه جريان الكتريكي را قطع يا وصل مي كنند. اين قطعات علاوه بر نوع مكانيكي، در نسخه هاي لمسي، نوري و مغناطيسي نيز وجود دارند. در طراحي هاي صنعتي، كليد ها براي ايمني و كنترل عملكرد سيستم اهميت زيادي دارند. از كليد هاي فشاري، لغزشي، گردان و رله الكترونيكي در مدار ها استفاده مي شود. وجود يك كليد با كيفيت در مدار باعث افزايش طول عمر و ايمني دستگاه مي شود.

جمع بندي

قطعات الكترونيكي هرچند در ظاهر ساده به نظر مي رسند، اما در كنار هم ساختار پيچيده ترين دستگاه هاي مدرن را شكل مي دهند. از مقاومت و خازن گرفته تا سنسور و ميكروكنترلر، هر يك كاركردي ويژه دارند كه نقش آن ها در طراحي و توليد دستگاه هاي هوشمند غير قابل انكار است. شناخت دقيق اين قطعات نه تنها براي دانشجويان و علاقمندان، بلكه براي تعميركاران و طراحان صنعتي نيز ضروري است. آينده الكترونيك به سمت قطعات كوچك تر، سريع تر و هوشمند تر پيش مي رود و آشنايي با مباني اجزاي پايه، دريچه اي براي ورود به اين دنياي نامحدود است.