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![]() Benvenuti nella mia pagina web dedicata ai componenti elettronici attivi. Cercherò in questa pagina di definire con parole adatte a tutti l' immenso mondo che stà dietro alla semplice frase "componenti elettronici attivi", non è un compito facile ma ci proverò. Naturalmente, come già detto sulle altre pagine, è impossibile condensare una materia vastissima in questo piccolo testo, ma se avete intenzione di approfondire o avete bisogno di una consulenza professionale potete mettervi in contatto con me tramite la pagina Contatti. Trovate qui e in fonfo alla pagina i link per tornare alle pagine dedicate all' elettrotecnica-elettronica e ai componenti passivi, buona consultazione.
I componenti elettronici attivi
Mentre i componenti passivi hanno avuto un'
evoluzione solo dimensionale e qualitativa, al contrario i
componenti attivi
hanno conosciuto nel tempo veri e propri terremoti nella loro
evoluzione, con interi sistemi e concetti di produzione spariti,
rimpiazzati da altri sistemi e concetti di produzione rivoluzionari, si
è passati dai componenti termoionici (o a vuoto) ai sistemi a stato
solido intorno al 1960, i quali hanno avviato la rivoluzione che ha
permesso di realizzare tutto quello che vediamo adesso (smartphone, tv a
cristalli liquidi, personal computer, tablet). I trasformatori si definiscono "macchine attive senza parti in movimento" essi sono formati da due bobine di fili in rame montati su un pacco di lamierini e separate da un nucleo (vedere immagini alla fine della trattazione) le bobine vengono chiamate una "primario" e l' altra "secondario" a seconda della direzione di funzionamento. I trasformatori permettono tramite la legge dell' induzione elettromagnetica (legge di Faraday-Neumann-Lenz) di trasferire abbassandone o alzandone il valore( rapporto di trasformazione), tensioni e correnti elettriche, essi assicurano anche la separazione fisica tra circuiti, visto che tra primario e secondario non vi è nessun contatto, e fungono anche da adattatori di impedenza negli apparati audio professionali. La dimensione di un trasformatore dipende dalla corrente e dalla tensione che deve gestire, i valori di tensione e corrente di lavoro di solito sono stampati direttamente sul trasformatore stesso.
Trasformatori di bassa tensione con vari secondari
Simbolo elettrico del trasformatore
Trasformatore da palo per alta tensione trifase
Principio di funzionamento
I
tubi termoionici
o valvole elettroniche sono stati i primi componenti attivi a consentire
l' amplificazione e l' elaborazione dei segnali elettronici, sono stati
realizzati con essi TV, radio, trasmettitori, e persino computer (di
dimensioni mastodontiche).
Tubi termoionici per applicazioni radio e hi-fi
Simbolo elettrico del triodo a vuoto Principio di funzionamento del triodo
Sono particolari componenti elettronici attivi costruiti
"drogando"
(introducendo impurità) opportunamente un materiale
semiconduttore
(germanio, silicio o semiconduttori artificiali), i semiconduttori
vengono drogati con impurità di tipo P a carica positiva (lacuna o
mancanza di elettrone) o di tipo N a carica negativa (eccesso di
elettroni), il contatto tra un semiconduttore a carica P con un' altro a
carica N produce una giunzione di tipo
P-N, nella zona di contatto si
crea una corrente detta di svuotamento (depletion) dovuta allo scambio
di cariche nel tentativo di ripristinare la neutralità dei materiali,
creando quindi una zona neutra in prossimità del contatto ed un esiguo
strato isolante al contatto stesso. Da notare che la
giunzione P-N
sottoposta alla luce solare diretta è in grado di produrre nella zona di
contatto una tensione elettrica di 0,6V, essa quindi diventa una cella
solare ad effetto fotovoltaico, sistemando in modo opportuno tante
giunzioni (serie e parallelo) si ottengono i pannelli fotovoltaici
utilizzati attualmente negli impianti di produzione. Se avete bisogno di
approfondimenti potete andare alla pagina
contatti
oppure potete
andare a questo
link..
Illustrazione grafica giunzione P-N
Cella fotovoltaica ottenuta da giunzioni P-N
Il diodo a semiconduttore utilizza una singola giunzione P-N, essa per le sue note proprietà, è in grado di farsi attraversare da corrente o meno a seconda di come gli applichiamo tensione. Esso presenta due collegamenti esterni, uno fà capo al semiconduttore drogato P (anodo),l' altro a quello N (catodo), se applichiamo la tensione con il polo positivo all' anodo e quello negativo al catodo il diodo si farà attraversare dalla corrente (polarizzazione diretta), se invece invertiamo i poli la corrente non riuscirà ad attraversare il diodo (polarizzazione inversa).
I
diodi possono essere utilizzati come raddrizzatori
negli alimentatori, come interruttori, come rivelatori e come protezione
(abbinati ad un fusibile) dalle inversioni di polarità dell'
alimentazione.
Diodo reale, la fascia bianca è il catodo
Simbolo del diodo usato negli schemi elettrici
LED di vari colori
Schema interno e simbolo del diodo LED
Se avete bisogno di approfondimenti o di una consulenza professionale, potete andare alla pagina contatti.
Il
transistor bipolare o
BJT è un
componente formato da due giunzioni P-N (vedi figura sotto), esso può
essere del tipo PNP o del tipo
NPN, e presentra tre terminali chiamati,
Base, Collettore, Emettitore (indicato nel simbolo elettrico da una
freccia). Il transistor è un componente attivo comandato in corrente capace di amplificare i segnali ad esso applicati, come il triodo termoionico, ma con molti vantaggi, i principali sono quello di essere a stato solido quindi difficile da distruggere meccanicamente, è di piccole dimensioni se paragonato ai tubi, funziona con basse tensioni ai capi ed è relativamente facile la sua integrazione, inoltre non richiede tensione di filamento.
Molto schematicamente, il suo funzionamento può essere definito così,
"gli elettroni emessi dall' emettitore, vengono regolati dalla base e
quindi raccolti dal collettore".
I
Transistor possono essere del tipo NPN o del tipo
PNP, questo viene deciso in fase di produzione drogando
il materiale costituente le tre zone del transistor con impurità di tipo
P o di tipo N.
Con il progredire della tecnica dei componenti a stato solido, sono
stati introdotti altri transistor ottimizzati per alcune applicazioni,
tra cui il JFET (
junction field effect transistor)aventi impedenza d' ingresso elevata e
comandato in tensione, il
MOS-FET (interruttore con bassa resistenza del canale
quando polarizzato direttamente) anche lui
comandato in tensione
e l'
UJT o
unigiunzione (oscillatore ad impulsi). I transistor sono racchiusi in contenitori metallici o plastici a seconda della dissipazione di potenza richiesta e dell' eventuale applicazione di un dissipatore di calore.
Transistor NPN schema interno
Simbolo del BJT NPN
Transistor di potenza in contenitoreTO220
Transistor in contenitore TO92
Transistor in contenitore TO18
Transistor di potenza metallico in contenitore TO3
Infine, i
circuiti integrati monolitici
sono realizzati drogando le zone di una piastrina di semiconduttore in
modo opportuno, nel dettaglio, introducendo impurità più o meno
conduttive si realizzeranno isolanti o conduttori (o resistori del
valore voluto), impurità di tipo P o N realizzeranno transistor con le
caratteristiche volute, facendo così si otterrà su una piccola piastrina
di semiconduttore un circuito complesso, accessibile dall' esterno con
dei terminali in modo da poter collegare all' esterno i componenti
passivi
necessari al funzionamento ma non integrabili (induttanze, condensatori,
resistori ed altro).
Esistono circuiti integrati analogici e digitali realizzanti funzioni
molto complesse, è grazie a loro che si sono potuti miniaturizzare i
circuiti elettronici, con risultati visibili da tutti, basti pensare ai
tablet o agli smartphone, veri e propri miracoli della tecnologia
elettronica.
Vengono prodotti anche circuiti integrati costruiti con componenti
normali, privi di contenitore, poi racchiusi in contenitori plastici e
realizzanti funzioni comunque semplici, questi tipi di componenti
vengono chiamati "circuiti integrati ibridi". Ne sono
un esempio molto diffuso gli ibridi amplificatori audio o regolatori di
tensione della serie
STK.
Per conoscere le
caratteristiche dei componenti attivi,
dovete essere necessariamente in possesso dei relativi
datasheet.
Classico circuito integrato ibrido
Integrato digitale in case D.I.P.
Integrati SMD dual in line (DIL)
Integrato regolatore di tensione 5V negativi
Integrato digitale flatpack SMD
Naturalmente è impossibile condensare tutti questi concetti in poco
spazio, la mia vuole essere solo una buona guida per chi si affaccia a
questo fantastico mondo, è possibile comunque approfondire o richiedere
una consulenza professionale contattandomi, per questo andate alla
pagina contatti.
Componenti passivi Elettronica ed elettrotecnica
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