วงจรอิเล็กทรอนิกส์เป็นส่วนสำคัญของความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเกือบทั้งหมดที่เกิดขึ้นในชีวิตของเราในปัจจุบัน โทรทัศน์วิทยุโทรศัพท์และคอมพิวเตอร์เป็นสิ่งที่ควรคำนึงถึงในทันที แต่ยังมีการใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในรถยนต์เครื่องใช้ในครัวอุปกรณ์การแพทย์และการควบคุมอุตสาหกรรม หัวใจของอุปกรณ์เหล่านี้คือส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่หรือส่วนประกอบของวงจรที่ควบคุมการไหลของอิเล็กตรอนแบบอิเล็กทรอนิกส์เช่นเซมิคอนดักเตอร์ อย่างไรก็ตามอุปกรณ์เหล่านี้ไม่สามารถทำงานได้หากไม่มีส่วนประกอบแบบพาสซีฟที่เรียบง่ายกว่ามาก ซึ่งแตกต่างจากส่วนประกอบที่ใช้งานส่วนประกอบแฝงเช่นตัวต้านทานตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำไม่สามารถควบคุมการไหลของอิเล็กตรอนด้วยสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์
ความต้านทาน
ตามชื่อของมันหมายถึงตัวต้านทานเป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ต่อต้านการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจร
ในโลหะเช่นเงินหรือทองแดงซึ่งมีค่าการนำไฟฟ้าสูงดังนั้นความต้านทานต่ำอิเล็กตรอนสามารถข้ามได้อย่างอิสระจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมด้วยความต้านทานเพียงเล็กน้อย
ความต้านทานไฟฟ้าของส่วนประกอบวงจรถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านมันตาม HyperPhysics เว็บไซต์ทรัพยากรฟิสิกส์ที่จัดทำโดยภาควิชาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ที่ Georgia State University หน่วยต้านทานมาตรฐานคือโอห์มซึ่งได้รับการตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อเฟรดไซม่อนโอห์ม มันถูกกำหนดให้เป็นความต้านทานในวงจรที่มีกระแส 1 แอมป์ที่ 1 โวลต์ สามารถคำนวณความต้านทานได้โดยใช้กฎของโอห์มซึ่งระบุว่าความต้านทานเท่ากับแรงดันหารด้วยกระแสหรือ R = V / I (มากกว่าปกติเขียนเป็น V = IR) โดยที่ R คือความต้านทาน V คือแรงดันและฉันเป็นกระแส
โดยทั่วไปตัวต้านทานจะจำแนกเป็นแบบคงที่หรือแปรผัน ตัวต้านทานค่าคงที่เป็นส่วนประกอบแบบพาสซีฟธรรมดาที่มักจะมีความต้านทานแบบเดียวกันภายในขีด จำกัด กระแสและแรงดันที่กำหนดไว้เสมอ พวกเขามีอยู่ในช่วงกว้างของค่าความต้านทานจากน้อยกว่า 1 โอห์มถึงหลายล้านโอห์ม
ตัวต้านทานแบบแปรผันเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าแบบง่ายเช่นตัวควบคุมระดับเสียงและสวิตช์หรี่ไฟซึ่งเปลี่ยนความยาวที่มีประสิทธิภาพหรืออุณหภูมิที่มีประสิทธิภาพของตัวต้านทานเมื่อคุณหมุนปุ่มหมุนหรือเลื่อนตัวควบคุมแบบเลื่อน
การเหนี่ยวนำ
ตัวเหนี่ยวนำเป็นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ประกอบด้วยขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านมันสร้างสนามแม่เหล็ก หน่วยการเหนี่ยวนำคือเฮนรี่ (H) ซึ่งได้รับการตั้งชื่อตามโจเซฟเฮนรี่นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันผู้ค้นพบการเหนี่ยวนำอย่างอิสระในเวลาเดียวกับไมเคิลฟาราเดย์นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ หนึ่งเฮนรี่คือจำนวนของการเหนี่ยวนำที่จำเป็นในการเหนี่ยวนำแรงไฟฟ้า 1 โวลต์ (แรงดันไฟฟ้าจากแหล่งพลังงาน) เมื่อกระแสไฟฟ้ากำลังเปลี่ยนที่ 1 แอมป์ต่อวินาที
แอปพลิเคชั่นที่สำคัญอย่างหนึ่งของตัวเหนี่ยวนำในวงจรแอคทีฟคือพวกมันมีแนวโน้มที่จะบล็อกสัญญาณความถี่สูงในขณะที่ปล่อยสัญญาณออสซิลเลชันความถี่ต่ำผ่าน โปรดทราบว่านี่เป็นหน้าที่ตรงกันข้ามของตัวเก็บประจุ การรวมส่วนประกอบทั้งสองในวงจรสามารถเลือกกรองหรือสร้างความผันผวนของความถี่ที่ต้องการได้เกือบทั้งหมด
ด้วยการกำเนิดของวงจรรวมเช่นไมโครชิฟตัวเหนี่ยวนำกลายเป็นเรื่องธรรมดาน้อยลงเนื่องจากขดลวด 3 มิตินั้นยากที่จะประดิษฐ์ในวงจรพิมพ์ 2 มิติ ด้วยเหตุนี้ไมโครวงจรได้รับการออกแบบโดยไม่ใช้ตัวเหนี่ยวนำและใช้ตัวเก็บประจุแทนเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่เหมือนกันโดยอ้างอิงจาก Michael Dubson ศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์
ปริมาตร
ความจุคือความสามารถของอุปกรณ์ในการจัดเก็บประจุไฟฟ้าและส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่เก็บประจุไฟฟ้าเรียกว่าตัวเก็บประจุ ตัวอย่างแรกสุดของตัวเก็บประจุคือ jar Leyden อุปกรณ์นี้ถูกประดิษฐ์ขึ้นเพื่อเก็บประจุไฟฟ้าสถิตบนฟอยล์นำไฟฟ้าที่เรียงรายอยู่ด้านในและด้านนอกของขวดแก้ว
ตัวเก็บประจุที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยแผ่นตัวนำชนิดแบนสองแผ่นคั่นด้วยช่องว่างขนาดเล็ก ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นหรือแรงดันไฟฟ้าระหว่างแผ่นเปลือกโลกเป็นสัดส่วนกับความแตกต่างในปริมาณของประจุบนแผ่น นี่แสดงเป็น Q = CV โดยที่ Q คือประจุ V คือแรงดันไฟฟ้าและ C คือประจุ
ความจุของตัวเก็บประจุคือจำนวนประจุที่สามารถเก็บได้ต่อหน่วยแรงดันไฟฟ้า หน่วยสำหรับการวัดความจุคือ farad (F) ชื่อสำหรับ Faraday และถูกกำหนดให้เป็นความสามารถในการเก็บประจุ 1 คูลอมบ์ที่มีศักย์ไฟฟ้า 1 โวลต์ หนึ่งคูลอมบ์ (C) คือจำนวนประจุที่ถ่ายโอนโดยกระแส 1 แอมป์ใน 1 วินาที
เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดแผ่นตัวเก็บประจุจะซ้อนกันเป็นชั้นหรือเป็นแผลในขดลวดที่มีช่องว่างอากาศเล็ก ๆ ระหว่างกัน วัสดุอิเล็กทริก - วัสดุฉนวนที่ปิดกั้นสนามไฟฟ้าบางส่วนระหว่างแผ่นเปลือกโลกมักถูกใช้ภายในช่องว่างอากาศ วิธีนี้ช่วยให้แผ่นเก็บประจุได้มากขึ้นโดยไม่เกิดการลัดวงจร
ตัวเก็บประจุมักพบในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้งานอยู่ซึ่งใช้สัญญาณไฟฟ้าแบบสั่นเช่นตัวรับในวิทยุและอุปกรณ์เครื่องเสียง พวกเขาสามารถชาร์จและคายประจุได้เกือบจะในทันทีซึ่งช่วยให้สามารถใช้ในการผลิตหรือกรองความถี่ที่แน่นอนในวงจร สัญญาณการสั่นสามารถชาร์จแผ่นหนึ่งของตัวเก็บประจุในขณะที่แผ่นอื่นปล่อยและจากนั้นเมื่อกระแสกลับด้านก็จะเรียกเก็บแผ่นอื่นในขณะที่แผ่นแรกปล่อย
โดยทั่วไปแล้วความถี่ที่สูงขึ้นสามารถผ่านตัวเก็บประจุได้ในขณะที่ความถี่ต่ำจะถูกบล็อก ขนาดของตัวเก็บประจุกำหนดความถี่ตัดสัญญาณที่ถูกบล็อกหรือได้รับอนุญาตให้ผ่าน ตัวเก็บประจุรวมสามารถใช้เพื่อกรองความถี่ที่เลือกภายในช่วงที่กำหนด
Supercapacitors ผลิตขึ้นโดยใช้นาโนเทคโนโลยีในการสร้างชั้นของวัสดุเช่น graphene เพื่อให้ได้ความจุที่ 10 ถึง 100 เท่าของตัวเก็บประจุทั่วไปที่มีขนาดเท่ากัน แต่มีเวลาตอบสนองช้ากว่าตัวเก็บประจุไดอิเล็กทริกแบบเดิมดังนั้นจึงไม่สามารถใช้ในวงจรที่ใช้งานได้ ในทางกลับกันบางครั้งพวกเขาสามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานในบางแอปพลิเคชันเช่นในชิปหน่วยความจำคอมพิวเตอร์เพื่อป้องกันข้อมูลสูญหายเมื่อตัดไฟหลัก
ตัวเก็บประจุเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของอุปกรณ์กำหนดเวลาเช่นที่พัฒนาโดย SiTime ซึ่งเป็น บริษัท ที่ตั้งอยู่ในแคลิฟอร์เนีย อุปกรณ์เหล่านี้ใช้ในแอพพลิเคชั่นที่หลากหลายตั้งแต่โทรศัพท์มือถือไปจนถึงรถไฟความเร็วสูงและการซื้อขายในตลาดหุ้น รู้จักในชื่อ MEMS (ระบบไมโครอิเล็กทรอนิกส์) อุปกรณ์จับเวลาขนาดเล็กอาศัยตัวเก็บประจุเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง Piyush Sevalia รองประธานบริหารฝ่ายการตลาดของ SiTime กล่าวว่าหากผู้จัดเก็บไม่มีตัวเก็บประจุที่เหมาะสมและความจุโหลด
บทความนี้ได้รับการปรับปรุงเมื่อวันที่ 16 มกราคม 2019 โดยผู้ให้การสนับสนุน Live Science Rachel Ross
