Elemi elektronika elmagyarázva

Kezdőnek az elektronika, a konstrukció alapvető elektronikus projektek egy kapcsolási rajz alapján elsöprő lehet. Ez a gyors útmutató az újoncoknak nyújt segítséget azáltal, hogy hasznos információkat nyújt számukra az elektronikus alkatrészekről, valamint az áramkörök építésének technikájáról. Megvizsgáljuk azokat az elemi részeket, mint az ellenállások, kondenzátorok, induktivitások, transzformátorok és potenciométerek.

Ellenállások

Az ellenállás az a rész, amely elvezeti az energiát, általában hő segítségével. A megvalósítást az Ohm-törvény néven ismert összefüggés határozza meg: V = I X R ahol V az ellenállás fölötti feszültség voltban, I az ellenálláson átáramló áramra utal, amiben R az ellenállás értéke ohmban. Az ellenállás ábrázolását az 1.1. Ábra mutatja.

Vagy képesek vagyunk használjon ellenállást az áramkör egy adott helyén a feszültség megváltoztatásához, vagy alkalmazhatjuk az áramkör kívánt helyzetében az áram megváltoztatására.

Az ellenállás értéke a körülötte lévő színes gyűrűkön keresztül azonosítható. Talál 3 alapvető gyűrűt vagy sávot, amelyek átadják nekünk ezeket a részleteket (1.2. Ábra).

A sávok meghatározott színekkel vannak festve, és mindegyik színes sáv egy számot képvisel, amint azt az 1.1. Például, ha a sávok barna, piros és narancssárga színűek, akkor az ellenállás értéke 12 X 1,00,0 vagy 12 000 ohm 1000 ohmot általában kilohmnak vagy k-nak jelölnek, míg az 1 000 000-et megohmnak vagy MOhm-nak nevezik.

Az utolsó színes gyűrű vagy szalag az ellenállás tolerancia nagyságát jelöli az adott ellenállás értékére. Az arany + vagy - 5% (± 5%) toleranciát mutat, az ezüst + vagy - 10% (± 10%). Ha nem talál tolenancia sávot, az általában azt jelenti, hogy a tűrés ± 20 százalék.

Általánosságban elmondható, hogy minél nagyobb az ellenállás, annál nagyobb teljesítményre képes kezelni. A névleges teljesítmény wattban 1/8 W-tól sok wattig terjedhet. Ez a teljesítmény alapvetően az ellenálláson áthaladó feszültség (V) és áram (I) szorzata.

Ohm törvényét alkalmazva meghatározhatjuk az ellenállás által elvezetett teljesítményt (P) P = V X I = I ^ 2R = V ^ 2 / R formában, ahol R az ellenállás értéke. Nem talál semmilyen negatív elektromos szempontot, amikor olyan ellenállással dolgozik, amely gyakorlatilag nagyobb lehet, mint az előírt specifikációk.

Az egyetlen csekély hátrány a megnövekedett mechanikai méretek és talán magasabb költségek formájában lehet.

KAPCSOLÓK

Bármely kondenzátor korábbi neve kondenzátor volt, bár a jelenlegi név inkább a tényleges működéséhez kapcsolódik. A kondenzátort úgy tervezték, hogy 'kapacitással' tárolja az elektromos energiát.

A kondenzátor alapvető funkciója az, hogy lehetővé tegye rajta a váltakozó áramot (a.c.), de blokkolja az egyenáramot (d.c.).

További fontos szempont, hogy egy dc esetén A feszültség például egy akkumulátoron keresztül egy pillanatra át van kötve egy kondenzátoron, lényegében ez az egyenáram továbbra is fennmarad a kondenzátor vezetékein, amíg vagy egy olyan elem, mint egy ellenállás, nem csatlakozik rajta, vagy esetleg rövidre zárja a kondenzátor kapcsait egymással a tárolt energia kisülését okozza.

ÉPÍTKEZÉS

Általában a kondenzátor egy pár lemezből áll, amelyeket elválaszt egy dielektrikumként ismert szigetelő tartalom.

A dielektromos anyagot levegő, papír, kerámia, polisztirol vagy bármilyen más, megfelelő anyag alkothatja. Nagyobb kapacitási értékek esetén elektrolitot alkalmaznak a dielektromos elválasztáshoz. Ez az elektrolitikus anyag képes nagy hatékonysággal tárolni az elektromos energiát.

A kapacitív működéshez állandó DC szükséges. Ezért találjuk a kapcsolási rajzokon a kondenzátor pozitív, fehér blokkként jelölt vezetékét, míg a negatív oldalt fekete blokkként.

A változtatható vagy állítható kondenzátorok tartalmaznak forgólapátokat, amelyeket légrés választ el egymástól, vagy szigetelővel, például csillámmal. Hogy ezek a lapátok mennyire fedik egymást, meghatározza a a kapacitás nagysága , és ez változtatható vagy beállítható a változtatható kondenzátor orsójának mozgatásával.

A kapacitást megmérik Farádokban. Azonban egy Farad kondenzátor lényegesen nagy lehet bármilyen gyakorlati felhasználásra. Ezért a kondenzátorokat vagy mikrofarádokban (uF), nanofaradokban (nF) vagy pikofarádokban (pF) jelöljük.

Millió pikofarád egyetlen mikrofarádnak felel meg, és egymillió mikrofarada nagyságrendileg egy Faradnak felel meg. Noha a nanofaradokat (nF) nem nagyon használják, egy nanofarad ezer pikofaradot jelent.

Esetenként találhat kisebb kondenzátorokat, amelyeken színkódok vannak feltüntetve, akárcsak az ellenállások.

Ezekhez az értékeket pF-ben lehet meghatározni, amint azt a szomszédos színtáblázat mutatja. Az alsó sávpár biztosítja a kondenzátor tűrését és maximálisan használható feszültségét.

Szigorúan meg kell jegyezni, hogy a kondenzátor testére nyomtatott névleges feszültség a kondenzátor maximálisan tolerálható feszültséghatárát képviseli, amelyet soha nem szabad túllépni. Ezenkívül elektrolit kondenzátorok esetén gondosan ellenőrizni kell a polaritást és ennek megfelelően kell forrasztani.

INDUKTOROK

Elektronikus áramkörökben Induktor a munkajellemzők éppen ellentétesek a kondenzátorokkal. Az induktorok azt mutatják, hogy egyenáramot engednek át rajtuk, de megpróbálnak ellenállni vagy ellenállni a váltakozó áramnak. Rendszerint szuperzománcozott rézhuzaltekercsek formájában vannak, amelyek általában az előbbi köré tekerednek.

Nagy értékteremtésért induktorok , általában vasanyagot helyeznek be magként, vagy úgy lehet felszerelni, mint a tekercset kívülről körülvevő burkolat.

Az induktor fontos jellemzője, hogy képes létrehozni a „hátsó e.m.f.” értéket. amint az alkalmazott feszültséget eltávolítják az induktoron. Ez általában az induktor eredendő tulajdonsága miatt történik, amely kompenzálja az eredeti áram veszteségét az áram alatt.

Az induktor vázlatos szimbólumai az 1.5. Ábrán láthatók. Az induktivitás mértékegysége a Henry, bár általában millihidryt vagy mikrohenet (mH, ill.) Használnak mérő induktivitások gyakorlati alkalmazásokban.

Egy millihenry 1000 mikrohenryvel rendelkezik, míg ezer millihenry egyenlő egy Henry-vel. Az induktorok egyike azoknak az alkatrészeknek, amelyeket nem könnyű megmérni, különösen, ha a tényleges érték nincs nyomtatva. Ezek mérése még bonyolultabbá válik, ha ezeket otthon gyártják nem szabványos paraméterek felhasználásával.

Amikor az induktorokat AC jelek blokkolására használják, rádiófrekvenciás fojtóknak vagy RF fojtóknak (RFC) nevezik őket. Az induktorokat kondenzátorokkal használják hangolt áramkörök létrehozására, amelyek csak a kiszámított frekvenciasávot engedik meg, és a többit blokkolják.

Hangolt áramkörök

Egy hangolt áramkör (1.6. Ábra), amely magában foglalja az L induktivitást és a C kondenzátort, lényegében vagy lehetővé teszi, hogy egy adott frekvencia áthaladjon és blokkolja az összes többi frekvenciát, vagy blokkoljon egy adott frekvenciaértéket, és hagyja, hogy az összes többi áthaladjon keresztül.

A hangolt áramkör szelektivitásának azon mértéke, amely megállapítja a frekvencia értékét, annak Q (minőségi) tényezőjévé válik.

A frekvencia ezen hangolt értékét rezonáns frekvenciának (f0) is nevezik, és másodpercenként hertzben vagy ciklusban mérik.

Kondenzátor és induktor használható sorosan vagy párhuzamosan az a kialakításához rezonáns hangolt áramkör (1.6.a ábra). A sorozatban hangolt áramkör alacsony veszteséggel bírhat, szemben a párhuzamosan hangolt áramkörrel (1.6.b ábra).

Amikor itt említjük a veszteséget, ez általában a hálózaton keresztüli feszültség és a hálózaton keresztül áramló áram arányára vonatkozik. Ezt impedanciájának (Z) is nevezik.

Ennek az impedanciának az alternatív nevei bizonyos komponenseknél lehetnek pl. ellenállás (R) az ellenállásokhoz és a reaktancia (X) az induktorokhoz és kondenzátorokhoz.

Transzformátorok

Transzformátorokat használnak váltakozó feszültségű / áramú bemenet fokozására magasabb kimeneti szintre, vagy alacsonyabb kimeneti szintre történő csökkentésére. Ez a munka egyidejűleg biztosítja a teljes elektromos leválasztást az AC bemenet és a kimeneti AC között. Néhány transzformátor látható az 1.7. Ábrán.

A gyártók az elsődleges vagy beviteli oldalon minden részletet az „1” utótaggal jelölnek. A szekunder vagy kimeneti oldalt a „2” utótag jelöli. A T1 és a T2 jelzi az elsődleges és a másodlagos fordulatszámot. Azután:

Amikor a transzformátor tervezett a 240 V-os hálózati feszültség alacsonyabb feszültségre, mondjuk 6 V-ra történő csökkentéséhez az elsődleges oldal viszonylag nagyobb fordulatokkal jár, vékonyabb nyomtávú huzal használatával, míg a másodlagos oldal viszonylag kisebb fordulatszámot használ, de sokkal vastagabb nyomtávú huzalt használ.

Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a magasabb feszültség arányosan alacsonyabb áramot és ezért vékonyabb vezetéket foglal magában, míg az alacsonyabb feszültség arányosan nagyobb áramot és ezért vastagabb vezetéket jelent. A nettó primer és szekunder teljesítményérték (V x I) majdnem megegyezik egy ideális transzformátorral.

Amikor a transzformátor tekercselésénél az egyik fordulatból huzalfúrás van kihúzva (1.7.b ábra), akkor a tekercs feszültségének megoszlása ​​a csapoláson keresztül arányos a tekercs fordulatainak számával, amelyet középső csapolt huzal választ el.

A nettó feszültség nagysága a teljes végtől a végig terjedő másodlagos tekercsen továbbra is a fenti képletnek felel meg

Az, hogy mekkora lehet egy transzformátor, a szekunder áram specifikációjának nagyságától függ. Ha az aktuális specifikáció nagyobb, akkor a transzformátor méretei is arányosan növekednek.

Vannak miniatűr transzformátorok is nagyfrekvenciás áramkörök , mint a rádiók, adók stb., és van egy beépített kondenzátoruk, amely a tekercsen van rögzítve.

Hogyan használjuk a félvezetőket az elektronikus projektekben

Által: Erdő M. Mims

Az elektronikus projektek építése és kísérletezése kifizetődő, de nagyon nagy kihívást jelent. Még kielégítőbbé válik, amikor Ön a hobbi fejezze be az áramköri projekt felépítését, kapcsolja be, és találjon meg egy hasznos működési modellt, amelyet maroknyi ócska alkatrészből fejlesztettek ki. Ez alkotónak érzi magát, míg a sikeres projekt hatalmas erőfeszítéseket és tudást mutat be az adott területen.

Ez csak a szabadidő eltöltésére szolgálhat. Néhány más ember esetleg olyan projektet szeretne megvalósítani, amelyet még nem gyártottak, vagy a piaci elektronikus termékeket egy innovatívabb verzióra szabhatja.

A siker elérése vagy az áramköri hiba elhárítása érdekében jól ismernie kell a különböző alkatrészek működését és a gyakorlati áramkörökben történő helyes végrehajtást. OK, szóval térjünk rá a lényegre.

Ebben az oktatóanyagban megkezdjük a félvezetőket.

Hogyan Félvezető Szilícium felhasználásával készült

Különféle félvezető alkatrészeket talál, de a szilícium, amely a homok eleme, a legismertebb elemek közé tartozik. A szilícium atom a legkülső héjon belül mindössze 4 elektronból áll.

Azonban nagyon szereti, ha nyolcat kapnak. Ennek eredményeként a szilícium atom a szomszédos atomokkal együttműködve osztja meg az elektronokat a következő módon:

Amikor a szilíciumatomok egy csoportja megosztja külső elektronjaikat, ez egy kristály néven ismert elrendezés kialakulását eredményezi.

Az alábbi rajz egy szilíciumkristályt mutat, amelynek csak a külső elektronjai vannak. A szilícium tiszta formájában nem nyújt hasznos célt.

Emiatt a gyártók fokozzák ezeket a szilícium alapú termékeket foszforral, bórral és további összetevőkkel. Ezt a folyamatot szilícium „doppingolásának” nevezik. A doppingolás után a szilícium hasznos elektromos tulajdonságokkal rendelkezik.

P és N doppingolt szilícium : Az olyan elemek, mint a bór, a foszfor, hatékonyan alkalmazhatók a szilícium atomokkal való kombináláshoz a kristályok előállításához. Ez a trükk: A bóratom külső héjában csak 3 elektron, míg a foszforatomban 5 elektron található.

Ha a szilíciumot egyes foszforelektronokkal kombinálják vagy adalékolják, n-típusú szilíciumzá alakul (n = negatív). Amikor a szilíciumot olyan bóratomokkal egyesítik, amelyekből hiányzik az elektron, a szilícium p-típusú (p = pozitív) szilíciumsá válik.

P típusú szilícium. Ha a bóratomot szilícium atomcsoporttal adják hozzá, akkor egy üres lyuk keletkezik, amelyet „lyuknak” neveznek.

Ez a lyuk lehetővé teszi, hogy a szomszédos atom elektronja „belecsöppenjen” a résbe (lyukba). Ez azt jelenti, hogy egy „lyuk” megváltoztatta pozícióját egy új helyre. Ne feledje, hogy a lyukak könnyen lebeghetnek a szilíciumon (ugyanúgy, ahogy a buborékok a vízen mozognak).

N-típusú szilícium. Ha egy foszforatomot egyesítenek vagy adalékolnak egy szilícium atomcsoporttal, a rendszer extra elektront ad, amely viszonylagos kényelem mellett átengedhető a szilíciumkristályon.

A fenti magyarázatból megértjük, hogy az n típusú szilícium megkönnyíti az elektronok átjutását azáltal, hogy az elektronok egyik atomról a másikra ugranak.

Másrészt egy p-típusú szilícium szintén lehetővé teszi az elektronok átjutását, de ellentétes irányban. Mivel egy p-típusú esetben a lyukak vagy a megüresedett elektronhéjak okozzák az elektronok áthelyezését.

Ez olyan, mintha összehasonlítanánk a földön futó embert és a futópad . Amikor egy ember a földön fut, a föld írószer marad, és az ember előre halad, míg a futópadon az írószer marad, a föld hátrafelé mozog. Mindkét helyzetben az ember viszonylagos előremozduláson megy keresztül.

A diódák megértése

A diódák összehasonlíthatók a szelepekkel, és ezért döntő szerepet játszanak az elektronikus projektekben az áramkör áramkörének vezérlésében az áramkör konfigurációján belül.

Tudjuk, hogy az n- és a p-típusú szilícium egyaránt képes vezetni az áramot. Mindkét változat ellenállása a furatok százalékától vagy a birtokában lévő extra elektronoktól függ. Ennek eredményeként a két típus képes lehet úgy viselkedni, mint az ellenállások, korlátozva az áramot, és csak meghatározott irányban engedve áramolni.

Ha sok p-típusú szilíciumot hozunk létre az n-típusú szilícium belsejében, akkor korlátozható az elektronok mozgása a szilíciumon egyetlen irányban. Ez a pontos működési körülmény, amely diódákban tapasztalható, és amelyeket p-n átmenet szilícium-doppingolással hoztak létre.

Hogyan működik a dióda

A következő ábra segít abban, hogy könnyen tisztázzuk, hogyan reagál a dióda az áramra egyetlen irányban (előre), és biztosítja a villamos energia blokkolását az ellenkező irányba (fordítva).

Az első ábrán az akkumulátor potenciálkülönbsége a lyukakat és az elektronokat taszítja a p-n kereszteződés felé. Abban az esetben, ha a feszültségszint meghaladja a 0,6 V-ot (szilícium-dióda esetén), az elektronok stimulálódnak, hogy átugorjanak a kereszteződésen és összeolvadjanak a furatokkal, lehetővé téve az áram töltésének átadását.

A második ábrán az akkumulátor potenciálkülönbsége miatt a furatok és az elektronok elhúzódnak az elágazástól. Ez a helyzet megakadályozza, hogy a töltés vagy az áram áramlása elzárja az útját. A diódákat tipikusan apró hengeres üvegházba burkolják.

A diódatest egyik vége körül sötét vagy fehéres kör alakú sáv azonosítja katódterminálját. A másik terminál természetesen anódterminál lesz. A fenti kép bemutatja a dióda fizikai burkolását és sematikus szimbólumát is.

Mostanra megértettük, hogy a dióda összehasonlítható egy elektronikus egyirányú kapcsolóval. Még mindig teljes mértékben meg kell ismernie a dióda működésének néhány tényezőjét.

Az alábbiakban néhány kulcsfontosságú pont található:

1. A dióda nem vezethet villamos energiát, amíg az alkalmazott előremenő feszültség el nem éri az adott küszöbszintet.

A szilíciumdiódák esetében körülbelül 0,7 volt.

2. Ha az előremenő áram túl nagy lesz, vagy meghaladja a megadott értéket, a félvezető dióda tönkremehet vagy megéghet! És a belső terminál érintkezők széteshetnek.

Ha az egység megég, a dióda hirtelen vezetést mutathat a terminál mindkét irányában. A meghibásodás miatt keletkező hő végül elpárologhatja az egységet!

3. A túlzott fordított feszültség dióda ellentétes irányú vezetését eredményezheti. Mivel ez a feszültség elég nagy, a váratlan áramfeszültség megrepesztheti a diódát.

Diódatípusok és felhasználások

A diódák sokféle formában és specifikációban kaphatók. Az alábbiakban felsoroljuk az elektromos áramkörökben általánosan használt fontos formákat:

Kis jel dióda: Az ilyen típusú diódák használhatók kisfeszültségű váltakozó áramú váltakozó áramú átalakítóhoz RF jelek detektálása vagy demodulálása , feszültségben szorzó alkalmazás , logikai műveletek, a nagyfeszültségű tüskék semlegesítésére stb. Teljesítmény-egyenirányítók készítéséhez.

Teljesítmény-egyenirányítók Diódák : hasonló tulajdonságokkal és jellemzőkkel rendelkeznek, mint egy kis jeldióda, de ezekre a minősítés kezelni az áram jelentős nagyságát . Ezek nagy fémházakra vannak szerelve, amelyek segítenek elnyelni és eloszlatni a nem kívánt hőt, és elosztani azt a mellékelt hűtőborda lemezen.

Az egyenirányítók többnyire a tápegységekben láthatók. Gyakori teherautók: 1N4007, 1N5402 / 5408, 6A4 stb

Zener dióda : Ez egy speciális típusú dióda, amelyet sajátos fordított megszakítási feszültség jellemez. Vagyis a zener diódák úgy működhetnek, mint egy feszültségkorlátozó kapcsoló. A Zener diódák abszolút meghibásodási feszültségével (Vz) vannak besorolva, amely 2 és 200 volt közötti lehet.

Fénykibocsátó dióda vagy LED-ek : A diódák minden formájának az a tulajdonsága, hogy egy kis elektromágneses sugárzást bocsát ki, ha egy előre irányított feszültségre alkalmazzák.

Azok a diódák azonban, amelyeket félvezető anyagok, például gallium-arsenid-foszfid felhasználásával hoztak létre, jelentősen nagyobb mennyiségű sugárzást képesek kibocsátani, mint a szokásos szilíciumdiódák. Ezeket fénykibocsátó diódáknak vagy LED-eknek nevezzük.

Fotodióda : Amint a diódák kisugárzást bocsátanak ki, külső vezetővel is megvilágítva valamilyen szintű vezetőképességet mutatnak.
Azokat a diódákat azonban, amelyeket kifejezetten fény vagy megvilágítás érzékelésére és reagálására terveztek, fotodiódának nevezzük.

Üvegből vagy műanyagból készült ablakkal rendelkeznek, amely lehetővé teszi a fény bejutását a dióda fényérzékeny területére.

Ezek általában nagy kereszteződési területtel rendelkeznek a szükséges fényhatásnak.

A szilícium megkönnyíti a hatékony fotodiódák gyártását.

Különböző típusú diódákat széles körben alkalmaznak nagyon sok alkalmazásban. Egyelőre beszéljünk néhány fontos funkcióról a kis jelzés érdekében diódák és egyenirányítók :

Az első egyhullámú egyenirányító áramkör, amelyen keresztül a változó kettős polaritású tápfeszültséget egyetlen polaritású (egyenáramú) jellé vagy feszültséggé alakítják.

A második konfiguráció a teljes hullámú egyenirányító áramkör, amely négy diódás konfigurációt tartalmaz, és más néven híd egyenirányító . Ez a hálózat képes az AC bemeneti jel mindkét felének kijavítására.

Figyelje meg a két áramkör végeredményének megkülönböztetését. A félhullámú áramkörben csak az AC bemenet egyik ciklusa eredményez kimenetet, míg a teljes hídban mindkét fél ciklus egyetlen polaritású egyenárammá alakul.

A tranzisztor

Egy elektronikus projektet gyakorlatilag lehetetlen megvalósítani tranzisztor nélkül, amely valójában az elektronika alapvető építőköve.

A tranzisztorok félvezető eszközök, amelyeknek három terminálja vagy vezetéke van. Az egyik vezeték kivételesen csekély áram- vagy feszültségmennyisége lehetővé teszi a másik két vezeték jelentősen nagyobb áramáteresztésének vezérlését.

Ez azt jelenti, hogy a tranzisztorok a legalkalmasabbak erősítőként és kapcsolószabályozóként működni. A tranzisztorok két elsődleges csoportját találja: bipoláris (BJT) és terepi hatású (FET).

Ebben a vitában csak a BJT bipoláris tranzisztorokra fogunk koncentrálni. Egyszerűbben fogalmazva, egy komplementer csomópont hozzáadásával a p-n elágazási diódához lehetővé válik egy 3 rekeszes szilícium „szendvics” létrehozása. Ez a szendvicsszerű képződés lehet n-p-n vagy p-n-p.

Mindkét esetben a középső szakasz úgy működik, mint egy csap vagy vezérlő rendszer, amely szabályozza az elektronok mennyiségét vagy a töltés eltolódását a 3 réteg között. A bipoláris tranzisztor 3 szakasza az emitter, az alap és a kollektor. Az alaprégió elég vékony lehet, és sokkal kevesebb doppingatomot tartalmaz, mint az emitter és a kollektor.

Ennek eredményeként a sokkal csökkentett emitter-alap áram jelentősen nagyobb emitter-kollektor áramot eredményez. A diódák és tranzisztorok hasonlóak, sok alapvető tulajdonsággal:

A bázis-emitter csatlakozás, amely hasonlít a diódacsatlakozásra, csak akkor engedi meg az elektronátvitelt, ha az előremenő feszültség meghaladja a 0,7 voltot. A túlzott áram miatt a tranzisztor felmelegszik és hatékonyan működik.

Ha egy tranzisztor hőmérséklete jelentősen megemelkedik, szükség lehet az áramkör kikapcsolására! Végül a túlzott áram vagy feszültség maradandó károsodást okozhat a tranzisztort alkotó félvezető anyagban.

Különböző típusú tranzisztorok találhatók ma. Gyakori példák:

Kis jel és kapcsolás : Ezeket a tranzisztorokat alacsony szintű bemeneti jelek viszonylag nagyobb szintekre történő erősítésére alkalmazzák. A kapcsoló tranzisztorok teljesen bekapcsolnak vagy teljesen kikapcsolnak. Számos tranzisztor egyaránt használható erősítésre és kapcsolásra egyaránt.

Teljesítménytranzisztor : Ezeket a tranzisztorokat nagy teljesítményű erősítőkben és tápegységekben használják. Ezek a tranzisztorok általában nagy méretűek és kiterjesztett fémházzal rendelkeznek a nagyobb hőelvezetés és hűtés megkönnyítése, valamint a hűtőbordák könnyű telepítése érdekében.

Magas frekvencia : Ezek a tranzisztorok többnyire RF alapú eszközök, például rádiók, tévék és mikrohullámok. Ezek a tranzisztorok vékonyabb alapterületűek, és csökkentett testmérettel rendelkeznek. Az npn és pnp tranzisztorok sematikus szimbólumai az alábbiakban láthatók:

Ne feledje, hogy a nyíl, amely az emitter csapot jelzi, mindig a furatok áramlási iránya felé mutat. Amikor a nyíl jel az alaplappal ellentétes irányt mutat, akkor a BJT rendelkezik egy n típusú anyagból álló emitterrel.

Ez a jel kifejezetten a tranzisztort n-p-n eszközként azonosítja, amelynek bázisa p típusú anyaggal rendelkezik. Másrészt, amikor a nyíl jel az alap felé mutat, ez azt jelzi, hogy az alap n típusú anyagból áll, és részletek arról, hogy az emitter és a kollektor egyaránt p-típusú anyagból áll, és ennek eredményeként az eszköz egy pnp BJT.

Hogyan kell Használjon bipoláris tranzisztort

Amikor egy földi potenciált vagy 0 V-ot alkalmaznak az npn tranzisztor alapjára, ez gátolja az áram áramlását az emitter-kollektor terminálokon, és a tranzisztort kikapcsolják.

Abban az esetben, ha a bázis előre van előfeszítve legalább 0,6 voltos potenciálkülönbség alkalmazásával a BJT bázis emitteres csapjain, azonnal elindítja az áramot az emitterből a kollektor terminálokba, és a tranzisztort állítólag kapcsolják. ' tovább.'

Míg a BJT-k csak ebben a két módszerben vannak táplálva, a tranzisztor ON / OFF kapcsolóként működik. Abban az esetben, ha a bázis előre torzított, az emitter-kollektor áram nagysága az alapáram viszonylag kisebb variációitól válik függővé.

A a tranzisztor ilyen esetekben úgy működik, mint egy erősítő . Ez a bizonyos téma egy tranzisztorra vonatkozik, ahol az emitter állítólag a bemeneti és a kimeneti jel közös földi terminálja, és a közös-emitter áramkör . Néhány alapvető közös emitter áramkör láthatóvá tehető a következő ábrákon keresztül.

Tranzisztor, mint kapcsoló

Ez az áramköri konfiguráció csak kétféle bemeneti jelet fogad el: 0 V vagy földjelet, vagy 0,7 V feletti pozitív + V feszültséget. Ezért ebben a módban a tranzisztor be- vagy kikapcsolható. Az alap ellenállása bármi lehet 1K és 10K ohm között.

Tranzisztor DC erősítő

Ebben az áramkörben a változtatható ellenállás előremeneti előfeszítést hoz létre a tranzisztorra és szabályozza a bázis / emitter áram nagyságát. A mérő mutatja az áram mennyiségét a kollektor emitter vezetékein át szállítva.

A mérő sorozatú ellenállás biztosítja a mérő biztonságát a túlzott áram ellen, és megakadályozza a mérő tekercsének károsodását.

Valódi alkalmazási körben a potenciométer hozzáadható egy rezisztív érzékelővel, amelynek ellenállása változik egy olyan külső tényezőre reagálva, mint a fény, a hőmérséklet, a nedvesség stb.

Azonban olyan helyzetekben, amikor a bemeneti jelek gyorsan változnak, váltakozó áramú erősítő áramkör válik alkalmazhatóvá, az alábbiakban ismertetettek szerint:

Tranzisztoros AC erősítő

A kapcsolási rajz egy nagyon alapvető tranzisztoros AC erősítő áramkört mutat. A bemenetnél elhelyezett kondenzátor megakadályozza a DC bármilyen formájának bejutását az alapba. Az alap előfeszítésre alkalmazott ellenállást úgy számítják ki, hogy megállapítsák a feszültség felét, amely a tápellátási szint fele.

Az erősített jel ezen az állandó feszültség mentén „csúszik” és megváltoztatja amplitúdóját ezen a referencia feszültségszint alatt és alatt.

Ha az előfeszítő ellenállást nem használnák, akkor a tápellátásnak csak a fele 0,7 V-nál magasabb szintet erősít fel, ami nagy mennyiségű kellemetlen torzulást okoz.

Ami az áram irányát illeti

Tudjuk, hogy amikor az elektronok egy vezetőn keresztül haladnak, az áram áramot generál a vezetőn keresztül.

Mivel technikailag az elektronok mozgása valójában egy negatív töltésű területről a pozitív töltésű területre irányul, akkor a diódaszimbólumban lévő nyíl jel miért mutat ellentétes elektronáramlást.

Ez pár ponttal magyarázható.

1) Benjamin Franklin kezdeti elméletének megfelelően azt feltételeztük, hogy a villamos energia áramlása pozitív és negatív töltésű régió között van. Miután azonban elektronokat fedeztek fel, kiderült a tényleges igazság.

Ennek ellenére az észlelés továbbra is ugyanaz maradt, és a sémák továbbra is követték azt a hagyományos képzeletet, amelyben az áramlás pozitívról negatívra mutat, mert valahogy az ellenkezője gondolkodás megnehezíti az eredmények szimulálását.

2) Félvezetők esetében valójában a furatok haladnak át az elektronokkal szemben. Úgy tűnik, hogy az elektronok pozitívról negatívra váltanak.

Pontosabban meg kell jegyezni, hogy az áram áramlása valójában az elektron jelenléte vagy hiánya által létrehozott töltés áramlása, de ami az elektronikus szimbólumot illeti, egyszerűen a hagyományos megközelítést könnyebben követhetjük,

A tirisztor

A tranzisztorokhoz hasonlóan a tirisztorok is félvezető eszközök, amelyek három terminállal rendelkeznek, és sok elektronikus projektben fontos szerepet játszanak.

Ahogy a tranzisztor az egyik vezetéknél kis árammal kapcsol be, a tirisztorok is hasonló módon működnek, és sokkal nagyobb áramot engednek vezetni a másik két kiegészítő vezetéken keresztül.

Az egyetlen különbség az, hogy a tirisztor nem képes az oszcilláló AC jelek erősítésére. A vezérlő bemeneti jelére teljesen be- vagy kikapcsolnak. Ez az oka annak, hogy a tirisztorokat „szilárdtest-kapcsolóknak” is nevezik.

Szilícium-vezérelt egyenirányítók (SCR)

Az SCR olyan eszközök, amelyek a tirisztorok két alapvető formáját képviselik. Szerkezetük hasonlít a bipoláris tranzisztorokéhoz, de az SCR-eknek van egy negyedik rétegük, tehát három csatlakozásuk, amint azt a következő ábra szemlélteti.

Az SCR belső elrendezése és sematikus szimbóluma a következő képen jeleníthető meg.

Normális esetben az SCR csatlakozók egyetlen betűkkel jelennek meg: A anódhoz, K (vagy C) katódhoz és G kapuhoz.

Ha az SCR anódcsapját A pozitív potenciállal alkalmazzák, amely magasabb, mint a katódtű (K), akkor a két legkülső csomópont előre torzul, bár a központi p-n csomópont fordított előfeszítésű marad, megakadályozva az áram áramlását rajtuk keresztül.

Amint azonban a G kapu csapját minimális pozitív feszültséggel alkalmazzák, sokkal nagyobb teljesítményt enged az anód / katód csapokon keresztül vezetni.

Ezen a ponton az SCR reteszelődik, és a kapu bekapcsolva marad a kapu előfeszítésének eltávolítása után is. Ez végtelenül folytatódhat, amíg az anód vagy a katód pillanatnyilag le nem válik a tápvezetékről.

A következő projekt egy SCR-t mutat be, amely úgy van konfigurálva, mint egy kapcsoló az izzólámpa vezérléséhez.

A bal oldali kapcsoló egy push-to-OFF kapcsoló, azaz megnyomva nyit, míg a jobb oldali kapcsoló egy push-to-ON kapcsoló, amely nyomás alatt vezet. Ha ezt a kapcsolót pillanatnyilag vagy csak egy másodpercig megnyomja, bekapcsolja a lámpát.

Az SCR reteszelődik és a lámpa folyamatosan bekapcsol. A lámpa eredeti állapotának kikapcsolásához a bal oldali kapcsolót egy pillanatra megnyomja.

Az SCR-k különböző teljesítménynévvel és kezelési kapacitással készülnek, 1 amper, 100 volt és 10 amper vagy között, és több száz volt között.

Triakok

A triakokat kifejezetten olyan elektronikus áramkörökben használják, amelyek nagyfeszültségű váltakozó áramú terheléskapcsolást igényelnek.

A triac belső szerkezete valójában úgy néz ki, mint két SCR, amelyek egymással ellentétes irányban csatlakoznak. Ez azt jelenti, hogy a triac megkapja azt a képességet, hogy áramot vezessen mind az egyenáramú, mind a váltóáramú áramellátás irányába.

Ennek a szolgáltatásnak a megvalósításához a triac öt félvezető réteg felhasználásával épül fel, egy extra n típusú régióval. A triac tűk olyan módon vannak összekötve, hogy mindegyik érintkező érintkezésbe kerül ezen félvezető régió párjával.

Noha a triac kapu termináljának működési módja hasonló az SCR-hez, a kaput nem külön említik anód vagy katód terminálokra, mert a triac mindkét irányban képes vezetni, így a kapu bármelyik terminállal aktiválható hogy pozitív jelet használnak-e vagy negatív jelet a kapuindítóhoz.

Emiatt a triac két fő teherhordó terminálját MT1 és MT2 jelöli A vagy K helyett. Az MT betűk a „main terminalra” utalnak. amint azt a következő kapcsolási rajz mutatja.

Ha egy triacot alkalmaznak egy váltakozó áram váltására, akkor a trafik csak addig vezet, amíg a kapu egy kis tápbemenethez csatlakozik. A kapujel eltávolítása után a triac továbbra is bekapcsolt állapotban van, de csak addig, amíg az AC hullámforma ciklus el nem éri a nulla keresztezési vonalat.

Amint a váltóáramú tápellátás eléri a nulla vonalat, a triac véglegesen kikapcsolja magát és a csatlakoztatott terhelést, amíg a kapujel ismét nem működik.

A triakokat a legtöbb háztartási készülék, motorok és szivattyúk vezérlésére lehet használni.

Bár a triakokat az aktuális kezelési kapacitásuk vagy besorolásuk szerint is kategorizálják, mint az SCR-k, az SCR-k általában sokkal magasabb áramerősséggel állnak rendelkezésre, mint egy triac.

Félvezető Fénykibocsátó eszközök

Ha fény, hő, elektronok és hasonló energiák hatására magas szintnek vannak kitéve, a legtöbb félvezető megmutatja a fény kibocsátásának tendenciáját az ember látható hullámhosszán vagy IR hullámhosszán.

Az ideálisan alkalmas félvezetők azok, amelyek a p-n csatlakozási diódák családjába tartoznak.

A fénykibocsátó diódák (LED) ezt úgy teszik meg, hogy az elektromos áramot közvetlenül látható fénnyel alakítják át. A LED rendkívül hatékony az aktuális fény-konvekcióval, mint bármely más fényforrás.

Fehér, magas fényű LED-eket használnak otthoni megvilágítás míg a színes LED-eket dekoratív alkalmazásokhoz használják.

A LED intenzitását a DC bemenet lineáris csökkentésével vagy keresztül lehet szabályozni impulzus szélesség moduláció bemenet, más néven PWM.

Félvezető fényérzékelők

Amikor az energia bármely formája érintkezésbe kerül egy félvezető kristállyal, az áram keletkezéséhez vezet a kristályban. Ez az összes félvezető fényérzékelő eszköz működésének alapelve.

A félvezető fényérzékelők a fő típusokba sorolhatók:

Azokat, amelyeket pn csatlakozási félvezetőkkel építenek, a másikat nem.

Ebben a magyarázatban csak a p-n változatokkal foglalkozunk. A fotonikus félvezető család legelterjedtebb tagjai a P-n csomópontú fényérzékelők.

A legtöbb szilíciumból készül, és mind a látható fényt, mind az infravörös fényt képes észlelni.

Fotodiódák:

Fotodiódák kifejezetten a fény érzékelésére tervezett elektronikus projektekhez tervezték. Megtalálhatja őket mindenféle eszközben, például kamerákban, betörésjelzők , Élő kommunikáció stb.

Fényérzékelő módban egy fotodióda úgy működik, hogy lyukat vagy elektronmegosztást generál egy pn csomópontban. Ennek hatására az áram elmozdul, amint a p és az n csatlakozási oldali sorkapcsok külső tápegységhez vannak csatlakoztatva.

Fotovoltaikus üzemmódban a fotodióda áramforrásként működik beeső fény jelenlétében. Ebben az alkalmazásban a készülék fordított előfeszítési módban kezd működni, válaszul a fény megvilágítására.

Fény hiányában egy percnyi áram továbbra is áramlik, az úgynevezett „sötét áram”.

A fotodiódát általában sokféle csomagolási kivitelben gyártják. Leginkább műanyag testben, előre telepített lencsével és szűréssel kaphatók stb.

A legfontosabb megkülönböztetés a félvezető dimenziója, amelyet az eszközhöz használnak. A fordított előfeszítésű fényvezető működésben nagy sebességű válaszidőre szánt fotodiódák kis területű félvezető felhasználásával készülnek.

A nagyobb területű fotodiódák általában kissé lassan reagálnak, de képesek nagyobb fokú érzékenységet biztosítani a fény megvilágítására.

A fotodióda és a LED azonos vázlatos szimbólummal rendelkezik, kivéve, hogy a nyilak iránya, amelyek a fotodióda számára befelé mutatnak. A fotodiódák általában hozzászoktak a gyorsan változó impulzusok felismeréséhez még az infravörös közeli hullámhosszon is, mint a fényhullámú kommunikációnál.

Az alábbi áramkör szemlélteti a fotodióda alkalmazhatóságát egy fénymérőben. Ennek az áramkörnek a kimeneti eredménye meglehetősen lineáris.

Fototranzisztorok

A fototranzisztorokat nagyobb érzékenységet igénylő elektronikus projektekben alkalmazzák. Ezeket az eszközöket kizárólag arra használják, hogy minden tranzisztor fényérzékenységét kihasználják. Általánosságban fototranzisztor található egy npn eszközben, amelynek széles alapja van és fénynek van kitéve.

Az alapba jutó fény átveszi a természetes báziskibocsátó áram helyét, amely a normál npn tranzisztorokban létezik.

Ennek a tulajdonságnak köszönhetően a fototranzisztor azonnal képes felerősíteni a fényváltozásokat. Jellemzően kétféle npn fototranzisztort lehet beszerezni. Az egyik standard npn felépítésű, az alternatív változat egy további npn tranzisztorral érkezik, amely további erősítést kínál, és „fotodarlington” tranzisztorként ismert.

Ezek rendkívül érzékenyek, bár kissé lassúak a szokásos npn fototranzisztorokhoz képest. A fototranzisztoroknál általában alkalmazott vázlatos szimbólumok az alábbiak:

A fototranzisztorokat elég gyakran alkalmazzák váltakozó (ac) fényimpulzusok detektálására. Ezenkívül a folyamatos (egyenáramú) fény azonosítására szolgálnak, például a következő áramkörre, ahol egy fotodarlington kerül alkalmazásra egy relé aktiválásához.

Ez az oktatóanyag rendszeresen frissül az új alkatrész-specifikációkkal, ezért kérjük, maradjon velünk.