Izskaidrota elementārā elektronika

Iesācējam elektronikā, konstruēšanā pamatelektroniskie projekti no shēmas varētu būt milzīgs. Šī īsā rokasgrāmata ir paredzēta, lai palīdzētu iesācējiem, sniedzot viņiem ērtu informāciju par elektroniskajām detaļām, kā arī par ķēžu veidošanas paņēmieniem. Mēs pārbaudīsim elementāras daļas, piemēram, rezistorus, kondensatorus, induktorus, transformatorus un potenciometrus.

REZISTORI

Rezistors ir daļa, kas izkliedē jaudu, parasti izmantojot siltumu. Īstenošanu nosaka attiecības, kas pazīstamas kā Ohma likums: V = I X R kur V ir spriegums pār rezistoru voltos, es atsaucos uz strāvu caur rezistoru ampēros un R ir rezistora vērtība omos. Rezistora attēli parādīti 1.1. Attēlā.

Vai nu mēs spējam izmantot rezistoru lai mainītu spriegumu noteiktā ķēdes vietā, vai arī mēs to varētu izmantot, lai mainītu strāvu vēlamajā ķēdes vietā.

Rezistora vērtību var noteikt, izmantojot krāsainos gredzenus ap to. Jūs atradīsit 3 pamata gredzenus vai lentes, kas mums piešķir šīs detaļas (1.2. Attēls).

Joslas ir krāsotas ar noteiktām krāsām, un katra krāsainā josla apzīmē skaitli, kā parādīts 1.1. Tabulā. Piemēram, kad joslas ir brūnas, sarkanas un oranžas, tad rezistora vērtība būs 12 X 1,00,0 vai 12 000 omi 1000 omi parasti identificē kā kilohmu vai k, bet 1 000 000 sauc par megohmu vai MOhm.

Pēdējais krāsainais gredzens vai josla apzīmē rezistora pielaides lielumu konkrētajai rezistora vērtībai. Zelts uzrāda + vai - 5 procentu (± 5%) pielaidi, sudrabs nozīmē, ka tas ir + vai - 10 procenti (± 10%). Ja jūs neatrodat tolerances joslu, tas parasti nozīmē, ka pielaide ir ± 20 procenti.

Vispārīgi runājot, jo lielāks ir rezistors, jo lielāka jauda var tikt novērtēta. Jaudas lielums vatos var atšķirties no 1/8 W līdz pat daudziem vatiem. Šī jauda būtībā ir sprieguma (V) un strāvas (I) reizinājums, kas iet caur rezistoru.

Piemērojot Ohma likumu, mēs varam noteikt rezistora izkliedēto jaudu (P) kā P = V X I = I ^ 2R = V ^ 2 / R kur R ir rezistora vērtība. Strādājot ar rezistoru, kas var būt praktiski lielāks nekā nepieciešamās specifikācijas, jūs neatradīsit elektriski negatīvu aspektu.

Vienīgais nelielais trūkums varētu būt palielinātu mehānisko izmēru un varbūt lielāku izmaksu veidā.

KAPACITORI

Jebkura kondensatora agrākais nosaukums bija kondensators, lai gan pašreizējais nosaukums izskatās vairāk saistīts ar tā faktisko funkciju. Kondensators ir paredzēts ar “ietilpību” elektriskās enerģijas uzkrāšanai.

Kondensatora pamatfunkcija ir ļaut caur to iziet maiņstrāvu (maiņstrāvu), bet bloķēt līdzstrāvu (līdzstrāvu).

Vēl viens būtisks apsvērums ir tas, ka gadījumā, ja d.c. spriegums, piemēram, caur akumulatoru, uz brīdi ir savienots pāri kondensatoram, būtībā šī līdzstrāvas spēja palikt pāri kondensatora vadiem, līdz tam pāri būs savienots vai nu tāds elements kā rezistors, vai arī jūs galu galā saīsināsiet kondensatora spailes viens ar otru izraisot uzkrātās enerģijas izlādi.

BŪVNIECĪBA

Parasti kondensators ir izgatavots no plākšņu pāra, kas atdalīts ar izolācijas saturu, kas pazīstams kā dielektrisks.

Dielektriku var veidot no gaisa, papīra, keramikas, polistirola vai jebkura cita veida piemērota materiāla. Lielākām kapacitātes vērtībām dielektriskajai atdalīšanai tiek izmantots elektrolīts. Šī elektrolītiskā viela spēj uzglabāt elektrisko enerģiju ar lielu efektivitāti.

Kapacitatīvai darbībai parasti nepieciešama pastāvīga līdzstrāva. Tāpēc ķēdes diagrammās atrodam kondensatora pozitīvo svinu, kas norādīts kā balts bloks, bet negatīvo pusi - kā melnu bloku.

Maināmi vai regulējami kondensatori ietver pagrieziena lāpstiņas, kuras atdala gaisa sprauga vai izolators, piemēram, vizla. To, cik lielā mērā šīs lāpstiņas pārklājas, nosaka kapacitātes lielums , un to var mainīt vai pielāgot, pārvietojot mainīgā kondensatora vārpstu.

Tiek mērīta kapacitāte Faradā. Tomēr viens Farada kondensators varētu būt ievērojami liels jebkurai praktiskai lietošanai. Tāpēc kondensatori tiek apzīmēti vai nu mikrofarādēs (uF), nanofarādēs (nF) vai pikofarādēs (pF).

Miljons pikofaradu atbilst vienai mikrofarādei, un miljons mikrofaradu ir vienāds ar vienu Faradu pēc lieluma. Lai gan nanofarādes (nF) netiek izmantotas ļoti bieži, viena nanofarada ir tūkstoš pikofaradu.

Dažreiz jūs varat atrast mazākus kondensatorus, uz kuriem ir atzīmēti krāsu kodi, tāpat kā rezistori.

Tām vērtības varēja noteikt pF, kā parādīts blakus esošo krāsu diagrammā. Apakšā esošo joslu pāris nodrošina kondensatora pielaidi un maksimālo darbināmo spriegumu.

Ir stingri jāņem vērā, ka uz kondensatora korpusa uzdrukātā sprieguma pakāpe atspoguļo kondensatora absolūti pieļaujamo sprieguma robežu, kuru nekad nedrīkst pārsniegt. Turklāt, ja ir iesaistīti elektrolītiskie kondensatori, rūpīgi jāpārbauda un attiecīgi jāpielodē polaritāte.

INDUKTORI

Elektroniskajās ķēdēs Induktors darba raksturlielumi ir tieši pretēji kondensatoriem. Induktori parāda tendenci iet caur tiem tiešo strāvu, bet mēģina pretoties maiņstrāvai vai pretoties tai. Tie parasti ir super emaljētas vara stieples spoles, kuras parasti ir savītas ap bijušo.

Par augstas vērtības radīšanu induktori , melno materiālu parasti ievada kā serdi, vai arī to var uzstādīt kā vāku, kas spoli ieskauj ārēji.

Svarīga induktora īpašība ir tā spēja radīt “aizmugures e.m.f.” tiklīdz pielietotais spriegums tiek noņemts pāri induktoram. Tas parasti notiek induktora raksturīgās iezīmes dēļ, lai kompensētu sākotnējās strāvas zudumu visā strāvā.

Induktora shematiskos simbolus var redzēt 1.5. Attēlā. Induktivitātes mērvienība ir Henrijs, lai gan parasti tiek izmantoti milihenri vai mikrohenriji (attiecīgi mH un attiecīgi). mērīšanas induktori praktiskos pielietojumos.

Vienai dzirnavai ir 1000 mikrohenriju, bet tūkstoš miljenri ir vienāds ar Henriju. Induktori ir viena no tām sastāvdaļām, kuru nav viegli izmērīt, īpaši, ja faktiskā vērtība nav iespiesta. Arī tos mērīt kļūst vēl sarežģītāk, ja tos būvē mājās, izmantojot nestandarta parametrus.

Ja maiņstrāvas signālu bloķēšanai izmanto induktorus, tos sauc par radiofrekvences droselēm vai RF droselēm (RFC). Induktori tiek izmantoti ar kondensatoriem, lai izveidotu noregulētas shēmas, kas pieļauj tikai aprēķināto frekvenču joslu, bet pārējās bloķē.

Skaņas shēmas

Noregulētā shēma (1.6. Attēls), kurā ir iesaistīts induktors L un kondensators C, būtībā vai nu ļaus konkrētai frekvencei pāriet un bloķēt visas pārējās frekvences, vai arī bloķēs noteiktu frekvences vērtību un ļaus visiem pārējiem iziet cauri cauri.

Noregulētās ķēdes selektivitātes rādītājs, kas nosaka frekvences vērtību, kļūst par tā Q (kvalitātes) koeficientu.

Šo noregulēto frekvences vērtību sauc arī par rezonanses frekvenci (f0), un to mēra hercos vai ciklos sekundē.

Kondensatoru un induktoru var izmantot virknē vai paralēli, veidojot a rezonanses noregulētā shēma (1.6.a. att.). Sērijas noregulētajai shēmai var būt zemi zaudējumi, salīdzinot ar paralēli noregulētu shēmu (1.6.b att.), Tai ir lieli zaudējumi.

Kad mēs šeit pieminam zaudējumus, tas parasti attiecas uz sprieguma attiecību tīklā un strāvu, kas plūst caur tīklu. To sauc arī par tā pretestību (Z).

Šīs pretestības alternatīvie nosaukumi konkrētiem komponentiem var būt, piem., pretestība (R) rezistoriem un reaktivitāte (X) induktoriem un kondensatoriem.

PĀRVEIDOTĀJI

Tiek izmantoti transformatori ieejas maiņsprieguma / strāvas palielināšanai līdz augstākiem izejas līmeņiem vai to pašu samazināšanai zemākos izejas līmeņos. Šis darbs vienlaikus nodrošina arī pilnīgu elektrisko izolāciju starp ieejas maiņstrāvu un izejas maiņstrāvu. Pāris transformatorus var redzēt 1.7. Attēlā.

Ražotāji apzīmē visas detaļas primārajā vai ievades pusē, izmantojot sufiksu “1”. Sekundāro jeb izejas pusi apzīmē ar sufiksu “2” T1 un T2 attiecīgi norāda pagriezienu daudzumu primārajā un sekundārajā. Tad:

Kad paredzēts transformators lai samazinātu elektrotīklu no 240 V līdz zemākam spriegumam, teiksim, 6 V, primārā puse ietver salīdzinoši lielāku pagriezienu skaitu, izmantojot plānāku gabarītu vadu, savukārt sekundārā puse ir uzbūvēta, izmantojot salīdzinoši mazāku pagriezienu skaitu, bet izmantojot daudz biezāku mērierīces vadu.

Tas ir saistīts ar faktu, ka augstāks spriegums ietver proporcionāli zemāku strāvu un līdz ar to arī plānāku vadu, savukārt zemākais spriegums ir saistīts ar proporcionāli lielāku strāvu un līdz ar to arī biezāku vadu. Ideālā transformatorā primārās un sekundārās jaudas neto vērtības (V x I) ir gandrīz vienādas.

Kad transformatora tinumā no viena pagrieziena ir izvilkts stieples pieskāriens (1.7.b att.), Tiek iegūts tinuma sprieguma sadalījums visā pieskārienā, kas ir proporcionāls tinumu apgriezienu skaitam, kas atdalīts ar vidējo pieskārienu vadu.

Neto sprieguma lielums sekundārajā tinumā līdz galam līdz galam joprojām būs saskaņā ar iepriekš parādīto formulu

Cik liels var būt transformators, ir atkarīgs no tā sekundārās strāvas specifikācijas lieluma. Ja pašreizējā specifikācija ir lielāka, arī transformatora izmēri kļūst proporcionāli lielāki.

Ir arī miniatūrie transformatori, kas paredzēti augstas frekvences shēmas , tāpat kā radioaparāti, raidītāji utt., un tiem ir iebūvēts kondensators, kas piestiprināts pāri tinumam.

Kā izmantot pusvadītājus elektroniskajos projektos

Autors: Mežs M. Mims

Elektronisko projektu veidošana un eksperimentēšana var būt izdevīga, taču daudz izaicinoša. Tas kļūst vēl apmierinošāks, kad jūs kā hobijs pabeidziet izveidot ķēdes projektu, ieslēdziet to un atrodiet noderīgu darba modeli, kas izstrādāts no nedaudzām nevēlamām sastāvdaļām. Tas liek jums justies kā radītājam, savukārt veiksmīgais projekts parāda jūsu milzīgos centienus un zināšanas attiecīgajā jomā.

Tas var būt tikai izklaidēšanās brīvajā laikā. Daži citi cilvēki varētu vēlēties paveikt vēl neražotu projektu vai pielāgot tirgus elektronisko produktu novatoriskākai versijai.

Lai gūtu panākumus vai novērstu ķēdes kļūmi, jums būs labi jāpārzina dažādu komponentu darbība un pareiza ieviešana praktiskajās shēmās. Labi, tāpēc nonāksim pie lietas.

Šajā apmācībā mēs sāksim pusvadītājus.

Kā Pusvadītājs ir izveidots, izmantojot silīciju

Jūs atradīsit dažādas pusvadošās sastāvdaļas, bet silīcijs, kas ir smilšu pamatelements, ir viens no vispazīstamākajiem elementiem. Silīcija atoms sastāv tikai no 4 elektroniem tā vistālākajā apvalkā.

Tomēr tas varētu patikt iegūt 8 no tiem. Tā rezultātā silīcija atoms sadarbojas ar kaimiņu atomiem, lai dalītos elektronos šādā veidā:

Kad silīcija atomu grupa dala savus ārējos elektronus, tā rezultātā izveidojas izkārtojums, kas pazīstams kā kristāls.

Zemāk redzamajā zīmējumā ir parādīts silīcija kristāls, kuram ir tikai to ārējie elektroni. Silīcijs tīrā veidā nenodrošina noderīgu mērķi.

Šī iemesla dēļ ražotāji uzlabo šos silīcija bāzes izstrādājumus ar fosforu, boru un citām sastāvdaļām. Šo procesu sauc par silīcija “dopingu”. Kad dopings ir ieviests, silīcijs tiek uzlabots ar noderīgām elektriskām īpašībām.

P un N dopētais silīcijs : Tādus elementus kā bors, fosfors, var efektīvi izmantot, apvienojot ar silīcija atomiem, ražojot kristālus. Šis ir triks: bora atoma ārējā apvalkā ir tikai 3 elektroni, bet fosfora atomā - 5 elektroni.

Ja silīciju apvieno vai pielieto ar dažiem fosfora elektroniem, tas pārveidojas par n-veida silīciju (n = negatīvs). Kad silīcijs ir sakausēts ar bora atomiem, kuriem trūkst elektrona, silīcijs pārvēršas par p-veida (p = pozitīvs) silīciju.

P-veida silīcijs. Ja bora atomu pievieno ar silīcija atomu kopu, tas rada brīvu elektronu dobumu, ko sauc par “caurumu”.

Šī atvere ļauj elektronam no kaimiņa atoma “nokrist” slotā (caurumā). Tas nozīmē, ka viena “bedre” ir mainījusi savu pozīciju uz jaunu vietu. Paturiet prātā, caurums var viegli peldēt pa silīciju (tāpat kā burbuļi pārvietojas pa ūdeni).

N-Silīcija tips. Ja fosfora atoms tiek apvienots vai leģēts ar silīcija atomu kopu, sistēma dod papildu elektronu, kuram ar relatīvu komfortu ļauj pārnest pāri silīcija kristālam.

No iepriekš minētā skaidrojuma mēs saprotam, ka n veida silīcijs atvieglos elektronu pāreju, liekot elektroniem pāriet no viena atoma uz otru.

No otras puses, p veida silīcijs arī ļaus pāriet elektroniem, bet pretējā virzienā. Tā kā p tipa gadījumā caurumi vai vakantie elektronu apvalki izraisa elektronu pārvietošanos.

Tas ir tāpat kā salīdzināt cilvēku, kurš skrien uz zemes, un cilvēku, kurš skrien uz zemes skrejceļš . Kad cilvēks skrien pa zemi, zeme paliek kancelejas preces, un cilvēks virzās uz priekšu, savukārt skrejceļš cilvēks paliek kancelejas, zeme virzās atpakaļ. Abās situācijās cilvēks piedzīvo relatīvu kustību uz priekšu.

Izpratne par diodēm

Diodes var salīdzināt ar vārstiem, un tādējādi tām ir izšķiroša loma elektroniskos projektos, lai kontrolētu elektrības plūsmas virzienu ķēdes konfigurācijā.

Mēs zinām, ka gan n-, gan p-veida silīcijs spēj vadīt elektrību. Abu variantu pretestība ir atkarīga no urbumu vai papildu elektronu procentuālās daļas. Tā rezultātā šie divi veidi var arī izturēties kā rezistori, ierobežojot strāvu un ļaujot tai plūst tikai noteiktā virzienā.

Izveidojot daudz p-veida silīcija n-veida silīcija pamatnes iekšienē, var ierobežot elektronu pārvietošanos pa silīciju tikai vienā virzienā. Tas ir precīzs darba apstāklis, ko var novērot diodēs, kas izveidotas ar p-n krustojuma silīcija dopingu.

Kā darbojas diode

Šī ilustrācija palīdz mums viegli noskaidrot, kā diode reaģē uz elektrību vienā virzienā (uz priekšu) un nodrošina elektrības bloķēšanu pretējā virzienā (reversā).

Pirmajā attēlā akumulatora potenciāla starpība izraisa caurumu un elektronu atgrūšanos virzienā uz p-n krustojumu. Gadījumā, ja sprieguma līmenis pārsniedz 0,6 V (silīcija diodei), elektroni tiek stimulēti lēkt pāri krustojumam un saplūst ar caurumiem, kas ļauj pārnest strāvas lādiņu.

Otrajā attēlā akumulatora potenciāla starpība izraisa urbumu un elektronu atrašanos no krustojuma. Šī situācija neļauj lādiņa vai strāvas plūsmai bloķēt tā ceļu. Diodes parasti ir iekapsulētas niecīgā cilindriskā stikla apvalkā.

Tumša vai bālgana apļveida josla, kas apzīmēta ap vienu diodes korpusa galu, identificē tās katoda spaili. Otrs terminālis dabiski kļūst par anoda termināli. Iepriekš redzamais attēls parāda gan fizisko diodes apvalku, gan tā shematisko simbolu.

Tagad mēs esam sapratuši, ka diode var tikt salīdzināta ar elektronisku vienvirziena slēdzi. Jums joprojām pilnībā jāapzinās vēl daži diode darbības faktori.

Tālāk ir minēti daži svarīgi punkti:

1. Diods nedrīkst vadīt elektrību, kamēr pielietotais priekšējais spriegums nav sasniedzis noteiktu sliekšņa līmeni.

Silīcija diodēm tas ir aptuveni 0,7 volti.

2. Kad straumes straume kļūst pārāk augsta vai pārsniedz norādīto vērtību, pusvadītāja diode var sabrukt vai sadedzināt! Un iekšējie termināla kontakti varētu sadalīties.

Ja iekārta sadedzina, diode pēkšņi var izrādīt vadību abos spailes virzienos. Šīs nepareizas darbības dēļ radītais siltums galu galā var iztvaikot ierīci!

3. Pārmērīga apgrieztā sprieguma rezultātā diode var darboties pretējā virzienā. Tā kā šis spriegums ir diezgan liels, negaidīts strāvas pieaugums var saplēst diode.

Diodu veidi un lietojumi

Diodes ir pieejamas dažādās formās un specifikācijās. Tālāk ir norādītas dažas svarīgas formas, kuras parasti izmanto elektriskajās ķēdēs:

Mazs signāla diode: Šāda veida diodes var izmantot zemas strāvas maiņstrāvas līdz līdzstrāvas pārveidošanai RF signālu noteikšana vai demodulēšana , spriegumā reizinātāja lietojumprogramma , loģiskās darbības, augstsprieguma tapu neitralizēšanai utt., lai izgatavotu strāvas taisngriežus.

Jaudas taisngrieži Diodes : ir līdzīgi atribūti un raksturlielumi, piemēram, mazs signāla diode, bet tie tiek vērtēti pēc rīkoties ar ievērojamu strāvas lielumu . Tie ir uzstādīti virs lieliem metāla korpusiem, kas palīdz absorbēt un izkliedēt nevēlamu siltumu un sadalīt to pa pievienoto radiatora plāksni.

Strāvas taisngriežus galvenokārt var redzēt barošanas blokos. Parastie rezerves cilvēki ir 1N4007, 1N5402 / 5408, 6A4 utt

Zenera diode : Šis ir īpašs diodes veids, kam raksturīgs īpašs apgrieztā sadalījuma spriegums. Tas nozīmē, ka zenera diodes var darboties kā spriegumu ierobežojošs slēdzis. Zenera diodes tiek vērtētas ar absolūto sadalījuma spriegumu (Vz), kas var svārstīties no 2 līdz 200 voltiem.

Gaismu izstarojošais diode vai gaismas diodes : Visu veidu diodēm piemīt īpašība izstarot nedaudz elektromagnētiskā starojuma, ja tās tiek pielietotas uz priekšu vērstajam spriegumam.

Tomēr diodes, kas izveidotas, izmantojot pusvadītāju materiālus, piemēram, gallija arsenīda fosfīdu, spēj izstarot ievērojami vairāk starojuma nekā parasti silīcija diodes. Tos sauc par gaismas diodēm vai gaismas diodēm.

Fotodiods : Tieši tāpat kā diodes izstaro zināmu starojumu, tās arī uzrāda zināmu vadītspējas līmeni, kad tās apgaismo ar ārēju gaismas avotu.
Tomēr diodes, kas ir īpaši izstrādātas gaismas vai apgaismojuma noteikšanai un reaģēšanai, sauc par fotodiodēm.

Tajos ir stikla vai plastmasas logs, kas ļauj gaismai iekļūt diode gaismas jutīgajā zonā.

Parasti tiem ir liels savienojuma laukums vajadzīgajai gaismas iedarbībai.

Silīcijs atvieglo efektīvu fotodiodu izgatavošanu.

Dažādu veidu diodes tiek plaši izmantotas ļoti daudzās lietojumprogrammās. Pagaidām apspriedīsim pāris svarīgas funkcijas nelielam signālam diodes un taisngrieži :

Pirmais ir viena viļņa taisngrieža ķēde, caur kuru maiņstrāva ar mainīgu divpolaritātes padevi tiek izlīdzināta vienā polaritātes (līdzstrāvas) signālā vai spriegumā.

Otrā konfigurācija ir pilna viļņa taisngrieža ķēde, kas satur četru diodu konfigurāciju un tiek saukta arī par tilta taisngriezis . Šis tīkls spēj izlīdzināt abas maiņstrāvas ievades signāla puses.

Ievērojiet divu ķēžu gala rezultāta atšķirību. Pusviļņu ķēdē tikai viens ieejas maiņstrāvas cikls rada izeju, savukārt pilnā tiltā abi puscikli tiek pārveidoti par vienu polaritāti DC.

Transistors

Elektronisko projektu var praktiski neiespējami pabeigt bez tranzistora, kas faktiski veido elektronikas pamatelementu.

Transistori ir pusvadītāju ierīces ar trim spailēm vai vadiem. Īpaši niecīgs strāvas vai sprieguma daudzums vienā no vadiem ļauj kontrolēt ievērojami lielāku strāvas daudzumu pāri abiem pārējiem vadiem.

Tas nozīmē, ka tranzistori ir vislabāk piemēroti darbam kā pastiprinātāji un komutācijas regulatori. Jūs atradīsit divas primārās tranzistoru grupas: bipolārus (BJT) un lauka efektus (FET).

Šajā diskusijā mēs pievērsīsimies tikai bipolāriem tranzistoriem BJT. Vienkāršāk sakot, pievienojot papildinošu savienojumu p-n savienojuma diodei, kļūst iespējams izveidot 3 nodalījumu silīcija 'sviestmaizi'. Šis sviestmaizes veida veidojums var būt n-p-n vai p-n-p.

Jebkurā gadījumā vidusdaļas reģions darbojas kā krāns vai vadības sistēma, kas regulē elektronu daudzumu vai lādiņa nobīdi pāri 3 slāņiem. Bipolārā tranzistora 3 sekcijas ir izstarotājs, pamatne un kolektors. Bāzes reģions var būt diezgan plāns, un tajā ir daudz mazāk dopinga atomu, salīdzinot ar izstarotāju un kolektoru.

Tā rezultātā daudz samazināta emitētāja bāzes strāva rada ievērojami lielāku izstarotāja-kolektora strāvu, kas jāpārvieto. Diodes un tranzistori ir līdzīgi ar daudzām izšķirošām īpašībām:

Bāzes-izstarotāja krustojums, kas līdzinās diodes krustojumam, nepieļauj elektronu pārnesi, ja vien spriegums uz priekšu nepārsniedz 0,7 voltus. Pārmērīgs strāvas daudzums izraisa tranzistora uzkaršanu un efektīvu darbību.

Ja tranzistora temperatūra ievērojami paaugstinās, var būt nepieciešams izslēgt ķēdi! Galu galā pārmērīgs strāvas vai sprieguma daudzums var neatgriezeniski sabojāt pusvadītāju materiālu, kas veido tranzistoru.

Mūsdienās var atrast dažādu veidu tranzistorus. Biežākie piemēri ir:

Mazs signāls un komutācija : Šie tranzistori tiek izmantoti zema līmeņa ieejas signālu pastiprināšanai līdz relatīvi lielākiem līmeņiem. Pārslēgšanas tranzistori tiek izveidoti, lai pilnībā ieslēgtu vai pilnībā izslēgtu. Vairākus tranzistorus var vienādi izmantot gan skaņas pastiprināšanai, gan komutācijai.

Strāvas tranzistors : Šie tranzistori tiek izmantoti lieljaudas pastiprinātājos un barošanas blokos. Šie tranzistori parasti ir liela izmēra un ar pagarinātu metāla korpusu, lai veicinātu lielāku siltuma izkliedi un dzesēšanu, kā arī ērtai radiatoru uzstādīšanai.

Augsta frekvence : Šie tranzistori galvenokārt tiek izmantoti uz RF balstīti sīkrīki, piemēram, radio, televizori un mikroviļņu krāsnis. Šie tranzistori ir veidoti ar plānāku pamatnes reģionu, un tiem ir samazināti ķermeņa izmēri. Zemāk redzami npn un pnp tranzistoru shematiskie simboli:

Atcerieties, ka bultiņas zīme, kas norāda izstarotāja tapu, vienmēr norāda uz urbumu plūsmas virzienu. Kad bultiņas zīme parāda virzienu, kas ir pretējs pamatnei, tad BJT ir izstarotājs, kas sastāv no n veida materiāla.

Šī zīme īpaši identificē tranzistoru kā n-p-n ierīci ar pamatni ar p veida materiālu. No otras puses, kad bultiņas atzīme ir vērsta uz pamatni, tas norāda, ka pamatu veido n-veida materiāls, un detaļas, ka izstarotājs un kolektors abi sastāv no p-veida materiāla un kā rezultātā ierīce ir pnp BJT.

Kā Izmantojiet bipolāros tranzistorus

Ja npn tranzistora pamatnei tiek piemērots zemējuma potenciāls vai 0 V, tas kavē strāvas plūsmu visā izstarotāja-kolektora spailēs un tranzistors tiek izslēgts.

Gadījumā, ja bāze ir novirzīta uz priekšu, pielietojot vismaz 0,6 voltu potenciālu starpību starp BJT bāzes emitētāja tapām, tā uzreiz sāk strāvas plūsmu no izstarotāja uz kolektora spailēm, un tiek teikts, ka tranzistors tiek pārslēgts ' ieslēgts. '

Kamēr BJT darbina tikai šīs divas metodes, tranzistors darbojas kā ON / OFF slēdzis. Gadījumā, ja bāze ir novirzīta uz priekšu, izstarotāja-kolektora strāvas lielums kļūst atkarīgs no bāzes strāvas salīdzinoši mazākajām variācijām.

The tranzistors šādos gadījumos darbojas kā pastiprinātājs . Šī konkrētā tēma attiecas uz tranzistoru, kurā emitētājam ir jābūt kā ieejas, tā izejas signāla kopējam zemes terminālim, un to sauc par kopējā emitētāja ķēde . Dažas pamata izstarotāju shēmas var vizualizēt, izmantojot šādas diagrammas.

Transistors kā slēdzis

Šī ķēdes konfigurācija pieņems tikai divu veidu ieejas signālu, vai nu 0 V, vai zemējuma signālu, vai pozitīvu spriegumu + V virs 0,7 V. Tāpēc šajā režīmā tranzistoru var vai nu ieslēgt, vai izslēgt. Rezistors pie pamatnes varētu būt jebkas no 1K līdz 10K omi.

Transistora līdzstrāvas pastiprinātājs

Šajā ķēdē maināms rezistors rada tranzistora novirzi uz priekšu un regulē bāzes / emitētāja strāvas lielumu. Skaitītājs parāda strāvas daudzumu piegādāti pa kolektora izstarojuma vadiem.

Skaitītāju sērijas rezistors nodrošina skaitītāja drošību pret pārmērīgu strāvu un novērš skaitītāja spoles bojājumus.

Reālā pielietojuma ķēdē potenciometru var pievienot ar rezistīvu sensoru, kura pretestība mainās, reaģējot uz ārēju faktoru, piemēram, gaismu, temperatūru, mitrumu utt.

Tomēr situācijās, kad ieejas signāli strauji mainās, kļūst piemērojama maiņstrāvas pastiprinātāja ķēde, kā paskaidrots zemāk:

Transistora maiņstrāvas pastiprinātājs

Shēmas shēma parāda ļoti pamata tranzistorizētas maiņstrāvas pastiprinātāja shēmu. Kondensators, kas novietots pie ieejas, bloķē jebkura veida līdzstrāvas iekļūšanu pamatnē. Rezistors, kas piemērots bāzes slīpumam, tiek aprēķināts, lai izveidotu spriegumu, kas ir puse no barošanas līmeņa.

Pastiprinātais signāls “slīd” pa šo nemainīgo spriegumu un maina tā amplitūdu virs un zem šī refrence sprieguma līmeņa.

Ja netiktu izmantots novirzes rezistors, pastiprinātos tikai puse no barošanas avota virs 0,7 V līmeņa, izraisot lielu daudzumu nepatīkamu traucējumu.

Attiecībā uz strāvas virzienu

Mēs zinām, ka, kad elektroni pārvietojas caur vadītāju, tas rada strāvas plūsmu caur vadītāju.

Tā kā tehniski elektronu kustība faktiski notiek no negatīvi lādēta reģiona uz pozitīvi uzlādētu reģionu, tad kāpēc bultiņas zīme diodes simbolā, šķiet, norāda uz pretēju elektronu plūsmu.

To var izskaidrot ar pāris punktiem.

1) Saskaņā ar Benjamina Franklina sākotnējo teoriju tika pieņemts, ka elektrības plūsma ir no pozitīva uz negatīvi uzlādētu reģionu. Tomēr, tiklīdz tika atklāti elektroni, tas atklāja patieso patiesību.

Tomēr uztvere turpināja palikt nemainīga, un shēmas turpināja sekot parastajai iztēlei, kurā pašreizējā plūsma tiek parādīta no pozitīvas līdz negatīvai, jo kaut kā domājot par pretējo, mums ir grūti simulēt rezultātus.

2) Pusvadītāju gadījumā faktiski caurumi pārvietojas pretēji elektroniem. Tas liek elektroniem pāriet no pozitīvā uz negatīvo.

Lai būtu precīzi, jāatzīmē, ka strāvas plūsma faktiski ir lādiņa plūsma, ko rada elektrona klātbūtne vai neesamība, bet, kas attiecas uz elektronisko simbolu, mums vienkārši ir vieglāk sekot parastajai pieejai,

Tiristors

Tāpat kā tranzistori, arī tiristori ir pusvadītāju ierīces, kurām ir trīs spailes un kurām ir svarīga loma daudzos elektroniskos projektos.

Tāpat kā tranzistors ieslēdzas ar nelielu strāvu vienā no vadiem, tiristori arī darbojas līdzīgi un ļauj daudz lielāku strāvu vadīt caur abiem pārējiem papildinošajiem vadiem.

Vienīgā atšķirība ir tā, ka tiristors nespēj pastiprināt svārstīgos maiņstrāvas signālus. Viņi reaģē uz vadības ieejas signālu, pilnībā ieslēdzot vai pilnībā izslēdzot. Tas ir iemesls, kāpēc tiristori ir pazīstami arī kā “cietvielu slēdži”.

Silīcija kontrolētie taisngrieži (SCR)

SCR ir ierīces, kas pārstāv divas tiristoru pamatformas. To struktūra atgādina bipolāru tranzistoru struktūru, bet SCR ir ceturtais slānis, tātad trīs savienojumi, kā parādīts nākamajā attēlā.

SCR iekšējo izkārtojumu un shematisko simbolu var vizualizēt šajā attēlā.

Parasti SCR pinouts tiek parādīti ar atsevišķiem burtiem kā: A anodam, K (vai C) katodam un G vārtiem.

Kad SCR anoda tapa pinA tiek pielietota ar pozitīvu potenciālu, kas ir augstāks par katoda tapu (K), abi ārējie krustojumi kļūst novirzīti uz priekšu, lai gan centrālais p-n savienojums paliek pretējs, kavējot jebkādu strāvas plūsmu caur tiem.

Tomēr, tiklīdz vārtu tapa G tiek uzklāta ar minimālu pozitīvu spriegumu, tas ļauj daudz lielākai jaudai vadīt caur anoda / katoda tapām.

Šajā brīdī SCR tiek fiksēts un paliek ieslēgts pat pēc vārtu neobjektivitātes novēršanas. Tas var turpināties bezgalīgi, līdz anodu vai katodu uz brīdi atvieno no barošanas līnijas.

Nākamais projekts zemāk parāda SCR, kas konfigurēts kā slēdzis kvēlspuldzes kontrolei.

Kreisās puses slēdzis ir spiediena izslēgšanas slēdzis, kas nozīmē, ka tas tiek atvērts, nospiežot, savukārt labās puses slēdzis ir spiediena pārslēgšanas slēdzis, kas darbojas, nospiežot. Kad šo slēdzi nospiež īslaicīgi vai tikai vai sekundi, tas ieslēdz lampu.

SCR fiksējas un lampa pastāvīgi ieslēdzas. Lai izslēgtu lampu sākotnējā stāvoklī, uz brīdi tiek nospiests kreisās puses slēdzis.

SCR tiek ražoti ar atšķirīgu jaudas nominālu un apstrādes jaudu, sākot no 1 ampēra, 100 voltiem līdz 10 ampēriem vai vairāk un vairākiem simtiem voltu.

Triacs

Triakus īpaši izmanto elektroniskās ķēdēs, kurām nepieciešama augstsprieguma maiņstrāvas pārslēgšana.

Triac iekšējā struktūra faktiski izskatās kā divi SCR, kas savienoti pretēji paralēli. Tas nozīmē, ka triac iegūst spēju vadīt elektrību gan līdzstrāvas, gan maiņstrāvas padeves virzienos.

Lai ieviestu šo funkciju, triac tiek veidots, izmantojot piecus pusvadītāju slāņus ar papildu n tipa reģionu. Triac pinouts ir savienoti tā, ka katrs tapa saskaras ar šo pusvadītāju reģiona pāri.

Kaut arī triac vārtu termināļa darba režīms ir līdzīgs SCR, vārti nav īpaši atsaukti uz anoda vai katoda spailēm, tas ir tāpēc, ka triac var vadīt abos virzienos, tāpēc vārtus var aktivizēt ar jebkuru no spailēm atkarībā no vai vārtu iedarbināšanai tiek izmantots pozitīvs signāls vai negatīvs signāls.

Šī iemesla dēļ triac trīs galvenie kravas nesšanas termināļi ir apzīmēti kā MT1 un MT2, nevis A vai K. Burti MT apzīmē “galveno terminālu”. kā parādīts nākamajā shēmā.

Kad maiņstrāvas pārslēgšanai tiek izmantots triac, traģika vada tikai tik ilgi, kamēr vārti paliek savienoti ar nelielu barošanas ieeju. Pēc vārtu signāla noņemšanas triac joprojām tiek ieslēgts, bet tikai līdz brīdim, kad maiņstrāvas viļņu formas cikls sasniedz nulles šķērsošanas līniju.

Kad maiņstrāvas avots sasniedz nulles līniju, triac pats sevi un pievienoto slodzi izslēdz pastāvīgi, līdz vārtu signāls atkal tiek iedarbināts.

Triakus var izmantot, lai kontrolētu lielāko daļu sadzīves tehnikas kopā ar motoriem un sūkņiem.

Kaut arī triac ir klasificēti arī atbilstoši to pašreizējai apstrādes jaudai vai vērtējumam, piemēram, SCR, SCR parasti ir pieejami ar daudz augstāku pašreizējo vērtējumu nekā triac.

Pusvadītājs Gaismu izstarojošās ierīces

Ja gaisma, siltums, elektroni un līdzīgas enerģijas tiek pakļauti augstam līmenim, lielākā daļa pusvadītāju parāda gaismas izstarošanas tendenci cilvēka redzamā viļņa vai IR viļņa garumā.

Tam ideāli piemēroti pusvadītāji ir p-n savienojuma diodu saimē.

Gaismas diodes (LED) to dara, pārveidojot elektrisko strāvu tieši redzamajā gaismā. Gaismas diodes ir ļoti efektīvas ar strāvas un gaismas konversiju nekā jebkura cita veida gaismas avoti.

Tiek izmantotas baltas augstas spilgtas gaismas diodes mājas apgaismojums mērķiem, savukārt krāsainās gaismas diodes tiek izmantotas dekoratīvos nolūkos.

LED intensitāti var kontrolēt, lineāri samazinot ieejas līdzstrāvu vai caur impulsa platuma modulācija ievade tiek saukta arī par PWM.

Pusvadītāju gaismas detektori

Kad jebkura veida enerģija nonāk saskarē ar pusvadītāju kristālu, tas noved pie strāvas ģenerēšanas kristālā. Tas ir visu pusvadītāju gaismas sensoru ierīču darbības pamatprincips.

Pusvadītāju gaismas detektorus var iedalīt galvenajos tipos:

Tie, kas tiek būvēti, izmantojot pn savienojuma pusvadītājus, un citi, kas nav.

Šajā skaidrojumā mēs aplūkosim tikai p-n variantus. P-n krustojuma gaismas detektori ir visplašāk izmantotais fotonisko pusvadītāju saimes pārstāvis.

Lielākā daļa ir izgatavoti no silīcija un var noteikt gan redzamo gaismu, gan infrasarkano starojumu.

Fotodiodes:

Fotodiodes ir īpaši izstrādāti elektroniskiem projektiem, kas paredzēti gaismas uztveršanai. Tos var atrast dažādos sīkrīkos, piemēram, kamerās, apsardzes signalizācijas , Tiešraide komunikācijas utt.

Gaismas detektora režīmā fotodiods darbojas, ģenerējot caurumu vai elektronu koplietošanu pn krustojumā. Tas izraisa strāvas kustību, tiklīdz p un n savienojuma puses spailes ir savienotas ar ārēju padevi.

Lietojot fotogalvaniskajā režīmā, fotodiods darbojas kā strāvas avots krītošas ​​gaismas klātbūtnē. Šajā lietojumā ierīce sāk darboties apgrieztā slīpuma režīmā, reaģējot uz gaismas apgaismojumu.

Gaismas trūkuma gadījumā minūtes plūsmas plūsma joprojām tiek dēvēta par “tumšo strāvu”.

Fotodiods parasti tiek ražots dažādos iepakojuma dizainos. Tie galvenokārt ir pieejami plastmasas korpusā, iepriekš uzstādītā objektīva un filtrēšanas veidā utt.

Galvenā atšķirība ir pusvadītāja izmērs, ko izmanto ierīcei. Fotodiodes, kas paredzētas ātrgaitas reakcijas laikiem apgrieztās novirzes fotovadīšanas darbībā, tiek veidotas, izmantojot maza laukuma pusvadītāju.

Fotodiodes ar lielāku laukumu mēdz reaģēt nedaudz lēni, taču tām var būt lielāka gaismas jutības jutības pakāpe.

Fotodiodei un gaismas diodei ir vienāds shematisks simbols, izņemot to bultiņu virzienu, kuras ir fotodiodam uz iekšu. Fotodiodes parasti ir pieradušas atpazīt ātri mainīgus impulsus pat tuvu infrasarkanā viļņa garumā, piemēram, gaismas viļņu sakaros.

Zemāk redzamā shēma ilustrē veidu, kā fotodiodi varētu pielietot uzstādītajā gaismas skaitītājā. Šīs shēmas izejas rezultāti ir diezgan lineāri.

Fototransistori

Fototransistori tiek izmantoti elektroniskos projektos, kuriem nepieciešama lielāka jutīguma pakāpe. Šīs ierīces ir tikai izveidotas, lai izmantotu tā jutību pret gaismas īpašībām visos tranzistoros. Parasti fototransistoru var atrast NPN ierīcē ar plašu pamatnes daļu, kuru var pakļaut gaismai.

Gaisma, kas nonāk pamatnē, aizņem dabiskās bāzes izstarojošās strāvas vietu, kas pastāv normālos npn tranzistoros.

Šīs funkcijas dēļ fototransistors spēj uzreiz pastiprināt gaismas variācijas. Parasti var iegūt divu veidu npn fototransistorus. Viens no tiem ir ar standarta npn struktūru, alternatīvais variants nāk ar papildu npn tranzistoru, lai piedāvātu papildu pastiprinājumu, un ir pazīstams kā 'photodarlington' tranzistors.

Tie ir ārkārtīgi jutīgi, kaut arī nedaudz gausi, salīdzinot ar parasto NPN fototransistoru. Fototransistoriem parasti izmantotie shematiskie simboli ir šādi:

Fototransistori tiek bieži izmantoti, lai noteiktu mainīgus (maiņstrāvas) gaismas impulsus. Tos papildus izmanto, lai identificētu nepārtrauktu (līdzstrāvas) gaismu, piemēram, nākamo ķēdi, kur releja aktivizēšanai tiek izmantots fotodarlingtons.

Šī apmācība tiks regulāri atjaunināta ar jaunām komponentu specifikācijām, tāpēc, lūdzu, sekojiet jaunumiem.