Elektronik devreler, günümüzde neredeyse tüm teknolojik gelişmelerin ayrılmaz bir parçasıdır. Televizyon, radyo, telefonlar ve bilgisayarlar hemen akla geliyor, ancak elektronikler otomobillerde, mutfak cihazlarında, tıbbi ekipmanlarda ve endüstriyel kontrollerde de kullanılıyor. Bu cihazların merkezinde, yarı iletkenler gibi elektron akışını elektronik olarak kontrol eden aktif bileşenler veya devrenin bileşenleri bulunur. Bununla birlikte, bu cihazlar, yarı iletkenleri onlarca yıl öncesine dayanan çok daha basit, pasif bileşenler olmadan çalışamazdı. Aktif bileşenlerin aksine, dirençler, kapasitörler ve indüktörler gibi pasif bileşenler elektron akışını elektronik sinyallerle kontrol edemez.
Direnç
Adından da anlaşılacağı gibi, bir direnç bir devredeki elektrik akımının akışına direnen elektronik bir bileşendir.
Yüksek elektrik iletkenliği ve dolayısıyla düşük özdirençli gümüş veya bakır gibi metallerde, elektronlar az dirençle bir atomdan diğerine serbestçe atlayabilirler.
Georgia State Üniversitesi fizik ve astronomi bölümü tarafından barındırılan bir fizik kaynağı web sitesi HyperPhysics'e göre, bir devre bileşeninin elektrik direnci, uygulanan voltajın içinden geçen elektrik akımına oranı olarak tanımlanır. Standart direniş birimi, Alman fizikçi Georg Simon Ohm'un adını taşıyan ohm'dur. 1 voltta 1 amper akımı olan bir devrede direnç olarak tanımlanır. Direnç, direncin akıma bölünen gerilime eşit olduğunu belirten Ohm yasası veya R'nin direnç, V gerilim ve I akım olduğu R = V / I (daha yaygın olarak V = IR olarak yazılır) kullanılarak hesaplanabilir.
Dirençler genellikle sabit veya değişken olarak sınıflandırılır. Sabit değerli dirençler, öngörülen akım ve voltaj sınırları dahilinde her zaman aynı dirence sahip basit pasif bileşenlerdir. 1 ohm'dan daha az milyon ohm'a kadar çok çeşitli direnç değerlerinde mevcuttur.
Değişken dirençler, bir düğmeyi çevirdiğinizde veya bir kaydırma kontrolünü hareket ettirdiğinizde bir direncin etkin uzunluğunu veya etkin sıcaklığını değiştiren ses seviyesi kontrolleri ve dimmer anahtarları gibi basit elektromekanik cihazlardır.
İndüktans
Bir indüktör, içinden bir elektrik akımı geçen ve manyetik bir alan oluşturan bir tel bobininden oluşan elektronik bir bileşendir. Endüktans birimi, İngiliz fizikçi Michael Faraday ile aynı anda endüktansı bağımsız olarak keşfeden Amerikalı fizikçi Joseph Henry'nin adını taşıyan henry (H) 'dir. Bir tavuk, akım saniyede 1 amperde değiştiğinde 1 volt elektromotor kuvvetini (bir enerji kaynağından gelen elektrik basıncı) indüklemek için gereken endüktans miktarıdır.
Aktif devrelerdeki indüktörlerin önemli bir uygulaması, düşük frekanslı salınımların geçmesine izin verirken yüksek frekanslı sinyalleri engelleme eğiliminde olmalarıdır. Bunun kapasitörlerin tersi işlevi olduğunu unutmayın. İki bileşenin bir devrede birleştirilmesi, istenen herhangi bir frekansta salınımları seçici olarak filtreleyebilir veya oluşturabilir.
Mikroçip gibi entegre devrelerin ortaya çıkmasıyla, indüktörler daha az yaygınlaşmaktadır, çünkü 3D bobinlerin 2D baskılı devrelerde üretilmesi son derece zordur. Bu nedenle, Colorado Boulder Üniversitesi'nde fizik profesörü Michael Dubson'a göre, mikro devreler indüktörsüz olarak tasarlanır ve bunun yerine esasen aynı sonuçları elde etmek için kapasitörler kullanır.
Kapasitans
Kapasitans, bir cihazın elektrik yükünü saklama yeteneğidir ve bu nedenle elektrik yükünü depolayan elektronik bileşene kapasitör denir. Bir kondansatörün en eski örneği Leyden kavanozudur. Bu cihaz, bir cam kavanozun iç ve dışını kaplayan iletken folyo üzerinde statik bir elektrik yükü depolamak için icat edildi.
En basit kapasitör, küçük bir boşlukla ayrılmış iki düz iletken plakadan oluşur. Plakalar arasındaki potansiyel fark veya voltaj, plakalar üzerindeki yük miktarındaki farkla orantılıdır. Bu Q = CV olarak ifade edilir, burada Q şarj, V voltaj ve C kapasitanstır.
Bir kapasitörün kapasitansı, birim voltaj başına depolayabileceği şarj miktarıdır. Kapasitansı ölçme birimi Faraday için adlandırılan farad (F) 'dır ve 1 voltluk bir potansiyel ile 1 coulomb şarj saklama kapasitesi olarak tanımlanır. Bir coulomb (C), 1 saniyede 1 amperlik bir akımla aktarılan yük miktarıdır.
Verimliliği en üst düzeye çıkarmak için, kapasitör plakaları katmanlar halinde istiflenir veya aralarında çok küçük bir hava boşluğu bulunan bobinlere sarılır. Dielektrik malzemeler - plakalar arasındaki elektrik alanını kısmen tıkayan yalıtım malzemeleri - genellikle hava boşluğunda kullanılır. Bu, plakaların ark ve kısa devre yapmadan daha fazla şarj depolamasını sağlar.
Kondansatörler genellikle radyo ve ses cihazlarında olduğu gibi salınımlı elektrik sinyalleri kullanan aktif elektronik devrelerde bulunur. Devrelerdeki belirli frekansları üretmek veya filtrelemek için kullanılmalarını sağlayan neredeyse anında şarj edebilir ve deşarj edebilirler. Bir salınım sinyali, diğer plaka boşalırken kapasitörün bir plakasını şarj edebilir ve daha sonra akım tersine döndüğünde, ilk plaka boşalırken diğer plakayı şarj edecektir.
Genel olarak, daha yüksek frekanslar kondansatörden geçebilir, daha düşük frekanslar bloke edilir. Kapasitörün boyutu, sinyallerin engellendiği veya geçmesine izin verilen kesme frekansını belirler. Kombine kapasitörler, belirli bir aralıktaki seçilen frekansları filtrelemek için kullanılabilir.
Süperkapasitörler, aynı boyuttaki konvansiyonel kapasitörlerin 10 ila 100 katı kapasitelere ulaşmak için grafen gibi süper ince malzeme katmanları oluşturmak için nanoteknoloji kullanılarak üretilir; ancak geleneksel dielektrik kapasitörlerden daha yavaş tepki süreleri vardır, bu nedenle aktif devrelerde kullanılamazlar. Öte yandan, ana güç kesildiğinde veri kaybını önlemek için bazen bilgisayar bellek yongaları gibi bazı uygulamalarda güç kaynağı olarak kullanılabilirler.
Kapasitörler, Kaliforniya merkezli bir şirket olan SiTime tarafından geliştirilenler gibi zamanlama cihazlarının da kritik bileşenleridir. Bu cihazlar, cep telefonlarından yüksek hızlı trenlere ve borsada ticarete kadar çok çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır. MEMS (mikroelektromekanik sistemler) olarak bilinen küçük zamanlama cihazı, düzgün çalışması için kapasitörlere güvenir. "Rezonatör doğru kapasitör ve yük kapasitansına sahip değilse, zamanlama devresi güvenilir bir şekilde başlamaz ve bazı durumlarda salınımı durdurur," diyor SiTime pazarlama müdür yardımcısı Piyush Sevalia.
Bu makale 16 Ocak 2019'da Live Science katılımcısı Rachel Ross tarafından güncellenmiştir.
