Без электронных компонентов немыслима работа электроники. Эти «кирпичики», из которых строится любая схема, бывают как чрезвычайно миниатюрными, да такими, что даже маркировку нанести на них сложно, или же, напротив, громоздкими и тяжёлыми. Они ещё бывают оборудованы радиаторами охлаждения, крепёжными элементами, подвижными деталями и т. д.
Но несмотря на внешние различия, все электронные компоненты, независимо от их размера, веса, конструктивного исполнения, делят на две фундаментальные группы. Конкретно — пассивные и активные. К первой группе относятся, к примеру, резисторы (смотри статью «Как проверить резистор мультиметром?») и конденсаторы (смотри статью «Как выбрать конденсатор?»), а ко второй — диоды и транзисторы (смотри статью «Что такое полупроводник?»).
Статья ставит цель дать общее представление о пассивных и активных электронных компонентах, их особенностях, свойствах, применимости. Что же, давайте разбираться!
Время чтения: 10 минут
Электронные компоненты? Это очень просто!
Разница между пассивными и активными электронными компонентами
Сегодня нас окружает множество электронных устройств: смартфоны, ноутбуки, телевизоры и т. д. Они состоят из электрических цепей и различных компонентов. Электрическая цепь — это замкнутый контур, по которому протекает ток. В её состав входят разные комплектующие (электронные приборы). Примерами служат резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, источники напряжения, тока, диоды, транзисторы, микросхемы и т. д. Электронные компоненты — базовые строительные блоки любой электроники.
Каждый элемент бывает либо активным — наделяющим электрическую цепь электроэнергией, либо пассивным — поглощающим эту энергию. Активные — это компоненты, которые, другими словами, задают электрическое питание.
Пассивные же — это компоненты, которые «отвечают» за поглощение энергии, к примеру, резисторы. А конденсаторы и катушки индуктивности, накапливают энергию, потребляя её из цепи, а затем возвращают её обратно. Помимо этого, направление электротока определяет природу элемента. Если ток вытекает из компонента, то мы имеем дело с активным электронным элементом; если же ток втекает в него, то перед нами пассивный элемент.
Пассивные компоненты
Элемент схемы, который может только поглощать электроэнергию и рассеивать её в виде тепла или сохранять в электрическом или магнитном поле, именуется пассивным компонентом. Он не восполняет потери электрической мощности или, тем более, не усиливает её в электроцепи. Наиболее распространёнными элементами пассивного типа являются резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы и т. п.
Все пассивные компоненты объединяют некоторые общие характеристики:
- Они не выступают источниками электрической энергии; другими словами, электрическая цепь не может базироваться ТОЛЬКО на пассивных компонентах, так как в ней будет отсутствовать электрический ток.
- Они не изменяют своё поведение в зависимости от характеристик входного взаимодействия; другими словами, резистор определённого сопротивления всегда будет резистором определённого сопротивления, независимо от напряжения на его выводах, силы тока в цепи, других характеристик.
Наиболее часто используемыми являются фундаментальные компоненты: различные сопротивления, ёмкости, индуктивности. Они считаются базовыми пассивными комплектующими, без которых не обходится ни одна схема. Имеют по два вывода, обладают линейными передаточными характеристиками, работают независимо от направления электрического тока. Но эти особенности не определяют принадлежность именно к классу пассивных радиокомпонентов.
Существуют многовыводные пассивные элементы. Хотя обычно они имеют два вывода, но некоторые бывают многовыводными. К примеру, трансформаторы. Некоторые электронные приборы работают без источника питания, но имеют нелинейную передаточную характеристику, к примеру, термисторы или изделия из ферромагнитных материалов. Они по сути пассивны, хотя способны демонстрировать сложный отклик на взаимодействие или поведение, сходное с откликом или поведением активных компонентов.
Как было описано, пассивные компоненты работают независимо от направления электрического тока. Но есть виды, которые для работы предполагают чётко заданное направление движения электрического тока или электромагнитной волны. Особенно часто их применяют в радиочастотных схемах (смотри статью «Основы схемотехники радиочастотных систем. Часть 1», «Часть 2», «Часть 3»). Примером служат радиочастотные циркуляторы с изоляторами.
Активные компоненты
Элемент схемы, служащий источником тока или напряжения в цепи, а также способных их генерировать или усиливать, именуется активным электрическим компонентом. Наиболее часто используемые представители класса — источники энергии (тока или напряжения), полупроводниковые приборы, такие как диоды, транзисторы и т. д.
Главным свойством выступает возможность коммутации, генерации, усиления тока, напряжения или мощности сигнала за счёт потребления энергии питания. По этой причине практически все активные элементы многовыводные, обычно имеющие выводы питания с некими входами/выходами. Наиболее отчётливо это прослеживается у микросхем. Они также способны проявлять линейную и нелинейную передаточную характеристику, в зависимости от того, какой отклик они проявляют на входное взаимодействие.
Наиболее распространённый элемент этой группы — транзистор (смотри статью «Транзисторы: принцип работы, схема включения, чем отличаются биполярные и полевые»), который служит строительным блоком всех нынешних интегральных микросхем. Транзисторы применяются для коммутации электрических цепей, генерирования и усиления сигналов.
Различия между активными и пассивными компонентами
Как было сказано, как активные, так и пассивные элементы служат базовыми частями цепи. Однако они заметно различаются, проявляют разные свойства, имеют разное назначение. Все основные различия перечислены в таблице:
| Характер различия | Активный компонент | Пассивный компонент |
| Определение | Деталь схемы для генерации или усиления мощности в электрической цепи в течение неограниченного периода. | Элемент схемы, который может только поглощать энергию (преобразовывать её в тепло) либо сохранять в виде магнитного или электрополя. |
| Электрическая мощность | Выступает в качестве источника электрической мощности в цепи. | Действует только как нагрузка в цепи, то есть как потребитель. |
| Функционал | Генерирует и/или усиливает мощность в электроцепи. | Не генерирует и не усиливает мощность. |
| Управление энергией | Способен к получению энергии в таких формах, как тепловая, химическая, солнечная и т. д., преобразует её, передаёт в цепь в виде электроэнергии. | Получает электроэнергию, затем либо преобразует её в другие формы, такие как тепло, свет, механическую энергию и т. д., либо сохраняет в магнитном или электрическом поле. |
| Управление током | Инициирует протекание тока в цепи, управляет им. | Не контролируют ток в цепи. |
| Вольт-амперная характеристика | Наклон кривой вольт-амперной характеристики (то есть отношения напряжения к току) отрицательный. | Наклон кривой вольт-амперной характеристики положителен во всех точках. |
| Квадрант графика вольт-амперной характеристики | Расположена во II и IV квадрантах. | Находится в I и III квадрантах. |
| Генерация и поглощение энергии | Как генерирует, так и поглощает энергию. К примеру, аккумулятор при заряде поглощает электроэнергию, а при разряде — отдаёт. | Только поглощает электрическую энергию. Генерировать её в каком-либо виде не способен. |
| Необходимость внешнего источника питания для функционирования | Требует внешнего источника питания для работы. Используют электроэнергию для управления током в цепи. | Не требует внешнего источника питания. Используют какое-то из своих свойств для управления мощностью в цепи (к примеру, для резистора это преобразование электрической мощности в тепло). |
| Коэффициент усиления | Больше единицы, поэтому усиливает сигнал. | Меньше единицы, поэтому они не усиливают сигнал. |
Таким образом, активные с пассивными электронные компоненты представляют собой фундаментальную основу электроники. Их различие не только в функционале, но и в принципах взаимодействия с электрической энергией. Баланс со взаимодополнением этих двух типов компонентов помогают инженерам создавать устройства любой сложности, а также назначения.
Многообразие электронных компонентов поистине велико. Есть как немало разновидностей, технологий изготовления, номенклатуры выпускаемых моделей резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, диодов, транзисторов, микросхем — количество потрясает воображение. Это сотни тысяч или миллионы деталей — от крошечных, но чрезвычайно недорогих, до огромных и сверхмощных. Всё это позволяет «разгуляться» инженеру-конструктору электронной техники, чтобы идти путём подбора необходимых ему компонентов, а не довольствоваться «тем, что есть».
Статья не ставила целью дать полное описание всех видов компонентов и тем более, не предполагала представить номенклатуру моделей сегодняшней электронной базы. Статья предлагает читателю познакомиться с двумя базовыми группами: пассивными и активными. А также узнать о распространённых представителях этих групп, как они работают, где чаще всего применяются.
