Elementær elektronik forklaret

For en nybegynder inden for elektronik, konstruktion grundlæggende elektroniske projekter fra et kredsløbsdiagram kunne være overvældende. Denne hurtige vejledning er beregnet til at hjælpe nybegyndere ved at aktivere dem praktiske detaljer om elektroniske dele såvel som om teknikker til bygning af kredsløb. Vi vil undersøge elementære dele som modstande, kondensatorer, induktorer, transformere og potentiometre.

MODSTANDE

En modstand er en del, der spreder strøm, normalt ved hjælp af varme. Implementeringen er defineret af forholdet kendt som Ohms lov: V = I X R, hvor V er spændingen over modstanden i volt, jeg refererer til strømmen gennem modstanden i ampere og R er modstandsværdien i ohm. Repræsentationerne for en modstand er vist i figur 1.1.

Enten er vi i stand til det gør brug af modstand for at ændre spændingen et bestemt sted i kredsløbet, eller vi kunne anvende den til at ændre strømmen på et ønsket sted i kredsløbet.

Modstandens værdi kan identificeres gennem de farvede ringe omkring den. Du finder 3 grundlæggende ringe eller bånd, der giver os disse detaljer (fig. 1.2).

Båndene er malet med specifikke farver, og hvert farvet bånd repræsenterer et tal som vist i tabel 1.1. Som et eksempel, når båndene er brune, røde og orange, vil værdien af ​​modstanden være 12 X 1,00,0 eller 12.000 ohm 1.000 ohm identificeres normalt som en kilohm eller k, mens 1.000.000 kaldes en megohm eller MOhm.

Den sidst farvede ring eller bånd betyder modstandens tolerance for den specifikke modstandsværdi. Guld afslører en + eller - 5 procent (± 5%) tolerance, sølv betyder, at det er + eller - 10 procent (± 10%). Hvis du ikke finder noget tilstedeværelsestolerance, betyder det normalt, at tolerancen er ± 20 procent.

Generelt er det, at jo større modstand, desto større effekt kan det vurderes at håndtere. Effektvurderingen i watt kan variere fra 1/8 W op til mange watt. Denne effekt er grundlæggende et produkt af spænding (V) og strøm (I), der passerer gennem modstanden.

Ved anvendelse af Ohms lov kan vi bestemme den effekt (P), der spredes af en modstand som P = V X I = I ^ 2R = V ^ 2 / R, hvor R er værdien af ​​modstanden. Du finder ikke noget elektrisk negativt aspekt, mens du arbejder med en modstand, der kan være næsten større end krævede specifikationer.

Den eneste lille ulempe kunne være i form af øgede mekaniske dimensioner og måske højere omkostninger.

KAPACITATORER

Det tidligere navn for en kondensator plejede at være kondensator, selvom det nuværende navn ser mere relateret ud til dets faktiske funktion. En kondensator er designet med en 'kapacitet' til lagring af elektrisk energi.

Den grundlæggende funktion af en kondensator er at tillade passage af en vekselstrøm (AC) gennem den, men blokere en jævnstrøm (DC).

En anden afgørende overvejelse er, at i tilfælde af en d.c. spænding, f.eks. gennem et batteri, er forbundet over en kondensator et øjeblik, i det væsentlige vil denne DC fortsat forblive på tværs af kondensatorledningerne, indtil enten et element som en modstand er forbundet på tværs af det, eller kan det være, at du til sidst kort kondensatorterminalerne med hinanden, der får den lagrede energi til at aflade.

KONSTRUKTION

Generelt er en kondensator lavet af et par plader adskilt af et isolerende indhold kendt som dielektrikum.

Dielektrikummet kunne dannes af luft, papir, keramik, polystyren eller en hvilken som helst type af andet passende materiale. Til større kapacitansværdier anvendes en elektrolyt til den dielektriske adskillelse. Dette elektrolytiske stof har evnen til at lagre elektrisk energi med stor effektivitet.

En konstant DC er almindeligvis påkrævet for kapacitiv funktion. Dette er grunden til, at vi i kredsløbsdiagrammer finder kondensatorens positive ledning angivet som en hvid blok, mens den negative side er en sort blok.

Variable eller justerbare kondensatorer inkluderer drejevinger, der er adskilt af en luftspalte eller en isolator såsom glimmer. Hvor meget disse vinger overlapper hinanden, bestemmer kapacitansens størrelse , og dette kan varieres eller justeres ved at flytte spindlen på den variable kondensator.

Kapacitans måles i Farads. Imidlertid kan en Farad-kondensator være væsentlig stor til enhver praktisk anvendelse. Derfor betegnes kondensatorer enten i mikrofarader (uF), nanofarad (nF) eller i picofarads (pF).

En million picofarader svarer til en enkelt mikrofarad, og en million mikrofarader svarer til en Farad i størrelsesorden. Selvom nanofarads (nF) ikke bruges meget ofte, repræsenterer en nanofarad tusind picofarads.

Lejlighedsvis finder du muligvis mindre kondensatorer med farvekoder markeret, ligesom modstandene.

For disse kunne værdierne bestemmes i pF som vist i det tilstødende farvediagram. Båndparret i bunden giver kondensatorens tolerance og maksimale brugbare spænding.

Det skal nøje bemærkes, at den spænding, der er trykt på kondensatorlegemet, repræsenterer den absolutte maksimale tolerante spændingsgrænse for kondensatoren, som aldrig må overskrides. Også når elektrolytiske kondensatorer er involveret, skal polariteten kontrolleres omhyggeligt og loddes i overensstemmelse hermed.

INDUCTORER

I elektroniske kredsløb Spole arbejdskarakteristika er lige det modsatte af kondensatorer. Spoler viser tendensen til at føre en jævnstrøm gennem dem, men forsøger at modsætte sig eller modstå vekselstrøm. De er normalt i form af superemalede kobbertrådspoler, der normalt vikles omkring en tidligere.

For at skabe høj værdi induktorer indføres et jernholdigt materiale normalt som kernen eller kan installeres som et dæksel, der omgiver spolen udvendigt.

Et vigtigt kendetegn ved induktoren er dens evne til at generere en 'back e.m.f.' så snart en påført spænding fjernes over en induktor. Dette sker normalt på grund af det indbyggede træk ved en induktor for at kompensere for tabet af den oprindelige strøm på tværs af strømmen.

De skematiske induktorsymboler kan ses i figur 1.5. Induktansenheden er Henry, skønt millihenrys eller microhenrys (mH henholdsvis) normalt anvendes til måleinduktorer i praktiske anvendelser.

Ét millihenry har en 1000 microhenry mens tusind millihenrys er lig med en Henry. Spoler er en af ​​de komponenter, der ikke er lette at måle, især hvis den faktiske værdi ikke er trykt. Disse bliver også endnu mere komplekse at måle, når disse konstrueres hjemme ved hjælp af ikke-standardparametre.

Når induktorer bruges til at blokere vekselstrømssignaler, kaldes de radiofrekvensdrossler eller RF-drossler (RFC). Induktorer bruges med kondensatorer til at danne tunede kredsløb, som kun tillader det beregnede frekvensbånd og blokerer for resten.

TUNEDE CIRCUITS

Et tunet kredsløb (fig. 1.6), der involverer en induktor L og en kondensator C, vil i det væsentlige enten tillade en bestemt frekvens at bevæge sig over og blokere alle andre frekvenser eller blokere en bestemt frekvensværdi og lade alle de andre passere igennem.

Et mål for selektiviteten af ​​et tunet kredsløb, der konstaterer frekvensværdien, bliver dens Q (for kvalitets) faktor.

Denne tunede værdi af frekvensen betegnes også som resonansfrekvensen (f0) og måles i hertz eller cyklusser pr. Sekund.

En kondensator og induktor kan anvendes i serie eller parallelt til at danne en resonant tunet kredsløb (Fig. 1.6.a). Et serieafstemt kredsløb kan have lavt tab sammenlignet med et parallelt tunet kredsløb (fig. 1.6.b) har et stort tab.

Når vi nævner tab her, refererer det normalt til forholdet mellem spænding over hele netværket og strøm, der strømmer gennem netværket. Dette er også kendt som dets impedans (Z).

De alternative navne for denne impedans for specifikke komponenter kan være i form af f.eks. modstand (R) for modstande og reaktans (X) for induktorer og kondensatorer.

TRANSFORMATORER

Der anvendes transformere til at intensivere en indgang vekselstrøm / strøm til højere udgangsniveauer eller til at træde ned den samme til lavere udgangsniveauer. Dette arbejde sikrer samtidig samtidig en komplet elektrisk isolation på tværs af input AC og output AC. Et par transformatorer kan ses i figur 1.7.

Producenter angiver alle detaljer på den primære eller input side gennem suffikset '1'. Den sekundære eller udgangssiden betegnes med suffikset '2' T1 og T2 angiver mængden af ​​drejninger på den primære og sekundære tilsvarende. Derefter:

Når en transformer er designet til nedstrømning af lysnettet 240 V til en lavere spænding, f.eks. 6 V, involverer den primære side relativt højere antal omdrejninger ved hjælp af tyndere gauge wire, mens den sekundære side er bygget ved hjælp af relativt mindre antal omdrejninger, men ved hjælp af meget tykkere gauge wire.

Dette skyldes, at den højere spænding involverer forholdsmæssigt lavere strøm og derfor tyndere ledning, mens den lavere spænding involverer forholdsvis højere strøm og derfor tykkere ledning. Netto primære og sekundære wattværdier (V x I) er næsten ens i en ideel transformer.

Når transformatorviklingen har en ledningsafbrydelse ekstraheret fra en af ​​drejningerne (fig. 1.7.b), resulterer det i en opdeling af viklingsspændingen på tværs af aftappningen, som er proportional med antallet af omdrejninger på viklingen adskilt af den midterste tapede ledning.

Netspændingsstørrelsen over den fulde ende til slut sekundære vikling vil stadig være i overensstemmelse med formlen vist ovenfor

Hvor stor en transformer kan være afhænger af størrelsen af ​​dens sekundære strømspecifikation. Hvis den aktuelle specifikation er større, bliver transformerens dimensioner også større forholdsmæssigt.

Der er også en miniature transformer designet til højfrekvente kredsløb , ligesom radioer, sendere osv., og de har en indbygget kondensator, der er fastgjort på tværs af viklingen.

Sådan bruges halvledere i elektroniske projekter

Ved: Forest M. Mims

Opbygning og eksperimenter med elektroniske projekter kan være givende, men meget udfordrende. Det bliver endnu mere tilfredsstillende, når du som en hobbyist færdig med at opbygge et kredsløbsprojekt, tænd det, og find en nyttig arbejdsmodel udviklet fra håndfuld skrammel komponenter. Dette får dig til at føle dig som en skaber, mens det vellykkede projekt udviser din enorme indsats og viden inden for det respektive felt.

Dette kan bare være for at have det sjovt i fritiden. Nogle andre vil måske udføre et projekt, der endnu ikke er fremstillet, eller kan tilpasse et markedselektronisk produkt til en mere innovativ version.

For at opnå succes eller til fejlfinding af en kredsløbsfejl skal du være velbevandret med hensyn til funktionen af ​​de forskellige komponenter og hvordan du implementerer korrekt i praktiske kredsløb. OK, så lad os komme til det punkt.

I denne vejledning begynder vi halvledere.

Hvordan Halvleder er oprettet ved hjælp af silicium

Du finder en række halvledende komponenter, men silicium, som er sandets hovedelement, er blandt det mest kendte element. Et siliciumatom består af kun 4 elektroner inden i dets yderste skal.

Men det kan meget vel elske at få 8 af dem. Som et resultat samarbejder et siliciumatom med dets nærliggende atomer for at dele elektroner på følgende måde:

Når en gruppe siliciumatomer deler deres ydre elektroner, resulterer det i dannelsen af ​​et arrangement kendt som krystal.

Tegningen nedenfor viser en siliciumkrystal, der kun har deres ydre elektroner. I sin rene form giver silicium ikke et nyttigt formål.

På grund af dette forbedrer producenterne disse siliciumbaserede genstande med fosfor, bor og yderligere ingredienser. Denne proces kaldes 'doping' af silicium. Når doping er implementeret, bliver silicium forbedret med nyttige elektriske egenskaber.

P og N dopet silicium : Elementer som bor, fosfor, kan effektivt bruges til at kombinere med siliciumatomer til fremstilling af krystaller. Her er tricket: Et boratom indeholder kun 3 elektroner i sin ydre skal, mens et fosforatom indeholder 5 elektroner.

Når silicium kombineres eller doteres med nogle fosforelektroner, omdannes det til n-type silicium (n = negativ). Når silicium er fusioneret med boratomer, som mangler en elektron, bliver silicium omdannet til et p-type (p = positivt) silicium.

P-type silicium. Når boratom er doteret med en klynge af siliciumatomer, giver det anledning til et ledigt elektronhulrum kaldet et 'hul'.

Dette hul gør det muligt for en elektron fra et nærliggende atom at 'falde' ned i spalten (hul). Dette betyder, at et 'hul' har ændret sin position til et nyt sted. Husk, huller kan let flyde over silicium (på samme måde som bobler bevæger sig på vand).

N-type silicium. Når et fosforatom kombineres eller doteres med en klynge af siliciumatomer, giver systemet en ekstra elektron, der får lov til at overføre på tværs af siliciumkrystallen med relativ komfort.

Fra ovenstående forklaring forstår vi, at et silicium af n-typen vil lette passage af elektroner ved at få elektroner til at hoppe fra det ene atom til det andet.

På den anden side vil et p-type silicium også muliggøre passage af elektroner, men i den modsatte retning. Fordi i en p-type er det hullerne eller de ledige elektronskaller, der forårsager flytningen af ​​elektronerne.

Det er som at sammenligne en person, der løber på jorden, og en person, der løber på en løbebånd . Når en person løber på jorden, forbliver jorden papirvarer, og personen bevæger sig fremad, mens personen på løbebånd forbliver papirvarer, jorden bevæger sig baglæns. I begge situationer gennemgår personen en relativ bevægelse fremad.

Forståelse af dioder

Dioder kan sammenlignes med ventiler og spiller således en afgørende rolle i elektroniske projekter til styring af strømningsretningen af ​​elektricitet inden for en kredsløbskonfiguration.

Vi ved, at både n- og p-type silicium har evnen til at lede elektricitet. Modstanden i begge varianter afhænger af procentdelen af ​​huller eller de ekstra elektroner, den ejer. Som et resultat kan de to typer muligvis også opføre sig som modstande, begrænse strømmen og lade den kun flyde i en bestemt retning.

Ved at skabe mange p-type silicium inde i en base af n-type silicium, kan elektroner begrænses til at bevæge sig over silicium i kun en retning. Dette er den nøjagtige driftsforhold, der kan ses i dioder, oprettet med en p-n-krydssiliciumdoping.

Sådan fungerer dioden

Følgende illustration hjælper os med at få en let afklaring om, hvordan en diode reagerer på elektricitet i en enkelt retning (fremad) og sikrer blokering af elektricitet i den modsatte retning (omvendt).

I den første figur får forskellen mellem batteripotentialet huller og elektroner til at afvise mod p-n-krydset. Hvis spændingsniveauet går over 0,6 V (for en siliciumdiode), bliver elektroner stimuleret til at hoppe over krydset og smelte sammen med hullerne, hvilket gør det muligt at overføre en strømopladning.

I den anden figur får forskellen mellem batteripotentialet hullerne og elektronerne til at blive trukket væk fra krydset. Denne situation forhindrer strømmen af ​​ladning eller strøm, der blokerer dens sti. Dioder er typisk indkapslet i lille cylindrisk glaskabinet.

Et mørkt eller hvidligt cirkulært bånd markeret omkring den ene ende af diodelegemet identificerer dets katodeterminal. Den anden terminal bliver naturligvis anodeterminalen. Ovenstående billede viser både den fysiske indkapsling af dioden og også dens skematiske symbol.

Vi har nu forstået, at en diode kan sammenlignes med en elektronisk envejskontakt. Du skal stadig forstå et par flere faktorer til diodefunktion.

Nedenfor er nogle få vigtige punkter:

1. En diode må muligvis ikke lede elektricitet, før den anvendte fremadspænding når et bestemt tærskelniveau.

For siliciumdioder er det cirka 0,7 volt.

2. Når fremadstrømmen bliver for høj eller over den angivne værdi, kan halvlederdioden muligvis bryde eller brænde! Og de interne terminalkontakter kunne gå i opløsning.

Hvis enheden brænder, kan dioden pludselig vise ledning over begge terminalens retninger. Den varme, der genereres på grund af denne funktionsfejl, kan til sidst fordampe enheden!

3. Overdreven omvendt spænding kan resultere i, at en diode leder i den modsatte retning. Da denne spænding er ret stor, kan den uventede strømstød muligvis knække dioden.

Diodetyper og anvendelser

Dioder fås i mange forskellige former og specifikationer. Nedenfor er nogle af de vigtige former, der ofte bruges i elektriske kredsløb:

Lille signaldiode: Disse typer dioder kan bruges til lav-strøm AC til DC-konvertering til detektering eller demodulering af RF-signaler , i spænding multiplikator applikation , logiske operationer, til neutralisering af højspændingsspidser osv. til fremstilling af ensrettere.

Effekt ensrettere Dioder : har lignende attributter og egenskaber som en lille signaldiode, men disse er klassificeret til håndtere betydelige strømstyrker . Disse er monteret over store metalkabinetter, der hjælper med at absorbere og sprede uønsket varme og distribuere den over en fastgjort køleplade.

Power ensrettere kan mest ses i strømforsyningsenheder. Almindelige varuanter er 1N4007, 1N5402 / 5408, 6A4 osv

Zener-diode : Dette er en speciel type diode, der er karakteriseret med en specifik omvendt nedbrydningsspænding. Betydning, zenerdioder kan fungere som en spændingsbegrænsende kontakt. Zener-dioder er klassificeret med absolut nedbrydningsspænding (Vz), der kan variere fra 2 til 200 volt.

Lysdiode eller lysdioder : Alle former for dioder har den egenskab, at de udsender en smule elektromagnetisk stråling, når de påføres en fremadgående spænding.

Dioderne, der er oprettet ved hjælp af halvledermaterialer som galliumarsenidphosphid, får imidlertid evnen til at udsende betydeligt mere mængde stråling sammenlignet med de almindelige siliciumdioder. Disse kaldes lysemitterende dioder eller lysdioder.

Fotodiode : Ligesom dioder udsender en vis stråling, udviser de også et vist ledningsniveau, når de belyses af en ekstern lyskilde.
Dog kaldes dioderne, der er specielt designet til at detektere og reagere på lys eller belysning, fotodioder.

De indeholder et glas- eller plastvindue, der gør det muligt for lyset at komme ind i diodens lysfølsomme område.

Disse har typisk stort krydsområde til den krævede eksponering for lys.

Silicium muliggør fremstilling af effektive fotodioder.

Forskellige typer dioder er meget udbredt i mange applikationer. Lad os foreløbig diskutere et par vigtige funktioner til lille signal dioder og ensrettere :

Den første er et ensrettet kredsløbskredsløb, gennem hvilket en vekselstrøm med en varierende dobbelt polaritetsforsyning rettes til et enkelt polaritetssignal eller spænding.

Den anden konfiguration er fuldbølge-ensretterkredsløbet, der omfatter en fire-diodekonfiguration og også betegnes som bro ensretter . Dette netværk har evnen til at rette begge halvdele af et AC-indgangssignal.

Overhold forskellen i slutresultatet fra de to kredsløb. I halvbølgekredsløbet producerer kun en cyklus af input AC en output, mens begge halvcyklusser i fuld bro omdannes til en DC med en enkelt polaritet.

Transistoren

Et elektronisk projekt kan være næsten umuligt at gennemføre uden en transistor, som faktisk udgør den grundlæggende byggesten for elektronik.

Transistorer er halvledere, der har tre terminaler eller ledninger. En usædvanlig lille mængde strøm eller spænding på en af ​​lederne muliggør styring af en betydeligt større mængde strøm gennem de to andre ledninger.

Dette indebærer, at transistorer er bedst egnede til at fungere som forstærkere og omskifteregulatorer. Du finder to primære grupper af transistorer: bipolar (BJT) og felteffekt (FET).

I denne diskussion vil vi fokusere bare på bipolære transistorer BJT. Kort sagt, ved at tilføje et supplerende kryds til en p-krydsdiode bliver det muligt at oprette en 3-rums silicium 'sandwich'. Denne sandwich-lignende dannelse kan være enten n-p-n eller p-n-p.

I begge tilfælde fungerer mellemsektionsområdet som et hane- eller kontrolsystem, der regulerer mængden af ​​elektroner eller ladning, der skifter over de 3 lag. De 3 sektioner af en bipolar transistor er emitteren, basen og samleren. Baseregionen kan være ret tynd, og den har meget mindre dopingatomer sammenlignet med emitter og samler.

Som et resultat resulterer en meget reduceret emitter-basestrøm i en væsentligt større emitter-samlerstrøm at bevæge sig. Dioder og transistorer er ens med mange afgørende egenskaber:

Base-emitterkryds, der ligner et diodekryds, tillader ikke elektronoverførsel, medmindre den fremadrettede spænding går ud over 0,7 volt. For stor mængde strøm forårsager opvarmning af transistoren og fungerer effektivt.

Hvis en transistortemperatur stiger markant, kan det være nødvendigt at slukke for kredsløbet! Til sidst kan en for stor mængde strøm eller spænding forårsage permanent skade på halvledermaterialet, som udgør transistoren.

Forskellige slags transistorer kan findes i dag. Almindelige eksempler er:

Lille signal og skift : Disse transistorer anvendes til at forstærke lavt niveau indgangssignaler til relativt større niveauer. Skiftende transistorer oprettes for enten at tænde helt eller slukke helt. Flere transistorer kan begge bruges lige så til at forstærke og skifte lige pænt.

Strømtransistor : Disse transistorer anvendes i forstærkere med høj effekt og strømforsyninger. Disse transistorer er typisk store og har udvidet metalhus for at lette større varmeafledning og afkøling og også for nem installation af kølelegemer.

Høj frekvens : Disse transistorer bruges mest RF-baserede gadgets såsom radioer, tv'er og mikrobølger. Disse transistorer er bygget med tyndere baseområde og har reduceret kropsdimension. De skematiske symboler for npn- og pnp-transistorer kan ses nedenfor:

Husk, at pileskiltet, der indikerer emitterstiften, altid peger mod hullernes strømningsretning. Når piltegnet viser en retning, der er modsat basen, har BJT en emitter, der består af n-type materiale.

Dette tegn identificerer specifikt transistoren som en n-p-n-enhed med base med et p-type materiale. På den anden side, når pilemarkeringen peger mod basen, angiver det, at basen består af n-type materiale, og detaljer om, at emitteren og samleren begge består af p-type materiale, og som et resultat er enheden en pnp BJT.

Hvordan Brug bipolære transistorer

Når et jordpotentiale eller 0V påføres basen af ​​en npn-transistor, hæmmer det strømmen af ​​strøm over emitter-kollektorterminalerne, og transistoren gøres slukket.

Hvis basen er forspændt ved at anvende en potentiel forskel på mindst 0,6 volt over BJT's basisemitterstifter, initierer den øjeblikkeligt strømmen fra emitteren til kollektorterminalerne, og transistoren siges at være skiftet ' på.'

Mens BJT'er kun er forsynet med disse to metoder, fungerer transistoren som en ON / OFF-switch. Hvis basen er fremadspændt, bliver emitter-kollektorens strømstyrke afhængig af de relativt mindre variationer af basisstrømmen.

Det transistor fungerer i sådanne tilfælde som en forstærker . Dette særlige emne vedrører en transistor, hvor emitteren formodes at være den fælles jordterminal for indgangen og udgangssignalet begge, og kaldes fælles-emitter kredsløb . Et par grundlæggende common-emitter kredsløb kan visualiseres gennem følgende diagrammer.

Transistor som switch

Denne kredsløbskonfiguration accepterer kun to typer indgangssignal, enten et 0V- eller jordsignal eller en positiv spænding + V over 0,7V. Derfor kan transistoren i denne tilstand enten tændes eller slukkes. Modstanden ved basen kan være alt mellem 1K og 10K ohm.

Transistor DC forstærker

I dette kredsløb variabel modstand skaber en forspænding fremad til transistoren og regulerer størrelsen på basis / emitterstrøm. Måleren viser mængden af ​​strøm leveret på tværs af samlerens emitterledninger

Målerseriemodstanden sikrer måleren sikkerhed mod overdreven strøm og forhindrer beskadigelse af målerspolen.

I et rigtigt applikationskredsløb kan potentiometeret tilføjes med en resistiv sensor, hvis modstand varierer som reaktion på en ekstern faktor som lys, temperatur, fugt osv.

I situationer, hvor indgangssignalerne varierer hurtigt, bliver et AC-forstærkerkredsløb imidlertid anvendeligt som forklaret nedenfor:

Transistor AC forstærker

Kredsløbsdiagrammet viser et meget grundlæggende transistoriseret vekselstrømsforstærkerkredsløb. Kondensatoren placeret ved indgangen blokerer enhver form for jævnstrøm fra at komme ind i basen. Modstanden, der anvendes til basisforstyrrelsen, beregnes for at etablere en spænding, der er halvt forsyningsniveauet.

Signalet, der forstærkes, 'glider' langs denne konstante spænding og ændrer dets amplitude over og under dette referencespændingsniveau.

Hvis forspændingsmodstanden ikke blev brugt, ville kun halvdelen af ​​forsyningen over niveauet på 0,7 V blive forstærket og forårsage store mængder ubehagelige forvrængninger.

Med hensyn til strømretningen

Vi ved, at når elektroner bevæger sig gennem en leder, genererer det en strøm af strøm gennem lederen.

Da teknisk set bevægelsen af ​​elektroner faktisk er fra et negativt ladet område til positivt ladet område, hvorfor ser pilemarkeringen i et diodesymbol ud til at indikere en modsat strøm af elektroner.

Dette kan forklares med et par punkter.

1) I henhold til den indledende teori af Benjamin Franklin blev det antaget, at strømmen af ​​elektricitet er fra positiv til den negativt ladede region. Men når elektroner blev opdaget, afslørede det den faktiske sandhed.

Opfattelsen fortsatte stadig med at forblive den samme, og skemaerne fortsatte med at følge den konventionelle fantasi, hvor den nuværende strøm vises fra positiv til negativ, fordi det på en eller anden måde at tænke det modsatte gør os vanskelige at simulere resultaterne.

2) I tilfælde af halvledere er det faktisk hullerne, der bevæger sig modsat elektronerne. Dette gør, at elektronerne ser ud til at skifte fra positiv til negativ.

For at være præcis skal det bemærkes, at strømmen af ​​strøm faktisk er strømmen af ​​ladning skabt af tilstedeværelsen eller fraværet af elektronen, men for så vidt angår elektronisk symbol finder vi simpelthen den konventionelle tilgang lettere at følge,

Thyristoren

Ligesom transistorer er tyristorer også halvledere, der har tre terminaler og spiller en vigtig rolle i mange elektroniske projekter.

Ligesom en transistor tænder med en lille strøm ved en af ​​ledningerne, fungerer tyristorer også på samme måde og muliggør en meget større strøm til at lede gennem de to andre komplementære ledninger.

Den eneste forskel er, at tyristor ikke har evnen til at forstærke oscillerende vekselstrømssignaler. De reagerer på kontrolindgangssignalet ved enten at tænde helt eller helt. Dette er grunden til, at tyristorer også er kendt som 'solid state switches'.

Silicium-kontrollerede ensrettere (SCR)

SCR'er er enheder, der repræsenterer to grundlæggende former for tyristorer. Deres struktur ligner strukturen for bipolære transistorer, men SCR'er har et fjerde lag, deraf tre kryds, som illustreret i følgende figur.

SCRs interne layout og skematiske symbol kan visualiseres i det følgende billede.

Normalt vises SCR-pinouts med enkelt bogstaver som: A for anode, K (eller C) for katode og G for gate.

Når anodestiften A på en SCR påføres med et positivt potentiale, der er højere end katodestiften (K), bliver de to yderste kryds forspændt fremad, selvom det centrale p-n-kryds forbliver forspændt, hvilket hæmmer enhver strøm af strøm gennem dem.

Så snart portstiften G påføres med en minimal positiv spænding, tillader det imidlertid en meget større effekt at lede gennem anode / katodestifterne.

På dette tidspunkt bliver SCR låst og resterne tændt, selv efter at portforspændingen er fjernet. Dette kan fortsætte uendeligt, indtil anoden eller katoden kortvarigt afbrydes fra forsyningsledningen.

Det næste projekt nedenfor viser en SCR konfigureret som en switch til styring af en glødelampe.

Venstre sidekontakt er en push-to-OFF-kontakt, hvilket betyder, at den åbnes, når den skubbes, mens den højre sidekontakt er en push-to-ON-kontakt, der leder, når den trykkes. Når der trykkes på denne kontakt et øjeblik eller bare et sekund, tænder den lampen.

SCR-låsen og lampen tændes permanent. For at slukke for lampen til dens oprindelige tilstand, trykkes den venstre sidekontakt et øjeblik.

SCR'er er produceret med forskellige effektklasser og håndteringskapacitet lige fra 1 amp, 100 volt til 10 ampere eller højere og flere hundrede volt.

Triacs

Triacs anvendes specifikt i elektroniske kredsløb, der kræver højspændings AC-omskiftning.

Den interne struktur af en triac ser faktisk ud som to SCR'er, der er forbundet i omvendt parallel. Dette betyder, at en triac får evnen til at lede elektricitet i begge retninger for jævnstrøm såvel som vekselstrømsforsyninger.

For at implementere denne funktion er triacen bygget ved hjælp af fem halvlederlag med en ekstra n-type region. Triac pinouts er forbundet således, at hver pin kommer i kontakt med et par af disse halvlederregioner.

Selvom arbejdstilstanden for en triac-portterminal ligner en SCR, refereres porten ikke specifikt til anode- eller katodeterminaler, det er fordi triac kan lede begge veje, så porten kan aktiveres med en hvilken som helst af terminalerne afhængigt af om der anvendes et positivt signal eller et negativt signal til portudløseren.

På grund af denne grund er triacs to hovedbærende terminaler betegnet som MT1 og MT2 i stedet for A eller K. Bogstaverne MT henviser til 'hovedterminal'. som vist i det følgende kredsløbsdiagram.

Når en triac anvendes til at skifte en vekselstrøm, udfører traicen kun så længe porten forbliver forbundet til en lille forsyningsindgang. Når gate-signalet er fjernet, holder det stadig triac'en tændt, men kun indtil vekselstrømsbølgeformcyklus når nulkrydsningslinjen.

Når vekselstrømsforsyningen når nul-linjen, slukker triac'en sig selv og den tilsluttede belastning permanent, indtil gate-signalet påføres igen.

Triacs kan bruges til styring af de fleste husholdningsapparater sammen med motorer og pumper.

Selvom triacs også er kategoriseret i henhold til deres nuværende håndteringskapacitet eller klassificering som SCR'er, er SCR'er generelt tilgængelige med meget højere strømværdier end en triac.

Halvleder Lysemitterende enheder

Når de udsættes for høje niveauer af lys, varme, elektroner og lignende energier, viser de fleste halvledere tendensen til at udsende lys ved menneskelig synlig bølgelængde eller IR-bølgelængde.

Halvledere, der er ideelle til dette, er dem, der kommer i familien af ​​p-n-forbindelsesdioder.

Lysemitterende dioder (LED) gør dette ved at konvertere elektrisk strøm direkte til synligt lys. LED er ekstremt effektive med sin strøm til lyskonvektion end nogen anden form for lyskilde.

Hvide høje lyse lysdioder bruges til hjemmebelysning formål, mens de farverige lysdioder bruges i dekorative applikationer.

LED-intensiteten kan styres enten ved lineært at formindske input DC eller gennem pulsbreddemodulation input også kaldet PWM.

Halvlederlysdetektorer

Når enhver form for energi kommer i kontakt med en halvlederkrystal, fører det til dannelsen af ​​en strøm i krystallen. Dette er det grundlæggende princip bag arbejdet med alle halvlederlyssensorenheder.

Halvlederlysdetektorer kan kategoriseres i hovedtyper:

Dem, der er bygget ved hjælp af pn-krydsning halvledere, og de andre, der ikke er.

I denne forklaring vil vi kun beskæftige os med p-n-varianterne. P-n-krydsbaserede lysdetektorer er det mest anvendte medlem af den fotoniske halvlederfamilie.

De fleste er lavet af silicium og kan registrere både synligt lys og næsten infrarødt.

Fotodioder:

Fotodioder er specielt designet til elektroniske projekter, der er designet til at føle lys. Du kan finde dem i alle slags gadgets såsom i kameraer, tyverialarmer , Direkte kommunikation osv.

I lysdetektortilstand fungerer en fotodiode ved at generere et hul eller elektrondeling ved et pn-kryds. Dette får strøm til at bevæge sig, så snart p- og n-terminalens terminaler er forbundet til en ekstern forsyning.

Når den bruges i fotovoltaisk tilstand, fungerer fotodioden som en strømkilde i nærvær af et indfaldende lys. I denne applikation begynder enheden at køre i omvendt bias-tilstand som reaktion på en lysbelysning.

I mangel af lys strømmer der stadig en minutmængde strøm kendt som 'mørk strøm'.

En fotodiode fremstilles generelt i mange forskellige emballagedesigner. De fås for det meste i plastikhus, forudinstalleret linse og filtrering osv.

Nøgledifferentieringen er dimensionen af ​​den halvleder, der bruges til enheden. Fotodioder beregnet til responstider med høj hastighed i omvendt bias fotokonduktiv drift er bygget ved hjælp af halvleder med lille område.

Fotodioder med større område har en tendens til at reagere lidt langsomt, men kan have evnen til at levere en højere grad af følsomhed over for lysbelysningen.

Fotodioden og lysdioden deler identisk skematisk symbol, bortset fra at pilens retning er indad for fotodioden. Fotodioder er typisk vant til at genkende hurtige varierende impulser selv ved nær infrarød bølgelængde, som i lysbølgekommunikation.

Nedenstående kredsløb illustrerer den måde, fotodioden muligvis kunne anvendes på i en lysmåler. Outputresultaterne for dette kredsløb er ret lineære.

Fototransistorer

Fototransistorer anvendes i elektroniske projekter, der kræver højere grad af følsomhed. Disse enheder er udelukkende skabt til at udnytte den følsomhed over for lysfunktion i alle transistorer. Generelt kan en fototransistor findes i en npn-enhed, der har en bred basissektion, der kan udsættes for lys.

Lys, der kommer ind i basen, træder i stedet for den naturlige base-emitterstrøm, der findes i normale npn-transistorer.

På grund af denne funktion er en fototransistor i stand til at forstærke lysvariationerne med det samme. Der er typisk to typer npn-fototransistorer, der kan opnås. Den ene er med en standard npn-struktur, den alternative variant leveres med en ekstra npn-transistor for at tilbyde ekstra forstærkning og er kendt som en 'photodarlington' transistor.

Disse er ekstremt følsomme, selvom de er lidt trætte sammenlignet med almindelig npn-fototransistor. De skematiske symboler, der generelt anvendes til fototransistorer, er som angivet nedenfor:

Fototransistorer anvendes ganske ofte til at detektere skiftevis (ac) lysimpulser. De bruges desuden til at identificere kontinuerligt lys (jævnstrøm), såsom det følgende kredsløb, hvor en fotodarlington anvendes til at aktivere et relæ.

Denne tutorial opdateres regelmæssigt med nye komponentspecifikationer, så hold dig opdateret.