مفاهیم الکترونیک

دیود‌ انتشار دهنده‌ نور یا LED (Light Emitting Diode) ، یکی از پرکاربردترین انواع دیودهایی هستند که امروزه در دسترس قرار دارند و به کرات در ساخت تلویزیون‌ها و نمایشگرهای رنگی به کار برده می‌شوند. این دیودها را می‌توان به وفور در انواع و اقسام وسایل الکترونیکی که نور منتشر شده از آن گاهی بخش کوچکی از قسمت‌های مختلف طیف امواج مرئی الکترومغناطیسی را پوشش می‌دهد یا امواج فروسرخ از دیود ساطع می‌شود.

دیود زنر یک نوع با ارزش از انواع دیود است که نه تنها اجازه‌ی عبور جریان از آند به کاتد را میدهد، بلکه در ولتاژ خاصی که به آن ولتاژ زنر می‌گویند، جریان را در جهت معکوس، یعنی از کاتد به آند را نیز عبور می‌دهد. دیود زنر به افتخار دکتر کلارنس ملوین زنر (Dr Clarence Malvin Zener)، فیزیکدانی آمریکایی که در مورد مکانیزم‌های تجزیه مواد نیمه‌هادی تحقیق می‌کرد، نامگذاری شده‌است.

با اتصال دیودهای قدرت به یکدیگر می‌توان یک یکسوساز تمام موج (Full Wave) ساخت که ولتاژ AC را جهت استفاده در منابع تغذیه به ولتاژ پالس‌دار DC تبدیل می‌کند.در مقاله دیودهای قدرت، در مورد روش‌های کاهش نوسان ولتاژ یا ریپل ولتاژ DC از طریق متصل کردن خازن‌های صافی صحبت کردیم.

دیودهای قدرت نیمه هادی هایی با اتصال PN هستند که می‌توانند جریان زیادی را در ولتاژ بالا جهت استفاده در مدارهای یکسو کننده عبور دهند.درمقاله دیود سیگنال مشاهده کردیم که دیود سیگنال نیمه‌رسانا تنها در یک جهت جریان را از آند به کاتد عبور می‌دهد (جهت روبه‌جلو یا forward)، اما در جهت عکس جریان را عبور نمی‌دهد و مانند یک شیر یک‌طرفه الکتریکی عمل می‌کند.

دیودهای سیگنال المان هایی با دو ترمینال کوچک هستند؛ که درصورت مستقیم بودن جریان (بایاس مستقیم)، سبب شارش آن و درصورت معکوس بودن (بایاس معکوس) سبب مسدودشدن آن می‌گردند.دیود نیمه‌هادی سیگنال یک قطعه نیمه‌هادی غیرخطی کوچک است که عموما در مدارهای الکترونیکی مورداستفاده قرار می‌گیرد. درجایی‌که، جریان‌های کوچک یا فرکانس‌های بالا مانند رادیو، تلویوزیون و مدارهای منطقی دیجیتال، درگیر می‌شوند.

یک دیود اتصال PN زمانی ایجاد می‌شودکه یک نیمه‌هادی نوع N به یک نیمه‌هادی نوع P متصل می‌شود و یک ولتاژ مانع پتانسیل در محل اتصال دیود ایجاد می‌کند.اثری که در مقاله قبلی توضیح داده‌شد؛ بدون اعمال ولتاژ خارجی به محل اتصال واقعی PN، حاصل می‌شود و درنتیجه، سبب در موقعیت قرارگرفتن اتصال یا تعادل می‌شود.

یک اتصال PN، زمانی ایجاد می‌شود؛ که یک ماده‌ی نوع N با یک ماده‌ی نوع P، ترکیب شود و یک دیود نیمه‌هادی ایجادکند.در مقاله قبلی نحوه‌ی ساخت مواد نیمه‌هادی نوع N را با دوپینگ اتم سیلیکون با مقادیر کمی از آنتیموان و هم‌چنین نحوه‌ی ساخت مواد نیمه‌هادی نوع P را با دوپینگ یک اتم سیلیکون دیگر با بور مشاهده کردیم.

اگر مقاومت‌ها اساسی‌ترین المان پسیو در مدار ‌باشند؛ باید یک دیود سیگنال را به‌عنوان اساسی‌ترین المان اکتیو مدار در نظر بگیریم.با این‌حال، برخلاف یک مقاومت، دیود باتوجه به ولتاژ اعمال‌شده رفتار خطی نشان نمی‌دهد؛ زیرا دارای رابطه‌ی I-V نمایی است و بنابراین نمی‌توان آن را به‌سادگی با استفاده از قانون اهم، مانند مقاومت‌ها توصیف کرد.

نوعی از سنسور مغناطیسی که سیگنال خروجی آن تابعی از چگالی میدان مغناطیسی اطراف آن است سنسور اثر هال نامیده می‌شود. بدون اشاره به سنسورهای مغناطیسی و مخصوصا سنسور اثر هال که بسیار متداول است، نمی‌توانستیم  بحث درمورد مغناطیس را پایان دهیم.سنسورهای مغناطیسی اطلاعات مغناطیسی یا رمزگذاری‌شده به‌طور مغناطیسی را به سیگنال‌های الکتریکی برای پردازش توسط مدارهای الکتریکی تبدیل می‌کنند.

 وقتی جریان DC از یک رسانای مستقیم طویل عبور می‌کند، یک نیروی مغناطیسی و یک میدان مغناطیسی ایستا اطراف آن ایجاد می‌شود.شکل ۱. سیم‌پیچ توخالی با هسته هوا  اگر یک سیم به صورت سیم‌پیچ پیچیده شود، یک میدان مغناطیسی ایستا اطراف خود تولید می‌کند که بسیار بزرگ‌تر از میدان مغناطیسی تک سیم است و یک آهنربای میله‌ای با قطب شمال و جنوب معین ایجاد می‌کند.

افت و تاخیر یک ماده مغناطیسی که اغلب به‌عنوان هیسترزیس مغناطیسی شناخته می‌شود، به خواص مغناطیس‌کنندگی ماده بستگی دارد که برطبق آن ماده در ابتدا مغناطیسی شده و سپس مغناطیسی زدایی می‌شود.می‌دانیم که شارمغناطیسی تولیدشده توسط یک سیم‌پیچ الکترومغناطیسی مقدار میدان مغناطیسی یا خطوط نیروی ایجادشده درون ناحیه مشخص است و  اغلب «چگالی شار» نامیده می‌شود. چگالی شار با نماد B نشان داده می‌شود و واحد آن تسلا (T) است.

یک آهنربای الکتریکی ساده می‌تواند با پیچیدن حلقه‌های سیم دور یک هسته آهنی نرم، مثل یک میخ بزرگ ایجاد شود.می‌دانیم که یک رسانا حامل جریان مستقیم در امتداد طول خود میدان مغناطیسی دواری را در تمامی نقاط اطرافش تولید می‌کند و جهت چرخش این میدان مغناطیسی به جهت شارش جریان درون رسانا بستگی دارد و با قانون دست چپ مشخص می‌شود.

در آموزش مغناطیس، بطور مختصر به این موضوع پرداختیم که چگونه میدان مغناطیسی اطراف آهنرباهای دائمی از قطب شمال به قطب جنوب آنها ایجاد می‌شود.در حالی‌که آهنرباهای دائمی میدان مغناطیسی ایستای خوب و گاهی بسیار قوی تولید می‌کنند، با این‌حال در برخی کاربردها قدرت این میدان مغناطیسی بسیار ضعیف است یا باید مقدار شار مغناطیسی موجود کنترل شود.

تنظیم مولکول‌های مغناطیسی یک قطعه آهن و یک آهنربا براساس تئوری وِبر تمامی اتم‌ها به دلیل اسپین الکترون‌های آنها خاصیت مغناطیسی دارند. اتم‌هایی که میدان مغناطیسی هم‌جهت دارند به یکدیگر متصل می‌شوند. مواد مغناطیسی از گروه‌هایی از آهنرباهای کوچک در یک سطح مولکولی اطراف اتم‌ها تشکیل می‌شوند و مواد مغناطیسی‌شده بیش‌ترین ریز آهنرباهای هم جهت را دارند.

تاو، ثابت زمانی یک مدار RC است؛ که زمانی‌که تحت شرایط ورودی تغییر پله قرار می‌گیرد؛ از یک شرایط حالت پایدار به حالت پایدار دیگری تغییر می‌کند.تاو، با نماد τ، حرف یونانی است؛ که در محاسبات الکتریکی و الکترونیکی برای نشان‌دادن ثابت زمانی یک مدار به‌عنوان تابعی از زمان استفاده می‌شود.

مشتق‌گیر پسیو RC، یک شبکه‌ی اتصال سری RC است؛ که سیگنال خروجی را مطابق با فرآیند ریاضی مشتق‌گیری تولید می‌کند.برای مدار مشتق‌گیر پسیو RC، ورودی به یک خازن متصل می‌شود؛ درحالی‌که، ولتاژ خروجی از دو سر مقاومت گرفته می‌شود و این امر، دقیقا عکس مدار انتگرال‌گیر RC است.