4.2. Пасивні радіоелементи

Визначення. Твердотілими називають такі дискретні пасивні елементи, у роботі яких використано процеси, що відбуваються у твердих тілах. Оскільки вакуумні та газонаповнені дискретні пасивні елементи практично відсутні (винятком є хіба що геркони та болометри), то в назві цих елементів термін "твердотілі" прийнято не вживати.

Призначення. Дискретні пасивні елементи, як і дискретні елементи взагалі, призначені для виконання певних елементарних функцій у пристроях генерування і оброблення сигналів, запису, оброблення, зберігання та зчитування інформації. Функції дискретних пасивних елементів істотно відрізняються від функцій дискретних активних елементів.

Класифікація. Для дискретних пасивних елементів найістотнішою є класифікація за виконуваними функціями. Розрізняють дискретні комутаційні пристрої, які комутують електричні кола; дискретні резистори, які чинять опір струмові з метою розподілу енергії між елементами кола; дискретні конденсатори, які накопичують електричний заряд, запасаючи в такий спосіб електричну енергію; дискретні котушки, які запасають енергію магнітного поля; трансформатори, які перетворюють струми та напруги, не змінюючи потужності.

Класифікують дискретні пасивні елементи також за частотою (низькочастотні, високочастотні та надвисокочастотні); за потужністю (малопотужні та високопотужні); за допусками (прецизійні та непрецизійні з допуском, відповідно меншим та більшим від ± 5 %); за зміною номіналу (постійні, змінні, підстроювальні) і за деякими іншими ознаками.

Будова. Кожний вид пасивних елементів має свою специфічну будову, тобто відмінне від інших елементів конструктивне оформлення, яке забезпечує виконання закріплених за ними функцій. Разом з тим, у них можна виділити деякі спільні конструктивні елементи. Ними є основа яка виконує роль несучого елемента, робочий елемент, захист, зовнішні виводи тощо.

Конструкція пасивних елементів, як і дискретних елементів взагалі, залежить від частоти, розсіюваної потужності, робочої напруги, зміни номіналу тощо.

Застосування. Дискретні пасивні елементи разом з дискретними активними елементам, інтегральними мікросхемами і функціональними пристроями застосовують у різноманітній радіоелектронній апаратурі.

4.3. Активні радіоелементи

Принцип дії активних радіоелементів заснований на більш складних фізичних процесах ніж у пасивних елементів. Тому, вони характеризуються специфічними параметрами, конструкціями, технологіями

До активних радіокомпонентів належать електровакуумні і провідникові прилади.

4.3.1. Вакуумні елементи

Визначення. Вакуумними називаються такі дискретні активні елементи, дія яких ґрунтується на керуванні потоком електронів, що рухаються у вакуумі, електричним полем, сформованим системою електродів. З огляду на їх доволі складну будову їх ще називають вакуумними приладами.

Призначення. Вакуумні прилади призначені для генерування і обробки електричних сигналів, формування електронних променів і керування ними.

Класифікація. Вакуумні прилади класифікують за видами. Розрізняють чотири основні види вакуумних приладів: вакуумні електронні лампи, які генерують і обробляють електричні сигнали; вакуумні електронні прилади НВЧ; вакуумні фотоелектронні прилади, що перетворюють світлову енергію в електричну і підсилюють фотострум; вакуумні електронно-променеві прилади, які формують вузькосфокусовані електронні промені, керують ними, формують за їх допомогою відеосигнали, зображення тощо.

Будова. Кожний вид вакуумних електронних приладів має специфічну будову, тобто власне відмінне від інших приладів конструктивне виконання. Разом з тим, у них можна виділити деякі спільні конструктивні елементи – балон , в якому створюється вакуум. Виготовляють балони із скла, металу, кераміки. Всередині балона міститься система металевих електродів. Для приєднання електродів до джерела живлення і зовнішньої схеми є виводи, які з’єднують часто в єдину конструктивну одиницю – цоколь. Потужні вакуумні прилади додатково мають системи охолодження та кріплення. НВЧ-прилади мають конструкції, які забезпечують мінімальні паразитні параметри.

Робота. Спільним в роботі вакуумних приладів є те, що їх катод емітують електрони, які рухаються у вакуумі до анода, який має додатній щодо катода потенціал. Керують рухом електронів за допомогою електричних або електромагнітних полів, які створюються електродами, потенціали яких-задають зовнішні джерела.

Вакуумні прилади можуть працювати у статичному або динамічному режимах. Статичним називають такий режим роботи, за якого жоден з параметрів режиму не змінюється в часі. Динамічним – такий, за якого хоча б один параметр режиму роботи змінюється в часі. На практиці ще використовується поняття "робочий режим". Робочим називається такий режим роботи вакуумного (і не тільки вакуумного) приладу, за якого хоч би до одного з електродів під'єднано навантаження.

Властивості. З одного боку, дискретний характер вакуумних приладів забезпечує їм високоякісні характеристики і параметри, оскільки вони не зв'язані з одночасним виготовленням інших елементів. Але дискретний характер виробів збільшує кількість контактів в РЕА, внаслідок чого знижується її надійність, підвищується вартість. Крім того, великі розсіювані потужності, високі струми та напруги, наявність індивідуального захисту робить їх вагогабаритні показники високими. Це зменшує щільність компонування елементів в РЕА, знижує їх стійкість до дії механічних чинників. Особливо низькою стійкістю до дії механічних чинників відрізняються ті вакуумні прилади, які мають скляні балони. Перевагою вакуумних приладів є їх підвищена радіаційна і температурна стійкість, яка пов'язана, насамперед, з відсутністю в них радіаційно- і теплочутливих напівпровідникових матеріалів, повна гальванічна розв'язка входу та виходу, здатність обробляти та генерувати потужні електричні сигнали, оригінальність характеристик.

Застосування. Застосування вакуумних електронних приладів у зв'язку з розвитком напівпровідникової електроніки різко скоротилося. Вони зустрічаються в потужних РЕА, призначених для роботи в умовах високого рівня радіації, великих температурних навантажень. Скорочення менше торкнулось електронно-променевих та НВЧ приладів, які продовжують використовуватися в промисловій, побутовій, медичній, військовій та космічній апаратурі.