اقرأ في هذا المقال
- ما هي المكونات النشطة والمكونات الخاملة؟
- ما هي المكونات النشطة؟
- ما هي المكونات الخاملة؟
- الاختلافات بين المكونات النشطة والخاملة
ما هي المكونات النشطة والمكونات الخاملة؟
يمكن تصنيف جميع المكونات الإلكترونية على نطاق واسع إلى فئتين، وهما المكونات النّشطة (Active Components) والمكونات الخاملة (Passive components). تختلف هذه المكونات تمامًا عن بعضها البعض بناءً على خصائصها الوظيفية وتشغيلها. في هذه المقالة، سوف نتعرف على الأنواع المختلفة للمكونات النّشطة والخاملة وسننظر أيضًا في الفرق بين الأجهزة النّشطة والسلبية. ولكن، قبل فهم مدى اختلافها عن بعضها البعض، ومن المهم أن نفهم معنى كل مكون وكيف يعمل.
ما هي المكونات النشطة؟
المكونات النّشطة هي الأجهزة التي يمكنها تضخيم الإشارة الكهربائية وإنتاج الطاقة. سيتألف أي مكون نشط مميز من مذبذب أو ترانزستور أو دائرة متكاملة. يعمل المكون النّشط كدائرة تيار متردد في الأجهزة. هذا يساعد الجهاز على زيادة الطاقة والجهد. يمكن لهذا المكون تنفيذ عملياته لأنّه مدعوم بمصدر للكهرباء. تتطلب جميع المكونات النّشطة بعض مصادر الطاقة التي يتم استخلاصها عادةً من دائرة التيار المستمر.
أمثلة على المكونات النشطة:
تعتمد المكونات النّشطة، من خلال خصائصها، على مصادر خارجية لتشغيلها. لديهم القدرة على زيادة الطاقة في الدائرة. فيما يلي أنواع مختلفة من المكونات النّشطة:
الترانزستورات Transistors:
تستخدم الترانزستورات لتضخيم التيار عن طريق أخذ جهد صغير من الطاقة وإعطاء ناتج أكبر من الطاقة. يعد جهاز أشباه الموصلات هذا أحد أهم المكونات التي يمكن العثور عليها في العديد من تصميمات الدوائر. الترانزستورات الأكثر شيوعًا والأكثر استخدامًا هي (BC547) و(2N2222) و(BC557). يمكن أن تكون فردية أو مجمعة معًا اعتمادًا على تخطيط الجهاز. الترانزستورات الأكثر استخدامًا، لأنّ لديها الكثير من الوظائف التي تشمل تنظيم الجهد والتضخيم وضبط الإشارات وما إلى ذلك.
مقومات التحكم بالسيليكون Silicon Controlled Rectifiers (SCRs):
المقومات التي يتم التحكم فيها بالسيليكون أو اختصار (SCR) هي نوع من مفاتيح إلكترونيات الطاقة. لديها ثلاث محطات تسمّى الأنود (Anode)، الكاثود (Cathode)، والبوابة (Gate). بشكل افتراضي، يكون المفتاح مفتوحًا ولا يتدفق التيار بين محطتي الأنود والكاثود في (SCR).
عندما يتم تطبيق تيار صغير على دبوس البوابة، يتم إغلاق المفتاح ويمكن السماح بمرور كمية كبيرة من التيار بين طرفي الأنود والكاثود. استخدام “الثايرستور” / (SCR) مشابه جدًا لاستخدام (BJT) “الترانزستور”. يتم توصيل الحمل المراد تبديله بين الأنود والكاثود، ويمكن تبديل الثايرستور أو إيقاف تشغيله عن طريق تطبيق تيار بوابة على دبوس بوابة الثايرستور. الثايرستور الأكثر شيوعًا والأكثر استخدامًا هما (2N2324) و(2N1595).
ما هي المكونات الخاملة؟
لا يمكن للمكونات الخاملة “السّلبية” التحكم في التيار الكهربائي باستخدام إشارة كهربائية ثانية. بعض المكونات الخاملة الهامة هي المكثفات والمقاومات والمحاثّات والمحولات. لا تتطلب المكونات الخاملة طاقة للعمل باستثناء دائرة التيار المتردد. على عكس المكون النّشط، فإنّهم غير قادرين على زيادة قوة الإشارة ولا يمكنهم أيضًا تضخيمها. هناك نوعان رئيسيان من المكونات السلبية وهما:
المشتت (Lossy or Dissipative): لا يمكنها امتصاص الطاقة من دائرة خارجية. المقاومات هي مثال على المكونات الخاملة المفقودة.
المكونات الغير مفقودة (Lossless): هذه لا تحتوي على أي مستوى تدفق صافي المدخلات أو المخرجات. بعض الأمثلة على المكونات غير المفقودة هي المحاثّات والمحولات (transformers) و(gyrators).
تتكون معظم المكونات الخاملة من محطتين ويشار إليهما عادةً بالمحطات ذات المنفذين (two-port terminals). وعادةً ما يلتزمون بمعايير المعاملة بالمثل. من أمثلة الشبكة ذات المنفذين الترانزستورات والمرشحات الإلكترونية. تستخدم بعض المكونات الخاملة أيضًا بنية الدوائر مثل المقاومات والمحاثّات والجهد ومصادر التيار.
أمثلة على المكونات الخاملة:
من ناحية أخرى، لا تتطلب المكونات الخاملة تشغيل أي مصدر خارجي للطاقة. إنّها تشتت الطاقة داخل الدائرة. يتم إعطاء المكونات الخاملة الأكثر شيوعًا أدناه:
المكثفات Capacitors:
يمكن للمكثفات تخزين الطاقة في المجال الكهربائي الموجود بين الصفائح. يشيع استخدامها في الدوائر الإلكترونية للتخزين. يمكن استخدامها أيضًا في دوائر المرشح للتمييز بين إشارات التردد العالي والمنخفض. يمكن تصنيف المكثّفات بشكل رئيسي إلى المكثفات الخزفية والمكثفات الإلكتروليتية ومكثفات “مايلر” (Mylar)، والمكثفات المصنفة (X) (X-rated).
المقاومات Resistors:
كما يوحي الاسم، فإنّ وظيفتهم هي مقاومة أو معارضة تدفق التيار. تهدف إلى التحكم في تدفق التيار الكهربائي إلى الدائرة عن طريق خفض الجهد في الجهاز تلقائيًا.
المحاثّات Inductors:
يمكن استخدامها أيضًا لتخزين الطاقة وتوصيل الشّحنات. ضمن معلمات الدائرة، للمحاثّات مقاومة عالية جدًا للتيار المتردد ومقاومة قليلة جدًا للتيار المستمر. توجد المحاثّات بشكل شائع في دوائر إمداد الطاقة مثل محولات التيار المتردد / التيار المستمر ودوائر (SMPS) وما إلى ذلك.
الصمام الثنائي Diodes:
الثنائيات هي مكونات نشطة صغيرة تستخدم لتوجيه تدفق الطاقة داخل حدود الدائرة. تعتبر وظيفة الصمام الثنائي مهمة للغاية لأنّها تتحكم في تدفق الطاقة ممّا يؤدي إلى تعطيل الضرر الذي يمكن أن يحدث بسبب ضعف تدفق الطاقة. الثنائيات الأكثر شيوعًا والأكثر استخدامًا هي (1N4007 Rectifier Diode ،1N4732A 4.7V Zener Diode، و 1N5817 Schottky diode).
الاختلافات بين المكونات النشطة والخاملة:
المكونات النشطة هي العناصر أو الأجهزة القادرة على توفير الطاقة أو توصيلها إلى الدائرة. المكونات الخاملة هي الأجهزة التي لا تتطلب أي مصدر خارجي للتشغيل وقادرة على تخزين الطاقة في شكل جهد أو تيار في الدائرة. وهذه أهم الاختلافات بينها:
مصدر الطاقة (Source of energy): تتطلب المكونات النّشطة مصدرًا إضافيًا للطاقة. في حالة المكونات الخاملة، لا يلزم وجود مصدر إضافي للطاقة لتشغيلها. تعمل المقاومة من تلقاء نفسها دون الحاجة إلى جهد معين.
الطاقة (Energy): المكونات النّشطة تنتج الطاقة على شكل جهد أو تيار ولكن المكونات الخاملة هي تلك الأجهزة التي تخزن الطاقة، مثل المكثف، وتخزن طاقتها في شكل مجال كهربائي ويخزن المحرِّض “المحثّ” طاقته على شكل مجال مغناطيسي.
الخطية (Linearity): المكونات الخاملة خطية والمكونات النّشطة غير الخطية. بمعنى أنّه في مكون سلبي “خامل” مثل المقاومة، سيكون انخفاض الجهد عبر خطي لقيمة مقاومته وفقًا “لقانون أوم”. أثناء وجود الترانزستور أو المكونات النّشطة الأخرى، سيكون للإخراج عامل تضخيم لن يكون خطيًا.
كسب القدرة (Power gain): المكونات النشطة قادرة على توفير كسب الطاقة أو القدرة بينما في حالة المكونات الخاملة، لا توجد القدرة على تضخيم القدرة.
التحكم في التيار (Controlling the current): يمكن للمكون النّشط كما يوحي الاسم التحكم بسهولة في تدفق التيار. لا يمكن تنفيذ نفس المهمة بواسطة المكون الخامل.
المصدر الخارجي (External source): تتطلب المكونات النّشطة مصدرًا إضافيًا للتحكم في عملياتها والحفاظ عليها، ولكن في حالة المكونات الخاملة، لا توجد متطلبات لمصدر خارجي.
