Kservistorg.ru

Все о бытовой технике
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип работы транзистора

Транзистор – это полупроводниковый активный радиоэлемент, который необходим для генерирования, преобразования и усиления электрического сигнала (его частоты и силы). Его еще называют полупроводниковым триодом. Этот элемент схемы необходим для работы практически всех известных электрических устройств (коммутатор зажигания, диодный мост, блок питания, переключатель нагрузки, датчик и т. д.). Он был запатентован в начале 20-го века при участии известного ученого-физика Юлия Эдгара Лилиенфельда, но его совершенствование произошло только на базе уже существующего биполярного в 60-х. Только спустя 20 лет Шокли, Бардином и Браттейном были созданы первые биполярные триоды.

конструкция

Конструктивно транзистор состоит из трех электродов: база, эмиттер, коллектор. Здесь эмиттером и коллектором представлены основные детали устройства, база выполняет функции управления сетью, усиления тока и его преобразования. Схема с этим электрическим элементом обозначается в виде трех электродных отводов, заключенных в круг. Стрелка указывает направление тока в эмиттере.

виды триодов

Фото — виды триодов

Существует два типа транзисторов: полевой и биполярный, они отличаются друг от друга принципом работы и областью использования. Полевой элемент управляется входящим напряжение сети, в то время, как биполярный – током. Рассмотрим их работу более подробно.

структура

Полевой транзистор – это однопереходный элемент, т. к. в нем протекает заряд только с одним знаком (= или -). Поэтому они называются униполярными. Эти детали классифицируются по типу управления:

  1. С р-n переходом или барьером Шоттки;
  2. С изолированным затвором MOSFET;
  3. МДП или металл-диэлектрик-проводник.

Изолированный элемент практически ничем не отличается от неизолированного, за исключением дополнительного слоя диэлектрика между затвором и каналом. Его называют МОП-транзистором из-за конструкции: металл-оксид-полупроводник.

устройство полевого

Фото — устройство полевого

Биполярный транзистор известен своим свойством пропускать заряды с разным знаком через одну базу. В этом элементе ток продвигается через базу на коллектор. Бывает таких исполнений:

  1. n-p-n;
  2. p-n-p;
  3. С изолированным отводом IGBT.

npn – это транзисторы с обратной проводимостью. pnp – с прямой. Одним из подвидов обратного полупроводникового триода является оптотрон, который открывается не за счет тока, а при распознавании света. Элемент в таком режиме работы используется в разных датчиках освещенности, выключателях и т. д.

устройство биполярного

Фото — устройство биполярного

Помимо этого, данные элементы могут разниться по мощности, размеру, используемому материалу для базы. Мощность транзисторов находится в пределах от 100 мВт до 1 Вт и более, современная электроника использует все виды, в зависимости от назначения и конструктивных особенностей прибора.

Читайте так же:
Как отрегулировать ручку окна пвх

Ранее биполярные транзисторы имели относительно большой размер, сравнительно с современными деталями. Сейчас электроника использует даже так называемые «острова» — это элементы, которые представлены на схеме в виде точки. Они практически незаметны постороннему глаз, но позволяют пропускать и контролировать сильные импульсы.

У каждого типа транзисторов есть определенные достоинства и недостатки:

  1. Полевые могут разрушаться при низких температурах и высокой влажности;
  2. Полевой регулятор сигналов очень чувствителен к статическому электричеству. Учитывая, что через усилитель проходят разряды тока до нескольких тысяч Вольт, его затвор может быть легко разрушен;
  3. Биполярные модели имеют малое сопротивление;
  4. Электронная схема с общей базой для подключения обратных транзисторов должна подключаться к двум разным источникам питания.

Регулятор свечения лампочки на транзисторе

Ну а теперь дело за практикой. Собираем схему в реале:

Читаем электрические схемы с транзистором

Кручу переменный резистор и добиваюсь того, чтобы лампочка горела на весь накал:

Читаем электрические схемы с транзистором

Кручу еще чуток и лампочка светит в пол накала:

Читаем электрические схемы с транзистором

Выкручиваю переменный резистор до упора и лампочка тухнет:

Читаем электрические схемы с транзистором

Вместо лампочки можно взять любую другую нагрузку, например, вентилятор от компьютера. В этом случае, меняя значение переменного резистора, я могу управлять частотой вращения вентилятора, тем самым убавляя или прибавляя силу потока воздуха.

Здесь вентилятор не крутится, так как я на переменном резисторе выставил большое сопротивление:

Читаем электрические схемы с транзистором

Ну а здесь, покрутив переменный резистор, я уже могу регулировать обороты вентилятора:

Читаем электрические схемы с транзистором

Можно сказать, что получилась готовая схема, чтобы обдувать себя жарким летним деньком ;-). Стало холодно — убавил обороты, стало слишком жарко — прибавил 😉

Прошаренные чайники-электронщики могут сказать: «А зачем так сильно все было усложнять? Не проще ли было просто взять переменный резистор и соединить последовательно с нагрузкой?

Читаем электрические схемы с транзистором

Но должны соблюдаться некоторые условия. Предположим у нас лампа накаливания большой мощности, а значит и сила тока в цепи тоже будет приличная. В этом случае переменный резистор должен быть большой мощности, так как при выкручивании до упора в сторону маленького сопротивления через него побежит большой ток. Вспоминаем формулу выделяемой мощности на нагрузке: P=I 2 R. Переменный резистор сгорит (проверено не раз на собственном опыте).

В схеме с транзистором весь груз ответственности, то бишь всю мощность рассеивания, транзистор берет на себя. В схеме с транзистором переменный резистор спалить уже будет невозможно, так как сила тока в цепи базы в десятки, а то и в сотни раз меньше (в зависимости от беты транзистора), чем сила тока через нагрузку, в нашем случае через лампочку.

Читайте так же:
Регулировка дверей шкафа electrolux

Греться по-максимуму транзистор будет только тогда, когда мы регулируем мощность нагрузки наполовину. В этом случае половина отсекаемой мощности в нагрузке будет рассеиваться на транзисторе. Поэтому, если вы регулируете мощную нагрузку, то для начала поинтересуйтесь таким параметром, как мощность рассеивания транзистора и при необходимости не забывайте ставить транзисторы на радиаторы.

Как сделать стабилизатор тока для светодиодов самостоятельно

Изготовление стабилизатора для светодиодов своими руками осуществляется несколькими способами. Новичку целесообразно работать с простыми схемами.

На основе драйверов

Понадобится выбрать микросхему, которую трудно выжечь – LM317. Она будет выполнять роль стабилизатора. Второй элемент – переменный резистор с сопротивлением в 0,5 кОм с тремя выводами и ручкой регулировки.

Сборка осуществляется по следующему алгоритму:

  1. Припаять проводники к среднему и крайнему выводу резистора.
  2. Перевести мультиметр в режим сопротивления.
  3. Замерить параметры резистора – они должны равняться 500 Ом.
  4. Проверить соединения на целостность и собрать цепь.

На выходе получится модуль с мощностью 1,5 А. Для увеличения тока до 10 А можно добавить полевик.

Стабилизатор для автомобильной подсветки

Для работы потребуется линейный прибор в виде микросхемы L7812, две клеммы, конденсатор 100n (1-2 шт.), текстолитовый материал и трубка с термоусадкой. Изготовление производится пошагово:

  1. Выбор схемы под L7805 из даташита.
  2. Вырезать из текстолита нужный по размеру кусок.
  3. Наметить дорожки, делая насечки отверткой.
  4. Припаять элементы так, чтобы вход был слева, а выход – справа.
  5. Сделать корпус из термотрубки.

Стабилизирующее устройство выдерживает до 1,5 А нагрузки, монтируется на радиатор.

В качестве радиатора задействуется кузов машины за счет соединения центрального вывода корпуса с минусом.

Повышение силы тока в цепи: несколько возможных вариантов действий

У различных категорий пользователей достаточно часто возникают такие ситуации, при которых необходимо внести определенные изменения в параметры действующей. Ранее собранной и апробированной сети. Увеличить силу постоянного тока, протекающего в замкнутом контуре той или иной цепи можно, есть даже несколько различных вариантов и способов практических действий. Но при этом важно понимать – сделать это безопасно удастся только в том случае, если обеспечить принятие мер по защите электроприборов. Для этого потребуется использовать ряд специальных устройств.

как увеличить силу тока

1 способ

Самое простое решение задачи – увеличение подаваемого на вход в цепь напряжения. Так, например, если в цепи с сопротивлением в 20 Ом установлено напряжение 3 вольта, то сила тока здесь по закону Ома, составляет 0,15 А. Если ввести в цепь дополнительное устройство, еще один источник питания с тем же U = 3В, то и сила тока возрастет вдвое и составит 3А.

Читайте так же:
Как регулировать металлопластиковые окна кве

увеличить силу постоянного тока

2 способ

Уменьшение сопротивления. Если в цепи снизить нагрузку вдвое, с 2 Ом до 1 Ом, то получим следующий результат: 2 В: 1 Ом = 2 А. Таким образом, удвоение происходит автоматически на аналогичную величину (если в цепи нет других источников, потребителей и устройств, способных оказывать воздействие на эффективность функционирования цепи и ее параметры). Естественно, если увеличить сопротивление, то сила тока уменьшится.

3 способ

Меняем параметры проводников. Для этого потребуется собрать цепь, в которую войдут: источник, потребитель и провода. Параметры проводников также играют важную роль в формировании силы тока в цепи. Сначала необходимо понять, из каких материалов сделаны исходные проводники, по специальным таблицам, зная размер сечения, можно установить точные показатели. Увеличение тока можно обеспечить путем снижения сопротивления, а для этого можно подобрать проводники, изготовленные их других металлов.

как увеличить силу тока в цепи

Также можно регулировать параметры, укорачивая длину имеющихся проводников. Если увеличить вдвое силу тока не получается, то кроме изменения параметров проводников потребуется принять другие решения, из числа тех, что были описаны выше.

Также можно увеличить поперечное сечение проводника, что приведет к параллельному росту тока.

Интересный вариант действий по увеличению силы постоянного тока при помощи магнита, для чего необходимо изменить, увеличить показатели магнитной индукции поля, внутри которого располагается этот проводник.

Режимы работы биполярного транзистора

В соответствии уровням напряжения на электродах транзистора, различают четыре режима его работы:

Режим отсечки

Когда напряжение база-эмиттер ниже, чем 0.6V — 0.7V, PN-переход между базой и эмиттером закрыт. В таком состоянии у транзистора отсутствует ток базы. В результате тока коллектора тоже не будет, поскольку в базе нет свободных электронов, готовых двигаться в сторону напряжения на коллекторе. Получается, что транзистор как бы заперт, и говорят, что он находится в режиме отсечки.

Активный режим

В активном режиме напряжение на базе достаточное, для того чтобы PN-переход между базой и эмиттером открылся. В этом состоянии у транзистора присутствуют токи базы и коллектора. Ток коллектора равняется току базы, умноженном на коэффициент усиления. Т.е активным режимом называют нормальный рабочий режим транзистора, который используют для усиления.

Читайте так же:
Вентили для регулировки теплоносителя в отопительных приборах

Режим насыщения

Иногда ток базы может оказаться слишком большим. В результате мощности питания просто не хватит для обеспечения такой величины тока коллектора, которая бы соответствовала коэффициенту усиления транзистора. В режиме насыщения ток коллектора будет максимальным, который может обеспечить источник питания, и не будет зависеть от тока базы. В таком состоянии транзистор не способен усиливать сигнал, поскольку ток коллектора не реагирует на изменения тока базы.

В режиме насыщения проводимость транзистора максимальна, и он больше подходит для функции переключателя (ключа) в состоянии «включен». Аналогично, в режиме отсечки проводимость транзистора минимальна, и это соответствует переключателю в состоянии «выключен».

Инверсный режим

В данном режиме коллектор и эмиттер меняются ролями: коллекторный PN-переход смещен в прямом направлении, а эмиттерный – в обратном. В результате ток из базы течет в коллектор. Область полупроводника коллектора несимметрична эмиттеру, и коэффициент усиления в инверсном режиме получается ниже, чем в нормальном активном режиме. Конструкция транзистора выполнена таким образом, чтобы он максимально эффективно работал в активном режиме. Поэтому в инверсном режиме транзистор практически не используют.

Ограничения

Рассмотрим транзистор BC547C. Любой импортный транзистор сопровождается технической спецификацией (datasheet): спецификация на транзистор BC547.

Напряжение отсечки

Напряжение на базе должно лежать в определённом диапазоне, что бы транзистор был открыт, этот диапазон называется напраяжением отсечки (Base-Emitter On Voltage) и для транзистора BC547 лежит в диапазоне 0,58-0,7 В, это разброс параметров, то есть покупая транзистор, вы можете рассчитывать, что напряжение отсечки будет лежать в этом диапазоне, хотя чаще будет ближе к номинальному в 0,66В.

Ток коллектора

Максимальный ток, который может пройти через коллектор указан в документации, для BC547 это ток равный 0.1А = 100 мА. График тока коллектора в зависимости от напряжения на базе заканчивается там, где лежит максимально допустимый ток, как только напряжение достигло максимального значения — транзистор полностью открыт, он перешёл в режим насыщения, максимальное значение также указано в табличке на первой странице, VBE (base-emitter saturation voltage). При переходе в режим насыщения транзистор перестаёт управлять током, дальше он пускает всё, что через него пройдёт и если пропустить через него больше, чем максимально допустимый ток, то он попросту начнёт нагреваться пока не сгорит, а этот процесс иногда занимает доли секунды.

Регулирование Ампер и Вольт

  • Вы не можете создать новую тему
  • Вы не можете ответить в тему
Читайте так же:
Регулировка пластиковых окон фирмы века

#1 Пользователь офлайнChemistR

  • Профессор
  • PipPipPipPipPipPipPipPip
  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 607
  • Регистрация: 01 May 11

Интеллект человека сравним с хранящимся на складе порохом; сам он не может себя поджечь, огонь должен прийти извне.

Изображение

ИзображениеДомой

Изображение

#2 Пользователь офлайнСветLANa

  • Группа: Модераторы
  • Сообщений: 3205
  • Регистрация: 25 January 11

#3 Пользователь офлайнChemistR

  • Профессор
  • PipPipPipPipPipPipPipPip
  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 607
  • Регистрация: 01 May 11

Вот как раз я и не хочу ни чего перепаивать в блоке я хочу что-то такое поставить на его выход(блока питания).
То есть исходя из этого:
Изображение
для регулировки тока мне нужно поставить подстроечный резистор, а для регулирования напряжения стабилизатор на КР142ЕН12.
так?

Интеллект человека сравним с хранящимся на складе порохом; сам он не может себя поджечь, огонь должен прийти извне.

Изображение

ИзображениеДомой

Изображение

#4 Пользователь офлайнChemistR

  • Профессор
  • PipPipPipPipPipPipPipPip
  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 607
  • Регистрация: 01 May 11

Интеллект человека сравним с хранящимся на складе порохом; сам он не может себя поджечь, огонь должен прийти извне.

Изображение

ИзображениеДомой

Изображение

#5 Пользователь офлайнСветLANa

  • Группа: Модераторы
  • Сообщений: 3205
  • Регистрация: 25 January 11

#6 Пользователь офлайнChemistR

  • Профессор
  • PipPipPipPipPipPipPipPip
  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 607
  • Регистрация: 01 May 11

Интеллект человека сравним с хранящимся на складе порохом; сам он не может себя поджечь, огонь должен прийти извне.

Изображение

ИзображениеДомой

Изображение

#7 Пользователь офлайнStariy Ded

  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 2479
  • Регистрация: 05 June 11

#8 Пользователь офлайнСветLANa

  • Группа: Модераторы
  • Сообщений: 3205
  • Регистрация: 25 January 11

#9 Пользователь офлайнChemistR

  • Профессор
  • PipPipPipPipPipPipPipPip
  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 607
  • Регистрация: 01 May 11

СветLANa я это представляю так, как видел у нас в вузе, это была тоже самодельная сборка, корпус, в нем 2 измерительные головки амперы и вольты, под ними регуляторы, которые вертятся в права и в лева как подстроечные резисторы, не переключатели, они свободно вращались, так вот крутя ручку под измерительной головкой "ампер" можно было установить любую силу тока, которая в свою очередь показывалась на измерительной головке, можно было установить и 2 и 2.5 и 2.6, в общем от 2А до 30А там было, шкала от 1 до 30 соответственно. И так же с вольтами.
Как сказал препод собирали давно, схемы у него нет, сфоткать не дал, унес.

Stariy Ded сейчас прочитаю.

Интеллект человека сравним с хранящимся на складе порохом; сам он не может себя поджечь, огонь должен прийти извне.

Изображение

ИзображениеДомой

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector