پروژه درس آزمایشگاه مدار الکترونیکی انواع مقاومت ، خازن و دیود

مقدمه :

مقاومت ها از اصلي ترين اجزايي هستند كه در وسايل برقي به كار مي روند.مقاومت هادي دربرابر عبور جريان الكتريكي را مقاومت الكتريكي گويند.واحد مقاومت اهم و نشانه آنΩ است . شماي مقاومت در مدارها بدين صورت است .

نقش مقاومت ها در مدار :

مقاومت را به منظـور كاهش دادن جريـان به مقـدار معـين و يا افت مـقدار معيني از ولتـاژ به كار مي برند.

انواع مقاومت ها :

مقاومت ها بر دو نوع هستند:

الف- مقاومت طبيعي مدارها كه ناشي از جنس ونوع قطعات به كار رفته در مدار است مثل موتورهاي الكتريكي.

ب-مقاومت هاي مصنوعي ساخته شده كه درمدار به كار مي رود .

انواع مقاومت های مصنوعی :

1-مقاومت هاي سيمي مولد حرارت- معمولا از جنس كرم نيكل ياكرم آلومينيوم هستندوبه منظور توليد حرات ساخته شده اند مثل المان سماور برقي، سشوار، اتو و ....

2- مقاومت سيمي تهيه شده از مانگانين (تركيبي از مس ونيكل و منگنز ) اين مقاومت ها از يك اهم تا هزار ها اهم تهيه مي شوند ودر دستگاه هايي نظير ولتمتر استفاده مي شود . جنس و طول سيم، مقدار مقاومت را مشخص مي كند ساختمان آن بدين صورت است كه سيم مذكور را به دور يك هسته عايق كه معمولا از جنس چيني ، يا كاغذ فشرده مي باشد مي پيچند.

3- مقاومت هاي كربني- از ذرات كربن يا گرافيت كه همراه با پودري ازجنس عـايق تهيه ميشـوند. مقـدار در صد هر يك از اجـزاء بـالا درمخـلوط مقدار معينـي از مقاومـت را بـدست ميدهد.مخلوط مذكور را درون محفظه اي از جنس پلاستيك ريخته ودر دو طرف آن هادي هايي جهت اتصال ولحيم كاري درمدار ها تعبيه مي نمايند . اين مقاومت ها با قدرت هاي 1/8,1/4,1/2,1,2 وات واز يك تا 20 مگا اهم تهيه مي شوند.

4- مقاومت هاي كربني لايه اي - بر روي عايقي از جنس چيني لايه اي از گرافيت اندود مي كنند واين لايه را بصورت مار پيچ مي تراشند .مقدار مقاومت با پهن وباريك بودن اين نوار مارپيچ تعيين مي شود .براي محافظت لايه كربني روي آن را اندود مي كنند.مقدار مقاومت ها را يا بر روي آن ها چاپ مي كنند ويا از روش استاندارد نقطه ها ونوار هاي رنگي استفاده مي كنند در اين روش هر رنگ نماينده يك عدد مي باشد مقاومت را طوري در دست مي گيرند كه نوار هاي رنگي بطرف دست چپ نزديك تر باشد اولين نوار از سمت چپ مشخص كننده رقم اول ودومين نوار رقم دوم را نشان مي دهد ونوار سوم تعداد صفر هايي را مشخص مي كند كه بعد از دو رقم اول ودوم قرار گيرد . حلقه چهارم مقدار تلرانس مقاومت (مقدار درصد خطاي مقاومت داده شده با مقاومت واقعي) را نشان مي دهد.

کدهای رنگی مقاومت ها :

رنگ	نوار اول	نوار دوم	نوار سوم(ضريب)	نوارچهارم(تلرانس)
سياه	0	0	×1
قهوه اي	1	1	×10
قرمز	2	2	×100
نارنجي	3	3	×1k
زرد	4	4	×10k
سبز	5	5	×100k
آبي	6	6	×1M
بنفش	7	7	×10M
خاكستري	8	8	×100M
سفيد	9	9	×1000M	-,+20
طلايي	-	-	-	-,+ %5
نقره اي	-	-	-	-,+ %10
بيرنگ	-	-	-	-,+ %20

مثال:مقدارمقاومت شكل برابر است با 47 اهم

تذكر: درصورتيكه حلقه سوم سياه باشد هيچ عدد يا صفر منظور نمي كنيم . پس مقدار مقاومت يك عدد دو رقمي است.مقاومت هاي كربني به وفور در دستگاه هاي الكترنيكي و همچنين بصورت سري با لامپ هاي اتو سماور برقي و ... بكار مي روند . مقاومت ها را بصورت متغيير نيز مي سازند مثل مقاومت متغيير (ولوم) تنظيم صدا در دستگاه هاي صوتي .

مقاومت كل مقاومت هايي كه در مدار سري به هم بسته مي شوند (مقاومت معادل ) از فرمول زير بدست مي آيد

. R = R 1 + R 2 + R 3 + .........

مقاومت كل مقاومت هايي كه در مدار موازي به هم بسته مي شوند ( مقاومت معادل ) از فرمول زير بدست مي آيد.

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …..

سوختگي ، شكستگي و پارگي از نشانه هاي ظاهري خرابي مقاومت هاست.همچنين مي توان يك سر مقاومت را از مدار جدا كرده واهم متر را روي رنج مربوطه قرار داده وسيم هاي آن را به دو سر مقاومت متصل مي نماييم در صورتي كه جريان از خود عبور داده ومقدار مقاومت را مشخص نمايد،مقاومت سالم ودر غير اين صورت معيوب است.

انواع مقاومت :

الف)ثابت:

1)مخلوط کربن(لایه کربن)

2)لایه ای(لایه فلز- لایه اکسید فلز)

3)سیمی(لایه اکسید فلز)

ب)قابل تنظیم:

1)ولوم

2)پتانسیومتر

ج)متغیر(وابسته)

1)وابسته به حرارت ((PTC-NTC

2)وابسته به نورLDR

3)وابسته به ولتاژVDR

مقاومتهای ثابت

مقاومت کربنی : کربن باعبور جریان از خود مقاومت نشان می دهد بنابر این در ساخت این مقاومت از ترکیب پودر کربن (گرافیت)+صمغ+مواد مقاوم(که در اثر حرارت وفشار به شکل دلخواه درمی آید)

مقدار مقاومت = گرافیت / دیگر مواد

مزیتهای این نوع مقاومت ارزانی وکوچکی وامکان ساخت تا100مگااهم وعیوب آن داشتن ضریب حرارتی بالا وتولید اغتشاش زیاد وثبات کم

مقاومت لایه ای: ابتدا روی میلهای از سرامیک شیارهایی حلزونی ایجاد می کنند وبعد روی آن لایه نازکی از کربن یا فلز ویا اکسید فلز رسوب می دهند که نوع کربنی ضریب حرارت ونویز کمی دارد وارزان است ونوع فلزی آن قیمتش بالاست

مقاومت سیمی : سیم مقامت داری از جنس آلیاژ (نیکل-مس-...) را بر روی استوانه ای سرامیکی می پیچند وآن را در یک محفظه سیمانی با مقطع مربع یا مستطیل قرار می دهند وبه مقاومت آجری معروفند وبرای توانهای بالای 2 وات استفاده می شودبه عنوان کاهش دهنده ولتاژدر تلویزیونهای لامپی استفاده می شدوگاهی به عنوان مقاومت فیوزی (محافظتی) استفاده می شود زیرا اگر جریان زیادی از آن عبور دهیم سیم داخلی آن مانند مقاومت می سوزد مزیت آن این است که به هنگام سوختن شعله ور نشده وکاملا قطع می گردد وعیب آن داشتن خاصیت خود القاییست که با پیچیدن سیم به صورت دولایی(فیلار)وسیمهای رفت وبرگشت وایجاد جریانهای مساوی مخالف تا حد زیاد خاصیت خود القایی آن را کم می کنند

نکته:مقاومتهای کربنی ولایه ای پس از سوختن مقدار مقاومتشان افزایش می یابد وما از این راه می فهمیم مقاومت معیوب است

مقاومتهای قابل تنظیم :

ولوم : چون اولین بار به عنوان تغییر دهنده حجم صدا استفاده شده ولوم نامیده شده برسه نوع است : 1) چرخان (دوتایی-سه تایی) 2) کشویی3) ولوم استریو(ولوم دوبل)در نوع چرخان دوتایی وسه تایی هم محور هستند و با تغییر یک دسته بطور هم زمان مقدار آن تغییر می کند در ولوم استریو دسته ولوم دارای دو استئانه هم محور است که بطور مستقل هر یک ولوم مربوط به خود را تغییر می دهند البته بعضی از ولومها علاوه بر ولوم کلیدهم هستند.

پتانسیومتر:از کربن ساخته شده ومعمولا برای توانهای حدود 2وات استفاده می شود برای توانهای بالا از نوع سیمی استفاده می شود وبه وسیله پیچ گوشتی تغییر می کند .

مقاومتهای وابسته

ترمیستور یا مقاومت تابع حرارت:

الف)NTC:در صورت بالا رفتن دما مقدار مقاومت کاهش می یابد وآنرا از جنس اکسیدهای مختلف فلزات مثل آهن ومنگنز می سازند وبرای جلوگیری از ازدیاد جریان در لحظه روشن شدن دستگاه استفاده می شود NTC که در رادیو استفاده می شودعدسی رنگی (قرمز یا سبز ویا سفید است) واگر بسوزد قطع می شود و NTC که در تلویزیون استفاده می شودلولهای شکل وبا فیلامان سری می شود تا جریان به تدریج وارد تلویزیون شود زیرا در ابتدا سرد است

ب)PTC:در اثر بالا رفتن حرارت مقدار مقاومت آن افزایش می ابدمقداراهم آ« در حرات 25 درجه بیان می شود.

مقاومت تابع نور:

فتو رزیستور یا LDR مقاومتهایی هستند که مقدرار مقاومتشان با نور تغییر می کند که از سولفیت کادمیم ساخته شده و با تابیدن نور اهم آن کم می شود در نور معمولا کمتراز 10اهم ودر تاریکی بیشتر از 100کیلو اهم در مدارات به عنوان نو سنج مورد استفاده قرا ر می گیرند.

مقاومت تابع ولتاژ:

مقدار مقاومت با افزایش ولتاژ کاهش می یابد جهت ثابت نگه داشتن ولتاژ وهمچنین محافظت در برابر ولتاژ استفاده می شود.

خازنها :

مقدمه

خازن وسیله‌ای الکتریکی است که در مدارهای الکتریکی اثر خازنی ایجاد می‌کند. اثر خازنی خاصیتی است که سب می‌شود مقداری انرژی الکتریکی در یک میدان الکترواستاتیک ذخیره شود و بعد از مدتی آزاد گردد. به تعبیر دیگر ، خازنها المانهایی هستند که می‌توانند مقداری الکتریسیته را به صورت یک میدان الکترواستاتیک در خود ذخیره کنند. همانگونه که یک مخزن آب برای ذخیره کردن مقداری آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. خازنها به اشکال گوناگون ساخته می‌شوند و متداولترین آنها خازنهای مسطح هستند.

این نوع خازنها از دو صفحه هادی که بین آنها عایق یا دی الکتریک قرار دارد. صفحات هادی نسبتا بزرگ هستند و در فاصله‌ای بسیار نزدیک به هم قرار می‌گیرند. دی الکتریک انواع مختلفی دارد و با ضریب مخصوصی که نسبت به هوا سنجیده می‌شود، معرفی می‌گردد. این ضریب را ضریب دی الکتریک می‌نامند. خازنها به دو دسته کلی ثابت و متغیر تقسیم بندی می‌شوند. خازنها انواع مختلفی دارند و از لحاظ شکل و اندازه با یک دیگر متفاوت‌اند. بعضی از خازنها از روغن پر شده و بسیار حجیم‌اند. برخی دیگر بسیار کوچک و به اندازه یک دانه عدس می‌باشند. خازنها بر حسب ثابت یا متغیر بودن ظرفیت به دو گروه تقسیم می‌شوند:

خازنهای ثابتوخازنهای متغیر:

خازنهای ثابت :

این خازنها دارای ظرفیت معینی هستند که در وضعیت معمولی تغییر پیدا نمی‌کنند. خازنهای ثابت را بر اساس نوع ماده دی الکتریک به کار رفته در آنها تقسیم بندی و نام گذاری می‌کنند و از آنها در مصارف مختلف استفاده می‌شود. از جمله این خازنها می‌توان انواع سرامیکی ، میکا ، ورقه‌ای ( کاغذی و پلاستیکی ) ،الکترولیتی ، روغنی ، گازی و نوع خاص فیلم (Film) را نام برد. اگر ماده دی الکتریک طی یک فعالیت شیمیایی تشکیل شده باشد آن را خازن الکترولیتی و در غیر این صورت آن را خازن خشک گویند. خازنهای روغنی و گازی در صنعت برق بیشتر در مدارهای الکتریکی برای راه اندازی و یا اصلاح ضریب قدرت به کار می‌روند. بقیه خازنهای ثابت دارای ویژگیهای خاصی هستند.

خازنهای متغیر :

به طور کلی با تغییر سه عامل می‌توان ظرفیت خازن را تغیییر داد: "فاصله صفحات" ، "سطح صفحات" و "نوع دی الکتریک". اساس کار خازن متغیر بر مبنای تغییر سطح مشترک صفحات خازن یا تغییر ضخامت دی الکتریک است، ظرفیت یک خازن نسبت مستقیم با سطح مشترک دو صفحه خازن دارد. خازنهای متغیر عموما ازنوع عایق هوا یا پلاستیک هستند. نوعی که به وسیله دسته متحرک (محور) عمل تغییر ظرفیت انجام می‌شود "واریابل" نامند و در نوع دیگر این عمل به وسیله پیچ گوشتی صورت می‌گیرد که به آن "تریمر" گویند. محدوده ظرفیت خازنهای واریابل 10 تا 400 پیکو فاراد و در خازنهای تریمر از 5 تا 30 پیکو فاراد است. از این خازنها در گیرنده‌های رادیویی برای تنظیم فرکانس ایستگاه رادیویی استفاده می‌شود.

خازنهای سرامیکی :

خازن سرامیکی (Ceramic capacitor) معمولترین خازن غیر الکترولیتی است که در آن دی الکتریک بکار رفته از جنس سرامیک است. ثابت دی الکتریک سرامیک بالا است، از این رو امکان ساخت خازنهای با ظرفیت زیاد در اندازه کوچک را در مقایسه با سایر خازنها بوجود آورده ، در نتیجه ولتاژ کار آنها بالا خواهد بود. ظرفیت خازنهای سرامیکی معمولا بین 5 پیکو فاراد تا 1/0 میکرو فاراد است. این نوع خازن به صورت دیسکی (عدسی) و استوانه‌ای تولید می‌شود و فرکانس کار خازنهای سرامیکی بالای 100 مگاهرتز است. عیب بزرگ این خازنها وابسته بودن ظرفیت آنها به دمای محیط است، زیرا با تغییر دما ظرفیت خازن تغییر می‌کند. از این خازن در مدارهای الکترونیکی ، مانند مدارهای مخابراتی و رادیویی استفاده می‌شود.

خازنهای ورقه‌ای :

در خازنهای ورقه‌ای از کاغذ و مواد پلاستیکی به سبب انعطاف پذیری آنها ، برای دی الکتریک استفاده می‌شود. این گروه از خازنها خود به دو صورت ساخته می‌شوند:

خازنهای کاغذی :

دی الکتریک این نوع خازن از یک صفحه نازک کاغذ متخلخل تشکیل شده که یک دی الکتریک مناسب درون آن تزریق می‌گردد تا مانع از جذب رطوبت گردد. برای جلوگیری از تبخیر دی الکتریک درون کاغذ ، خازن را درون یک قاب محکم و نفوذ ناپذیر قرار می‌دهند. خازنهای کاغذی به علت کوچک بودن ضریب دی الکتریک عایق آنها دارای ابعاد فیزیکی بزرگ هستند، اما از مزایای این خازنها آن است که در ولتاژها و جریانهای زیاد می‌توان از آنها استفاده کرد.

خازنهای پلاستیکی :

در این نوع خازن از ورقه‌های نازک پلاستیک برای دی الکتریک استفاده می‌شود . ورقه‌های پلاستیکی همراه با ورقه‌های نازک فلزی ( آلومینیومی) به صورت لوله ، در درون قاب پلاستیکی بسته بندی می‌شوند. امروزه این نوع خازنها به دلیل داشتن مشخصات خوب در مدارات زیاد به کار می‌روند. این خازنها نسبت به تغییرات دما حساسیت زیادی ندارند، به همین سبب از آنها در مداراتی استفاده می‌کنند که احتیاج به خازنی با ظرفیت ثابت در مقابل حرارت باشد. یکی از انواع دی الکتریکهایی که در این خازنها به کار می‌رود پلی استایرن (Polystyrene) است، از این رو به این خازنها "پلی استر" گفته می‌شود که از جمله رایج‌ترین خازنهای پلاستیکی است. ماکزیمم فرکانس کار خازنهای پلاستیکی حدود یک مگا هرتز است.

خازنهای میکا

در این نوع خازن از ورقه‌های نازک میکا در بین صفحات خازن ) ورقه‌های فلزی – آلومینیوم) استفاده می‌شود و در پایان ، مجموعه در یک محفظه قرار داده می‌شوند تا از اثر رطوبت جلوگیری شود. ظرفیت خازنهای میکا تقریبا بین 01/0 تا 1 میکرو فاراد است. از ویژگیهای اصلی و مهم این خازنها می‌توان داشتن ولتاژ کار بالا ، عمر طولانی و کاربرد در مدارات فرکانس بالا را نام برد.

خازنهای الکترولیتی

این نوع خازنها معمولاً در رنج میکرو فاراد هستند. خازنهای الکترولیتی همان خازنهای ثابت هستند، اما اندازه و ظرفیتشان از خازنهای ثابت بزرگتر است. نام دیگر این خازنها، شیمیایی است. علت نامیدن آنها به این نام این است که دی ‌الکتریک این خازنها را به نوعی مواد شیمیایی آغشته می‌کنند که در عمل ، حالت یک کاتالیزور را دارا می‌باشند و باعث بالا رفتن ظرفیت خازن می‌شوند. برخلاف خازنهای عدسی ، این خازنها دارای قطب یا پایه مثبت و منفی می‌باشند. روی بدنه خازن کنار پایه منفی ، علامت – نوشته شده است. مقدار واقعی ظرفیت و ولتاژ قابل تحمل آنها نیز روی بدنه درج شده است .خازنهای الکترولیتی در دو نوع آلومینیومی و تانتالیومی ساخته می‌شوند.

خازن آلومینیومی :

این خازن همانند خازنهای ورقه‌ای از دو ورقه آلومینیومی تشکیل شده است. یکی از این ورقه‌ها که لایه اکسید روی آن ایجاد می‌شود "آند" نامیده می‌شود و ورقه آلومینیومی دیگر نقش کاتد را دارد. ساختمان داخلی آن بدین صورت است که دو ورقه آلومینیومی به همراه دو لایه کاغذ متخلخل که در بین آنها قرار دارند هم زمان پیچیده شده و سیمهای اتصال نیز به انتهای ورقه‌های آلومینیومی متصل می‌شوند. پس از پیچیدن ورقه‌ها آن را درون یک الکترولیت مناسب که شکل گیری لایه اکسید را سرعت می‌بخشد غوطه‌ور می‌سازند تا دو لایه کاغذ متخلخل از الکترولیت پر شوند. سپس کل مجموعه را درون یک قاب فلزی قرار داده و با یک پولک پلاستیکی که سیمهای خازن از آن می‌گذرد محکم بسته می‌شود.

خازن تانتالیوم :

در این نوع خازن به جای آلومینیوم از فلز تانتالیوم استفاده می‌شود زیاد بودن ثابت دی الکتریک اکسید تانتالیوم نسبت به اکسید آلومینیوم (حدودا 3 برابر) سبب می‌شود خازنهای تانتالیومی نسبت به نوع آلومینیومی درحجم مساوی دارای ظرفیت بیشتری باشند. محاسن خازن تانتالیومی نسبت به نوع آلومینیومی بدین قرار است:

1. ابعاد کوچکتر

2. جریان نشتی کمتر

3. عمر کارکرد طولانی

از جمله معایب این نوع خازن در مقایسه با خازنهای آلومینیومی عبارتند از:

1. خازنهای تانتالیوم گرانتر هستند.

2. نسبت به افزایش ولتاژ اعمال شده در مقابل ولتاژ مجاز آن ، همچنین معکوس شدن پلاریته حساس ترند.

3. قابلیت تحمل جریانهای شارژ و دشارژ زیاد را ندارند.

خازنهای تانتالیوم دارای محدودیت ظرفیت هستند (حد اکثر تا 330 میکرو فاراد ساخته می شوند).

از دوصفحه هادي كه بوسيله جسم عايقي از يكديگر جدا شده باشند خازن تشكيل شده است . كاغذ ، ميكا وسراميك از جمله عايق هايي هستند كه در ساخت خازن بكار مي روند . خازن در مدار دو اثر مهم دارد . اولاً با دادن ولتاژ به دو سر آن بار الكتريكي در آن ذخيره مي شود . ثانياًذخيره شدن بار هاي الكتريكي باعث ايجاد اختلاف پتانسيلي در دو سر خازن ميشود . وقتي كه ولتاژ خازن برابرولتاژ داده شده شود ديگر جابجايي بار الكتريكي بيشتري بوجود نمي آيد . اين بار الكتريكي درخازن چه به منبع وصل باشد يا آن را قطع كنيم در خازن باقي مي ماند . وقتي كه دوسر يك خازن شارژ شده كه از منبع تغذيه جدا كرده ايم را به وسيله يك سبم رابط به هم وصل كنيم خازن خالي مي شود عملاً كافي است كه ولتاژ خازن بيشتر از ولتاژ داده شده به سر آن باشد تا خازن به عنوان يك منبع ولتاژ موقت براي ايجاد يك جريان تخليه در مسير تخليه اقدام كند در اين دو حالت جريان تخليه خازن ادامه خواهد داشت تا اينكه ولتاژ به صفر ويا برابر ولتاژ داده شده به دو سر آن برسد. مقدار ذخيره الكتريسته در خازن را ظرفيت خازن مي نامند واحد ظرفيت خازن فاراد است

فاراد واحد بزرگي است به همين دليل از واحد هاي كوچكتري استفاده مي شود كه عبارتنداز:

اخازن با عايق ميكا : ورقه هاي نازكي از ميكا(طلق)بين صفحات نازك قلعي كه به منظور صفحات خازن است براي توليد ظرفيت لازم خازني قرار داده مي شود . نوار هاي صفحات قلع را يك در ميان به يكديگر وصل كرده واز هردوسري صفحات قلعي كه به هم وصل شده اند انشعابي خارج مي كنند كه مشخص كننده ترمينال هاي خازن ميباشد. تمامي اين قطعات داخل محفظه اي از باكليت (فيبر استخواني) قرارداده مي شود.استفاده از خازن هاي ميكايي معمولاً براي مقدار ظرفيت هاي كوچك از 50تا500PF است.

خازن با عايق كاغذ : درساختمان اين نوع خازن ها از دو ورقه لوله شده قلع به منزله صفحات هادي كه بوسيله ورقه هاي نازك كاغذي از يك ديگر جداشده اند استفاده مي شودوآن را به صورت يك استوانه فشرده در مي آورند.هر يك ازاتصال هاي خارجي خازن به ورقه هاي قلعي كه به عنوان صفحات خازن مي باشد وصل مي شود معمولا" اين استوانه در محفظه اي مقوايي كه با موم پوشش يافته ويا آن را در محفظه اي پلاستيكي قرار مي دهند.خازن هاي كاغذي معمولا"براي ظرفيت هاي حد متوسط در حدود 0/001MFتا1MF به كار برده مي شوند.

خازن هاي سراميكي: دي الكتريك سراميك تحت حرات خيلي زيادي ساخته مي شود.با استفاده از دي اكسيد تيتانيوم ويا انواع مختلف سيليكات ها مي توان دي الكتريك هايي با كيفيت بسيار عالي وثابت دي الكتريكي زياد را بدست آورد.درخازن هاي عدسي شكل از نقره ذوب شده به منظور ايجاد صفحات هادي به دو طرف سراميك استفاده ميشود.خازن هاي سراميكي عدسي شكل با ثابت الكتريك به ميزان 1200وظرفيت mf0.01 داراي حجم به مراتب كوچكتري از خازن هاي كاغذي مي باشد.

خازن هاي الكتروليتي: دراين خازن ها به علت اين كه الكتروليت مقدار ظرفيت خازني را از 5 تا 1000MF دراندازه هاي كوچك وقيمت كم حاصل مي كند مورد استعمال فراواني دارد ساختمان اين خازن ها شامل دو فلز به نام الكترود مي باشد كه معمولاً از آلومينيم مي باشد والكتروليت آن از فسفات يا محلول كربنات ساخته مي شود.در بين صفحه آلومينيومي ماده اسفنجي (توري) به منظور جذب كردن الكتروليت به خودوايجاد تجزيه الكتريكي لازم به كار برده مي شود.محفظه نگهدارنده اجزاء فوق را از جنس پلاستيك يا آلومينيم مي سازند .اين خازن ها در موتور هايي كه با خازن راه انداز كار مي كند ويا موتور هاي دو خازني به كار مي رود.

خازن هاي روغني : عايق اين خازن ها تشكيل شده از كاغذ آغشته به روغن كه قدرت عايق كاغذ را بالا مي برد و از داغ شدن زياد خازن جلو گيري مي كند.اين خازن ها بطور دايم در مدار ند ودر مقايسه با خازن هاي الكتروليتي با ظرفيت مساوي بزرگ تر مي باشند. با ظرفيت هايي از دو ميكرو فاراد تا 50 ميكروفاراد ساخته مي شوند ودرالكتروموتور هاي دو خازني و با خازن دايم به كار مي روند.

كد رنگي خازن ها : خازن هاي ميكا وسراميك لوله اي داراي علايم رنگي هستند كه مشخص كننده ظرفيت آن ها مي باشد.چون علایم مشخصه رنگي فقط براي خازن هاي كوچك خيلي ضروري به نظر مي رسد لذا ظرفيت خازني كه به وسيله علايم مشخصه رنگي روي خازني قراردارد هميشه برحسب PF مي باشد.علايم مشخصه رنگي خازن ها مانند مقاومت مي باشد واز سياه كه برابر صفر است تا سفيد كه برابر 9 ميباشد ادامه دارند(جدول زير) .

رنگ	رقم	ضريب	تولرانس	ولتاژ
سياه	0	1	20
قهوه اي	1	10	1	100
قرمز	2	2^10	2	200
نارنجي	3	3^10	3	300
زرد	4	4^10	4	400
سبز	5	5^10	5	500
آبي	6	6^10	6	600
بنفش	7	7^10	7	700
خاكستري	8	8^10	8	800
سفيد	9	9^10	9	900
طلايي		0/1	5	1000
نقره اي		0/01	10	2000
بي رنگ			20	500

درخازن هاي ميكا معمولاً از سيستم 6 نقطه اي رنگي استفاده مي شودكه درشكل نشان داده شده است خواندن آنها به اين ترتيب است كه اول رديف بالايي را از چپ به راست وسپس رديف پاييني رااز راست به چپ ادامه مي دهند.علامت سفيدي كه به وسيله نقطه مشخص شده است بوسيله استاندارد ُEIA است.مقدار ظرفيت خازني به وسيله سه علامت بعدي خوانده مي شود .مثلاً اگر رنگ ها براي نقاط 4،3،2 به ترتيب قرمز سز وقهوه اي باشد در نتيجه مقدار ظرفيت خازن برابر 250PF است.چنانچه اولين نقطه نقره اي باشد،مشخص كننده آن است كه خازن كاغذي است ومقدارظرفيت خازني به همان ترتيب از نقطه 4،3،2 خوانده ومعلوم مي شود.پنجمين نقطه مقدار تولرانس خازن را تعيين مي كند در صورتي كه نقطه ششم مخصوص طبقه بندي خازن است.

درموردخازن هاي لوله اي سراميكي داراي نقاط يا نوار هاي رنگي چنين عمل مي كنيم . نوار پهن موجود در طرف چپ بدنه خازن ضريب حرارتي وطرفي كه به الكترود داخلي خازن متصل شده است را مشخص مي كند.ظرفيت خازن از روي سه رنگ بعدي چه نقطه اي چه نواري معين مي شود مثلا"رنگ هاي قهوه اي،سياه،قهوه اي براي نقاط 4،3،2 مشخص كننده ظرفيت 100PF مي باشد.بايد توجه داشت كه رنگ هاي خاكستري وسفيد براي مقادير ضريب اعشاري خازن هاي كوچك استفاده مي شود چنانچه خاكستري برابر 0/01وسفيد برابر0/1 مي باشد.مثلاً اگر رنگي به ترتيب سبز سياه وسفيدبراي نقاط 4،3،2 باشد به اين معني است كه ظرفيت خازن برابر 50×0/1 يا 5PF است.در موقع خواندن مقدار ظرفيت خازن به وسيله رنگي بايد به خاطر داشت كه خازن هاي ميكا معمولاً داراي ظرفيت هاي به ميزان 10تا 5000PF مي باشندوخازن هاي لوله اي سراميكي معمولاً 0/5تا1000PFودر مورد خازن هاي كاغذي وعدسي معمولاً مقادير ظرفيت خازني و ولتاژ مجاز خازن بر روي آن ها نوشته شده است چنانچه ميزان ولتاژ مجاز بر روي آن ها نوشته نشده باشد معمولا"حد ولتاژ بين 400تا600 ولت خواهد بود.خازن هاي الكتروليتي هميشه داراي ظرفيت خازني وميزان ولتاژ شده بر روي آن ها مي باشد.

خازن ها به جزءمصرف زيادي كه در الكترونيك دارنددر لوازم برقي با هدف هاي زير نيز به كار مي روند:

1-به منظور پارازيت گير در لوازمي كه داراي موتور هاي يونيورسال (ذغال دار ) هستند.ذغال ها هنگام كار ودر گير شدن با كلكتور توليد جرقه مي نمايند كه بر روي كار دستگاه هاي صوتي و تصويري اثر مي گذارند.

2-به منظور راه اندازه در الكتروموتور ها كه موجب نيروي گشتاور شده و موتور به گردش در مي آيد.همچنين به منظور اصلاح ضريب قدرت براي جبران انر ژي الكتريكي تلف شده در الكتروموتور به كار مي رود.ابي خازن ها-

ابتدا خازن را به وسيله پيچ گوشتي يا قطعه اي سيم هادي كه به دو پايه آن متصل مي كنيم تخليه مي نماييم.پس از آن اهم متر را روي رنج R×1M اهم -قرارمي دهيم براي اين كار بايد يك طرف خازن را از مدار قطع كرد تا اين كه هر نوع مسير موازي را كه سبب كم كردن مقاومت شود محدود نمود .نبايد انگشتان با سيم اتصال اهم متر اتصال داشته باشد.چون در اين صورت مقاومت بدن سبب اشتباه در خواندن مقدار مقاومت خازن خواهد بود.چنانچه سيم هاي اهم متر به دو سر خازن بسته شود براي يك خازن خوب عقربه اهم متر به سرعت به سمت درجات مقاومت هاي كم صفحه حركت كرده و سپس به كندي به طرف مقاومت بينهايت مي رود ومقاومت عايق خازن مقداري خواهد بود كه عقربه از حركت باز مي ايستد كه معمولا"مقدار زيادي خواهد بود . در مورد خازن هاي كاغذي و ميكا وسراميك مقاومت اهم خازن مي تواند حدود 500تا 1000 M اهم ويا بيشتر باشد كه عملا"دارا بودن چنين مقاومتي به منزله مقاومت بينهايت است.خازن هاي الكتروليتي داراي مقاومت كمتر ودر حدود 0/5M اهم ويا بيشتر مي باشد.وقتي كه اهم متر به خازن وصل مي شود ابتدا باتري اهم متر خازن را شارژ مي كند.دليل نرسيدن به حالات بينهايت عقربه نيز همين جريان شارژ مي باشد از آنجايي كه جريان بيشتر در اهم متر به معناي كم بودن مقاومت است در مرحله اول شارژ مقدار شدت جريان عبور داده شده ماكزيمم بوده سپس جريان با ازدياد ولتاژ دو سر خازن كاهش پيدا مي كند تا به حد ولتاژ داخلي اهم متر مي رسد .بنابر اين عقربه اهم متر به كندي به طرف مقاومت اهمي اهم متر حركت مي كند. بالاخره خازن تاحد ولتاژ اهم متر شارژ مي شود در اين حالت شدت جريان برابرصفر مي شود واهم متر فقط مقدار كمي جريان نشتي در داخل دي الكتريك را نشان مي دهد اين عمل نشان مي دهد كه خازن مي تواند بار الكتريكي را در خود نگه داشته ومشخص كننده سالم بودن آن نيز مي باشد . نتيجه اين كه :

1-اگر عقربه اهم متر به طرف عدد صفر رفت ودر همان جا باقي ماند خازن به صورت اتصال كوتاه مي باشد وخراب است .

2-اگر خازن حالت شارژ را نشان داد ولي مقاومت خوانده شده به وسيله اهم متر از حالت نرمال كمتر باشد خازن داراي جريان خواهد بود چنين خازني در مدار هاي با مقاومت زياد ايجاد اشكال مي كند.

بستن خازن ها به هم -اتصال خازن ها به يكديگر يا براي بالا بردن اختلاف پتانسيل است (به صورت سري) يا براي به دست آوردن ظرفيت بيشتر (به صورت موازي).

ظرفيت كل خازن هايي كه در مدار سري به هم بسته مي شونداز فرمول زير بدست مي آيد.

1/c = 1/c1 + 1/c2 + 1/c3 + .....

ظرفيت كل خازن هايي كه در مدار موازي به هم بسته مي شوند از فرمول زير بدست مي آيد.

C = c1 + c2 + c3 + .....

دیود ها :

دیود ها المان هایی هستند الکتریکی که در موارد خاص از دیود خاص استفاده میشود از دیود ها میتوان برای یکسو سازی ولتاژ AC در مدل های 1N4001 الی 1N4004 استفاده کرد این نوع دیود ها به دیودهای یکسو کننده نیز معروفند . از مدل های دیگر دیود ها نیز میتوان به دیود های نوری یا LED یا دیود سیگنال و دیود زنر نیز اشاره کرد

دیود نوری یا LED

دیود های نوری از دو پایه آند و کاتد تشکیل شده این نوع دیود ها برای مدار های رقص نور و مدار هایی که در آنها از نور استفاده میشود از کاربرد این دیود ها در چشم های الکتریکی ، در ریموت ها و دیود های حساس به نور نیز میتوان اشاره نمود.

دیود های سیگنال :

این نوع از انواع دیودها برای پردازش سیگنالهای ضعیف ( معمولاً رادیویی ) و کم جریان تا حداکثر MA100 را دارند که از سیلیکون ساخته شده است دیود 1N4148 که معروفترین و پر کاربرد ترین نوع دیود هاست و ولتاژ شکست مستقیم آن 0.7 ولت است اما برخی از دیود های سیگنال از ژرمانیم ساخته میشوند که ولتاژ شکست مستقیم پایینتری دارند ( حدود 0.2 ولت ) میباشد . به همین دلیل از این نوع دیود بیشتر برای آشکار سازی امواج مدوله شده رادیویی استفاده میشود. بصورت یک قانون کلی هنگامی که ولتاژ شکست مستقیم دیود خیلی مهم نباشد، از دیودهای سیلیکون استفاده می شود. دلیل آن مقاومت بهتر آنها در مقابل حرارت محیط یا حرارت هنگام لحیم کاری و نیز مقاومت الکتریکی کمتر در ولتاژ مستقیم است. همچنین دیود های سیلیکونی سیگنال معمولاً در ولتاژ معکوس جریان نشتی بسیار کمتری نسبت به نوع ژرمانیم دارند. از کاربرد دیگری که برای دیودهای سیگنال وجود دارد می توان به استفاده از آنها برای حفاظت مدار هنگامی که رله در یک مدار الکترونیکی قرار دارد نام برد. هنگامی که رله خاموش می شود تغییر جریان در سیم پیچ آن میتواند در دوسر آن ولتاژ بسیار زیادی القا کند که قرار دادن یک دیود در جهت مناسب میتواند این ولتاژ را خنثی کند.

دیودهای زنر :

همانطور که قبلاً اشاره کردیم از این دیودها برای تثبیت ولتاژ استفاده می شود. این نوع از دیود ها برای شکسته شدن با اطمینان در ولتاژ معکوس ساخته شده اند، بنابراین بدون ترس می توان آنها را در جهت معکوس بایاس کرد و از آنها برای تثبیت ولتاژ استفاده نمود. به هنگام استفاده از آنها معمولاً از یک مقاومت برای محدود کردن جریان بطور سری نیز استفاده می شود. به شکل نگاه کنید به این طریق شما یک ولتاژ رفرنس دقیق بدست آورده اید.

دیودهای زنر معمولاً با حروفی که در آنها Z وجود دارد نامگذاری می شوند مانند BZX یا BZY و ... و ولتاژ شکست آنها نیز معمولاً روی دیود نوشته می شود ، مانند v4.7 که به معنی 4.7 ولت است. همچنین توان تحمل این دیود ها نیز معمولاً مشخص است و شما هنگام خرید باید آنرا به فروشنده بگویید، در بازار نوع mw400 وw1.3 آن بسیار رایج است.

منابع و مأخذ :

1- www.tebian.com

2- www.wicimedia.com

3- www.mavara.com

4- www.electrcalmagazine.com

پروژه درس آزمایشگاه مدار الکترونیکی انواع مقاومت ، خازن و دیود

مطالب مشابه :

مدار الكتريكي چيست؟

فیزیک سال اول فصل سوم (مدار الکتریکی)

بخش 7 - الكتريسيته .علوم چهارم

الکتریسیته

پروژه درس آزمایشگاه مدار الکترونیکی انواع مقاومت ، خازن و دیود

طراحی مدارهای الکتریکی