Põhielektroonika selgitatud

Alustajale elektroonika, ehitamine elektroonilised põhiprojektid elektriskeemilt võib olla ülekaalukas. Selle kiire juhendi eesmärk on aidata algajaid, võimaldades neile käepäraseid üksikasju nii elektrooniliste osade kui ka vooluringide ehitamise tehnikate kohta. Uurime elementaarsed osad nagu takistid, kondensaatorid, induktiivpoolid, trafod ja potentsiomeetrid.

Takistid

Takisti on osa, mis hajutab energiat tavaliselt soojuse abil. Rakenduse määratleb suhe, mida nimetatakse Ohmi seaduseks: V = I X R kus V on takisti pinge voltides, I viitab takisti kaudu voolule amprites ja R on takisti väärtus oomides. Takisti kujutised on näidatud joonisel 1.1.

Kas me suudame kasutage takistit vooluahela kindlas kohas pinge muutmiseks või saaksime seda rakendada voolu muutmiseks ahela soovitud kohas.

Takisti väärtuse saab tuvastada selle ümber olevate värviliste rõngaste kaudu. Leiate 3 põhirõngast või -riba, mis annavad meile neid detaile (joonis 1.2).

Ribad on maalitud kindlate värvidega ja iga värviline riba tähistab numbrit, nagu on näidatud tabelis 1.1. Näiteks, kui ribad on pruunid, punased ja oranžid, on takisti väärtus 12 X 1,00,0 või 12 000 oomi 1000 oomi on tavaliselt kilohm või k, samas kui 1 000 000 on megohm või MOhm.

Viimane värviline rõngas või riba tähistab takisti tolerantsi suurust konkreetse takisti väärtuse jaoks. Kuld näitab tolerantsi + või - 5 protsenti (± 5%), hõbe tähendab, et see on + või - 10 protsenti (± 10%). Kui tolrantsriba ei leidu, tähendab see tavaliselt seda, et tolerants on ± 20 protsenti.

Üldiselt, mida suurem on takisti, seda suuremat võimsust võib selle käitlemiseks hinnata. Nimivõimsus vattides võib erineda 1/8 W kuni paljude vattideni. See võimsus on põhimõtteliselt takisti läbiva pinge (V) ja voolu (I) korrutis.

Rakendades Ohmi seadust, saame määrata takisti hajutatud võimsuse (P) kui P = V X I = I ^ 2R = V ^ 2 / R, kus R on takisti väärtus. Takisti kasutamisel ei leia te ühtegi negatiivset elektrilist aspekti, mis võib olla praktiliselt suurem kui nõutavad spetsifikatsioonid.

Ainus väike puudus võib olla suurenenud mehaaniliste mõõtmete ja võib-olla suuremate kulude näol.

KAPASITAATORID

Mis tahes kondensaatori varasem nimi oli varem kondensaator, kuigi praegune nimi näib olevat rohkem seotud selle tegeliku funktsiooniga. Kondensaator on konstrueeritud „võimsusega“ elektrienergia salvestamiseks.

Kondensaatori põhiülesanne on võimaldada vahelduvvoolu (alalisvoolu) läbimist sellest, kuid blokeerida alalisvool (alalisvool).

Teine oluline kaalutlus on see, et juhul, kui dc Pinge, näiteks aku kaudu, on hetkeks ühendatud üle kondensaatori, sisuliselt jääb see alalisvool püsima kogu kondensaatori juhtmetes seni, kuni üle selle on ühendatud mõni selline element nagu takisti või võite lõpuks kondensaatori klemmid lühistada üksteisega põhjustades salvestatud energia tühjenemise.

EHITUS

Üldiselt on kondensaator valmistatud paarist plaatidest, mis on eraldatud isoleeriva sisuga, mida nimetatakse dielektrikuks.

Dielektriku võib moodustada õhk, paber, keraamika, polüstüreen või mis tahes tüüpi erinevad sobivad materjalid. Suuremate mahtuvusväärtuste jaoks kasutatakse dielektriliseks eraldamiseks elektrolüüdi. Sellel elektrolüütilisel ainel on võime elektrienergiat suure tõhususega salvestada.

Mahtuvuslikuks toimimiseks on tavaliselt vajalik püsiv alalisvool. Seetõttu leiame elektriskeemidelt valge plokina märgitud kondensaatori positiivse juhtme, negatiivse aga musta plokina.

Muutuvate või reguleeritavate kondensaatorite hulka kuuluvad õhulõhega eraldatud labad või isolaator, näiteks vilgukivi. Kui palju need labad üksteisega kattuvad, määrab mahtuvuse suurus ja seda saab muuta või reguleerida muutuva kondensaatori spindli liigutamisega.

Mõõdetakse mahtuvust Faradides. Kuid üks Faradi kondensaator võiks olla praktiliselt suur. Seetõttu on kondensaatorid tähistatud kas mikrofaradides (uF), nanofaradides (nF) või pikofaradides (pF).

Miljon pikofaraadi vastab ühele mikrofaraadile ja miljon mikrofaraadi võrdub suurusjärgus ühe Faradiga. Kuigi nanofarade (nF) ei kasutata eriti sageli, esindab üks nanofarad tuhat pikofaradi.

Mõnikord võite leida väiksemaid kondensaatoreid, millele on märgitud värvikoodid, nagu ka takistid.

Nende jaoks sai väärtused määrata pF-s, nagu on näidatud kõrvalasuvas värvitabelis. Alumine ribapaar tagab kondensaatori tolerantsi ja maksimaalse tööpinge.

Tuleb rangelt arvestada, et kondensaatori korpusele trükitud pinge vastab kondensaatori absoluutselt maksimaalsele talutavale pingepiirile, mida ei tohi kunagi ületada. Samuti tuleb elektrolüütkondensaatorite korral polaarsust hoolikalt kontrollida ja vastavalt jootma panna.

INDUKTORID

Elektroonilistes vooluringides Induktor tööomadused on kondensaatorite vastand. Induktiivpoolid näitavad kalduvust alalisvoolu läbida neist, kuid proovivad vahelduvvoolule vastu seista või sellele vastu seista. Need on tavaliselt superemailitud vasktraadist mähiste kujul, mis tavaliselt keritakse endise ümber.

Kõrge väärtuse loomiseks induktiivpoolid , tuuakse tavaliselt sisse raudmetall või see võib olla paigaldatud nagu kate, mis ümbritseb mähist väliselt.

Induktori oluline omadus on võime genereerida 'tagumine e.m.f.' niipea, kui rakendatud pinge eemaldatakse üle induktiivpooli. Tavaliselt juhtub see induktori omase omaduse tõttu, et kompenseerida algvoolu kadu kogu voolu ulatuses.

Induktori skemaatilisi sümboleid võib näha joonisel 1.5. Induktiivsuse ühik on Henry, ehkki tavaliselt kasutatakse millenüüre või mikrohenüüre (vastavalt mH ja induktiivpoolide mõõtmine praktilistes rakendustes.

Ühel millihennal on 1000 mikrohenry, samal ajal kui tuhandel millihenrys võrdub üks Henry. Induktiivpoolid on üks neist komponentidest, mida pole lihtne mõõta, eriti kui tegelikku väärtust ei trükita. Ka nende mõõtmine muutub veelgi keerukamaks, kui need ehitatakse kodus mittestandardsete parameetrite abil.

Kui induktiivpoole kasutatakse vahelduvvoolu signaalide blokeerimiseks, nimetatakse neid raadiosageduse drosseliteks või RF drosselideks (RFC). Induktoreid kasutatakse kondensaatoritega häälestatud ahelate moodustamiseks, mis võimaldavad ainult arvutatud sageduste riba ja blokeerivad ülejäänud.

Häälestatud vooluringid

Häälestatud vooluring (joonis 1.6), mis hõlmab induktiivpooli L ja kondensaatorit C, võimaldab sisuliselt kas konkreetsel sagedusel liikuda üle ja blokeerida kõik muud sagedused või blokeerib kindla sageduse väärtuse ja laseb kõigil teistel läbida läbi.

Häälestatud vooluahela selektiivsuse mõõt, mis tuvastab sageduse väärtuse, saab selle Q (kvaliteedi) teguriks.

Seda sageduse häälestatud väärtust nimetatakse ka resonantssageduseks (f0) ja seda mõõdetakse hertsides või tsüklites sekundis.

Kondensaatorit ja induktorit võib kasutada järjestikku või paralleelselt a moodustamiseks resonantshäälestatud vooluring (Joonis 1.6.a). Seeria häälestatud vooluahelal võib olla madal kaotus, võrreldes paralleelselt häälestatud vooluahelaga (joonis 1.6.b) on suur kaotus.

Kui mainime siin kaotust, viitab see tavaliselt kogu võrgu ja võrgu kaudu voolava voolu suhtele. Seda nimetatakse ka selle impedantsiks (Z).

Selle impedantsi alternatiivsed nimetused konkreetsete komponentide jaoks võivad olla nt. takistid (R) takistitele ja reaktants (X) induktorite ja kondensaatorite jaoks.

TRANSFORMERID

Kasutatakse trafosid vahelduva sisendi pinge / voolu suurendamiseks kõrgematele väljundtasemetele või sama madalamale väljundtasemele astumiseks. See töö tagab samaaegselt täieliku elektrilise isolatsiooni sisendi AC ja väljundi AC vahel. Paar trafot on näha joonisel 1.7.

Tooted tähistavad kõiki detaile põhi- või sisendpoolel sufiksi „1” kaudu. Sekundaarset ehk väljundpoolt tähistab järelliide '2' T1 ja T2 tähistavad vastavalt primaarse ja sekundaarse pöörete arvu. Siis:

Kui trafo on projekteeritud võrgu alandamiseks 240 V madalamale pingele, näiteks 6 V, hõlmab primaarne külg suhteliselt suuremat pöörete arvu, kasutades õhema gabariidiga traati, samas kui sekundaarne külg on ehitatud suhteliselt väiksema arvu pöörete arvuga, kuid palju paksema gabariidiga traadiga.

See on tingitud asjaolust, et kõrgem pinge hõlmab proportsionaalselt madalamat voolu ja seetõttu õhemat traati, samas kui madalam pinge hõlmab proportsionaalselt suuremat voolu ja seetõttu ka paksemat traati. Primaarse ja sekundaarse võimsuse netoväärtused (V x I) on ideaalses trafos peaaegu võrdsed.

Kui trafo mähises on ühest pöördest välja tõmmatud traadi koputamine (joonis 1.7.b), põhjustab mähise pinge jagamine kogu koputamise ulatuses, mis on proportsionaalne mähise pöörete arvuga, mis on eraldatud keskmise koputatud traadiga.

Netopinge suurus sekundaarmähise täielikus otsas lõpuni on endiselt vastavalt ülaltoodud valemile

Kui suur võib trafo olla, sõltub selle sekundaarvoolu spetsifikatsiooni suurusest. Kui praegune spetsifikatsioon on suurem, suurenevad ka trafo mõõtmed proportsionaalselt.

Samuti on mõeldud miniatuursed trafod kõrgsageduslikud ahelad nagu raadiod, saatjad jne ja neil on mähise külge kinnitatud sisseehitatud kondensaator.

Kuidas kasutada pooljuhte elektroonilistes projektides

Kõrval: Mets M. Mims

Elektrooniliste projektide ehitamine ja katsetamine võib olla kasulik, kuid palju väljakutseid pakkuv. See muutub veelgi rahuldustpakkuvamaks, kui teie a harrastaja lõpetage ringkonnakohtu projekti ehitamine, lülitage see sisse ja leidke kasulik käimasolevast rämpskomponendist välja töötatud toimiv mudel. See paneb sind end loojana tundma, samas kui edukas projekt näitab sinu tohutuid pingutusi ja teadmisi vastavas valdkonnas.

See võib olla lihtsalt vaba aja veetmiseks. Mõned teised inimesed võivad soovida ellu viia projekti, mida pole veel valmistatud, või kohandada turu elektroonikatoodet uuenduslikumaks versiooniks.

Edu saavutamiseks või vooluahela tõrke lahendamiseks peate olema hästi kursis erinevate komponentide töö ja praktiliste ahelate õigesti rakendamise osas. OK, tuleme siis asja juurde.

Selles õpetuses alustame pooljuhte.

Kuidas Pooljuht on loodud räni abil

Leiate mitmesuguseid pooljuhtkomponente, kuid räni, mis on liiva peamine element, on kõige tuntum element. Räni aatom koosneb vaid 4 elektronist selle välimises kestas.

Kuid võib-olla meeldib neile kaheksa hankida. Selle tulemusena teeb räni aatom oma naaber aatomitega koostööd, et jagada elektrone järgmisel viisil:

Kui räni aatomite rühm jagab oma väliseid elektrone, moodustub see kristallina tuntud paigutus.

Allpool olev joonis näitab ränikristalli, millel on ainult nende välised elektronid. Räni puhtal kujul ei anna kasulikku eesmärki.

Selle tõttu suurendavad tootjad neid ränipõhiseid tooteid fosfori, boori ja muude koostisosadega. Seda protsessi nimetatakse räni dopinguks. Kui doping on räni sisse viidud, saab sellest kasulikke elektrilisi omadusi.

P ja N dopinguga räni : Elemente nagu boor, fosfor, saab tõhusalt kasutada räni aatomitega kombineerimisel kristallide tootmiseks. Siin on trikk: boori aatom sisaldab väliskestas vaid 3 elektroni, fosfori aatom aga 5 elektroni.

Kui räni kombineeritakse või lisatakse mõne fosfori elektroniga, muundub see n-tüüpi räni (n = negatiivne). Kui räni sulandatakse boori aatomitega, milles puudub elektron, muutub räni p-tüüpi (p = positiivseks) räni.

P-tüüpi räni. Kui boori aatom lisatakse räni aatomite klastriga, tekib sellest vaba auk, mida nimetatakse aukuks.

See auk võimaldab naabruses asuvast aatomist pärit elektronil 'tilkuda' pilusse (auku). See tähendab, et üks 'auk' on oma asukoha muutnud uueks. Pidage meeles, et augud võivad hõlpsasti üle räni hõljuda (samamoodi liiguvad mullid vees).

N-tüüpi räni. Kui fosfori aatom kombineeritakse või lisatakse räni aatomite kobaraga, annab süsteem täiendava elektroni, mis lastakse suhtelise mugavusega üle ränikristalli.

Ülaltoodud selgituse põhjal mõistame, et n-tüüpi räni hõlbustab elektronide läbipääsu, põhjustades elektronide hüppamise ühelt aatomilt teisele.

Teiselt poolt võimaldab p-tüüpi räni ka elektrone läbida, kuid vastupidises suunas. Kuna p-tüübi puhul põhjustavad elektronide ümberpaigutumist augud või vabad elektronkestad.

See on nagu võrrelda inimest, kes jookseb maa peal, ja inimest, kes jookseb maa peal jooksulint . Kui inimene jookseb maapinnal, jääb maapind kirjatarbeks ja inimene liigub edasi, samal ajal kui jooksulindil jääb inimene kirjatarbeks, liigub maa tahapoole. Mõlemas olukorras läbib inimene suhtelist edasiliikumist.

Dioodide mõistmine

Dioode saab võrrelda ventiilidega ja seega on neil elektrooniliste projektide puhul ülioluline roll elektri voolu suuna juhtimisel vooluahela konfiguratsioonis.

Me teame, et nii n- kui ka p-tüüpi ränil on võime juhtida elektrit. Mõlema variandi takistus sõltub aukude või täiendavate elektronide osakaalust. Selle tulemusena võivad need kaks tüüpi olla võimelised käituma ka takistidena, piirates voolu ja võimaldades sellel voolata ainult kindlas suunas.

Luues n-tüüpi räni aluse sisse palju p-tüüpi räni, saab piirata elektronide liikumist üle räni ainult ühes suunas. See on täpne töötingimus, mida saab jälgida dioodides, mis on loodud p-n ristmiku räni dopinguga.

Kuidas diood töötab

Järgmine illustratsioon aitab meil saada lihtsat selgitust selle kohta, kuidas diood reageerib elektrile ühes suunas (edasi) ja tagab elektri blokeerimise vastupidises suunas (vastupidine).

Esimesel joonisel põhjustab aku potentsiaalide vahe aukude ja elektronide tõrjumise p-n ristmiku suunas. Juhul, kui pinge tase ületab 0,6 V (ränidioodi puhul), stimuleeritakse elektrone üle ristmiku hüppama ja sulanduma aukudega, mis võimaldab voolulaengu ülekandmist.

Teisel joonisel põhjustab aku potentsiaalide erinevus aukude ja elektronide ristmikust eemale tõmbumist. See olukord takistab laengu või voolu voogu selle teed blokeerimast. Dioodid on tavaliselt kapseldatud väikesesse silindrikujulisse klaasist korpusesse.

Dioodkorpuse ühe otsa ümber tähistatud tumedat või valkjat ümmargust riba tähistab selle katooditerminali. Teine terminal saab loomulikult anoodklemmiks. Ülaltoodud pilt näitab nii dioodi füüsilist ümbritsemist kui ka selle skemaatilist sümbolit.

Nüüdseks oleme aru saanud, et dioodi saab võrrelda elektroonilise ühesuunalise lülitiga. Peate ikkagi täielikult mõistma veel mõnda dioodi toimimise tegurit.

Allpool on mõned olulised punktid:

1. Diood ei tohi juhtida elektrit enne, kui rakendatud ettepoole suunatud pinge saavutab kindla lävetaseme.

Ränidioodide puhul on see umbes 0,7 volti.

2. Kui edasivool muutub liiga suureks või ületab määratud väärtust, võib pooljuhtdiood puruneda või põleda! Ja terminali sisekontaktid võivad laguneda.

Kui seade põleb, võib diood äkki näidata juhtivust mõlemas terminali suunas. Selle rikke tõttu tekkiv soojus võib seadme lõpuks aurustada!

3. Liiga vastupidine pinge võib põhjustada dioodi juhtimise vastupidises suunas. Kuna see pinge on üsna suur, võib ootamatu voolutugevus dioodi purustada.

Dioodide tüübid ja kasutused

Dioode on saadaval mitmel erineval kujul ja spetsifikatsioonidena. Allpool on toodud mõned olulised vormid, mida tavaliselt kasutatakse elektrilülitustes:

Väike signaalidiood: Seda tüüpi dioode saab kasutada nõrkvoolu vahelduvvoolu muundamiseks RF-signaalide tuvastamine või demoduleerimine , pinges kordistaja rakendus , loogikaoperatsioonid, kõrgepinge naastude neutraliseerimiseks jms alaldite valmistamiseks.

Toitealaldid Dioodid : omavad sarnaseid atribuute ja omadusi nagu väike signaaldiood, kuid neile on antud hakkama olulise voolu suurusega . Need on paigaldatud suurte metallkorpuste kohale, mis aitavad soovimatut soojust neelata ja hajutada ning jaotatud jahutusplaadile jaotada.

Toiteallikaid võib enamasti näha alaldites. Tavalised varuained on 1N4007, 1N5402 / 5408, 6A4 jne

Zeneri diood : See on spetsiaalne diooditüüp, mida iseloomustab konkreetne vastupidine purunemispinge. See tähendab, et zener-dioodid võivad töötada nagu pinget piirav lüliti. Zeneri dioodid on hinnatud absoluutse purunemispingega (Vz), mis võib olla vahemikus 2 kuni 200 volti.

Valgusdiood või valgusdioodid : Kõigil dioodide vormidel on omadus eraldada natuke elektromagnetkiirgust, kui neid rakendatakse ettepoole suunatud pingele.

Dioodid, mis on loodud pooljuhtmaterjalide, nagu galliumarseniidfosfiid, kasutamisel, suudavad emiteerida oluliselt rohkem kiirgust kui tavalised ränidioodid. Neid nimetatakse valgusdioodideks või valgusdioodideks.

Fotodiood : Nii nagu dioodid kiirgavad mingit kiirgust, avaldavad nad ka välist valgusallikat valgustades teatud juhtivuse taset.
Dioodi, mis on spetsiaalselt loodud valguse või valgustuse tuvastamiseks ja reageerimiseks, nimetatakse fotodioodideks.

Neil on klaas- või plastaken, mis võimaldab valgusel siseneda dioodi valgustundlikku piirkonda.

Tavaliselt on nende suur ristmikuala vajaliku valguse jaoks kokkupuuteks.

Räni hõlbustab tõhusate fotodioodide valmistamist.

Erinevat tüüpi dioode kasutatakse laialdaselt paljudes rakendustes. Arutagem esialgu paar olulist funktsiooni väikese signaali jaoks dioodid ja alaldid :

Esimene on ühelaine alaldi vooluahel, mille kaudu vahelduvvool erineva topeltpolaarsusega toiteallikaga viiakse ühtseks polaarsuseks (DC) signaaliks või pingeks.

Teine konfiguratsioon on täislaine alaldi ahel, mis sisaldab nelja dioodi konfiguratsiooni ja mida nimetatakse ka kui silla alaldi . Sellel võrgul on võimalik vahelduvvoolu sisendsignaali mõlemad pooled tasandada.

Jälgige kahe ahela lõpptulemuse eristamist. Poollaine ahelas toodab väljundit vaid üks sisendi AC tsükkel, samas kui täissillas muudetakse mõlemad pooltsüklid üheks polaarsuseks alalisvooluks.

Transistor

Elektroonilist projekti võib olla peaaegu võimatu lõpule viia ilma transistorita, mis tegelikult moodustab elektroonika põhiosa.

Transistorid on kolme klemmi või juhtmega pooljuhtseadmed. Erakordselt väike voolutugevus või pinge ühes juhtmes võimaldab juhtida oluliselt suuremat voolutugevust üle kahe teise juhtme.

See tähendab, et transistorid sobivad kõige paremini võimendite ja lülitusregulaatoritena töötamiseks. Siit leiate kaks peamist transistoride rühma: bipolaarne (BJT) ja väljaefekt (FET).

Selles arutelus keskendume ainult bipolaarsetele transistoridele BJT. Lihtsamalt öeldes, lisades p-n ristmikdioodile täiendava ristmiku, on võimalik luua kolmekambriline räni 'võileib'. See võileivataoline moodustis võib olla kas n-p-n või p-n-p.

Mõlemal juhul töötab keskosa piirkond nagu kraan või juhtimissüsteem, mis reguleerib elektronide hulka või laengu nihkumist üle 3 kihi. Bipolaarse transistori 3 sektsiooni on emitter, alus ja kollektor. Aluspiirkond võib olla üsna õhuke ja sellel on palju vähem dopingu aatomeid kui emitteril ja kollektoril.

Selle tulemusel põhjustab oluliselt vähenenud emitteribaasi vool märkimisväärselt suurema emitter-kollektori voolu liikumiseks. Dioodid ja transistorid on sarnased paljude oluliste omadustega:

Dioodi ristmikku meenutav aluse-emitteri ristmik ei võimalda elektronide ülekannet, kui edasipinge ületab 0,7 volti. Liigne vooluhulk põhjustab transistori kuumenemist ja tõhusat toimimist.

Kui transistori temperatuur oluliselt tõuseb, võib olla vajalik vooluahela väljalülitamine! Lõpuks võib liigne vool või pinge põhjustada transistori moodustava pooljuhtmaterjali püsiva kahjustuse.

Tänapäeval võib leida mitmesuguseid transistore. Levinumad näited on:

Väike signaal ja ümberlülitamine : Neid transistore rakendatakse madala taseme sisendsignaalide võimendamiseks suhteliselt suurematele tasemetele. Lülitustransistorid on loodud kas täielikult sisse või täielikult välja lülitamiseks. Mitut transistorit saab kasutada võrdselt nii võimendamiseks kui ka lülitamiseks.

Toitetransistor : Neid transistore kasutatakse suure võimsusega võimendites ja toiteallikates. Need transistorid on tavaliselt suured ja pikendatud metallkestaga, et hõlbustada suuremat soojuse hajutamist ja jahutamist ning hõlbustada jahutusradiaatorite paigaldamist.

Kõrgsagedus : Need transistorid on enamasti kasutatavad raadiosagedusel põhinevad vidinad nagu raadiod, telerid ja mikrolained. Need transistorid on ehitatud õhema alusega ja nende keha mõõtmed on väiksemad. Npn- ja pnp-transistoride skemaatilisi sümboleid saab näha allpool:

Pidage meeles, et noolemärk, mis näitab emitteri tihvti, osutab alati aukude voolusuunda. Kui noolemärk näitab alust, mis on alusest vastupidine, siis on BJT-l emitter, mis koosneb n-tüüpi materjalist.

See märk tähistab transistorit konkreetselt n-p-n-seadmena, mille alus on p-tüüpi materjaliga. Teisest küljest, kui noolemärk osutab aluse suunas, näitab see, et alus koosneb n-tüüpi materjalist ja detailidest, et emitter ja kollektor koosnevad mõlemad p-tüüpi materjalist ja selle tulemusena on seade a pp BJT.

Kuidas Kasutage bipolaarseid transistore

Kui maanduspotentsiaal või 0 V rakendatakse npn-transistori alusele, pärsib see voolu voogu üle emitter-kollektori klemmide ja transistor lülitatakse välja.

Kui alus on ettepoole kallutatud, rakendades BJT aluse emitteri tihvtidele vähemalt 0,6 volti potentsiaalide erinevust, käivitab see koheselt voolu voolu emitterist kollektori klemmidesse ja transistori väidetavalt lülitatakse ' peal.'

Kui BJT-d toidavad ainult need kaks meetodit, töötab transistor nagu ON / OFF-lüliti. Juhul, kui baas on ettepoole kallutatud, sõltub emitter-kollektori voolu suurus baasivoolu suhteliselt väiksematest variatsioonidest.

The transistor töötab sellistel juhtudel nagu võimendi . See konkreetne teema on seotud transistoriga, kus emitter peaks olema nii sisendi kui ka väljundsignaali ühine maandusterminal, ja sellele viidatakse kui ühise emitteri vooluring . Järgnevate diagrammide abil saab visualiseerida mõningaid põhilisi emitterahelasid.

Transistor kui lüliti

See vooluahela konfiguratsioon aktsepteerib ainult kahte tüüpi sisendsignaali, kas 0V või maandussignaali või positiivset pinget + V üle 0,7 V. Seetõttu saab selles režiimis transistori kas sisse või välja lülitada. Alusel olev takisti võib olla vahemikus 1K kuni 10K oomi.

Transistori alalisvoolu võimendi

Selles vooluringis muutuv takisti loob transistori ettepoole kallutamise ja reguleerib baasi / emitteri voolu suurust. Mõõtur näitab voolu hulka tarnitakse üle kollektori emitterkaablite.

Arvesti seeria takisti tagab arvesti ohutuse liigse voolu eest ja hoiab ära arvesti mähise kahjustumise.

Päris rakendusahelas saab potentsiomeetri lisada takisti anduriga, mille takistus varieerub reageerides välisele tegurile, nagu valgus, temperatuur, niiskus jne.

Kuid olukordades, kus sisendsignaalid varieeruvad kiiresti, rakendatakse vahelduvvoolu võimendi ahelat, nagu allpool selgitatud:

Transistori vahelduvvõimendi

Skeemil on näidatud väga põhiline transistoriga vahelduvvoolu võimendi ahel. Sisendis asetatud kondensaator blokeerib alalisvoolu mis tahes vormi sisenemise. Aluse eelpinge suhtes rakendatud takisti arvutatakse pinge saamiseks, mis on pool toitetasemest.

Võimendatud signaal „libiseb“ mööda seda konstantset pinget ja muudab selle amplituudi selle refrentspinge taseme juures ja all.

Kui eelpinget takistit ei kasutataks, võimenduks ainult pool toite üle 0,7 V taseme, põhjustades palju ebameeldivaid moonutusi.

Voolu suuna osas

Me teame, et kui elektronid liiguvad läbi juhi, tekitab see voolu läbi juhi.

Kuna tehniliselt toimub elektronide liikumine negatiivselt laetud piirkonnast positiivselt laetud piirkonda, siis miks dioodisümboli noolemärk näitab vastupidist elektronide voogu.

Seda saab seletada paari punktiga.

1) Benjamin Franklini esialgse teooria kohaselt eeldati, et elektrivool liigub positiivsest negatiivse laetud piirkonnani. Kui aga elektronid avastati, paljastas see tegeliku tõe.

Sellegipoolest jäi taju samaks ja skeemid järgisid jätkuvalt tavapärast kujutlusvõimet, milles praegust voogu näidatakse positiivsest negatiivseks, sest kuidagi vastupidise mõtlemine teeb tulemuste simuleerimise keeruliseks.

2) Pooljuhtide puhul liiguvad elektronidega vastupidi tegelikult augud. See muudab elektronide nihkumise positiivsest negatiivseks.

Täpsusena tuleb märkida, et voolu voog on tegelikult elektroni olemasolu või puudumise tekitatud laengu voog, kuid elektroonilise sümboli osas leiame, et tavapärast lähenemisviisi on lihtsam järgida,

Türistor

Nii nagu transistorid, on türistorid ka pooljuhtseadmed, millel on kolm klemmi ja millel on oluline roll paljudes elektroonilistes projektides.

Nii nagu transistor lülitub väikese vooluga sisse ühes juhtmes, töötavad ka türistorid sarnaselt ja võimaldavad juhtida kahe suurema täiendava juhtme kaudu palju suuremat voolu.

Ainus erinevus on see, et türistoril pole võimet võnkuvaid vahelduvvoolu signaale võimendada. Nad reageerivad juhtsisendi signaalile kas täielikult sisse või välja lülitades. See on põhjus, miks türistorid on tuntud ka kui 'tahkis-lülitid'.

Räniga juhitavad alaldid (SCR)

SCR on seadmed, mis esindavad türistorite kahte põhivormi. Nende struktuur sarnaneb bipolaarsete transistoride struktuuriga, kuid SCR-idel on neljas kiht, seega kolm ristmikku, nagu illustreerib järgmine joonis.

SCR sisemist paigutust ja skemaatilist sümbolit saab visualiseerida järgmisel pildil.

Tavaliselt näidatakse SCR-pinoute üksiktähtedega: A anoodi jaoks, K (või C) katoodi jaoks ja G värava jaoks.

Kui SCR-i anoodivarda A rakendatakse positiivse potentsiaaliga, mis on kõrgem kui katoodnõel (K), muutuvad kaks äärmist ristmikku ettepoole kallutatud, ehkki keskne p-n-ristmik jääb vastupidiseks kallutatuks, takistades nende kaudu kogu voolu.

Kuid niipea, kui värava tihvt G rakendatakse minimaalse positiivse pingega, võimaldab see anoodi / katoodi tihvtide kaudu juhtida palju suuremat võimsust.

Sel hetkel lukustatakse SCR ja jäädakse sisse lülitatuks ka pärast värava eelpinge eemaldamist. See võib jätkuda lõpmatuseni, kuni anood või katood on toiteliinist hetkega lahti ühendatud.

Järgmine projekt allpool näitab SCR-i, mis on konfigureeritud nagu lüliti hõõglampide juhtimiseks.

Vasakpoolne lüliti on push-to-OFF lüliti, mis tähendab, et see avaneb vajutamisel, samas kui parempoolne lüliti on push-to-ON lüliti, mis juhib vajutamisel. Kui seda lülitit vajutatakse hetkeliselt või lihtsalt või sekundi jooksul, lülitab see lambi SISSE.

SCR lukustub ja lamp lülitub püsivalt sisse. Lambi algsesse olekusse lülitamiseks vajutatakse vasakpoolset lülitit hetkeks.

SCR-sid toodetakse erineva võimsuse ja juhtimisvõimsusega, alates 1 amprist, 100 voltist kuni 10 amprini või rohkem ja mitusada volti.

Triakid

Triakke kasutatakse spetsiaalselt elektroonilistes ahelates, mis vajavad kõrgepinge vahelduvvoolu koormuse lülitamist.

Triaci sisemine struktuur näeb tegelikult välja nagu kaks SCR-i, mis on ühendatud paralleelselt vastupidiselt. See tähendab, et triac saab võime juhtida elektrit nii alalisvoolu kui ka vahelduvvoolu varustamiseks.

Selle funktsiooni rakendamiseks on triac ehitatud viie pooljuhtkihi abil koos täiendava n-tüüpi piirkonnaga. Triac-pistikud on ühendatud nii, et iga tihvt puutub kokku nende pooljuhtide piirkonnaga.

Kuigi triac-värava terminali töörežiim on sarnane SCR-ga, ei ole värav konkreetselt viidatud anoodi ega katoodi klemmidele, sest triac suudab juhtida mõlemat moodi, nii et väravat saab sõltuvalt seadmest aktiveerida mis tahes terminaliga kas värava päästikule kasutatakse positiivset signaali või negatiivset signaali.

Seetõttu on triaci kaks peamist koormusterminali tähistatud tähisega MT1 ja MT2 tähe A või K. asemel. Tähed MT tähistavad peamist terminali. nagu on näidatud järgmises skeemis.

Kui vahelduvvoolu ümberlülitamiseks rakendatakse triaci, juhib trajektoor ainult seni, kuni värav jääb ühendatud väikese toiteallikaga. Kui väravasignaal on eemaldatud, hoiab triac endiselt sisse lülitatud, kuid ainult seni, kuni vahelduvvoolu lainekuju tsükkel jõuab nullini.

Kui vahelduvvoolu toide jõuab nulljooneni, lülitub triac ise ja ühendatud koormus püsivalt välja, kuni väravasignaal uuesti rakendub.

Triakke saab kasutada enamiku kodumasinate juhtimiseks koos mootorite ja pumpadega.

Ehkki triake liigitatakse ka vastavalt nende praegusele käitlemisvõimele või reitingule, nagu SCR-id, on SCR-id üldiselt saadaval palju kõrgema vooluhinnaga kui triac.

Pooljuht Valgust kiirgavad seadmed

Valguse, kuumuse, elektronide ja muude sarnaste energiate mõjul kõrge taseme mõjul näitab enamik pooljuhte valguse kiirgamise kalduvust inimese nähtaval lainepikkusel või IR-lainepikkusel.

Selleks sobivad ideaalselt pooljuhid, mis kuuluvad p-n-siirdedioodide perekonda.

Valgusdioodid (LED) teevad seda, muutes elektrivoolu otse nähtavaks valguseks. LED on ülitõhus oma voolu ja valguse kokkutõmbumise korral kui mis tahes muu valgusallika puhul.

Selleks kasutatakse valgeid eredaid LED-e koduvalgustus eesmärkidel, värvikaid LED-e kasutatakse dekoratiivsetes rakendustes.

LED-valgustugevust saab reguleerida kas sisend-alalisvoolu lineaarsel vähendamisel või läbi impulsi laiuse modulatsioon sisend, mida nimetatakse ka PWM-iks.

Pooljuhtvalgustidetektorid

Kui mis tahes vormis energia puutub kokku pooljuhtkristalliga, viib see kristallis voolu tekkimiseni. See on kõigi pooljuhtvalgusandurite töötamise põhimõte.

Pooljuhtvalgustidetektorid saab jagada peamistesse tüüpidesse:

Need, mis on ehitatud pn-ristmiku pooljuhtide abil, ja teised, mis mitte.

Selles selgituses käsitleme ainult p-n variante. P-n ristmikul põhinevad valgusdetektorid on kõige rohkem fotooniliste pooljuhtide perekonna liikmed.

Enamik neist on valmistatud ränist ja suudavad tuvastada nii nähtavat valgust kui ka peaaegu infrapunakiirgust.

Fotodioodid:

Fotodioodid on spetsiaalselt loodud elektrooniliste projektide jaoks, mis on mõeldud valguse tajumiseks. Leiate neid igasugustest vidinatest, näiteks kaameratest, sissemurdmishäired , Otseülekanne side jne.

Valgusdetektori režiimis töötab fotodiood, tekitades pn ristmikul augu või elektronide jagamise. See põhjustab voolu liikumise kohe, kui p ja n ristmiku külgklemmid on ühendatud välise toiteallikaga.

Fotogalvaanrežiimis kasutatuna toimib fotodiood langeva valguse korral nagu vooluallikas. Selles rakenduses hakkab seade töötama vastupidises eelrežiimis vastusena valguse valgustusele.

Valguse puudumisel voolab endiselt minutihulk voolu, mida nimetatakse tumedaks vooluks.

Fotodioodi toodetakse tavaliselt mitmel erineval pakendil. Need on enamasti saadaval plastkorpusega, eelinstallitud objektiivi ja filtriga jne.

Peamine eristamine on seadme jaoks kasutatava pooljuhi mõõde. Fotodioodid, mis on ette nähtud kiirete reaktsiooniaegade tagurpidi fotojuhtivaks tööks, ehitatakse väikese pindalaga pooljuhtide abil.

Suurema pindalaga fotodioodid reageerivad veidi aeglaselt, kuid võivad omada võimet anda valgustule suuremat tundlikkust.

Fotodioodil ja LED-il on sama skemaatiline sümbol, välja arvatud see, et fotodioodi sissepoole suunatud noolte suund. Fotodioodid on tavaliselt harjunud kiirelt varieeruvaid impulsse ära tundma isegi infrapuna lähedase lainepikkuse korral, nagu valguslainel.

Allpool toodud vooluring näitab, kuidas fotodioodi oleks võimalik paigaldada valgusmõõturis. Selle vooluahela väljundtulemused on üsna lineaarsed.

Fototransistorid

Fototransistore rakendatakse elektroonilistes projektides, mis nõuavad suuremat tundlikkust. Need seadmed on loodud ainult selle valgustundlikkuse ärakasutamiseks kõigis transistorides. Üldiselt võib fototransistori leida npn-seadmest, millel on lai põhialus, mida saab valguse kätte saada.

Alusesse sattuv valgus võtab normaalse npn-transistori eksisteeriva loodusliku baas-emittervoolu koha.

Selle funktsiooni tõttu suudab fototransistor valguse variatsioone koheselt võimendada. Saadaval on tavaliselt kahte tüüpi npn fototransistoreid. Üks neist on tavalise npn-struktuuriga, alternatiivne variant on varustatud täiendava võimenduse pakkumiseks täiendava npn-transistoriga ja on tuntud kui 'fotodarlingtoni' transistor.

Need on äärmiselt tundlikud, ehkki tavalise npn fototransistoriga võrreldes veidi loid. Fototransistoride puhul kasutatakse tavaliselt skemaatilisi sümboleid:

Fototransistore kasutatakse üsna sageli vahelduvate (ac) valguse impulsside tuvastamiseks. Lisaks kasutatakse neid pideva (alalisvoolu) valguse tuvastamiseks, näiteks järgmine vooluring, kus relee aktiveerimiseks rakendatakse fotodarlingtonit.

Seda õpetust värskendatakse regulaarselt uute komponentide spetsifikatsioonidega, nii et püsige kursis.