Обяснена елементарна електроника

Обяснена елементарна електроника

За начинаещи в електрониката, конструирането основни електронни проекти от електрическа схема може да бъде поразително. Това кратко ръководство има за цел да подпомогне начинаещите, като им даде удобни подробности за електронните части, както и относно техниките за изграждане на вериги. Ще изследваме елементарни части като резистори, кондензатори, индуктори, трансформатори и потенциометри.



РЕЗИСТОРИ

Резисторът е част, която разсейва мощността, обикновено чрез топлина. Изпълнението се дефинира от връзката, известна като закон на Ом: V = I X R, където V е напрежението върху резистора във волта, I се отнася за тока през резистора в усилватели и R е стойността на резистора в ома. Представянията за резистор са показани на фиг. 1.1.

Или сме в състояние използвайте резистор за промяна на напрежението на определено място във веригата или бихме могли да го приложим за промяна на тока на желаното място на веригата.





Стойността на резистора може да бъде идентифицирана чрез цветните пръстени около него. Ще намерите 3 основни пръстена или ленти, които ни придават тези подробности (фиг. 1.2).

Лентите са боядисани със специфични цветове и всяка цветна лента представлява число, както е показано в Таблица 1.1. Като пример, когато лентите са кафяви, червени и оранжеви, тогава стойността на резистора ще бъде 12 X 1,00,0 или 12 000 ома 1000 ома обикновено се идентифицират като килохм или k, докато 1 000 000 се нарича мегом или MOhm.



Последният оцветен пръстен или лента означава величината на толеранс на резистора за конкретната стойност на резистора. Златото разкрива толеранс + или - 5% (± 5%), среброто означава, че е + или - 10% (± 10%). Ако не намерите налична допустима граница, обикновено означава, че толерансът е ± 20%.

Най-общо казано, колкото по-голям е резисторът, толкова по-голяма мощност може да бъде обработен. Номиналната мощност във ватове може да се различава от 1/8 W до много ватове. Тази мощност е основно произведение на напрежение (V) и ток (I), преминаващи през резистора.

Прилагайки закона на Ом, можем да определим мощността (P), разсейвана от резистор като P = V X I = I ^ 2R = V ^ 2 / R, където R е стойността на резистора. Няма да откриете отрицателен електрически аспект, докато работите с резистор, който може да е практически по-голям от изискваните спецификации.

Единственият лек недостатък може да бъде под формата на увеличени механични размери и може би по-високи разходи.

КАПАЦИТОРИ

По-ранното име на всеки кондензатор е било кондензатор, въпреки че сегашното име изглежда по-свързано с действителната му функция. Кондензаторът е проектиран с „капацитет“ за съхранение на електрическа енергия.

Основната функция на кондензатора е да позволи преминаването на променлив ток (a.c.) през него, но да блокира постоянен ток (dc.).

Друго решаващо съображение е, че в случай че d.c. напрежение, например от батерия, е свързано за момент през кондензатор, по същество този постоянен ток ще продължи да остане през кондензаторните проводници, докато или елемент като резистор се присъедини към него, или може в крайна сметка да скъсите клемите на кондензатора помежду си причинявайки да се разреди съхранената енергия.

СТРОИТЕЛСТВО

Обикновено кондензаторът е направен от чифт плочи, разделени от изолационно съдържание, известно като диелектрик.

Диелектрикът може да бъде оформен от въздух, хартия, керамика, полистирол или друг вид подходящ материал. За по-големи стойности на капацитета се използва електролит за диелектричното разделяне. Това електролитно вещество има способността да съхранява електрическа енергия с голяма ефективност.

За капацитивно функциониране обикновено се изисква постоянен постоянен ток. Ето защо в схемите на веригата намираме положителния проводник на кондензатора, посочен като бял блок, докато отрицателната страна като черен блок.

Променливите или регулируемите кондензатори включват въртящи се лопатки, разделени от въздушна междина или изолатор като слюда. Колко тези лопатки се припокриват, определя величина на капацитета , и това може да се променя или регулира чрез преместване на шпиндела на променливия кондензатор.

Капацитетът се измерва във Фарад. Един кондензатор на Farad обаче може да бъде значително по-голям за практическа употреба. Следователно кондензаторите са обозначени или в микрофаради (uF), нанофарад (nF) или в пикофаради (pF).

Милион пикофарада съответства на един микрофарад, а милион микрофарада се равнява на един Фарад по големина. Въпреки че нанофарадите (nF) не се използват много често, един нанофарад представлява хиляда пикофарада.

Понякога може да намерите по-малки кондензатори с цветни кодове, маркирани върху тях, точно като резисторите.

таблица и пример за цветен кондензатор

За тях стойностите могат да бъдат определени в pF, както е показано в съседната цветна диаграма. Двойката ленти отдолу осигурява толеранс и максимално работещо напрежение на кондензатора.

Трябва строго да се отбележи, че номиналното напрежение, отпечатано върху корпуса на кондензатора, представлява абсолютната максимално допустима граница на напрежение на кондензатора, която никога не трябва да бъде надвишавана. Също така, когато са включени електролитни кондензатори, полярността трябва да бъде внимателно проверена и съответно запоена.

ИНДУКТОРИ

В електронни схеми Индуктор работните характеристики са точно обратното на кондензаторите. Индукторите показват тенденцията да пропускат постоянен ток през тях, но се опитват да се противопоставят или да се противопоставят на променлив ток. Те обикновено са под формата на супер емайлирани намотки от медна тел, обикновено навити около първи.

За създаване на висока стойност индуктори , железен материал обикновено се въвежда като сърцевина или може да бъде монтиран като капак, заобикалящ бобината отвън.

Важна характеристика на индуктора е способността му да генерира „заден e.m.f.“ веднага щом приложеното напрежение бъде отстранено през индуктор. Това обикновено се случва поради присъщата характеристика на индуктор за компенсиране на загубата на оригиналния ток през тока.

Схематичните символи на индуктора могат да се видят на фиг. 1.5. Единицата за индуктивност е Хенри, въпреки че обикновено се използват милихенри или микрохенри (mH и съответно) за измервателни индуктори в практически приложения.

Един милихенри има 1000 микрохенри, докато хиляда милихенри се равняват на един Хенри. Индукторите са един от онези компоненти, които не са лесни за измерване, особено ако действителната стойност не е отпечатана. Също така те стават още по-сложни за измерване, когато те се конструират у дома, използвайки нестандартни параметри.

Когато индукторите се използват за блокиране на променливотокови сигнали, те се наричат ​​радиочестотни дросели или RF дросели (RFC). Индукторите се използват с кондензатори, за да образуват настроени вериги, които позволяват само изчислената честотна лента и блокират останалите.

НАСТРОЕНИ СХЕМИ

Настроена верига (фиг. 1.6), която включва индуктор L и кондензатор C, по същество или ще позволи на определена честота да се движи и ще блокира всички други честоти, или ще блокира определена стойност на честотата и ще остави всички останали да преминат през.

Мярка за селективността на настроена верига, която установява честотната стойност, се превръща в Q фактор (за качество).

Тази настроена стойност на честотата също се нарича резонансна честота (f0) и се измерва в херци или цикли в секунда.

Кондензатор и индуктор могат да се използват последователно или паралелно, за да образуват a резонансно настроена верига (Фиг. 1.6.а). Серийно настроената верига може да има ниски загуби в сравнение с паралелно настроената верига (фиг. 1.6.b) с висока загуба.

Когато споменаваме загуба тук, тя обикновено се отнася до съотношението на напрежението в мрежата към тока, протичащ през мрежата. Това е известно и като импеданс (Z).

Алтернативните имена за този импеданс за специфични компоненти могат да бъдат под формата на напр. съпротивление (R) за резистори и съпротивление (X) за индуктори и кондензатори.

ТРАНСФОРМАТОРИ

Използват се трансформатори за засилване на входно променливо напрежение / ток към по-високи изходни нива или за понижаване на същото в по-ниски изходни нива Тази работа също така едновременно осигурява пълна електрическа изолация през входния и изходния променлив ток. Няколко трансформатора могат да се видят на фиг. 1.7.

Производителите означават всички детайли на основната или входната страна чрез суфикса „1“. Вторичната или изходната страна се обозначава с наставката „2“ T1 и T2 показват съответно количеството завъртания на първичната и вторичната. Тогава:

Когато трансформатор е проектиран за понижаване на мрежата 240 V към по-ниско напрежение, да речем 6 V, първичната страна включва относително по-голям брой завои с помощта на по-тънък габарит, а вторичната страна е изградена с относително по-малък брой завои, но използва много по-дебел проводник.

Това се дължи на факта, че по-високото напрежение включва пропорционално по-нисък ток и следователно по-тънък проводник, докато по-ниското напрежение включва пропорционално по-висок ток и следователно по-дебел проводник. Нетните стойности на първична и вторична мощност (V x I) са почти равни в идеалния трансформатор.

Когато намотката на трансформатора има извличане на жица, извлечена от един от завоите (фиг. 1.7.b), води до разделяне на напрежението на намотката през отворите, което е пропорционално на броя на завъртанията на намотката, разделени от средната подслушвана жица.

Величината на нетното напрежение през вторичната намотка от край до край все още ще бъде съгласно формулата, показана по-горе

Колко голям може да бъде един трансформатор, зависи от величината на неговата спецификация на вторичния ток. Ако настоящите спецификации са по-големи, размерите на трансформатора също се увеличават пропорционално.

Има и миниатюрни трансформатори, предназначени за високочестотни вериги , като радиостанции, предаватели и т.н. и те имат вграден кондензатор, прикрепен през намотката.

Как да използвам полупроводници в електронни проекти

От: Горски М. Мимс

Изграждането и експериментирането с електронни проекти може да бъде полезно, но много предизвикателно. Става още по-удовлетворяващо, когато вие като любител завършете изграждането на верижен проект, включете го и намерете полезен работен модел, разработен от шепа боклуци. Това ви кара да се чувствате като създател, докато успешният проект показва вашите огромни усилия и знания в съответната област.

Това може да е само за забавление в свободното време. Някои други хора може да искат да реализират проект, който все още не е произведен, или може да персонализират пазарния електронен продукт в по-новаторска версия.

За постигане на успех или за отстраняване на неизправност във веригата ще трябва да сте добре запознати с работата на различните компоненти и как правилно да се внедрят в практически схеми. Добре, така че нека да стигнем до въпроса.

В този урок ще започнем полупроводници.

Как Полупроводник е създаден с помощта на силиций

Ще намерите разнообразие от полупроводникови компоненти, но силиций, който е основният елемент на пясъка, е сред най-добре познатите елементи. Силициевият атом се състои само от 4 електрона в най-външната си обвивка.

Въпреки това може да се радва да получите 8 от тях. В резултат на това силициевият атом си сътрудничи със съседните атоми, за да споделя електрони по следния начин:

Когато група силициеви атоми споделят своите външни електрони, това води до образуването на подреждане, известно като кристал.

Чертежът по-долу показва силициев кристал, имащ само техните външни електрони. В чист вид силицият не осигурява полезна цел.

Поради това производителите подобряват тези елементи на силициева основа с фосфор, бор и допълнителни съставки. Този процес се нарича „допиране“ на силиций. След като се приложи допинг силиций, той се подобрява с полезни електрически свойства.

P и N легиран силиций : Елементи като бор, фосфор, могат ефективно да се използват за комбиниране със силициеви атоми за производство на кристали. Ето трикът: Борният атом включва само 3 електрона във външната си обвивка, докато фосфорният атом включва 5 електрона.

Когато силиций се комбинира или легира с някои фосфорни електрони, той се трансформира в силиций от n-тип (n = отрицателен). Когато силиций се слее с борни атоми, на който липсва електрон, силицийът се превръща в силиций с p-тип (p = положителен).

P-тип силиций. Когато борният атом е легиран с клъстер силициеви атоми, той поражда свободна електронна кухина, наречена „дупка“.

Тази дупка дава възможност на електрон от съседен атом да 'падне' в процепа (дупката). Това означава, че една „дупка“ е променила позицията си на ново място. Имайте предвид, че дупките могат лесно да плуват по силиция (по същия начин мехурчетата се движат по вода).

N-Тип силиций. Когато фосфорен атом се комбинира или легира с клъстер силициеви атоми, системата дава допълнителен електрон, който може да се прехвърля през силициевия кристал с относително удобство.

От горното обяснение разбираме, че силиций от n-тип ще улесни преминаването на електрони, като кара електроните да скачат от единия атом към другия.

От друга страна, силиций от тип p също ще позволи преминаването на електрони, но в обратна посока. Тъй като при p-тип дупките или свободните електронни обвивки причиняват преместването на електроните.

Това е като да сравняваш човек, който тича на земята, и човек, който тича по a бягаща пътека . Когато човек тича по земята, земята остава канцеларски материали и човек се движи напред, докато на бягащата пътека човек остава канцеларски материали, земята се движи назад. И в двете ситуации човекът преминава през относително движение напред.

Разбиране на диодите

Диодите могат да се сравняват с клапани и по този начин играят решаваща роля в електронните проекти за контролиране на посоката на потока на електроенергия в рамките на верижна конфигурация.

Знаем, че и силицият от n- и p-тип имат способността да провеждат електричество. Съпротивлението и на двата варианта зависи от процента на дупките или от допълнителните електрони, които притежава. В резултат на това двата типа могат също да се държат като резистори, ограничавайки тока и позволявайки му да тече само в определена посока.

Чрез създаването на много p-тип силиций в основата на n-тип силиций, електроните могат да бъдат ограничени да се движат през силиция само в една посока. Това е точното работно състояние, което може да бъде засвидетелствано при диоди, създадени с p-n преход силициев допинг.

Как работи диодът

Следващата илюстрация ни помага да получим лесно изяснение относно това как диодът реагира на електричеството в една посока (напред) и осигурява блокиране на електричеството в противоположната посока (обратно).

На първата фигура разликата в потенциала на батерията кара дупките и електроните да се отблъскват към p-n прехода. В случай, че нивото на напрежение надхвърли 0,6 V (за силициев диод), електроните се стимулират да скачат през кръстовището и да се сливат с дупките, което прави възможно прехвърлянето на ток.

На втората фигура разликата в потенциала на батерията кара дупките и електроните да се изтеглят от кръстовището. Тази ситуация предотвратява потока от заряд или тока, блокиращ пътя му. Диодите обикновено са капсулирани в малка цилиндрична стъклена обвивка.

Тъмно или белезникава кръгла лента, маркирана около единия край на корпуса на диода, идентифицира неговия катоден извод. Другият терминал естествено се превръща в аноден терминал. Горното изображение демонстрира както физическото обвиване на диода, така и неговия схематичен символ.

Вече разбрахме, че диодът може да се сравни с електронен еднопосочен превключвател. Все още трябва да схванете още няколко фактора за функционирането на диодите.

По-долу има няколко важни точки:

1. Диодът може да не провежда електричество, докато приложеното напрежение напред не достигне определено прагово ниво.

За силициевите диоди това е приблизително 0,7 волта.

2. Когато предният ток стане твърде висок или над определената стойност, полупроводниковият диод може да се разруши или изгори! И вътрешните контакти на терминала могат да се разпаднат.

Ако устройството изгори, диодът може изведнъж да покаже проводимост в двете посоки на терминала. Топлината, генерирана поради тази неизправност, в крайна сметка може да изпари уреда!

3. Прекомерното обратно напрежение може да доведе до диод, който да води в обратна посока. Тъй като това напрежение е доста голямо, неочакваният скок на тока може да разруши диода.

Видове диоди и употреба

Диодите се предлагат в много различни форми и спецификации. По-долу са дадени някои от важните форми, които често се използват в електрическите вериги:

Малък сигнален диод: Тези видове диоди могат да се използват за преобразуване на променлив ток в постоянен ток, за откриване или демодулация на RF сигнали , в напрежение приложение за множител , логически операции, за неутрализиране на пикове с високо напрежение и др. за направа на токоизправители.

Токоизправители Диоди : имат подобни атрибути и характеристики като малък сигнален диод, но те са оценени като се справят със значителни величини на тока . Те са монтирани върху големи метални заграждения, които помагат да абсорбират и разсейват нежеланата топлина и да я разпределят през прикрепена радиаторна плоча.

Токоизправителите могат да се видят най-вече в захранващи блокове. Често срещани варуанти са 1N4007, 1N5402 / 5408, 6A4 и др

Ценеров диод : Това е специален тип диод, характеризиращ се със специфично напрежение на обратното разрушаване. Това означава, че ценеровите диоди могат да работят като превключвател за ограничаване на напрежението. Ценеровите диоди са класифицирани с абсолютни напрежения на пробив (Vz), които могат да варират от 2 до 200 волта.

Светодиод или светодиоди : Всички форми на диоди имат свойството да излъчват малко електромагнитно излъчване, когато се прилагат към напрежение на база.

Въпреки това, диодите, които са създадени с помощта на полупроводникови материали като галиев арсенид фосфид, получават способността да излъчват значително повече радиация в сравнение с обикновените силициеви диоди. Те се наричат ​​светодиоди или светодиоди.

Фотодиод : Точно както диодите излъчват малко лъчение, те също така показват известно ниво на проводимост, когато са осветени от външен източник на светлина.
Въпреки това диодите, които са специално проектирани да откриват и реагират на светлина или осветление, се наричат ​​фотодиоди.

Те включват стъклен или пластмасов прозорец, който позволява на светлината да влезе в чувствителната към светлината зона на диода.

Обикновено те имат голяма зона на кръстовище за необходимото излагане на светлина.

Силицият улеснява производството на ефективни фотодиоди.

Различните видове диоди се използват широко в много приложения. Засега нека обсъдим няколко важни функции за малък сигнал диоди и токоизправители :

Първият е верига на едноизправителна изправителна система, чрез която променлив ток с променливо захранване с двойна полярност се изправя в сигнал или напрежение с единична полярност (dc).

Втората конфигурация е изправителната верига с пълна вълна, която се състои от четири диодна конфигурация и се нарича също така мостов токоизправител . Тази мрежа има възможност за коригиране на двете половини на AC входния сигнал.

Наблюдавайте разликата в крайния резултат от двете вериги. В полувълновата верига само един цикъл от входния променлив ток произвежда изход, докато при пълен мост и двата полуцикъла се трансформират в единична полярност DC.

Транзисторът

Електронен проект може да бъде практически невъзможно да бъде завършен без транзистор, който всъщност формира основния градивен елемент на електрониката.

Транзисторите са полупроводникови устройства, имащи три клеми или проводници. Изключително малкото количество ток или напрежение на един от проводниците позволява контрол на значително по-голямо количество ток, преминаващо през другите два проводника.

Това предполага, че транзисторите са най-подходящи за работа като усилватели и превключващи регулатори. Ще намерите две основни групи транзистори: биполярни (BJT) и полеви ефект (FET).

В тази дискусия ще се съсредоточим само върху биполярни транзистори BJT. Казано по-просто, чрез добавяне на допълваща връзка към p-n свързващ диод става възможно да се създаде силициев „сандвич“ с 3 отделения. Тази форма, подобна на сандвич, може да бъде n-p-n или p-n-p.

И в двата случая регионът на средната секция работи като кран или система за управление, която регулира количеството електрони или изместването на заряда през трите слоя. Трите секции на биполярен транзистор са емитер, основа и колектор. Основната област може да бъде доста тънка и има много по-малко легиращи атоми в сравнение с емитер и колектор.

В резултат на това много намаления ток на базата на емитер води до значително по-голям ток на емитер-колектор, който да се движи. Диодите и транзисторите са подобни с много важни свойства:

Преходът база-емитер, който прилича на диоден преход, няма да позволи електронен трансфер, освен ако напрежението напред не надвишава 0,7 волта. Прекомерното количество ток причинява нагряване на транзистора и работи ефективно.

В случай, че температурата на транзистора се повиши значително, може да се наложи да изключите веригата! В крайна сметка прекомерното количество ток или напрежение може да причини трайно увреждане на полупроводниковия материал, който представлява транзистора.

Днес могат да бъдат намерени различни видове транзистори. Често срещаните примери са:

Малък сигнал и превключване : Тези транзистори се прилагат за усилване на входни сигнали от ниско ниво до относително по-големи нива. Превключващите транзистори са създадени за пълно включване или за пълно изключване. Няколко транзистора могат да се използват еднакво за усилване и превключване еднакво добре.

Силов транзистор : Тези транзистори се използват в усилватели с висока мощност и захранвания. Тези транзистори обикновено са с големи размери и с удължен метален корпус, за да улеснят по-голямото разсейване на топлината и охлаждането, а също и за лесен монтаж на радиатори.

Висока честота : Тези транзистори се използват най-вече приспособления, базирани на RF, като радиостанции, телевизори и микровълни. Тези транзистори са изградени с по-тънка основна област и имат намалени размери на тялото. Схематичните символи за npn и pnp транзистори могат да бъдат видени по-долу:

Не забравяйте, че знакът със стрелка, който показва излъчващия щифт, винаги сочи към посоката на потока на отворите. Когато знакът със стрелка показва посока, която е противоположна на основата, тогава BJT има излъчвател, състоящ се от n-тип материал.

Този знак конкретно идентифицира транзистора като n-p-n устройство с основа, имаща материал от тип p. От друга страна, когато маркировката със стрелка сочи към основата, това означава, че основата е съставена от материал от n-тип и детайли, че излъчвателят и колекторът се състоят от материал от тип p и в резултат на това устройството е pnp BJT.

Как да Използвайте биполярни транзистори

Когато към основата на npn транзистор се приложи заземен потенциал или 0V, той инхибира потока на тока през клемите на емитер-колектор и транзисторът се изключва „изключен“.

В случай, че основата е пристрастена напред чрез прилагане на потенциална разлика от най-малко 0,6 волта през щифтовете на базовия емитер на BJT, тя незабавно инициира потока на тока от емитера към клемите на колектора и транзисторът се превключва ' На.'

Докато BJT се захранват само с тези два метода, транзисторът работи като превключвател ON / OFF. В случай, че основата е пристрастена напред, величината на тока на емитер-колектор става зависима от относително по-малките вариации на базовия ток.

The транзистор в такива случаи работи като усилвател . Тази конкретна тема е свързана с транзистор, където излъчвателят трябва да бъде общият заземителен терминал за входния и изходния сигнал, и е посочен като верига с общ емитер . Няколко основни схеми с общ емитер могат да бъдат визуализирани чрез следващите диаграми.

Транзистор като превключвател

Тази конфигурация на веригата приема само два вида входен сигнал, или 0V, или заземен сигнал, или положително напрежение + V над 0,7V. Следователно, в този режим транзисторът може да бъде включен или изключен. Резисторът в основата може да бъде между 1K и 10K ома.

Транзисторен DC усилвател

В тази верига променлив резистор създава отклонение напред към транзистора и регулира величината на тока база / емитер. Измервателният уред показва количеството ток доставя се през изводите на колекторния емитер.

Серийният резистор на измервателния уред осигурява безопасност на измервателния уред срещу прекомерен ток и предотвратява повреда на намотката на измервателния уред.

В реална схема на приложение потенциометърът може да бъде добавен с резистивен сензор, чието съпротивление варира в отговор на външен фактор като светлина, температура, влага и т.н.

Въпреки това, в ситуации, когато входните сигнали се променят бързо, променливотоков усилвател става приложим, както е обяснено по-долу:

Транзисторен усилвател за променлив ток

Схемата показва много основна транзисторизирана верига за усилвател на променлив ток. Кондензаторът, разположен на входа, блокира всяка форма на постоянен ток да влезе в основата. Резисторът, приложен за базовото отклонение, се изчислява, за да се установи напрежение, което е половината от нивото на захранване.

Сигналът, който се усилва, се плъзга по това постоянно напрежение и променя амплитудата си над и под това ниво на напрежение на референция.

Ако не се използва отклоняващият резистор, само половината захранване над нивото от 0.7V ще се усили, причинявайки големи количества неприятни изкривявания.

Относно посоката на тока

Знаем, че когато електроните пътуват през проводник, той генерира поток на ток през проводника.

Тъй като технически движението на електроните всъщност е от отрицателно заредена област към положително заредена област, тогава защо стрелката в диоден символ изглежда показва противоположен поток от електрони.

Това може да се обясни с няколко точки.

1) Според първоначалната теория на Бенджамин Франклин се приема, че потокът на електричество е от положителен към отрицателно зареден регион. След като обаче електроните бяха открити, това разкри истинската истина.

И все пак възприятието продължава да остава същото и схемите продължават да следват конвенционалното въображение, в което текущият поток се показва от положителен към отрицателен, защото по някакъв начин мисленето на обратното ни затруднява да симулираме резултатите.

2) В случай на полупроводници, всъщност дупките се движат противоположно на електроните. Това кара електроните да се изместват от положителни към отрицателни.

За да бъдем точни, трябва да се отбележи, че потокът от ток всъщност е потокът от заряд, създаден от присъствието или отсъствието на електрона, но що се отнася до електронния символ, ние просто намираме конвенционалния подход по-лесен за следване,

Тиристорът

Подобно на транзисторите, тиристорите също са полупроводникови устройства, които имат три терминала и играят важна роля в много електронни проекти.

Точно както транзисторът се включва с малък ток в един от проводниците, тиристорите също работят по подобен начин и позволяват провеждането на много по-голям ток през другите два допълващи проводника.

Единствената разлика е, че тиристорът няма способността да усилва осцилиращи променливотокови сигнали. Те реагират на управляващия входен сигнал чрез пълно включване или напълно изключване. Това е причината, поради която тиристорите са известни още като „полупроводникови превключватели“.

Контролирани със силиций изправители (SCR)

SCR са устройства, които представляват две основни форми на тиристори. Тяхната структура наподобява тази на биполярни транзистори, но SCR имат четвърти слой, следователно три кръстовища, както е показано на следващата фигура.

Вътрешното оформление на SCR и схематичният символ могат да бъдат визуализирани на следващото изображение.

Обикновено SCR пиновете се показват с единични букви като: A за анод, K (или C) за катод и G за порта.

Когато анодният pinA на SCR се прилага с положителен потенциал, който е по-висок от катодния щифт (K), двата най-външни кръстовища стават пристрастни напред, въпреки че централният p-n кръстовище остава обратно пристрастен, възпрепятствайки всеки поток от ток през тях.

Въпреки това, веднага щом щифтът G на вратата се приложи с минимално положително напрежение, той позволява много по-голяма мощност да се провежда през анодните / катодните щифтове.

В този момент SCR се фиксира и останките се включват дори след отстраняване на пристрастието на портата. Това може да продължи безкрайно, докато анодът или катодът за миг се разкачат от захранващата линия.

Следващият проект по-долу показва SCR, конфигуриран като превключвател за управление на лампа с нажежаема жичка.

Превключвателят от лявата страна е превключвател push-to-OFF, което означава, че се отваря при натискане, докато превключвателят от дясната страна е превключвател push-to-ON, който провежда при натискане. Когато този ключ се натисне за миг или само за секунда, той включва лампата.

Заключва SCR и лампата се включва постоянно. За да изключите лампата в първоначално състояние, левият страничен превключвател се натиска за кратко.

SCR се произвеждат с различни мощности и капацитет на работа, точно от 1 ампер, 100 волта до 10 ампера или повече и няколко стотици волта.

Триаци

Триаците се използват специално в електронни схеми, които изискват превключване на натоварване с високо напрежение.

Вътрешната структура на триак всъщност изглежда като два SCR, свързани в обратен паралел. Това означава, че симисторът получава способността да провежда електричество в двете посоки за постоянен ток, както и за променлив ток.

За да приложи тази функция, триакът е изграден с помощта на пет полупроводникови слоя с допълнителен n-тип регион. Синтезите на триак са свързани така, че всеки щифт да влиза в контакт с двойка от тези полупроводникови области.

Въпреки че режимът на работа на терминала на триак за затваряне е подобен на SCR, портата не е конкретно посочена към анодни или катодни терминали, тъй като триак може да води и по двата начина, така че портата да може да се активира с всеки от терминалите в зависимост от дали се използва положителен сигнал или отрицателен сигнал за спусъка на портата.

Поради тази причина двата основни терминала за носене на товар са обозначени като MT1 и MT2 вместо A или K. Буквите MT се отнасят за „главен терминал“. както е показано на следващата електрическа схема.

Когато се прилага симистор за превключване на променлив ток, траекторията се провежда само докато портата остава свързана към малък захранващ вход. След като сигналът на портата бъде премахнат, той все още държи симистора включен, но само докато цикълът на променлив ток достигне нулевата линия на пресичане.

След като захранването с променлив ток достигне нулевата линия, триакът се изключва за постоянно и свързаният товар за постоянно, докато сигналът на портата отново не се приложи.

Триаците могат да се използват за управление на повечето домакински уреди заедно с двигатели и помпи.

Въпреки че триаците също са категоризирани според текущия им капацитет за обработка или рейтинг като SCR, обикновено се предлагат SCR с много по-високи токови оценки от триак.

Полупроводник Устройства, излъчващи светлина

Когато са изложени на високи нива от светлина, топлина, електрони и подобни енергии, повечето полупроводници показват тенденцията да излъчват светлина при видимата дължина на вълната на човека или IR дължината на вълната.

Полупроводниците, които са идеално подходящи за това, са тези, които идват от семейството на p-n съединителни диоди.

Светодиодите (LED) правят това, като преобразуват електрическия ток директно във видима светлина. Светодиодите са изключително ефективни със своето преобразуване на ток към светлина, отколкото всяка друга форма на източник на светлина.

Използват се бели високо ярки светодиоди домашно осветление цели, докато цветните светодиоди се използват в декоративни приложения.

Интензивността на светодиода може да се контролира или чрез линейно намаляване на входния DC или чрез широчинно импулсна модулация вход, наречен също ШИМ.

Полупроводникови светлинни детектори

Когато всяка форма на енергия влезе в контакт с полупроводников кристал, това води до генериране на ток в кристала. Това е основният принцип зад работата на всички полупроводникови сензорни устройства за светлина.

Полупроводниковите светлинни детектори могат да бъдат категоризирани в основни типове:

Тези, които са изградени с помощта на pn съединителни полупроводници, а другите, които не са.

В това обяснение ще се занимаем само с p-n вариантите. Детекторите на светлината, базирани на P-n преход, са най-често използваният член от семейството на фотонните полупроводници.

Повечето са направени от силиций и могат да откриват както видима светлина, така и почти инфрачервена светлина.

Фотодиоди:

Фотодиоди са специално проектирани за електронни проекти, които са предназначени за усещане на светлина. Можете да ги намерите във всякакви джаджи, като например в камери, аларми за взлом , На живо комуникации и др.

В режим на детектор на светлина фотодиодът работи чрез генериране на дупка или споделяне на електрони в pn преход. Това води до движение на тока веднага щом p и n страничните клеми на кръстовището са свързани към външно захранване.

Когато се използва във фотоволтаичен режим, фотодиодът действа като източник на ток в присъствието на падаща светлина. В това приложение устройството започва да работи в режим на обратното пристрастие в отговор на светлинно осветление.

При липса на светлина все още тече минутен ток, известен като „тъмен ток“.

Фотодиодът обикновено се произвежда в много различни дизайни на опаковки. Те се предлагат най-вече в пластмасово тяло, предварително инсталирани лещи и филтрация и т.н.

Ключовото разграничение е размерът на полупроводника, който се използва за устройството. Фотодиодите, предназначени за високоскоростни времена на реакция при фотопроводима операция с обратен отклонение, са изградени с помощта на полупроводник с малка площ.

Фотодиодите с по-голяма площ са склонни да реагират малко бавно, но може да имат способността да доставят по-висока степен на чувствителност към светлинното осветление.

Фотодиодът и светодиодът имат идентичен схематичен символ, с изключение на посоката на стрелките, които са насочени навътре за фотодиода. Фотодиодите обикновено са свикнали да разпознават бързо вариращи импулси дори при близка инфрачервена дължина на вълната, както при комуникациите със светлинни вълни.

Долната схема илюстрира начина, по който фотодиодът може да бъде приложен в светломер. Резултатите от тази схема са доста линейни.

Фототранзистори

Фототранзисторите се прилагат в електронни проекти, които изискват по-висока степен на чувствителност. Тези устройства са създадени изключително, за да го използват за чувствителност към светлина във всички транзистори. Като цяло фототранзистор може да бъде намерен в npn устройство с широка основна секция, която може да бъде изложена на светлина.

Светлината, попадаща в основата, заменя мястото на естествения ток на емитер на базата, който съществува в нормалните npn транзистори.

Благодарение на тази функция, фототранзисторът е в състояние незабавно да усили вариациите на светлината. Обикновено има два типа npn фототранзистори, които могат да бъдат получени. Единият е със стандартна npn структура, алтернативният вариант се предлага с допълнителен npn транзистор, който предлага допълнително усилване, и е известен като транзистор „фотодарлингтон“.

Те са изключително чувствителни, макар и малко бавни в сравнение с обикновения npn фототранзистор. Схематичните символи, които обикновено се използват за фототранзистори, са дадени по-долу:

Фототранзисторите доста често се прилагат за откриване на променливи (променливи) светлинни импулси. В допълнение те се използват за идентифициране на непрекъсната (dc) светлина, като например следната схема, където се прилага фотодарлингтон за активиране на реле.

Този урок ще се актуализира редовно с нови спецификации на компонентите, така че, моля, следете.




Предишен: Оптична схема - Предавател и приемник Напред: Reed Switch - работещ, схеми за приложение