Que sont les composants électroniques ? Comment sont-ils classés ?

Concepts de base et différences fondamentales entre les composants électroniques

Les composants électroniques sont des unités fondamentales dotées de fonctions indépendantes qui forment des circuits électroniques et constituent les éléments centraux des équipements électroniques et des petits instruments mécaniques. Ils peuvent être divisés en deux catégories principales : composants électroniques and appareils électroniques, qui diffèrent fondamentalement :

• Composants électroniques: Produits dont la composition moléculaire reste inchangée. inchangé pendant la fabrication, tels que les résistances, les condensateurs et les inductances.
• Appareils électroniques: Produits dont la structure moléculaire est modifié pendant la fabrication, tels que les transistors et les circuits intégrés.

Classification systématique des composants électroniques

Classification par fonction et structure

1. Composants passifs

Les composants passifs sont des éléments de base qui ne possèdent pas de fonctions telles que l'amplification, le contrôle ou la génération d'électrons dans les circuits. Ils sont uniquement utilisés pour le couplage, la régulation, la compensation et la protection :

Type de composant	Fonctions principales	Symbole de circuit	Applications typiques
Résistance	Limitation de courant, division de tension, adaptation d'impédance	R	Limitation de courant dans tous les circuits
Condensateur	Stockage de charge, filtrage, couplage	C	Filtrage de l'alimentation électrique, couplage des signaux
Inducteur	Stockage d'énergie, suppression des signaux haute fréquence	L	Circuits oscillateurs LC, filtrage
Transformateur	Transformation de tension alternative	T	Adaptateurs secteur, conversion de tension

2. Dispositifs actifs

Les dispositifs actifs possèdent des fonctions telles que l'amplification, le contrôle et la génération d'électrons dans les circuits :

Type d'appareil	Fonctions principales	Symbole de circuit	Applications typiques
Diode	Rectification, commutation et limitation de courant	D	Redressement de puissance, détection de signal
Transistor	Amplification, commande de commutation	Q	Amplification du signal, contrôle de puissance
Circuit intégré	Intégration de fonctions complexes	U ou IC	Microprocesseurs, mémoire
Dispositifs optoélectroniques	Conversion photoélectrique	LED, etc.	Écrans, communication optique

Classification par niveau d'application

Les différents scénarios d'application ont des exigences très différentes en matière de composants électroniques, en particulier les semi-conducteurs, qui peuvent être classés selon leur « environnement d'exploitation » comme suit :

• Qualité commerciale: 0-70°C operating temperature, consumer electronics
• Qualité industrielle: -40 to 85°C operating temperature, industrial control equipment
• Qualité automobile: -40 to 125°C operating temperature, automotive electronic systems
• Niveau militaire: -55 to 125°C operating temperature, military and aerospace applications
• Qualité spatiale: Plage de températures extrêmes, fiabilité ultra-élevée, satellites, engins spatiaux

Classification par certification de qualité

• Certification ISO du système qualité: Telles que la norme ISO 9001, qui certifie des processus de contrôle de la production reconnus à l'échelle internationale.
• Certifications spécifiques à l'industrie: Telles que la norme IATF 16949 pour l'industrie automobile, qui répond à des normes électroniques automobiles strictes.
• Certifications professionnelles dans le domaine: Telles que la certification CQC chinoise, les certifications UL et CUL américaines, les certifications VDE et TUV allemandes.

Fonctions détaillées des composants électroniques courants

Composants de base d'un circuit

Résistance: Fonctions principales pour le shuntage de courant, la limitation, la division de tension et la polarisation dans les circuits, désignées par « R » suivi d'un chiffre.

Condensateur: Se compose de deux films métalliques rapprochés, séparés par un matériau isolant, principalement caractérisé par le blocage du courant continu tout en laissant passer le courant alternatif.

InducteurÉlément de stockage d'énergie qui convertit l'énergie électrique en énergie magnétique, souvent associé à des condensateurs pour former des filtres LC et des oscillateurs LC.

Dispositifs à semi-conducteurs

Diode: Présente une conductivité unidirectionnelle, principalement utilisée dans les circuits redresseurs, les circuits de détection et les circuits régulateurs de tension.

Transistor: Possède trois broches, assure l'amplification du courant, est utilisé pour la commande de commutateurs et l'amplification des signaux.

Circuit intégré: Formé en intégrant des transistors, des résistances, des condensateurs et d'autres éléments sur un substrat en silicium à l'aide de procédés spéciaux, créant ainsi des dispositifs fonctionnels.

Autres composants importants

Capteur: Dispositif de détection qui convertit les informations mesurées en un signal électrique, classé en dix grandes catégories selon sa fonction de détection : thermique, photosensible, sensible aux gaz, sensible à la force, etc.

Relais: Dispositif de commande électrique qui utilise un faible courant pour contrôler un fonctionnement à courant élevé, fonctionnant comme un « interrupteur automatique ».

Oscillateur: Composant électronique utilisé pour générer des signaux électroniques répétitifs (généralement des ondes sinusoïdales ou carrées), convertit les signaux CC en signaux CA d'une fréquence spécifique.

Sélection et fiabilité des composants électroniques

La « fiabilité » d'un composant comprend deux aspects :

• Fiabilité intrinsèque: Dérivé de la conception, des processus, des matières premières, etc. du fabricant.
• Fiabilité des applications: Dépend des processus de sélection, d'approvisionnement, de protection ESD et de contrôle du soudage choisis par l'utilisateur.

Selon des données d'analyse approfondie des défaillances, environ 50 % des défaillances proviennent de défauts inhérents, tandis que les 50 % restants résultent d'une utilisation inappropriée. Cela signifie que même lorsque des composants de haute qualité sont utilisés, des problèmes peuvent survenir si les processus d'utilisation ne sont pas standardisés.

Questions fréquemment posées

1. Quelle est la différence fondamentale entre les composants passifs et les dispositifs actifs ?
Les composants passifs peuvent fonctionner sans alimentation externe et peuvent uniquement atténuer ou stocker des signaux, sans les amplifier ni les contrôler. Les dispositifs actifs nécessitent une alimentation externe pour remplir leurs fonctions de base et peuvent amplifier les signaux ou contrôler le flux de courant.

2. Comment choisir le niveau de qualité approprié des composants électroniques pour un projet ?
Le choix dépend de l'environnement d'application : les produits commerciaux choisissent la qualité commerciale ; les environnements industriels exigent la qualité industrielle ; l'électronique automobile doit utiliser la qualité automobile ; les applications militaires et aérospatiales nécessitent des composants de qualité militaire ou spatiale correspondants.

3. Quels sont les avantages et les inconvénients des circuits intégrés par rapport aux composants discrets ?
Les circuits intégrés offrent une intégration élevée, une petite taille, une grande fiabilité et des performances constantes, mais leur conception est complexe et leur flexibilité réduite. Les composants discrets offrent une grande flexibilité de conception, un faible coût et une forte capacité de gestion de l'alimentation, mais ils entraînent une taille plus importante du système et une fiabilité relativement moindre.

4. Qu'est-ce que la conception avec déclassement des composants et pourquoi est-elle importante ?
La conception avec déclassement consiste à faire fonctionner les composants à des niveaux de contrainte inférieurs à leurs valeurs nominales maximales, par exemple en utilisant des résistances à une puissance ne dépassant pas 60 % de leur puissance nominale. Cela améliore considérablement la fiabilité du système et la durée de vie des composants, en particulier dans les environnements difficiles.

5. Comment mettre en place un système efficace de gestion et de traçabilité des composants ?
Mettre en place un système de gestion complet couvrant la sélection, l'approvisionnement, la réception, le stockage, la distribution et l'utilisation des composants, en enregistrant les numéros de lot, les dates de production, les informations sur les fournisseurs, etc., afin de permettre une traçabilité et une isolation rapides en cas de problème.