इलेक्ट्रॉनिक सर्किट आज हमारे जीवन में किए जा रहे लगभग सभी तकनीकी विकास का अभिन्न अंग हैं। टेलीविजन, रेडियो, फोन और कंप्यूटर तुरंत दिमाग में आते हैं, लेकिन इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग ऑटोमोबाइल, रसोई के उपकरण, चिकित्सा उपकरण और औद्योगिक नियंत्रण में भी किया जाता है। इन उपकरणों के दिल में सक्रिय घटक, या सर्किट के घटक होते हैं जो इलेक्ट्रॉनिक रूप से इलेक्ट्रॉन प्रवाह को नियंत्रित करते हैं, अर्धचालक की तरह। हालांकि, ये उपकरण बहुत सरल, निष्क्रिय घटकों के बिना कार्य नहीं कर सकते हैं जो कई दशकों तक अर्धचालकों को पूर्व निर्धारित करते हैं। सक्रिय घटकों के विपरीत, निष्क्रिय घटक, जैसे प्रतिरोधक, कैपेसिटर और प्रेरक, इलेक्ट्रॉनिक संकेतों के साथ इलेक्ट्रॉन प्रवाह को नियंत्रित नहीं कर सकते हैं।
प्रतिरोध
जैसा कि इसके नाम का अर्थ है, एक रोकनेवाला एक इलेक्ट्रॉनिक घटक है जो एक सर्किट में विद्युत प्रवाह के प्रवाह को रोकता है।
चांदी या तांबे जैसी धातुओं में, जिनमें उच्च विद्युत चालकता होती है और इसलिए कम प्रतिरोधकता होती है, इलेक्ट्रॉनों को एक परमाणु से दूसरे में स्वतंत्र रूप से छोड़ने में सक्षम होता है, जिसमें थोड़ा प्रतिरोध होता है।
जॉर्जिया स्टेट यूनिवर्सिटी में भौतिकी और खगोल विज्ञान विभाग द्वारा आयोजित एक भौतिकी संसाधन वेबसाइट हाइपरफिज़िक्स के अनुसार, एक सर्किट घटक के विद्युत प्रतिरोध को विद्युत प्रवाह के लिए लागू वोल्टेज के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है। प्रतिरोध के लिए मानक इकाई ओम है, जिसे जर्मन भौतिक विज्ञानी जॉर्ज साइमन ओम के नाम पर रखा गया है। इसे 1 वोल्ट पर 1 एम्पीयर की धारा के साथ एक सर्किट में प्रतिरोध के रूप में परिभाषित किया गया है। प्रतिरोध की गणना ओम के नियम का उपयोग करके की जा सकती है, जिसमें कहा गया है कि प्रतिरोध वर्तमान, या R = V / I (जिसे आमतौर पर V = IR के रूप में लिखा जाता है) द्वारा विभाजित वोल्टेज के बराबर होता है, जहां R प्रतिरोध है, V वोल्टेज है और I चालू है।
प्रतिरोधों को आम तौर पर या तो निश्चित या चर के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। फिक्स्ड-वैल्यू रेसिस्टर्स सरल निष्क्रिय घटक हैं जो हमेशा अपने निर्धारित वर्तमान और वोल्टेज सीमाओं के भीतर समान प्रतिरोध रखते हैं। वे प्रतिरोध मूल्यों की एक विस्तृत श्रृंखला में उपलब्ध हैं, 1 ओम से कम से कई मिलियन ओम तक।
वैरिएबल रेसिस्टर्स साधारण इलेक्ट्रोमैकेनिकल डिवाइस होते हैं, जैसे वॉल्यूम कंट्रोल और डिमर स्विच, जो एक नॉब को मोड़ने या स्लाइड कंट्रोल को मूव करने पर एक रेजिस्टर की प्रभावी लंबाई या प्रभावी तापमान को बदल देते हैं।
अधिष्ठापन
एक प्रारंभ करनेवाला एक इलेक्ट्रॉनिक घटक होता है जिसमें एक तार का तार होता है जिसमें एक विद्युत प्रवाह होता है, जिससे एक चुंबकीय क्षेत्र बनता है। इंडक्शन के लिए यूनिट हेनरी (एच) है, जिसका नाम जोसेफ हेनरी के नाम पर रखा गया है, जो एक अमेरिकी भौतिक विज्ञानी हैं जिन्होंने अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी माइकल फैराडे के रूप में उसी समय स्वतंत्र रूप से इंडक्शन की खोज की थी। एक हेनरी इंडक्शन की मात्रा है जो विद्युत के 1 वोल्ट बल (एक ऊर्जा स्रोत से विद्युत दबाव) को प्रेरित करने के लिए आवश्यक है जब वर्तमान प्रति सेकंड 1 एम्पीयर में बदल रहा है।
सक्रिय सर्किट में प्रेरकों का एक महत्वपूर्ण अनुप्रयोग यह है कि वे कम-आवृत्ति दोलन पास करते समय उच्च आवृत्ति संकेतों को अवरुद्ध करते हैं। ध्यान दें कि यह कैपेसिटर का विपरीत कार्य है। एक सर्किट में दो घटकों को मिलाकर चुनिंदा फ़िल्टर कर सकते हैं या लगभग किसी भी वांछित आवृत्ति के दोलनों को उत्पन्न कर सकते हैं।
माइक्रोचिप्स जैसे इंटीग्रेटेड सर्किट के आगमन के साथ, इंडक्टर कम आम होते जा रहे हैं, क्योंकि 3 डी कॉइल को 2 डी प्रिंटेड सर्किट में बनाना बेहद मुश्किल है। इस कारण से, microcircuits कोकॉर्स के बिना डिज़ाइन किए गए हैं और कोलोराडो बोल्डर के भौतिकी के प्रोफेसर माइकल डब्सन के अनुसार, अनिवार्य रूप से समान परिणाम प्राप्त करने के लिए कैपेसिटर का उपयोग करें।
समाई
कैपेसिटेंस एक उपकरण है जो इलेक्ट्रिक चार्ज को स्टोर करने की क्षमता है, और जैसे, इलेक्ट्रॉनिक घटक जो इलेक्ट्रिक चार्ज को स्टोर करता है उसे कैपेसिटर कहा जाता है। संधारित्र का सबसे पहला उदाहरण लेयर्ड जार है। इस उपकरण का अविष्कार फ़ॉइल के संचालन पर एक स्थिर विद्युत आवेश को संचय करने के लिए किया गया था, जो एक कांच के जार के अंदर और बाहर पंक्तिबद्ध था।
सरलतम संधारित्र में दो फ्लैट संवाहक प्लेट होते हैं जिन्हें एक छोटे से अंतराल द्वारा अलग किया जाता है। प्लेटों के बीच संभावित अंतर या वोल्टेज प्लेटों पर आवेश की मात्रा के अंतर के समानुपाती होता है। इसे क्यू = सीवी के रूप में व्यक्त किया जाता है, जहां क्यू चार्ज है, वी वोल्टेज है और सी कैपेसिटेंस है।
एक संधारित्र का समाई वह आवेश की मात्रा है जो प्रति इकाई वोल्टेज को संग्रहित कर सकता है। धारिता को मापने की इकाई फैराडे के लिए नामित फैराड (एफ) है, और इसे 1 वोल्ट की एक संभावित क्षमता के साथ 1 कपोल चार्ज करने की क्षमता के रूप में परिभाषित किया गया है। एक कौलम्ब (C) 1 सेकंड में 1 एम्पीयर की धारा द्वारा स्थानांतरित चार्ज की मात्रा है।
दक्षता को अधिकतम करने के लिए, संधारित्र प्लेटों को परतों में या उनके बीच एक बहुत छोटे हवा के अंतराल के साथ कॉइल में घाव किया जाता है। ढांकता हुआ सामग्री - इन्सुलेट सामग्री जो प्लेटों के बीच विद्युत क्षेत्र को आंशिक रूप से अवरुद्ध करती है - अक्सर हवा के अंतराल के भीतर उपयोग की जाती है। यह प्लेटों को बिना चार्ज और शॉर्टिंग के अधिक चार्ज स्टोर करने की अनुमति देता है।
कैपेसिटर अक्सर सक्रिय इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में पाए जाते हैं जो रेडियो सिग्नल और रेडियो और ऑडियो उपकरण जैसे ऑसिलेटिंग इलेक्ट्रिक सिग्नल का उपयोग करते हैं। वे लगभग तुरंत चार्ज और डिस्चार्ज कर सकते हैं, जो उन्हें सर्किट में कुछ आवृत्तियों का उत्पादन या फ़िल्टर करने के लिए उपयोग करने की अनुमति देता है। ऑसिलेटिंग सिग्नल संधारित्र की एक प्लेट को चार्ज कर सकता है जबकि दूसरी प्लेट डिस्चार्ज करती है, और फिर जब करंट को उलटा किया जाता है, तो यह दूसरी प्लेट को चार्ज करेगी जबकि पहली प्लेट डिस्चार्ज होती है।
सामान्य तौर पर, उच्च आवृत्तियाँ संधारित्र से गुजर सकती हैं, जबकि निम्न आवृत्तियाँ अवरुद्ध होती हैं। संधारित्र का आकार कटऑफ आवृत्ति निर्धारित करता है जिसके लिए संकेतों को अवरुद्ध किया जाता है या पारित करने की अनुमति दी जाती है। संयोजन में कैपेसिटर का उपयोग एक निर्दिष्ट सीमा के भीतर चयनित आवृत्तियों को फ़िल्टर करने के लिए किया जा सकता है।
सुपरकैपेसिटर का उपयोग नैनोटेक्नोलॉजी द्वारा सामग्री की सुपरथिन परतों को बनाने के लिए किया जाता है, जैसे कि ग्राफीन, एक ही आकार के पारंपरिक कैपेसिटर की क्षमता 10 से 100 गुना करने के लिए; लेकिन उनके पास पारंपरिक ढांकता हुआ कैपेसिटर की तुलना में बहुत धीमी प्रतिक्रिया समय है, इसलिए उन्हें सक्रिय सर्किट में उपयोग नहीं किया जा सकता है। दूसरी ओर, उन्हें कभी-कभी कुछ अनुप्रयोगों में एक शक्ति स्रोत के रूप में उपयोग किया जा सकता है, जैसे कि कंप्यूटर मेमोरी चिप्स में, मुख्य बिजली कटौती होने पर डेटा हानि को रोकने के लिए।
कैपेसिटर भी टाइमिंग उपकरणों के महत्वपूर्ण घटक हैं, जैसे कि SiTime द्वारा विकसित, जो कि कैलिफोर्निया में स्थित एक कंपनी है। इन उपकरणों का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है, मोबाइल फोन से लेकर हाई-स्पीड ट्रेनों और शेयर बाजार में ट्रेडिंग तक। MEMS (माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम) के रूप में जाना जाता है, छोटे समय डिवाइस ठीक से काम करने के लिए कैपेसिटर पर निर्भर करता है। "अगर रेज़ोनेटर के पास सही कैपेसिटर और लोड कैपेसिटेंस नहीं है, तो टाइमिंग सर्किट मज़बूती से शुरू नहीं होगा और, कुछ मामलों में, यह पूरी तरह से दोलन करना बंद कर देता है," पीयूष सेवलिया ने कहा, SiTime में मार्केटिंग के कार्यकारी उपाध्यक्ष।
यह लेख लाइव साइंस के योगदानकर्ता राहेल रॉस द्वारा 16 जनवरी 2019 को अपडेट किया गया था।
