مقدمه
قطعات الکترونیکی از اجزای اصلی تشکیلدهنده مدارات الکتریکی و الکترونیکی هستند که در طراحی و ساخت تجهیزات مدرن نقش کلیدی دارند. یکی از روشهای اصلی مونتاژ این قطعات، فناوری *Through-Hole Technology (THT)* است که در آن قطعات الکترونیکی با پایههای فلزی (پینها) از سوراخهای موجود در برد مدار چاپی (PCB) عبور داده شده و از سمت دیگر لحیم میشوند. این فناوری، که به قطعات *THD (Through-Hole Device)* نیز معروف است، یکی از قدیمیترین و پرکاربردترین روشهای مونتاژ در صنعت الکترونیک است. این مقاله به بررسی جامع قطعات THD، ویژگیها، کاربردها، مزایا و معایب آنها، و همچنین مقایسه آنها با فناوریهای نوین مانند SMD میپردازد.
تعریف قطعات THD
قطعات THD (Through-Hole Device) به قطعاتی گفته میشود که دارای پایههای فلزی هستند و برای نصب روی بردهای مدار چاپی، این پایهها از سوراخهای از پیش طراحیشده در برد عبور کرده و با لحیمکاری به لایههای مسی متصل میشوند. این روش در تضاد با فناوری *SMD (Surface-Mount Device)* قرار دارد که قطعات مستقیماً روی سطح برد لحیم میشوند و نیازی به سوراخ ندارند. قطعات THD به دلیل ساختار مکانیکی محکم و سهولت در نصب و تعمیر، در بسیاری از کاربردهای صنعتی، نظامی، و آموزشی همچنان مورد استفاده قرار میگیرند.
انواع قطعات THD
قطعات THD شامل طیف گستردهای از اجزای الکترونیکی هستند که بر اساس عملکرد به سه دسته اصلی تقسیم میشوند: *اکتیو، **پسیو، و **الکترومکانیکی*. در ادامه، برخی از مهمترین انواع قطعات THD معرفی میشوند:
- قطعات اکتیو (Active Components)
این قطعات برای عملکرد خود به منبع انرژی خارجی نیاز دارند و قادر به تقویت یا کنترل سیگنالهای الکتریکی هستند. نمونههای رایج عبارتند از:
– *ترانزیستورها*: مانند ترانزیستورهای BJT NPN و PNPو MOSFET که برای تقویت سیگنال یا سوئیچینگ استفاده میشوند. ترانزیستورهای THD معمولاً در بستهبندیهای TO-220، TO-92، یا TO-3 ارائه میشوند.
– *مدارهای مجتمع (IC)*: آیسیهای THD، مانند آیسیهای DIP (Dual In-line Package)، شامل تراشههایی با پینهای موازی هستند که در کاربردهایی مانند میکروکنترلرها، تقویتکنندههای عملیاتی (Op-Amp)، و گیتهای منطقی استفاده میشوند.
– *اسیلاتورها*: برای تولید سیگنالهای متناوب با فرکانس مشخص، مانند اسیلاتورهای کریستالی.
2 . قطعات پسیو (Passive Components)
این قطعات نیازی به منبع تغذیه خارجی ندارند و برای ذخیره، فیلتر کردن، یا محدود کردن سیگنالهای الکتریکی استفاده میشوند. نمونهها شامل:
– *مقاومتها*: برای محدود کردن جریان یا تقسیم ولتاژ، معمولاً در بستهبندیهای استوانهای با پایههای محوری.
– *خازنها*: برای ذخیره انرژی الکتریکی یا فیلتر کردن سیگنالها، مانند خازنهای الکترولیتی یا سرامیکی با پایههای محوری یا شعاعی Radial
– *سلفها*: برای ذخیره انرژی در میدان مغناطیسی، اغلب در فیلترها و مدارهای رزونانسی استفاده میشوند.
| اجزای اکتیو | اجزای پسیو |
| توان و انرژی به مدار وارد میکنند (اهدا کننده انرژی) | توان و انرژی را در مدار مصرف میکنند (گیرنده انرژی) |
| مثال: دیود، ترانزیستور، یکسوکننده،آیسی،منابع تغذیه ولتاژ و جریان و … | مثال: مقاومت، خازن، سلف، ترانس، موتور و … |
| انرژی را به شکل جریان یا ولتاژ تولید میکنند | انرژی را به شکل جریان یا ولتاژ ذخیره میکنند |
| میتوانند مقدار جریان عبوری را کنترل کنند | نمیتوانند مقدار جریان عبوری را کنترل کنند |
| برای کار کردن در مدار، به منبع خارجی با مقدار مشخص نیاز دارند | برای کار کردن در مدار، به منبع خارجی با مقدار مشخص نیازی ندارند |
| میتوانند برای تقویت سیگنال به کار روند (گین یا بهره بیشتر از ۱ دارند) | نمیتوانند برای تقویت سیگنال به کار روند (گین یا بهره کمتر از ۱ دارند) |
| اجزایی غیر خطی هستند | اجزایی خطی هستند |
3. قطعات الکترومکانیکی (Electromechanical Components)
این قطعات از سیگنالهای الکتریکی برای ایجاد تغییرات مکانیکی استفاده میکنند. نمونهها شامل:
– *رلهها*: برای کنترل مدارهای پرقدرت با سیگنالهای کمقدرت.
– *سوئیچها و کانکتورها*: برای قطع و وصل جریان یا اتصال بخشهای مختلف مدار.
– *موتورها*: مانند موتورهای DC کوچک که در بردهای THD استفاده میشوند.
پکیج های رایج قطعات THD
قطعات THD در پکیج های مختلفی ارائه میشوند که مهمترین آنها عبارتند از:
– *DIP (Dual In-line Package)*: رایجترین نوع بستهبندی برای آیسیها، با دو ردیف پین موازی که برای نصب روی بردهای سوراخدار طراحی شدهاند.
– *TO (Transistor Outline)*: مانند TO-220 و TO-92، که برای ترانزیستورها و برخی آیسیها استفاده میشود.
Axial و Radial برای قطعات پسیو مانند مقاومتها و خازنها، که پایههای آنها بهصورت محوری یا شعاعی قرار دارند.
کاربردهای قطعات THD
قطعات THD به دلیل استحکام مکانیکی و سهولت در نصب و تعمیر، در بسیاری از صنایع و کاربردها مورد استفاده قرار میگیرند:
1 . *صنایع نظامی و هوافضا*: به دلیل مقاومت در برابر لرزش و شوکهای مکانیکی، قطعات THD در تجهیزات نظامی، ماهوارهها، و سیستمهای هوافضا کاربرد دارند.
2. *تجهیزات صنعتی*: در منابع تغذیه، اینورترها، و سیستمهای کنترل صنعتی که نیاز به دوام بالا دارند.
3. *آموزش و نمونهسازی*: به دلیل سهولت در لحیمکاری دستی و امکان تعویض آسان، قطعات THD در بردهای آموزشی (مانند بردبوردها) و پروژههای دانشجویی بسیار رایج هستند.
4. *تجهیزات پزشکی*: در دستگاههایی مانند تجهیزات تصویربرداری یا مانیتورهای پزشکی که نیاز به قابلیت اطمینان بالا دارند.
5. *مخابرات و فرستندهها*: در بردهای فرکانس بالا و سیستمهای مخابراتی که نیاز به پایداری سیگنال دارند.
مزایای قطعات THD
1. *استحکام مکانیکی*: اتصالات لحیمشده در قطعات THD بسیار محکم هستند و در برابر لرزش و تنشهای مکانیکی مقاوماند.
2. *سهولت در نصب و تعمیر*: قطعات THD به دلیل اندازه بزرگتر و پایههای قابلمشاهده، بهراحتی با هویه دستی لحیم یا جدا میشوند، که برای تعمیرات و نمونهسازی ایدهآل است.
3. *مناسب برای توان بالا*: قطعات THD معمولاً جریان و توان بالاتری را نسبت به قطعات SMD تحمل میکنند، که آنها را برای کاربردهای پرقدرت مناسب میکند.
4. *سازگاری با بردهای سوراخدار*: این قطعات برای بردهای PCB سنتی با سوراخهای استاندارد طراحی شدهاند.
معایب قطعات THD
1. *اندازه بزرگتر*: قطعات THD نسبت به قطعات SMD فضای بیشتری اشغال میکنند، که باعث افزایش اندازه برد و دستگاه میشود.
2. *هزینه تولید بالاتر*: فرآیند لحیمکاری دستی یا موجی (Wave Soldering) برای قطعات THD زمانبر و پرهزینهتر از فرآیندهای خودکار SMD است.
3. *محدودیت در فرکانس بالا*: به دلیل طول پایهها و ساختار فیزیکی، قطعات THD در فرکانسهای بسیار بالا ممکن است عملکرد ضعیفتری نسبت به SMD داشته باشند.
4. *وزن بیشتر*: وزن قطعات THD بیشتر از قطعات SMD است، که در طراحیهای قابلحمل و سبک مشکلساز است.|
آینده قطعات THD
با پیشرفت فناوری SMD و نیاز به دستگاههای کوچکتر و سبکتر، استفاده از قطعات THD در بسیاری از کاربردهای مصرفی کاهش یافته است. با این حال، در صنایعی مانند هوافضا، نظامی، و تجهیزات صنعتی که قابلیت اطمینان و استحکام مکانیکی اولویت دارند، قطعات THD همچنان جایگاه خود را حفظ کردهاند. همچنین، در پروژههای نمونهسازی و آموزش الکترونیک، این قطعات به دلیل سهولت استفاده همچنان محبوب هستند.
نتیجهگیری
قطعات الکترونیکی THD به دلیل استحکام مکانیکی، سهولت در نصب و تعمیر، و توانایی تحمل توان بالا، یکی از پایههای اصلی صنعت الکترونیک هستند. اگرچه فناوری SMD در بسیاری از کاربردهای مدرن جایگزین THD شده است، اما قطعات THD همچنان در کاربردهای خاص مانند صنایع نظامی، هوافضا، و آموزشی نقش مهمی ایفا میکنند. انتخاب بین THD و SMD به عواملی مانند نوع کاربرد، هزینه تولید، و نیازهای عملکردی بستگی دارد. با درک دقیق ویژگیها، مزایا، و معایب این قطعات، مهندسان میتوانند تصمیمات بهتری در طراحی مدارات الکترونیکی بگیرند.
*منابع*:
– آشنایی کامل با دستهبندی قطعات الکترونیکی – الکتروهایپر
– آشنایی با قطعات الکترونیک صنعتی – سفیر قرن
– معرفی انواع قطعات الکترونیکی – هرتز الکترونیک
– قطعات الکترونیکی و ICهای DIP – مطالب تخصصی برق و الکترونیک
دیدگاهی وجود ندارد