Electronica elementară explicată

Pentru un începător în domeniul electronicii, construirea proiecte electronice de bază dintr-o diagramă de circuit ar putea fi copleșitor. Acest ghid rapid este destinat să ajute începătorii, oferindu-le detalii utile despre piesele electronice, precum și despre tehnicile de construire a circuitelor. Vom examina părțile elementare cum ar fi rezistențele, condensatoarele, inductoarele, transformatoarele și potențiometrele.

REZISTENTE

Un rezistor este o parte care disipă puterea, în mod normal prin intermediul căldurii. Implementarea este definită de relația cunoscută sub numele de legea lui Ohm: V = I X R unde V este tensiunea peste rezistor în volți, I se referă la curentul prin rezistor în amperi și R este valoarea rezistorului în ohmi. Reprezentările pentru un rezistor sunt prezentate în Fig. 1.1.

Ori suntem capabili folosiți rezistorul pentru a modifica tensiunea la o anumită locație din circuit sau am putea să o aplicăm pentru a schimba curentul la o locație dorită a circuitului.

Valoarea rezistorului poate fi identificată prin inelele colorate din jurul său. Veți găsi 3 inele sau benzi fundamentale care ne oferă aceste detalii (Fig. 1.2).

Benzile sunt vopsite cu culori specifice și fiecare bandă colorată reprezintă un număr așa cum este prezentat în Tabelul 1.1. De exemplu, când benzile sunt maro, roșu și portocaliu, valoarea rezistorului va fi de 12 X 1.00,0 sau 12.000 ohmi 1.000 ohmi este în mod normal identificată ca kilohm sau k, în timp ce 1.000.000 se numește megohm sau MOhm.

Ultimul inel sau bandă colorată înseamnă magnitudinea de toleranță a rezistorului, pentru valoarea particulară a rezistorului. Aurul arată o toleranță de + sau - 5% (± 5%), argintul înseamnă că este de + sau - 10% (± 10%). Dacă nu găsiți nicio bandă tolrance prezentă, de obicei înseamnă că toleranța este de ± 20%.

În general vorbind, cu cât este mai mare rezistența, cu atât este mai mare puterea pe care ar trebui să o gestioneze. Puterea nominală în wați poate diferi de la 1/8 W până la mulți wați. Această putere este în esență produsul tensiunii (V) și curentului (I) care trece prin rezistor.

Aplicând legea lui Ohm putem determina puterea (P) disipată de un rezistor ca P = V X I = I ^ 2R = V ^ 2 / R unde R este valoarea rezistorului. Nu veți găsi niciun aspect negativ electric în timp ce lucrați cu un rezistor care poate fi practic mai mare decât specificațiile necesare.

Singurul dezavantaj ușor ar putea fi sub forma unei dimensiuni mecanice crescute și poate a unor costuri mai mari.

CAPACITORI

Denumirea anterioară pentru orice condensator era condensator, deși numele actual pare mai legat de funcția sa reală. Un condensator este proiectat cu o „capacitate” de stocare a energiei electrice.

Funcția de bază a unui condensator este de a permite trecerea unui curent alternativ (a.c.) prin acesta, dar de a bloca un curent continuu (d.c.).

O altă considerație crucială este că, în cazul în care un d.c. tensiunea, de exemplu printr-o baterie, este conectată la un condensator pentru o clipă, în esență, acest DC va continua să rămână pe cablurile condensatorului până când fie un element ca un rezistor este atașat peste el, fie poate fi în cele din urmă scurtcircuitați bornele condensatorului între ele provocând descărcarea energiei stocate.

CONSTRUCTIE

În general, un condensator este format dintr-o pereche de plăci separate de un conținut izolant cunoscut sub numele de dielectric.

Dielectricul ar putea fi format din aer, hârtie, ceramică, polistiren sau orice alt tip de material adecvat. Pentru valori de capacitate mai mari se folosește un electrolit pentru separarea dielectrică. Această substanță electrolitică are capacitatea de a stoca energia electrică cu o eficiență mare.

Un DC constant este de obicei necesar pentru funcționarea capacitivă. Acesta este motivul pentru care în schemele de circuite găsim cablul pozitiv al condensatorului indicat ca un bloc alb, în ​​timp ce partea negativă ca un bloc negru.

Condensatoarele variabile sau reglabile includ palete rotative separate printr-un spațiu de aer sau un izolator, cum ar fi mica. Cât de mult se suprapun aceste aripi, determină magnitudinea capacității , iar acest lucru poate fi modificat sau ajustat prin deplasarea axului condensatorului variabil.

Capacitatea este măsurată în Farads. Cu toate acestea, un condensator Farad ar putea fi substanțial mare pentru orice utilizare practică. Prin urmare, condensatorii sunt desemnați fie în microfarade (uF), nanofarad (nF), fie în picofarade (pF).

Un milion de picofarade corespunde unei singure microfarade, iar un milion de microfarade este egal cu un Farad în mărime. Deși nanofaradele (nF) nu sunt utilizate foarte des, o nanofaradă reprezintă o mie de picofarade.

Ocazional, puteți găsi condensatori mai mici cu coduri de culoare marcate pe ei, la fel ca rezistențele.

Pentru acestea, valorile ar putea fi determinate în pF așa cum este demonstrat în diagrama de culori alăturată. Perechea de benzi din partea de jos oferă toleranța și tensiunea maximă de lucru a condensatorului.

Trebuie remarcat cu strictețe că tensiunea nominală imprimată pe corpul condensatorului reprezintă limita de tensiune maximă tolerabilă absolută a condensatorului care nu trebuie niciodată depășită. De asemenea, atunci când sunt implicați condensatori electrolitici, polaritatea trebuie verificată cu atenție și lipită corespunzător.

INDUCTORI

În circuitele electronice Inductor caracteristicile de lucru sunt exact opusul condensatoarelor. Inductoarele arată tendința de a trece un curent continuu prin ele, dar încearcă să se opună sau să reziste curentului alternativ. Ele sunt de obicei sub formă de bobine de sârmă de cupru super emailate, înfășurate în mod normal în jurul unui fost.

Pentru a crea valoare ridicată inductori , un material feros este introdus în mod normal ca miez sau poate fi instalat ca un capac care înconjoară bobina extern.

O caracteristică importantă a inductorului este capacitatea sa de a genera un „e.m.f. spate”. de îndată ce o tensiune aplicată este îndepărtată pe un inductor. Acest lucru se întâmplă în mod normal datorită caracteristicii inerente a unui inductor pentru compensarea pierderii curentului original de-a lungul curentului.

Simbolurile schematice ale inductorului pot fi văzute în Fig. 1.5. Unitatea de inductanță este Henry, deși pentru în general se folosesc millihenrys sau microhenrys (mH și respectiv) inductoare de măsurare în aplicații practice.

Un millihenry are 1000 microhenry, în timp ce o mie millihenry este egal cu Henry. Inductoarele sunt una dintre acele componente care nu sunt ușor de măsurat, mai ales dacă valoarea reală nu este tipărită. De asemenea, acestea devin și mai complexe de măsurat atunci când acestea sunt construite acasă folosind parametri non-standard.

Când inductoarele sunt utilizate pentru blocarea semnalelor de curent alternativ, acestea se numesc inductoare de radiofrecvență sau inductoare RF (RFC). Inductoarele sunt utilizate cu condensatori pentru a forma circuite reglate, care permit doar banda calculată de frecvențe și blochează restul.

CIRCUITE REGLATE

Un circuit acordat (Fig. 1.6), care implică un inductor L și un condensator C, va permite, în esență, fie o anumită frecvență să se deplaseze și să blocheze toate celelalte frecvențe, fie să blocheze o anumită valoare a frecvenței și să le lase să treacă pe toate celelalte. prin.

O măsură a selectivității unui circuit reglat, care constată valoarea frecvenței, devine factorul său Q (pentru calitate).

Această valoare reglată a frecvenței este denumită și frecvență rezonantă (f0) și este măsurată în hertz sau cicluri pe secundă.

Un condensator și un inductor pot fi folosiți în serie sau în paralel pentru a forma un circuit rezonant reglat (Fig. 1.6.a). Un circuit acordat în serie poate avea pierderi mici comparativ cu un circuit acordat în paralel (Fig. 1.6.b) are o pierdere mare.

Când menționăm pierderea aici, se referă de obicei la raportul dintre tensiunea din rețea și curentul care circulă prin rețea. Aceasta este, de asemenea, cunoscută sub numele de impedanță (Z).

Denumirile alternative pentru această impedanță pentru componente specifice pot fi sub forma de ex. rezistență (R) pentru rezistențe și reactanță (X) pentru inductoare și condensatoare.

TRANSFORMATORI

Se folosesc transformatoare pentru intensificarea tensiunii / curentului alternativ de intrare la niveluri de ieșire mai mari sau pentru coborârea acestuia în niveluri de ieșire mai mici. Această funcționare asigură, de asemenea, simultan o izolare electrică completă între intrarea CA și ieșirea CA. Câteva transformatoare pot fi observate în Fig. 1.7.

Fabricile semnifică toate detaliile pe partea primară sau pe partea de intrare prin sufixul „1”. Partea secundară, sau partea de ieșire, este semnificată prin sufixul „2” T1 și T2 indică numărul de rotații pe primar și secundar în mod corespunzător. Atunci:

Când un transformatorul este proiectat pentru coborârea rețelei de 240 V la o tensiune mai mică, să zicem 6 V, latura primară implică un număr relativ mai mare de spire folosind sârmă mai subțire, în timp ce partea secundară este construită folosind un număr relativ mai mic de ture, dar folosind sârmă mult mai groasă.

Acest lucru se datorează faptului că tensiunea mai mare implică un curent proporțional mai mic și, prin urmare, un fir mai subțire, în timp ce tensiunea mai mică implică un curent proporțional mai mare și, prin urmare, un fir mai gros. Valorile nete ale puterii primare și secundare (V x I) sunt aproape egale într-un transformator ideal.

Când înfășurarea transformatorului are o extragere a sârmei extrase dintr-una din ture (Fig. 1.7.b), rezultă împărțirea tensiunii înfășurării pe filetare, care este proporțională cu numărul de ture ale înfășurării separate prin sârmă filetată la mijloc.

Mărimea tensiunii nete de la capătul la cap la înfășurarea secundară va fi în continuare conform formulei prezentate mai sus

Cât de mare poate fi un transformator depinde de amploarea specificației sale curente secundare. Dacă specificația actuală este mai mare, dimensiunile transformatorului cresc și ele proporțional.

Există, de asemenea, transformatoare în miniatură concepute pentru circuite de înaltă frecvență , ca radiouri, emițătoare etc și au un condensator încorporat atașat peste bobină.

Cum se utilizează semiconductorii în proiecte electronice

De: Pădurea M. Mims

Construirea și experimentarea cu proiecte electronice pot fi pline de satisfacții, dar foarte provocatoare. Devine și mai satisfăcător, atunci când tu ca colecţionar finalizați construirea unui proiect de circuit, porniți-l și găsiți un model de lucru util dezvoltat din câteva componente nedorite. Acest lucru te face să te simți creator, în timp ce proiectul de succes îți prezintă eforturile și cunoștințele uriașe în domeniul respectiv.

Acest lucru poate fi doar pentru a vă distra în timpul liber. Unii alți oameni ar putea dori să realizeze un proiect care nu este încă fabricat sau pot personaliza un produs electronic de piață într-o versiune mai inovatoare.

Pentru a obține succesul sau pentru a depana o eroare de circuit, va trebui să fiți bine versat în ceea ce privește funcționarea diferitelor componente și modul de implementare corectă în circuite practice. OK, așa că hai să trecem la subiect.

În acest tutorial vom începe semiconductorii.

Cum Semiconductor este creat folosind siliciu

Veți găsi o varietate de componente semiconductoare, dar siliciul, care este elementul principal al nisipului, se numără printre cele mai cunoscute elemente. Un atom de siliciu este format din doar 4 electroni în interiorul învelișului său exterior.

Cu toate acestea, ar putea fi drag să obțineți 8 dintre ele. Ca rezultat, un atom de siliciu colaborează cu atomii săi învecinați pentru a împărtăși electroni în modul următor:

Când un grup de atomi de siliciu își împărtășesc electronii externi, rezultă formarea unui aranjament cunoscut sub numele de cristal.

Desenul de mai jos prezintă un cristal de siliciu care are doar electronii lor externi. În forma sa pură, siliciul nu oferă un scop util.

Din acest motiv, producătorii îmbunătățesc aceste articole pe bază de siliciu cu fosfor, bor și ingrediente suplimentare. Acest proces se numește „dopaj” al siliciului. Odată ce dopajul este implementat siliciu, acesta este îmbunătățit cu proprietăți electrice utile.

Siliciul dopat P și N : Elemente precum borul, fosforul, pot fi utilizate în mod eficient pentru combinarea cu atomi de siliciu la fabricarea cristalelor. Iată trucul: un atom de bor include doar 3 electroni în învelișul său exterior, în timp ce un atom de fosfor include 5 electroni.

Când siliconul este combinat sau dopat cu niște electroni din fosfor, acesta se transformă în siliciu de tip n (n = negativ). Atunci când siliciu este fuzionat cu atomi de bor cărora nu le lipsește un electron, siliciul se transformă într-un siliciu de tip p (p = pozitiv).

Silicon de tip P. Atunci când atomul de bor este dopat cu un grup de atomi de siliciu, dă naștere unei cavități electronice libere numită „gaură”.

Această gaură face posibil ca un electron dintr-un atom vecin să „cadă” în fantă (gaură). Aceasta înseamnă că o „gaură” și-a schimbat poziția într-o locație nouă. Rețineți că găurile pot pluti cu ușurință pe siliciu (în același mod în care bulele se mișcă pe apă).

N-tip siliciu. Atunci când un atom de fosfor este combinat sau dopat cu un grup de atomi de siliciu, sistemul oferă un electron suplimentar care este permis să se transfere peste cristalul de siliciu cu relativ confort.

Din explicația de mai sus înțelegem că un siliciu de tip n va facilita trecerea electronilor provocând saltul electronilor de la un atom la altul.

Pe de altă parte, un siliciu de tip p va permite, de asemenea, trecerea electronilor, dar în direcția opusă. Deoarece într-un tip p, găurile sau cochilii de electroni liberi sunt cele care provoacă relocarea electronilor.

Este ca și cum ai compara o persoană care aleargă pe sol și o persoană care aleargă pe un banda de alergat . Când o persoană aleargă pe sol, solul rămâne papetărie, iar persoana se mișcă înainte, în timp ce pe bandă rulează persoana rămâne papetărie, solul se mișcă înapoi. În ambele situații, persoana trece printr-o mișcare relativă înainte.

Înțelegerea diodelor

Diodele pot fi comparate cu supapele și, prin urmare, joacă un rol crucial în proiectele electronice de control al direcției de curgere a energiei electrice într-o configurație de circuit.

Știm că atât siliconul de tip n, cât și cel de tip p au capacitatea de a conduce electricitatea. Rezistența ambelor variante depinde de procentul de găuri sau de electronii suplimentari pe care îi deține. Ca rezultat, cele două tipuri pot fi, de asemenea, capabile să se comporte ca niște rezistențe, restricționând curentul și permițându-i să curgă doar într-o direcție specifică.

Prin crearea mai multor silicii de tip p în interiorul unei baze de siliciu de tip n, electronii pot fi restricționați să se deplaseze peste siliciu într-o singură direcție. Aceasta este starea exactă de lucru care poate fi observată în diode, create cu o joncțiune p-n siliciu doping.

Cum funcționează dioda

Următoarea ilustrație ne ajută să obținem o clarificare ușoară cu privire la modul în care o diodă răspunde la electricitate într-o singură direcție (înainte) și asigură blocarea energiei electrice în direcția opusă (invers).

În prima figură, diferența de potențial a bateriei determină respingerea găurilor și a electronilor spre joncțiunea p-n. În cazul în care nivelul de tensiune depășește 0,6 V (pentru o diodă de siliciu), electronii sunt stimulați să sară peste joncțiune și să se topească cu găurile, făcând posibilă transferul unei sarcini de curent.

În a doua figură, diferența de potențial a bateriei face ca găurile și electronii să fie îndepărtați de joncțiune. Această situație împiedică fluxul de sarcină sau curent să îi blocheze drumul. Diodele sunt de obicei încapsulate într-o carcasă mică de sticlă cilindrică.

O bandă circulară întunecată sau albicioasă marcată în jurul unui capăt al corpului diodei identifică terminalul catodului său. Celălalt terminal devine în mod natural terminalul anodic. Imaginea de mai sus demonstrează atât învelișul fizic al diodei, cât și simbolul său schematic.

Deja am înțeles că o diodă poate fi comparată cu un comutator electronic unic. Încă trebuie să înțelegeți pe deplin câțiva factori de funcționare a diodei.

Mai jos sunt câteva puncte cruciale:

1. O diodă nu poate conduce electricitatea până când tensiunea înainte aplicată atinge un anumit nivel de prag.

Pentru diodele de siliciu, este de aproximativ 0,7 volt.

2. Când curentul direct devine prea mare sau peste valoarea specificată, dioda semiconductoare ar putea să se rupă sau să ardă! Și contactele terminale interne s-ar putea dezintegra.

Dacă unitatea arde, dioda poate prezenta dintr-o dată conducerea ambelor direcții terminale. Căldura generată din cauza acestei defecțiuni poate vaporiza aparatul în cele din urmă!

3. Tensiunea inversă excesivă poate duce la o diodă care să conducă în direcția opusă. Deoarece această tensiune este destul de mare, creșterea neașteptată a curentului poate sparge dioda.

Tipuri și utilizări ale diodelor

Diodele sunt disponibile în mai multe forme și specificații diferite. Mai jos sunt câteva dintre formele importante care sunt frecvent utilizate în circuitele electrice:

Diodă de semnal mică: Aceste tipuri de diode pot fi folosite pentru conversia de curent alternativ în curent redus, pentru detectarea sau demodularea semnalelor RF , în tensiune aplicație multiplicatoare , operații logice, pentru neutralizarea vârfurilor de înaltă tensiune etc. pentru realizarea redresoarelor de putere.

Redresoare de putere Diodele : au atribute și caracteristici similare cu o diodă de semnal mică, dar acestea sunt evaluate la gestionează magnitudini semnificative ale curentului . Acestea sunt montate peste carcase metalice mari care ajută la absorbția și disiparea căldurii nedorite și distribuirea acesteia pe o placă de radiator atașată.

Redresoarele de putere pot fi văzute mai ales în sursele de alimentare. Variantele obișnuite sunt 1N4007, 1N5402 / 5408, 6A4 etc.

Diodă Zener : Acesta este un tip special de diodă caracterizat cu o tensiune specifică de rupere inversă. Adică, diodele zener pot funcționa ca un comutator de limitare a tensiunii. Diodele Zener sunt evaluate cu tensiuni de rupere absolute (Vz) care pot varia de la 2 la 200 volți.

Diode sau LED-uri care emit lumină : Toate formele de diode au proprietatea de a emite un pic de radiație electromagnetică atunci când sunt aplicate la o tensiune bais directă.

Cu toate acestea, diodele create cu materiale semiconductoare, cum ar fi fosfura de arsenidă de galiu, au capacitatea de a emite o cantitate semnificativ mai mare de radiații în comparație cu diodele obișnuite de siliciu. Acestea se numesc diode emițătoare de lumină sau LED-uri.

Fotodiodă : La fel cum diodele emit o anumită radiație, ele prezintă, de asemenea, un anumit nivel de conducere atunci când sunt iluminate de o sursă de lumină externă.
Cu toate acestea, diodele special concepute pentru a detecta și răspunde la lumină sau iluminare se numesc fotodiode.

Acestea încorporează o fereastră de sticlă sau plastic care permite luminii să pătrundă în zona sensibilă la lumină a diodei.

De obicei, acestea au o zonă mare de joncțiune pentru expunerea necesară la lumină.

Siliciul facilitează realizarea de fotodiode eficiente.

Diferite tipuri de diode sunt utilizate pe scară largă în numeroase aplicații. Pentru moment, haideți să discutăm câteva funcții importante pentru un semnal mic diode și redresoare :

Primul este un circuit redresor cu unică undă prin care un curent alternativ cu o sursă de polaritate dublă variabilă este rectificat într-un semnal sau tensiune de polaritate unică (dc).

A doua configurație este circuitul redresor cu undă completă care cuprinde o configurație cu patru diode și este, de asemenea, denumit ca redresor de punte . Această rețea are capacitatea de a rectifica ambele jumătăți ale unui semnal de intrare AC.

Respectați distincția în rezultatul final din cele două circuite. În circuitul cu jumătate de undă, doar un ciclu de intrare CA produce o ieșire, în timp ce în punte completă ambele semicicluri sunt transformate într-o singură polaritate DC.

Tranzistorul

Un proiect electronic poate fi practic imposibil de realizat fără un tranzistor, care formează de fapt elementul de bază al electronicii.

Tranzistoarele sunt dispozitive semiconductoare care au trei terminale sau cabluri. O cantitate excepțional de mică de curent sau tensiune pe unul dintre cabluri permite controlul unei cantități semnificativ mai mari de curent de trecere prin celelalte două conductoare.

Aceasta înseamnă că tranzistoarele sunt cele mai potrivite pentru a funcționa ca amplificatoare și regulatoare de comutare. Veți găsi două grupuri primare de tranzistoare: bipolar (BJT) și efect de câmp (FET).

În această discuție ne vom concentra doar pe tranzistoarele bipolare BJT. Pur și simplu, prin adăugarea unei joncțiuni complementare la o diodă de joncțiune p-n, devine posibilă crearea unui „sandwich” din siliciu cu 3 compartimente. Această formație de tip sandwich poate fi fie n-p-n, fie p-n-p.

În ambele cazuri, regiunea secțiunii medii funcționează ca un robinet sau un sistem de control care reglează cantitatea de electroni sau deplasarea sarcinii pe cele 3 straturi. Cele 3 secțiuni ale unui tranzistor bipolar sunt emițătorul, baza și colectorul. Regiunea de bază poate fi destul de subțire și are mult mai puțini atomi de dopaj în comparație cu emițătorul și colectorul.

Ca rezultat, un curent de bază emițător mult redus are ca rezultat un curent emițător-colector mult mai mare de deplasat. Diodele și tranzistoarele sunt similare cu multe proprietăți cruciale:

Joncțiunea bază-emițător care seamănă cu o joncțiune cu diodă nu va permite transferul de electroni decât dacă tensiunea directă depășește 0,7 volt. O cantitate excesivă de curent provoacă încălzirea tranzistorului și funcționează eficient.

În cazul în care o temperatură a tranzistorului crește semnificativ, poate fi necesar să opriți circuitul! În cele din urmă, o cantitate excesivă de curent sau tensiune poate provoca o deteriorare permanentă a materialului semicondictor care constituie tranzistorul.

Diverse tipuri de tranzistoare pot fi găsite astăzi. Exemple comune sunt:

Semnal și comutare mici : Aceste tranzistoare sunt aplicate pentru amplificarea semnalelor de intrare de nivel scăzut la niveluri relativ mai mari. Tranzistoarele de comutare sunt create fie pentru a porni complet, fie pentru a opri complet. Mai multe tranzistoare pot fi utilizate în mod egal pentru amplificare și comutare la fel de frumos.

Tranzistor de putere : Aceste tranzistoare sunt utilizate în amplificatoare de mare putere și surse de alimentare. Aceste tranzistoare sunt de obicei de dimensiuni mari și cu carcasă metalică extinsă pentru a facilita o mai mare disipare și răcire a căldurii și, de asemenea, pentru instalarea ușoară a radiatoarelor.

Frecventa inalta : Aceste tranzistoare sunt gadget-uri bazate pe RF, cum ar fi radiouri, televizoare și microunde. Acești tranzistori sunt construiți cu o regiune de bază mai subțire și au dimensiuni reduse ale corpului. Simbolurile schematice pentru tranzistoarele npn și pnp pot fi observate mai jos:

Amintiți-vă că semnul săgeții care indică știftul emițătorului indică întotdeauna spre direcția de curgere a găurilor. Când semnul săgeată arată o direcție opusă față de bază, atunci BJT are un emițător format din material de tip n.

Acest semn identifică în mod specific tranzistorul ca un dispozitiv n-p-n cu baza având un material de tip p. Pe de altă parte, atunci când semnul săgeții este îndreptat spre bază, aceasta indică baza este alcătuită din material de tip n și detalii că emițătorul și colectorul constau atât din material de tip p, cât și, ca urmare, dispozitivul este un pnp BJT.

Cum să Utilizați tranzistoare bipolare

Atunci când un potențial de masă sau 0V este aplicat la baza unui tranzistor npn, acesta inhibă fluxul de curent peste terminalele emițător-colector și tranzistorul este oprit.

În cazul în care baza este polarizată înainte aplicând o diferență de potențial de cel puțin 0,6 volți pe pinii emițătorului de bază ai BJT, aceasta inițiază instant curentul de curent de la emițător la bornele colectorului și se spune că tranzistorul este comutat ' pe.'

În timp ce BJT-urile sunt alimentate numai în aceste două metode, tranzistorul funcționează ca un comutator ON / OFF. În cazul în care baza este orientată înainte, magnitudinea curentului emițător-colector devine dependentă de variațiile relativ mai mici ale curentului de bază.

tranzistorul în astfel de cazuri funcționează ca un amplificator . Acest subiect special se referă la un tranzistor unde emițătorul ar trebui să fie terminalul comun de masă pentru ambele semnal de intrare și de ieșire și este menționat ca circuit de emițător comun . Câteva circuite de bază cu emițător comun pot fi vizualizate prin următoarele diagrame.

Tranzistorul ca un comutator

Această configurație a circuitului acceptă doar două tipuri de semnal de intrare, fie un semnal de 0V sau de masă, fie o tensiune pozitivă + V peste 0,7V. Prin urmare, în acest mod tranzistorul poate fi fie pornit, fie oprit. Rezistența de la bază ar putea fi între 1K și 10K ohmi.

Amplificator de tranzistor DC

În acest circuit rezistor variabil creează o polarizare directă a tranzistorului și reglează magnitudinea curentului de bază / emițător. Contorul arată cantitatea de curent livrate prin cablurile emițătorului colector.

Rezistorul din seria contorului asigură siguranța contorului împotriva curentului excesiv și previne deteriorarea bobinei contorului.

Într-un circuit real de aplicare, potențiometrul poate fi adăugat cu un senzor rezistiv, a cărui rezistență variază ca răspuns la un factor extern, cum ar fi lumina, temperatura, umiditatea etc.

Cu toate acestea, în situațiile în care semnalele de intrare variază rapid, devine aplicabil un circuit amplificator de curent alternativ, după cum se explică mai jos:

Amplificator de curent alternativ cu tranzistor

Diagrama circuitului prezintă un circuit amplificator de curent alternativ foarte tranzistorizat. Condensatorul poziționat la intrare blochează orice formă de curent continuu să intre în bază. Rezistența aplicată pentru polarizarea de bază este calculată pentru a stabili o tensiune care este jumătate din nivelul de alimentare.

Semnalul care este amplificat „alunecă” de-a lungul acestei tensiuni constante și își schimbă amplitudinea peste și sub acest nivel de tensiune de referință.

Dacă rezistorul de polarizare nu ar fi utilizat, doar jumătate din alimentarea peste nivelul de 0,7V s-ar amplifica provocând cantități mari de distorsiuni neplăcute.

În ceea ce privește direcția curentului

Știm că atunci când electronii se deplasează printr-un conductor, acesta generează un flux de curent prin conductor.

Deoarece, din punct de vedere tehnic, mișcarea electronilor este de fapt dintr-o regiune încărcată negativ în regiune încărcată pozitiv, atunci de ce semnul săgeții dintr-un simbol al diodei pare să indice un flux opus de electroni.

Acest lucru poate fi explicat cu câteva puncte.

1) Conform teoriei inițiale a lui Benjamin Franklin, s-a presupus că fluxul de electricitate este de la regiunea încărcată pozitivă la cea negativă. Cu toate acestea, odată descoperiți electronii, acesta a dezvăluit adevărul real.

Cu toate acestea, percepția a continuat să rămână aceeași, iar schemele au continuat să urmeze imaginația convențională în care fluxul curent este arătat de la pozitiv la negativ, deoarece gândirea cumva contrară ne face dificilă simularea rezultatelor.

2) În cazul semiconductoarelor, de fapt găurile se deplasează opuse electronilor. Acest lucru face ca electronii să pară că se schimbă de la pozitiv la negativ.

Pentru a fi precis, trebuie remarcat faptul că fluxul de curent este de fapt fluxul de sarcină creat de prezența sau absența electronului, dar în ceea ce privește simbolul electronic, găsim pur și simplu abordarea convențională mai ușor de urmat,

Tiristorul

La fel ca tranzistoarele, tiristoarele sunt, de asemenea, dispozitive semiconductoare care au trei terminale și joacă un rol important în multe proiecte electronice.

La fel cum un tranzistor pornește cu un curent mic la unul dintre cabluri, tiristoarele funcționează, de asemenea, în mod similar și permit un curent mult mai mare să conducă prin intermediul celorlalte două cabluri complementare.

Singura diferență este că tiristorul nu are capacitatea de a amplifica semnalele de curent alternativ oscilante. Acestea răspund la semnalul de intrare al controlului fie pornind sau oprit complet. Acesta este motivul pentru care tiristoarele sunt cunoscute și sub denumirea de „comutatoare în stare solidă”.

Redresoare controlate de siliciu (SCR)

SCR-urile sunt dispozitive care reprezintă două forme de bază ale tiristoarelor. Structura lor seamănă cu cea a tranzistoarelor bipolare, dar SCR-urile au un al patrulea strat, deci trei joncțiuni, așa cum se ilustrează în figura următoare.

Aspectul intern SCR și simbolul schematic pot fi vizualizate în următoarea imagine.

În mod normal, pinout-urile SCR sunt afișate cu litere simple ca: A pentru anod, K (sau C) pentru catod și G pentru poartă.

Când pinul anodic al unui SCR este aplicat cu un potențial pozitiv mai mare decât pinul catodic (K), cele două joncțiuni exterioare devin polarizate înainte, deși joncțiunea centrală p-n rămâne polarizată invers, inhibând orice flux de curent prin ele.

Cu toate acestea, de îndată ce pinul de poartă G este aplicat cu o tensiune pozitivă minimă, acesta permite o putere mult mai mare de a conduce prin pinii anodici / catodici.

În acest moment, SCR se blochează și rămășițele sunt pornite chiar și după îndepărtarea polarizării porții. Acest lucru poate continua la infinit până când anodul sau catodul sunt deconectate momentan de linia de alimentare.

Următorul proiect de mai jos prezintă un SCR configurat ca un comutator pentru controlul unei lămpi incandescente.

Comutatorul din partea stângă este un comutator push-to-OFF, ceea ce înseamnă că se deschide când este apăsat, în timp ce comutatorul din partea dreaptă este un comutator push-to-ON care acționează când este apăsat. Când acest comutator este apăsat momentan sau doar sau o secundă, acesta aprinde lampa.

SCR se blochează și lampa se aprinde permanent. Pentru a opri lampa la starea inițială, comutatorul din partea stângă este apăsat momentan.

SCR-urile sunt fabricate cu puteri și capacități de manipulare diferite, de la 1 amp, 100 volți la 10 amperi sau mai mult și câteva sute de volți.

Triacuri

Triac-urile sunt utilizate în mod special în circuitele electronice care necesită comutare de sarcină de înaltă tensiune.

Structura internă a unui triac arată de fapt ca două SCR-uri unite în paralel invers. Acest lucru înseamnă că un triac are capacitatea de a conduce electricitatea atât în ​​direcțiile de curent continuu, cât și în surse de curent alternativ.

Pentru a implementa această caracteristică, triac este construit folosind cinci straturi de semiconductori cu o regiune de tip n suplimentară. Pinurile triac sunt conectate astfel încât fiecare pin să intre în contact cu o pereche din aceste regiuni semiconductoare.

Deși modul de lucru al unui terminal de poartă triac este similar cu un SCR, poarta nu este menționată în mod specific la terminalele anodice sau catodice, deoarece triacul poate conduce ambele sensuri, astfel încât poarta poate fi activată cu oricare dintre terminale, în funcție de dacă este utilizat un semnal pozitiv sau un semnal negativ pentru declanșatorul porții.

Din acest motiv, cele două terminale principale de încărcare ale triacului sunt desemnate ca MT1 și MT2 în loc de A sau K. Literele MT se referă la „terminalul principal”. așa cum se arată în următoarea schemă de circuit.

Când se aplică un triac pentru comutarea unui CA, traicul se desfășoară numai atât timp cât poarta rămâne conectată la o intrare mică de alimentare. Odată ce semnalul de poartă este eliminat, acesta păstrează triacul pornit, dar numai până când ciclul formei de undă AC ajunge la linia de trecere zero.

Odată ce alimentarea cu curent alternativ ajunge la linia zero, triac se oprește singur și sarcina conectată permanent, până când semnalul porții este aplicat din nou.

Triac-urile pot fi utilizate pentru controlul majorității aparatelor de uz casnic, împreună cu motoare și pompe.

Deși triac-urile sunt, de asemenea, clasificate în funcție de capacitatea lor curentă de manevrare sau de rating, cum ar fi SCR-urile, SCR-urile sunt, în general, disponibile cu ratinguri de curent mult mai mari decât un triac.

Semiconductor Dispozitive care emit lumină

Când sunt expuse la niveluri ridicate de lumină, căldură, electroni și energii similare, majoritatea semiconductoarelor arată tendința de a emite lumină la lungimea de undă vizibilă a omului sau lungimea de undă IR.

Semiconductorii care sunt ideali pentru aceasta sunt cei care vin în familia diodelor de joncțiune p-n.

Diodele emițătoare de lumină (LED) fac acest lucru prin conversia curentului electric direct în lumină vizibilă. LED-urile sunt extrem de eficiente, cu curentul său la lumină, decât orice altă formă de sursă de lumină.

Se folosesc LED-uri albe puternice iluminarea casei în timp ce LED-urile colorate sunt utilizate în aplicații decorative.

Intensitatea LED-ului poate fi controlată fie prin scăderea liniară a intrării DC, fie prin modularea lățimii pulsului intrare numită și PWM.

Detectoare de lumină semiconductoare

Când orice formă de energie vine în contact cu un cristal semiconductor, aceasta duce la generarea unui curent în cristal. Acesta este principiul de bază din spatele funcționării tuturor dispozitivelor cu senzor de lumină semiconductor.

Detectoarele de lumină semiconductoare pot fi clasificate în tipuri principale:

Cele construite folosind semiconductori de joncțiune pn și celelalte care nu sunt.

În această explicație ne vom ocupa doar de variantele p-n. Detectoarele de lumină pe bază de joncțiune P-n sunt cel mai utilizat membru al familiei de semiconductori fotonici.

Majoritatea sunt fabricate din siliciu și pot detecta atât lumina vizibilă, cât și aproape-infraroșu.

Fotodiodele:

Fotodiodele sunt special concepute pentru proiecte electronice care sunt proiectate pentru detectarea luminii. Le puteți găsi în tot felul de gadgeturi, cum ar fi în camere, alarme antiefracție , Trăi comunicații etc.

În modul detector de lumină, o foto-diodă funcționează prin generarea unei găuri sau a partajării electronilor la o joncțiune pn. Acest lucru face ca curentul să se miște imediat ce bornele laterale ale joncțiunii p și n sunt conectate la o sursă externă.

Atunci când este utilizat în modul fotovoltaic, fotodioda acționează ca o sursă de curent în prezența unei lumini incidente. În această aplicație dispozitivul începe să funcționeze în modul de polarizare inversă ca răspuns la o iluminare ușoară.

În absența luminii, curge încă o cantitate de minut cunoscută sub numele de „curent întunecat”.

O fotodiodă este, în general, fabricată în mai multe modele diferite de ambalare. Acestea sunt disponibile mai ales în corpul de plastic, lentile pre-instalate și filtrare, și așa mai departe.

Diferențierea cheie este dimensiunea semiconductorului care este utilizat pentru dispozitiv. Fotodiodele destinate timpilor de răspuns de mare viteză în operația fotoconductivă cu polarizare inversă sunt construite folosind semiconductori cu suprafață mică.

Fotodiodele cu suprafață mai mare tind să răspundă puțin lent, dar pot avea capacitatea de a oferi un grad mai mare de sensibilitate la iluminarea luminii.

Fotodioda și LED-ul împărtășesc un simbol schematic identic, cu excepția direcției săgeților care sunt spre interior pentru fotodiodă. Fotodiodele sunt obișnuite să recunoască impulsurile variabile rapide chiar și la lungimea de undă aproape de infraroșu, ca în comunicațiile cu undă de lumină.

Circuitul de mai jos ilustrează modul în care fotodioda ar putea fi aplicată într-un set de luminometru. Rezultatele de ieșire ale acestui circuit sunt destul de liniare.

Fototranzistori

Fototranzistoarele sunt aplicate în proiecte electronice care necesită un grad mai mare de sensibilitate. Aceste dispozitive sunt create exclusiv pentru a exploata caracteristica sensibilității la lumină a tuturor tranzistoarelor. În general, un fototranzistor poate fi găsit într-un dispozitiv npn având o secțiune de bază largă, care poate fi expusă la lumină.

Lumina care pătrunde în bază ia locul curentului natural de bază-emițător care există în tranzistoarele normale npn.

Datorită acestei caracteristici, un fototranzistor este capabil să amplifice instantaneu variațiile de lumină. Există în mod tipic două tipuri de fototransistori npn care pot fi obținuți. Unul este cu o structură standard npn, varianta alternativă vine cu un tranzistor npn suplimentar pentru a oferi o amplificare suplimentară și este cunoscut sub numele de tranzistor „fotodarlington”.

Acestea sunt extrem de sensibile, deși sunt puțin lente în comparație cu fototranzistorul npn obișnuit. Simbolurile schematice utilizate în general pentru fototransistori sunt cele prezentate mai jos:

Fototranzistoarele sunt aplicate destul de des pentru a detecta impulsurile de lumină (ac) alternante. În plus, acestea sunt utilizate pentru a identifica lumina continuă (de curent continuu), cum ar fi următorul circuit în care se aplică un fotodarlington pentru a activa un releu.

Acest tutorial va fi actualizat în mod regulat cu noile specificații ale componentelor, așa că vă rugăm să fiți la curent.