Vysvetlenie základnej elektroniky

Pre začiatočníkov v elektronike, konštruovanie základné elektronické projekty zo schémy zapojenia by mohlo byť ohromujúce. Tento rýchly sprievodca má pomôcť nováčikom tým, že im poskytne praktické podrobnosti o elektronických súčiastkach, ako aj o technikách budovania obvodov. Budeme skúmať základné časti, ako sú rezistory, kondenzátory, tlmivky, transformátory a potenciometre.

ODPORY

Rezistor je časť, ktorá rozptyľuje výkon, zvyčajne pomocou tepla. Implementácia je definovaná vzťahom známym ako Ohmov zákon: V = I X R, kde V je napätie na rezistore vo voltoch, I sa vzťahuje na prúd cez rezistor v ampéroch a R je hodnota rezistora v ohmoch. Reprezentácie odporu sú znázornené na obr. 1.1.

Buď sme schopní využiť rezistor zmeniť napätie na konkrétnom mieste v obvode, alebo by sme ho mohli použiť na zmenu prúdu v požadovanom mieste obvodu.

Hodnotu rezistora možno zistiť pomocou farebných krúžkov okolo neho. Nájdete 3 základné krúžky alebo pásma, ktoré nám dodávajú tieto podrobnosti (obr. 1.2).

Pásy sú namaľované konkrétnymi farbami a každý farebný pás predstavuje číslo uvedené v tabuľke 1.1. Ako príklad, keď sú pásy hnedé, červené a oranžové, potom bude hodnota odporu 12 X 1,00,0 alebo 12 000 ohmov, 1 000 ohmov sa bežne označuje ako kilohm alebo k, zatiaľ čo 1 000 000 sa nazýva megohm alebo MOhm.

Posledný zafarbený krúžok alebo pás znamená veľkosť tolerancie odporu pre konkrétnu hodnotu odporu. Zlato odhaľuje toleranciu + alebo - 5 percent (± 5%), striebro znamená, že je + alebo - 10 percent (± 10%). Ak nenájdete žiadne tolrance pásmo, bude to obvykle znamenať, že tolerancia je ± 20%.

Všeobecne platí, že čím väčší odpor, tým väčší výkon je možné zvládnuť. Výkon vo wattoch sa môže líšiť od 1/8 W do mnohých wattov. Táto sila je v podstate súčinom napätia (V) a prúdu (I) prechádzajúceho cez rezistor.

Použitím Ohmovho zákona môžeme určiť výkon (P) rozptýlený rezistorom ako P = V X I = I ^ 2R = V ^ 2 / R, kde R je hodnota rezistora. Pri práci s odporom nenájdete žiadny elektrický negatívny aspekt, ktorý by mohol byť prakticky väčší, ako požadovaná špecifikácia.

Jedinou miernou nevýhodou by mohla byť forma zväčšených mechanických rozmerov a možno vyšších nákladov.

KAPACITORY

Skorší názov každého kondenzátora býval kondenzátor, aj keď súčasný názov vyzerá viac súvisiaci s jeho skutočnou funkciou. Kondenzátor je navrhnutý s „kapacitou“ na ukladanie elektrickej energie.

Základnou funkciou kondenzátora je umožniť prechod striedavého prúdu (striedavý prúd) cez neho, ale blokovať jednosmerný prúd (striedavý prúd).

Ďalším rozhodujúcim faktorom je, že v prípade, že napätie, napríklad cez batériu, je na chvíľu pripojené cez kondenzátor, v podstate tento jednosmerný prúd zostane na vodičoch kondenzátora, kým cez neho nie je pripojený jeden prvok ako odpor, alebo prípadne môžete skratovať svorky kondenzátora. spolu navzájom spôsobujú vybitie akumulovanej energie.

STAVBA

Všeobecne je kondenzátor vyrobený z dvojice dosiek oddelených izolačným obsahom známym ako dielektrikum.

Dielektrikum môže byť tvorené vzduchom, papierom, keramikou, polystyrénom alebo akýmkoľvek iným vhodným materiálom. Pre väčšie hodnoty kapacity sa na dielektrickú separáciu používa elektrolyt. Táto elektrolytická látka má schopnosť akumulovať elektrickú energiu s vysokou účinnosťou.

Na kapacitné fungovanie sa bežne vyžaduje konštantný prúd. To je dôvod, prečo v schémach zapojenia nájdeme kladné vedenie kondenzátora označené ako biely blok, zatiaľ čo zápornú stranu ako čierny blok.

Variabilné alebo nastaviteľné kondenzátory zahŕňajú otočné lopatky oddelené vzduchovou medzerou alebo izolátorom, napríklad sľudou. Koľko sa tieto lopatky navzájom prekrývajú, určuje veľkosť kapacity , a to sa dá meniť alebo upraviť pohybom vretena variabilného kondenzátora.

Meria sa kapacita vo Faradoch. Jeden Faradov kondenzátor však môže byť pre akékoľvek praktické použitie podstatne veľký. Preto sú kondenzátory označené buď v mikrofaradoch (uF), nanofaradoch (nF) alebo v pikofaradoch (pF).

Milión pikofarád zodpovedá jednej mikrofaráde a milión mikrofarád sa rovná jednej Faradovej veľkosti. Aj keď sa nanofarády (nF) nepoužívajú veľmi často, jedna nanofaráda predstavuje tisíc pikofarád.

Príležitostne môžete nájsť menšie kondenzátory, na ktorých sú vyznačené farebné kódy, rovnako ako rezistory.

Pre ne mohli byť hodnoty určené v pF, ako je uvedené v susednej farebnej schéme. Dvojica pásov v spodnej časti poskytuje toleranciu a maximálne funkčné napätie kondenzátora.

Je potrebné striktne poznamenať, že hodnota napätia vytlačená na tele kondenzátora predstavuje absolútny maximálny prípustný limit napätia kondenzátora, ktorý sa nikdy nesmie prekročiť. Pokiaľ sú zapojené aj elektrolytické kondenzátory, musí sa starostlivo skontrolovať polarita a zodpovedajúcim spôsobom ich pripájať.

INDUKTORY

V elektronických obvodoch Induktor pracovné vlastnosti sú opakom kondenzátorov. Induktory vykazujú tendenciu prechádzať cez ne jednosmerným prúdom, ale snažia sa proti alebo odolávať striedavému prúdu. Zvyčajne sú vo forme super smaltovaných cievok medeného drôtu, ktoré sú zvyčajne navinuté okolo formovacieho zariadenia.

Na vytvorenie vysokej hodnoty tlmivky , železný materiál sa obvykle zavádza ako jadro alebo sa môže inštalovať ako kryt obklopujúci cievku zvonka.

Dôležitou charakteristikou induktora je jeho schopnosť generovať „spätný prúd“. akonáhle je indukčné napätie odstránené cez induktor. To sa zvyčajne deje v dôsledku inherentnej vlastnosti induktora na kompenzáciu straty pôvodného prúdu prúdom.

Schematické symboly induktora sú znázornené na obr. 1.5. Jednotkou indukčnosti je Henry, aj keď sa bežne používajú millihenry alebo microhenrysy (mH) meracie tlmivky v praktických aplikáciách.

Jeden millihenry má 1 000 microhenry, zatiaľ čo tisíc millihenrys sa rovná jednému Henrymu. Induktory sú jednou z tých súčastí, ktoré nie je ľahké merať, najmä ak nie je vytlačená skutočná hodnota. Tiež sa tieto merania stávajú ešte zložitejšími, ak sú vyrobené doma pomocou neštandardných parametrov.

Ak sa tlmivky používajú na blokovanie striedavých signálov, nazývajú sa vysokofrekvenčné tlmivky alebo RF tlmivky (RFC). Induktory sa používajú s kondenzátormi na vytvorenie vyladených obvodov, ktoré umožňujú iba vypočítané pásmo frekvencií, a blokujú zvyšok.

NALADENÉ OBVODY

Vyladený obvod (obr. 1.6), ktorý zahŕňa induktor L a kondenzátor C, v podstate buď umožní, aby sa konkrétna frekvencia pohybovala naprieč a blokovala všetky ostatné frekvencie, alebo blokovala konkrétnu hodnotu frekvencie a nechala všetky ostatné prejsť. cez.

Miera selektivity ladeného obvodu, ktorá zisťuje hodnotu frekvencie, sa stáva jeho faktorom Q (pre kvalitu).

Táto vyladená hodnota frekvencie sa tiež nazýva rezonančná frekvencia (f0) a meria sa v hertzoch alebo cykloch za sekundu.

Kondenzátor a induktor môžu byť použité sériovo alebo paralelne na vytvorenie a rezonančný ladený obvod (Obr. 1.6.a). Sériovo ladený obvod môže mať malú stratu v porovnaní s paralelne ladeným obvodom (obr. 1.6.b) s vysokou stratou.

Keď tu spomenieme stratu, obvykle sa to týka pomeru napätia v sieti k prúdu pretekajúcemu sieťou. Toto je tiež známe ako jeho impedancia (Z).

Alternatívne názvy tejto impedancie pre konkrétne súčasti môžu byť vo forme napr. odpor (R) pre rezistory a reaktancia (X) pre tlmivky a kondenzátory.

TRANSFORMÁTORY

Používajú sa transformátory na zosilnenie vstupného striedavého napätia / prúdu na vyššie výstupné úrovne alebo na jeho zníženie na nižšie výstupné úrovne. Táto práca tiež súčasne zaisťuje úplnú elektrickú izoláciu medzi vstupným striedavým prúdom a výstupným striedavým prúdom. Niekoľko transformátorov je možné vidieť na obr. 1.7.

Výroba označuje všetky podrobnosti na primárnej alebo vstupnej strane pomocou prípony „1“. Sekundárna alebo výstupná strana je označená príponou „2“ T1 a T2 označuje zodpovedajúcim spôsobom počet závitov na primárnej a sekundárnej. Potom:

Keď transformátor je navrhnutý na zníženie napätia v sieti 240 V na nižšie napätie, napríklad 6 V, je na primárnej strane použitý relatívne vyšší počet závitov s použitím tenšieho drôtu, zatiaľ čo sekundárna strana je vyrobená s relatívne menším počtom závitov, ale s použitím oveľa hrubšieho drôtu.

To je spôsobené tým, že vyššie napätie zahŕňa proporcionálne nižší prúd, a teda tenší drôt, zatiaľ čo nižšie napätie zahŕňa proporcionálne vyšší prúd, a teda hrubší vodič. Čisté hodnoty primárneho a sekundárneho príkonu (V x I) sú v ideálnom transformátore takmer rovnaké.

Keď má vinutie transformátora odbočenie drôtu extrahované z jedného zo závitov (obr. 1.7.b), vedie to k rozdeleniu napätia vinutia na odbočenie, ktoré je úmerné počtu závitov na vinutí oddelených stredným závitovým drôtom.

Veľkosť čistého napätia na celom sekundárnom vinutí medzi koncovými bodmi bude stále podľa vyššie uvedeného vzorca

Aký veľký môže byť transformátor, závisí od rozsahu jeho špecifikácie sekundárneho prúdu. Ak je súčasná špecifikácia väčšia, rozmery transformátora sa tiež proporcionálne zväčšia.

Existujú aj miniatúrne transformátory určené pre vysokofrekvenčné obvody , ako rádiá, vysielače atď. a majú zabudovaný kondenzátor pripojený cez vinutie.

Ako používať polovodiče v elektronických projektoch

Autor: Forest M. Mims

Budovanie a experimentovanie s elektronickými projektmi môže byť obohacujúce, ale veľmi náročné. Stáva sa to ešte uspokojivejším, keď ste ako fanda dokončite stavbu projektu obvodu, zapnite ho a nájdite užitočný pracovný model vyvinutý z niekoľkých nevyžiadaných komponentov. Vďaka tomu sa budete cítiť ako tvorca, zatiaľ čo úspešný projekt preukazuje vaše obrovské úsilie a znalosti v príslušnej oblasti.

Môže to byť len na zábavu vo voľnom čase. Niektorí ľudia môžu chcieť dokončiť projekt, ktorý sa ešte nevyrába, alebo môžu prispôsobiť elektronický trh na trhu do inovatívnejšej verzie.

Aby ste dosiahli úspech alebo odstránili poruchu obvodu, musíte sa dobre orientovať v práci s rôznymi komponentmi a v tom, ako správne implementovať do praktických obvodov. Dobre, tak poďme k veci.

V tomto tutoriále začneme polovodiče.

Ako Polovodič je vytvorený pomocou Silicon

Nájdete rôzne polovodičové súčiastky, ale medzi najznámejšie prvky patrí kremík, ktorý je hlavným prvkom piesku. Atóm kremíka pozostáva iba zo 4 elektrónov v jeho najvzdialenejšom obale.

Môže sa však páčiť získať 8 z nich. Výsledkom je, že atóm kremíka spolupracuje so susednými atómami na zdieľaní elektrónov nasledujúcim spôsobom:

Keď skupina atómov kremíka zdieľa svoje vonkajšie elektróny, vedie to k vytvoreniu usporiadania známeho ako kryštál.

Na nasledujúcom obrázku je znázornený kremíkový kryštál, ktorý má iba svoje vonkajšie elektróny. Kremík vo svojej čistej forme neposkytuje užitočný účel.

Z tohto dôvodu výrobcovia vylepšujú tieto položky na báze kremíka fosforom, bórom a ďalšími prísadami. Tento proces sa nazýva dopovanie kremíka. Len čo je doping implementovaný kremík, dostane vylepšené užitočné elektrické vlastnosti.

Dopovaný kremík P a N : Prvky ako bór, fosfor, sa dajú efektívne použiť na kombináciu s atómami kremíka na výrobu kryštálov. Tu je trik: Atóm bóru obsahuje vo svojom vonkajšom obale iba 3 elektróny, zatiaľ čo atóm fosforu 5 elektrónov.

Keď je kremík kombinovaný alebo dotovaný niektorými elektrónmi fosforu, transformuje sa na kremík typu n (n = negatívny). Keď je kremík fúzovaný s atómami bóru, ktorým chýba elektrón, kremík sa zmení na kremík typu p (p = pozitívny).

P-typ kremíka. Keď je atóm bóru dotovaný zhlukom atómov kremíka, vedie k vzniku prázdnej elektrónovej dutiny nazývanej „diera“.

Tento otvor umožňuje, aby elektrón zo susedného atómu „spadol“ do štrbiny (otvoru). To znamená, že jedna „diera“ zmenila svoju polohu na nové miesto. Majte na pamäti, že otvory môžu ľahko plávať cez kremík (rovnakým spôsobom sa bubliny pohybujú po vode).

N -typ kremíka. Keď je atóm fosforu kombinovaný alebo dotovaný zhlukom atómov kremíka, systém dáva ďalší elektrón, ktorý sa môže relatívne pohodlne prenášať cez kryštál kremíka.

Z vyššie uvedeného vysvetlenia chápeme, že kremík typu n uľahčí prechod elektrónov tým, že spôsobí skoky elektrónov z jedného atómu na druhý.

Na druhej strane kremík typu p tiež umožní prechod elektrónov, ale v opačnom smere. Pretože v type p sú premiestnenie elektrónov spôsobované práve dierami alebo prázdnymi elektrónovými obalmi.

Je to ako porovnávať človeka bežiaceho na zemi a človeka bežiaceho na zemi bežecký pás . Keď osoba beží na zemi, zem zostáva nehybná a osoba sa pohybuje vpred, zatiaľ čo na bežiacom páse zostáva osoba nehybná, zem sa pohybuje dozadu. V obidvoch situáciách osoba prechádza relatívnym pohybom dopredu.

Porozumenie diódam

Diódy možno porovnávať s ventilmi, a tým zohrávajú rozhodujúcu úlohu v elektronických projektoch na riadenie smeru toku elektriny v konfigurácii obvodu.

Vieme, že kremík typu n- aj p má schopnosť viesť elektrinu. Odpor oboch variantov závisí od percenta otvorov alebo od ďalších elektrónov, ktoré vlastní. Výsledkom je, že sa tieto dva typy môžu správať ako rezistory, ktoré obmedzujú prúd a umožňujú mu prúdiť iba určitým smerom.

Vytvorením mnohých kremíkov typu p vo vnútri bázy kremíka typu n je možné obmedziť pohyb elektrónov cez kremík iba jedným smerom. Toto je presný pracovný stav, ktorý je možné pozorovať pri diódach vytvorených s dopingom kremíka p-n.

Ako funguje dióda

Nasledujúca ilustrácia nám pomáha ľahko objasniť, ako dióda reaguje na elektrinu v jednom smere (dopredu) a zaisťuje blokovanie elektriny v opačnom smere (vzad).

Na prvom obrázku rozdiel potenciálu batérie spôsobuje, že otvory a elektróny sa odpudzujú smerom k spojeniu p-n. V prípade, že úroveň napätia prekročí 0,6 V (pre kremíkovú diódu), dôjde k stimulácii elektrónov, aby preskočili križovatku a spojili sa s otvormi, čo umožní prenos prúdového náboja.

Na druhom obrázku rozdiel potenciálu batérie spôsobí, že sa otvory a elektróny odtiahnu od križovatky. Táto situácia bráni toku náboja alebo prúdu, ktorý blokuje jeho cestu. Diódy sú zvyčajne zapuzdrené v malom valcovom sklenenom obale.

Tmavý alebo belavý kruhový pás vyznačený okolo jedného konca tela diódy označuje jeho katódovú svorku. Druhý terminál sa prirodzene stáva anódovým terminálom. Vyššie uvedený obrázok ukazuje ako fyzické zapuzdrenie diódy, tak aj jej schematický symbol.

Teraz sme pochopili, že dióda sa dá porovnať s elektronickým jednosmerným spínačom. Stále musíte úplne pochopiť niekoľko ďalších faktorov fungovania diódy.

Ďalej uvádzame niekoľko zásadných bodov:

1. Dióda nemusí viesť elektrinu, kým použité dopredné napätie nedosiahne konkrétnu prahovú úroveň.

Pre kremíkové diódy je to približne 0,7 voltu.

2. Keď je dopredný prúd príliš vysoký alebo nad stanovenú hodnotu, môže polovodičová dióda prasknúť alebo spáliť! A vnútorné kontakty terminálu by sa mohli rozpadnúť.

Ak jednotka horí, dióda môže zrazu vykazovať vedenie v oboch smeroch svoriek. Teplo generované v dôsledku tejto poruchy môže jednotku časom odpariť!

3. Nadmerné spätné napätie môže mať za následok, že dióda bude fungovať v opačnom smere. Pretože toto napätie je dosť veľké, neočakávaný prúdový prúd môže diódu rozbiť.

Typy a použitie diód

Diódy sú k dispozícii v mnohých rôznych formách a špecifikáciách. Ďalej uvádzame niektoré z dôležitých foriem, ktoré sa bežne používajú v elektrických obvodoch:

Malá signálna dióda: Tieto typy diód možno použiť na nízkonapäťovú konverziu striedavého prúdu na jednosmerný prúd detegovanie alebo demodulovanie RF signálov , v napätí multiplikátorová aplikácia , logické operácie, na neutralizáciu špičiek vysokého napätia atď. na výrobu výkonových usmerňovačov.

Výkonové usmerňovače Diódy : majú podobné atribúty a vlastnosti ako malá signálna dióda, sú však klasifikované ako zvládnuť významné veľkosti prúdu . Sú namontované na veľkých kovových krytoch, ktoré pomáhajú absorbovať a odvádzať nežiaduce teplo a distribuovať ho cez pripevnenú dosku chladiča.

Výkonové usmerňovače možno väčšinou vidieť v napájacích jednotkách. Bežné varianty sú 1N4007, 1N5402 / 5408, 6A4 atď

Zenerova dióda : Toto je špeciálny typ diódy vyznačujúci sa špecifickým spätným prierazným napätím. To znamená, že zenerove diódy môžu fungovať ako prepínač obmedzujúci napätie. Zenerove diódy sú dimenzované na absolútne prierazné napätie (Vz), ktoré sa môže pohybovať od 2 do 200 voltov.

Svetelná dióda alebo LED diódy : Všetky formy diód majú vlastnosť vyžarovať trochu elektromagnetického žiarenia, keď sú aplikované na napätie vpred.

Diódy, ktoré sú vytvorené pomocou polovodičových materiálov, ako je fosfid arzenidu gálnatého, však majú schopnosť emitovať podstatne väčšie množstvo žiarenia v porovnaní s bežnými kremíkovými diódami. Nazývajú sa svetelné diódy alebo LED.

Fotodióda : Rovnako ako diódy vyžarujú určité žiarenie, vykazujú určitú úroveň vedenia aj pri osvetlení vonkajším zdrojom svetla.
Avšak diódy, ktoré sú špeciálne navrhnuté na detekciu a reagovanie na svetlo alebo osvetlenie, sa nazývajú fotodiódy.

Zahŕňajú sklenené alebo plastové okno, ktoré umožňuje svetlu vstúpiť do oblasti citlivej na diódu.

Spravidla majú veľkú spojovaciu plochu pre požadované vystavenie svetlu.

Kremíkové uľahčenie výroby efektívnych fotodiód.

Rôzne typy diód sú široko používané v mnohých aplikáciách. Zatiaľ si povieme niečo o dôležitých funkciách pre malý signál diódy a usmerňovače :

Prvým z nich je obvod jednosmerného usmerňovača, cez ktorý je striedavý prúd s napájaním s rôznou dvojitou polaritou usmerňovaný do jednosmerného (jednosmerného) signálu alebo napätia.

Druhou konfiguráciou je celovlnový usmerňovací obvod, ktorý obsahuje konfiguráciu so štyrmi diódami a je tiež označovaný ako mostový usmerňovač . Táto sieť má schopnosť usmerňovať obe polovice vstupného signálu striedavého prúdu.

Sledujte rozdiel medzi konečnými výsledkami týchto dvoch obvodov. V polvlnnom obvode produkuje výstup iba jeden cyklus vstupného striedavého prúdu, zatiaľ čo v úplnom moste sú obidve polovičné cykly transformované do jednosmernej polarity DC.

Tranzistor

Elektronický projekt je nemožné dokončiť bez tranzistora, ktorý v skutočnosti tvorí základný stavebný kameň elektroniky.

Tranzistory sú polovodičové zariadenia s tromi svorkami alebo káblami. Výnimočne malé množstvo prúdu alebo napätia na jednom z vodičov umožňuje riadenie podstatne väčšieho množstva prechodu prúdu cez ďalšie dva vodiče.

To znamená, že tranzistory sú najvhodnejšie na prácu ako zosilňovače a spínacie regulátory. Nájdete dve primárne skupiny tranzistorov: bipolárne (BJT) a poľné efekty (FET).

V tejto diskusii sa zameriame iba na bipolárne tranzistory BJT. Zjednodušene povedané, pridaním doplnkového spojenia k spojovacej dióde p-n je možné vytvoriť trojpriestorový kremíkový „sendvič“. Tento sendvičový útvar môže byť buď n-p-n alebo p-n-p.

V obidvoch prípadoch stredná oblasť funguje ako kohútik alebo riadiaci systém, ktorý reguluje množstvo elektrónov alebo posun náboja cez 3 vrstvy. 3 sekcie bipolárneho tranzistora sú vysielač, základňa a kolektor. Základná oblasť môže byť dosť tenká a má oveľa menej dopingových atómov v porovnaní s vysielačom a kolektorom.

Výsledkom je, že oveľa znížený prúd základne emitora vedie k pohybu podstatne väčšieho prúdu žiariča a kolektora. Diódy a tranzistory sú podobné s mnohými rozhodujúcimi vlastnosťami:

Spojenie základňa-vysielač, ktoré sa podobá diódovému spojeniu, neumožňuje prenos elektrónov, pokiaľ napätie vpred nepresiahne 0,7 voltu. Nadmerné množstvo prúdu spôsobuje zahrievanie tranzistora a funguje efektívne.

V prípade, že teplota tranzistora výrazne stúpne, bude pravdepodobne potrebné vypnúť obvod! Prípadne nadmerné množstvo prúdu alebo napätia môže spôsobiť trvalé poškodenie polovodičového materiálu, ktorý predstavuje tranzistor.

Dnes možno nájsť rôzne druhy tranzistorov. Bežné príklady sú:

Malý signál a prepínanie : Tieto tranzistory sa používajú na zosilnenie vstupných signálov nízkej úrovne na relatívne väčšie úrovne. Spínacie tranzistory sa vytvárajú buď na úplné zapnutie, alebo na úplné vypnutie. Niekoľko tranzistorov sa dá rovnako dobre použiť na rovnako pekné zosilnenie aj prepínanie.

Výkonový tranzistor : Tieto tranzistory sa používajú v zosilňovačoch vysokého výkonu a napájacích zdrojoch. Tieto tranzistory sú zvyčajne veľkých rozmerov a s predĺženým kovovým plášťom, ktoré uľahčujú väčší odvod a chladenie a tiež uľahčujú inštaláciu chladičov.

Vysoká frekvencia : Tieto tranzistory sa väčšinou používajú gadgety založené na RF, ako sú rádiá, televízory a mikrovlnné rúry. Tieto tranzistory sú vyrobené s tenšou základnou oblasťou a majú znížené rozmery tela. Schematické symboly pre tranzistory npn a pnp sú uvedené nižšie:

Pamätajte, že značka šípky, ktorá označuje kolík vysielača, smeruje vždy k smeru toku otvorov. Keď značka šípky ukazuje smer, ktorý je opačný ako základňa, potom má BJT žiarič pozostávajúci z materiálu typu n.

Tento znak špecificky identifikuje tranzistor ako zariadenie n-p-n so základňou, ktorá má materiál typu p. Na druhej strane, keď značka šípky smeruje k základni, znamená to, že základňa je vyrobená z materiálu typu n, a podrobnosti, že vysielač aj zberač pozostávajú z materiálu typu p, a vďaka tomu je zariadenie pnp BJT.

Ako Použite bipolárne tranzistory

Keď sa na základňu tranzistora npn aplikuje zemný potenciál alebo 0 V, inhibuje tok prúdu cez svorky emitor-kolektor a tranzistor sa vypne.

V prípade, že je základňa predpätá použitím potenciálneho rozdielu najmenej 0,6 voltu na kolíkoch základného vysielača BJT, okamžite iniciuje tok prúdu z vysielača na svorky kolektora a tranzistor sa považuje za prepínaný. “ ďalej. “

Zatiaľ čo BJT sú napájané iba týmito dvoma metódami, tranzistor pracuje ako vypínač ON / OFF. V prípade, že je základňa predpätá, veľkosť prúdu emitora a kolektora závisí od relatívne menších variácií základného prúdu.

The tranzistor v takýchto prípadoch funguje ako zosilňovač . Táto konkrétna téma sa týka tranzistora, kde sa predpokladá, že vysielač je svorkou spoločného uzemnenia pre vstupný aj výstupný signál a označuje sa ako obvod spoločného vysielača . Niekoľko základných obvodov spoločného vysielača je možné vizualizovať pomocou nasledujúcich schém.

Tranzistor ako prepínač

Táto konfigurácia obvodu akceptuje iba dva typy vstupného signálu, buď 0V alebo zemný signál, alebo kladné napätie + V nad 0,7V. Preto v tomto režime môže byť tranzistor buď zapnutý, alebo vypnutý. Rezistor na základni môže byť čokoľvek medzi 1 K a 10 K ohmami.

Tranzistorový jednosmerný zosilňovač

V tomto okruhu premenný odpor vytvára predpätie vpred pre tranzistor a reguluje veľkosť prúdu báza / emitor. Merač zobrazuje množstvo prúdu dodávané cez zvody žiariča kolektora.

Sériový odpor merača zaisťuje bezpečnosť merača proti nadmernému prúdu a zabraňuje poškodeniu cievky merača.

V skutočnom aplikačnom obvode je možné potenciometer pridať k odporovému snímaču, ktorého odpor sa líši v závislosti od vonkajších faktorov, ako je svetlo, teplota, vlhkosť atď.

Avšak v situáciách, keď sa vstupné signály rýchlo menia, je použiteľný obvod zosilňovača striedavého prúdu, ako je vysvetlené nižšie:

Tranzistorový zosilňovač tranzistora

Schéma zapojenia zobrazuje veľmi základný tranzistorový obvod zosilňovača striedavého prúdu. Kondenzátor umiestnený na vstupe blokuje vstup akejkoľvek formy DC do základne. Rezistor použitý na predpätie základne sa počíta na stanovenie napätia, ktoré je polovičné ako úroveň napájania.

Signál, ktorý je zosilnený, „kĺže“ pozdĺž tohto konštantného napätia a mení svoju amplitúdu nad a pod touto referenčnou úrovňou napätia.

Ak by sa nepoužil predpínací odpor, zosilnila by sa iba polovica napájania nad úrovňou 0,7 V, čo by spôsobilo veľké množstvo nepríjemných skreslení.

Čo sa týka smeru prúdu

Vieme, že keď elektróny prechádzajú vodičom, vytvárajú prúd prúdu cez vodič.

Pretože technicky je pohyb elektrónov skutočne zo záporne nabitej oblasti do kladne nabitej oblasti, tak prečo sa zdá, že značka šípky v diódovom symbole naznačuje opačný tok elektrónov.

To sa dá vysvetliť niekoľkými bodmi.

1) Podľa pôvodnej teórie Benjamina Franklina sa predpokladalo, že tok elektriny je z kladnej do záporne nabitej oblasti. Akonáhle však boli elektróny objavené, odhalili skutočnú pravdu.

Vnímanie stále zostávalo rovnaké a schémy naďalej sledovali konvenčnú predstavivosť, v ktorej je súčasný tok zobrazený z pozitívneho na negatívny, pretože opak myslenia nám sťažuje simuláciu výsledkov.

2) V prípade polovodičov to sú vlastne diery, ktoré cestujú oproti elektrónom. Vďaka tomu sa zdá, že sa elektróny menia z pozitívnych na negatívne.

Aby sme boli presní, je potrebné poznamenať, že tok prúdu je vlastne tok náboja vytváraný prítomnosťou alebo neprítomnosťou elektrónu, ale pokiaľ ide o elektronický symbol, je pre nás konvenčný prístup jednoduchšie,

Tyristor

Rovnako ako tranzistory, aj tyristory sú polovodičové zariadenia, ktoré majú tri terminály a hrajú dôležitú úlohu v mnohých elektronických projektoch.

Rovnako ako tranzistor sa zapne malým prúdom na jednom z vodičov, aj tyristory pracujú podobným spôsobom a umožňujú viesť oveľa väčší prúd cez ďalšie dva doplňujúce sa vodiče.

Jediný rozdiel je v tom, že tyristor nemá schopnosť zosilňovať kmitavé striedavé signály. Reagujú na riadiaci vstupný signál úplným zapnutím alebo úplným vypnutím. To je dôvod, prečo sú tyristory známe aj ako „polovodičové spínače“.

Kremíkom riadené usmerňovače (SCR)

SCR sú zariadenia, ktoré predstavujú dve základné formy tyristorov. Ich štruktúra sa podobá štruktúre bipolárnych tranzistorov, ale SCR majú štvrtú vrstvu, teda tri spojenia, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku.

Interné rozloženie a schematický symbol SCR je možné vizualizovať na nasledujúcom obrázku.

Normálne sú konektory SCR zobrazené jednotlivými písmenami ako: A pre anódu, K (alebo C) pre katódu a G pre bránu.

Keď sa anódový kolík A SCR aplikuje s pozitívnym potenciálom, ktorý je vyšší ako katódový kolík (K), dva krajné križovatky sa sklopia dopredu, hoci centrálny spoj p-n zostane spätne skreslený a inhibuje akýkoľvek tok prúdu cez ne.

Len čo je však hradlový kolík G priložený s minimálnym kladným napätím, umožňuje to vedeniu oveľa väčšej sily cez anódové / katódové kolíky.

V tomto okamihu sa SCR zablokuje a zvyšky sa zapnú aj po odstránení skreslenia brány. To môže pokračovať nekonečne dlho, kým sa anóda alebo katóda na chvíľu neodpojia od napájacieho vedenia.

Nasledujúci ďalší projekt ukazuje SCR nakonfigurovaný ako spínač na ovládanie žiarovky.

Prepínač na ľavej strane je prepínač typu push-to-OFF, čo znamená, že sa otvára pri stlačení, zatiaľ čo prepínač na pravej strane je prepínač typu push-to-ON, ktorý pri stlačení vedie. Ak je tento spínač stlačený na chvíľu alebo len na sekundu, rozsvieti sa žiarovka.

SCR sa zaistí a kontrolka sa rozsvieti natrvalo. Na vypnutie žiarovky do pôvodného stavu je chvíľu stlačený spínač na ľavej strane.

SCR sa vyrábajú s rôznymi menovitými výkonmi a manipulačnou kapacitou, priamo od 1 A, od 100 V do 10 A alebo viac a niekoľko stoviek V.

Triaky

Triaky sa špeciálne používajú v elektronických obvodoch, ktoré vyžadujú prepínanie záťaže striedavým prúdom vysokého napätia.

Vnútorná štruktúra triaku v skutočnosti vyzerá ako dva SCR spojené opačne paralelne. To znamená, že triak získa schopnosť viesť elektrinu v oboch smeroch pre napájanie jednosmerným aj striedavým prúdom.

Na implementáciu tejto funkcie je triak zostavený z piatich polovodičových vrstiev s oblasťou navyše typu n. Triakové pinouty sú spojené tak, že každý pin prichádza do styku s dvojicou týchto polovodičových oblastí.

Aj keď je pracovný režim terminálu triakovej brány podobný SCR, hradlo nie je konkrétne odkazované na anódové alebo katódové svorky, je to preto, že triak môže viesť oboma spôsobmi, takže bránu je možné aktivovať pomocou ktorejkoľvek zo svoriek v závislosti na či sa použije pozitívny signál alebo negatívny signál pre spúšť brány.

Z tohto dôvodu sú dva hlavné terminály prenášajúce záťaž triaku označené ako MT1 a MT2 namiesto A alebo K. Písmená MT označujú „hlavný terminál“. ako ukazuje nasledujúca schéma zapojenia.

Keď sa na prepínanie striedavého prúdu použije triak, traicita vedie iba dovtedy, kým brána zostane pripojená k malému napájaciemu vstupu. Akonáhle je signál brány odstránený, stále drží triak zapnutý, ale iba dovtedy, kým cyklus krivky striedavého prúdu nedosiahne čiaru prechodu nulou.

Akonáhle napájací zdroj dosiahne nulovú líniu, triak sa trvalo vypne a pripojená záťaž sa natrvalo, až kým sa opäť neaktivuje signál brány.

Triaky sa dajú použiť na ovládanie väčšiny domácich spotrebičov spolu s motormi a čerpadlami.

Aj keď sú triaky tiež kategorizované podľa ich súčasnej manipulačnej kapacity alebo hodnotenia ako SCR, SCR sú všeobecne dostupné s oveľa vyššími prúdovými hodnotami ako triak.

Polovodič Zariadenia vyžarujúce svetlo

Keď je polovodič vystavený vysokej hladine svetla, tepla, elektrónov a podobných energií, vykazuje tendenciu emitovať svetlo pri ľudskej viditeľnej vlnovej dĺžke alebo IČ vlnovej dĺžke.

K tomu sú ideálne vhodné polovodiče, ktoré sú súčasťou rodiny prechodových diód p-n.

Svetelné diódy (LED) to robia premenou elektrického prúdu priamo na viditeľné svetlo. LED diódy sú extrémne účinné pri súčasnom prúdení svetla do svetla ako ktorákoľvek iná forma svetelného zdroja.

Používajú sa biele vysoko jasné LED diódy domáce osvetlenie účely, zatiaľ čo farebné LED sa používajú v dekoratívnych aplikáciách.

Intenzitu LED je možné regulovať buď lineárnym znižovaním vstupu DC alebo prechodom modulácia šírky impulzu vstup nazývaný tiež PWM.

Polovodičové detektory svetla

Keď každá forma energie príde do kontaktu s polovodičovým kryštálom, vedie to k vytvoreniu prúdu v kryštáli. Toto je základný princíp fungovania všetkých polovodičových svetelných senzorových zariadení.

Polovodičové svetelné detektory možno rozdeliť do hlavných typov:

Tie, ktoré sú vyrobené pomocou polovodičov s prechodom PN a iné nie.

V tomto vysvetlení sa budeme zaoberať iba variantmi p-n. Detektory svetla založené na spojení P-n sú najbežnejšie používaným členom rodiny fotonických polovodičov.

Väčšina je vyrobená z kremíka a dokáže detekovať viditeľné aj blízke infračervené svetlo.

Fotodiódy:

Fotodiódy sú špeciálne navrhnuté pre elektronické projekty, ktoré sú určené na snímanie svetla. Nájdete ich v najrôznejších pomôckach, napríklad vo fotoaparátoch, poplašné zariadenia proti vlámaniu , Naživo komunikácia a pod.

V režime detektora svetla pracuje fotodióda generovaním otvoru alebo zdieľaním elektrónov v prechode pn. To spôsobí, že sa prúd presunie, akonáhle sú svorky na strane p a n na strane spojenia pripojené k externému zdroju.

Pri použití vo fotovoltickom režime pôsobí fotodióda v prítomnosti dopadajúceho svetla ako zdroj prúdu. V tejto aplikácii zariadenie začne pracovať v režime spätného skreslenia v reakcii na osvetlenie svetla.

Pri absencii svetla stále preteká nepatrné množstvo prúdu známe ako „tmavý prúd“.

Fotodióda sa všeobecne vyrába v mnohých rôznych dizajnoch obalov. Väčšinou sú dostupné v plastovom tele, s predinštalovanou šošovkou a filtráciou atď.

Kľúčovou diferenciáciou je rozmer polovodiča, ktorý sa používa pre zariadenie. Fotodiódy určené na vysokorýchlostné odozvy vo fotovodivej prevádzke s reverzným predpätím sa vyrábajú pomocou polovodičov s malou plochou.

Fotodiódy s väčšou plochou majú tendenciu reagovať trochu pomaly, ale môžu mať schopnosť poskytovať vyšší stupeň citlivosti na osvetlenie svetla.

Fotodióda a LED dióda majú rovnaký schematický symbol, s výnimkou toho, že smer šípok je smerom dovnútra fotodiódy. Fotodiódy sa zvyčajne zvyknú rozoznávať rýchlo sa meniace impulzy aj pri vlnovej dĺžke blízkej infračervenému žiareniu, ako napríklad pri komunikácii svetelnými vlnami.

Nasledujúci obvod ilustruje spôsob, akým by sa mohla fotodióda aplikovať v nastavenom svetelnom metri. Výstupné výsledky tohto obvodu sú dosť lineárne.

Fototranzistory

Fototranzistory sa používajú v elektronických projektoch, ktoré si vyžadujú vyššiu mieru citlivosti. Tieto zariadenia sú vyrobené výlučne na to, aby využívali funkciu citlivosti na svetlo vo všetkých tranzistoroch. Všeobecne sa fototranzistor nachádza v zariadení npn so širokou základnou časťou, ktorá môže byť vystavená svetlu.

Svetlo vstupujúce do základne nahrádza prirodzený prúd báza-emitor, ktorý existuje v normálnych tranzistoroch npn.

Vďaka tejto vlastnosti je fototranzistor schopný okamžite zosilniť variácie svetla. Spravidla existujú dva typy npn fototranzistorov, ktoré je možné získať. Jeden má štandardnú štruktúru npn, alternatívny variant je dodávaný s ďalším tranzistorom npn, ktorý ponúka väčšie zosilnenie, a je známy ako tranzistor „photodarlington“.

Sú mimoriadne citlivé, aj keď v porovnaní s bežným npn fototranzistorom trochu pomalé. Schémy všeobecne používané pre fototranzistory sú uvedené nižšie:

Fototranzistory sa pomerne často používajú na detekciu striedavých (ac) svetelných impulzov. Ďalej sa používajú na identifikáciu nepretržitého (jednosmerného) svetla, napríklad nasledujúceho obvodu, v ktorom sa na aktiváciu relé použije fotodarlington.

Tento výukový program bude pravidelne aktualizovaný o špecifikácie nových komponentov, takže zostaňte naladení.