הסבירו אלקטרוניקה אלמנטרית

למתחילים בתחום האלקטרוניקה, בנייה פרויקטים אלקטרוניים בסיסיים מתרשים מעגלים יכול להיות מכריע. מדריך מהיר זה נועד לסייע למתחילים בכך שהוא מאפשר להם פרטים שימושיים על חלקים אלקטרוניים וכן על טכניקות בניית מעגלים. נבדוק חלקים אלמנטריים כמו נגדים, קבלים, משרנים, שנאים ופוטנציומטרים.

נגדים

נגד הוא חלק שמפזר את הכוח, בדרך כלל באמצעות חום. היישום מוגדר על ידי הקשר המכונה החוק של אוהם: V = I X R כאשר V הוא המתח מעל הנגד בוולטים, אני מתייחס לזרם דרך הנגד במגברים ו- R הוא ערך הנגד באוהם. הייצוגים של הנגד מוצגים באיור 1.1.

או שאנחנו מסוגלים לעשות שימוש בנגד כדי לשנות את המתח במיקום ספציפי במעגל, או שנוכל להחיל אותו כדי לשנות את הזרם במיקום הרצוי של המעגל.

ניתן לזהות את ערך הנגד באמצעות הטבעות הצבעוניות סביבו. תוכלו למצוא 3 טבעות בסיסיות או להקות המספקות לנו את הפרטים הללו (איור 1.2).

הלהקות צבועות בצבעים ספציפיים וכל רצועה צבעונית מייצגת מספר כפי שנחשף בטבלה 1.1. כדוגמה כאשר הלהקות חומות, אדומות וכתומות, אז ערך הנגד יהיה 12 X 1,00.0 או 12,000 אוהם 1,000 אוהם מזוהים בדרך כלל כקילו או k, ואילו 1,000,000 נקרא megohm או MOhm.

הטבעת או הלהקה הצבעונית האחרונה מסמלים את גודל הסובלנות של הנגד, לערך הנגד המסוים. זהב מגלה סובלנות של + או - 5 אחוזים (± 5%), כסף מסמל שזה + או - 10 אחוזים (± 10%). אם לא תמצא רצועת טולומנס, בדרך כלל פירוש הדבר שהסובלנות היא ± 20 אחוז.

באופן כללי, ככל שהנגד גדול יותר, כך הוא עשוי להיות מדורג לטפל בו. דירוג ההספק בוואט עשוי להיות שונה מ- 1/8 וואט ועד להרבה וואט. כוח זה הוא בעצם תוצר של מתח (V) וזרם (I) העוברים דרך הנגד.

החלת חוק אוהם נוכל לקבוע את הכוח (P) המופץ על ידי הנגד כ- P = V X I = I ^ 2R = V ^ 2 / R כאשר R הוא ערך הנגד. לא תמצא שום היבט שלילי חשמלי בזמן עבודה עם נגד שעשוי להיות כמעט גדול מהמפרט הנדרש.

החיסרון הקל היחיד יכול להיות בצורה של מימדים מכניים מוגדלים ואולי עלויות גבוהות יותר.

קבלים

השם הקודם של כל קבל היה בעבר מעבה, אם כי השם הנוכחי נראה יותר קשור לתפקודו בפועל. קבלים מעוצבים עם 'קיבולת' לאחסון אנרגיה חשמלית.

הפונקציה הבסיסית של קבלים היא לאפשר מעבר של זרם חילופין (AC) דרכו אך לחסום זרם ישר (DC).

שיקול מכריע נוסף הוא שבמקרה ד.ק. מתח, לדוגמא דרך סוללה, מחובר לרגע על פני קבלים, למעשה DC זה ימשיך להישאר על פני מובילי הקבל עד שיחבר אותו אלמנט כמו נגד, או אולי בסופו של דבר תקצר את מסופי הקבל זה עם זה גורם לאנרגיה המאוחסנת להתפרק.

בְּנִיָה

בדרך כלל, קבלים עשויים מזוג לוחות המופרדים על ידי תוכן בידוד המכונה דיאלקטרי.

הדיאלקטרי יכול להיווצר על ידי אוויר, נייר, קרמיקה, פוליסטירן או כל סוג של חומר מתאים אחר. עבור ערכי קיבול גדולים יותר, נעשה שימוש באלקטרוליט לצורך ההפרדה הדיאלקטרית. לחומר אלקטרוליטי זה יכולת לאגור אנרגיה חשמלית ביעילות רבה.

בדרך כלל נדרש DC קבוע לתפקוד קיבולי. זו הסיבה שבתרשימים של מעגלים אנו מוצאים את העופרת החיובית של הקבל המצוינת כגוש לבן ואילו הצד השלילי כגוש שחור.

קבלים משתנים או מתכווננים כוללים שבבי סיבוב המופרדים על ידי פער אוויר או מבודד כגון נציץ. עד כמה השואפים הללו חופפים זה לזה, קובע את גודל הקיבול , ואת זה ניתן לשנות או להתאים על ידי הזזת ציר הקבל המשתנה.

נמדדת קיבוליות בפאראדס. עם זאת, קבל אחד של פאראד יכול להיות גדול באופן משמעותי לכל שימוש מעשי. לכן קבלים מיועדים במיקרו-פאראדים (uF), ננו-פרד (nF) או בפיקופאראדים (pF).

מיליון פיקופארדות תואמים למיקרופראדה אחת, ומיליון מיקרופארדות שווה פאראד אחד בעוצמתו. למרות שלא משתמשים בתדירות גבוהה של ננו-פרדות (nF), ננו-פרד אחד מייצג אלף פיקופארדות.

מדי פעם אתה עלול למצוא קבלים קטנים יותר עם קודי צבע מסומנים עליהם, בדיוק כמו הנגדים.

עבור אלה, ניתן לקבוע את הערכים ב- pF כפי שהודגם בתרשים הצבעים הסמוך. צמד הלהקות בתחתית מספק את הסובלנות והמתח המרבי לעבודה של הקבל.

יש לציין בקפדנות כי דירוג המתח המודפס על גוף הקבל מייצג את מגבלת המתח המרבית המותרת של הקבל, אשר לעולם אסור לחרוג ממנה. כמו כן, כאשר מדובר בקבלים אלקטרוליטיים, יש לבדוק היטב את הקוטביות ולהלחם בהתאם.

מדדים

במעגלים אלקטרוניים מַשׁרָן מאפייני העבודה הם בדיוק ההפך מקבלים. משרנים מראים את הנטייה להעביר דרכם זרם ישר אך מנסים להתנגד או להתנגד לזרם חילופין. הם בדרך כלל בצורה של סלילי חוטי נחושת סופר אמייל, אשר בדרך כלל מתפתלים סביב לשעבר.

ליצירת ערך גבוה משרנים , חומר ברזלי מוצג בדרך כלל כליבה, או יכול להיות מותקן כמו כיסוי המקיף את הסליל חיצונית.

מאפיין חשוב של המשרן הוא יכולתו ליצור 'גב e.m.f.' ברגע שמתח מופעל מוסר על פני משרן. בדרך כלל זה קורה בגלל התכונה הטבועה במשרן לפיצוי אובדן הזרם המקורי על פני הזרם.

את הסמלים הסכימטיים של המשרן ניתן לראות באיור 1.5. יחידת ההשראה היא הנרי, אם כי בדרך כלל משתמשים במיליהנרי או במיקרו-חרציות (mH ובהתאמה) משרנים מדידה ביישומים מעשיים.

במיליה-אנרי אחד יש 1000 מיקרו-אנרי ואילו באלף מילי-אנרי שווה הנרי אחד. משרנים הם אחד מאותם רכיבים שלא קל למדוד במיוחד אם הערך בפועל אינו מודפס. כמו כן אלה הופכים למורכבים עוד יותר למדידה כאשר אלה נבנים בבית באמצעות פרמטרים לא סטנדרטיים.

כאשר משתמשים במשרנים לחסימת אותות AC, הם נקראים חנקי תדר רדיו או חנקי RF (RFC). משרנים משמשים עם קבלים ליצירת מעגלים מכוונים, המאפשרים רק את רצועת התדרים המחושבת, וחוסמים את השאר.

מעגלים מכוונים

מעגל מכוון (איור 1.6), הכולל משרן L וקבל C, יאפשר, למעשה, לתדר מסוים לעבור ולחסום את כל התדרים האחרים, או לחסום ערך תדר ספציפי ויתן לכל האחרים לעבור. דרך.

מדד לסלקטיביות של מעגל מכוון הקובע את ערך התדר הופך לפקטור Q שלו (לאיכות).

ערך מכוון זה של התדר נקרא גם תדר התהודה (f0) ונמדד בהרץ או במחזורים לשנייה.

ניתן להשתמש בקבל ובמשרן בסדרה או במקביל ליצירת a מעגל מכוון תהודה (איור 1.6.a). במעגל מכוון סדרה עשוי להיות הפסד נמוך בהשוואה למעגל מכוון מקביל (איור 1.6.ב) יש הפסד גבוה.

כאשר אנו מזכירים אובדן כאן, זה בדרך כלל מתייחס ליחס המתח ברחבי הרשת, לזרם הזורם ברשת. זה ידוע גם כמעכבה שלו (Z).

השמות החלופיים עבור עכבה זו עבור רכיבים ספציפיים עשויים להיות בצורה של למשל התנגדות (R) לנגדים ותגובה (X) למשרנים וקבלים.

רוֹבּוֹטרִיקִים

משתמשים בשנאים להגברת מתח / זרם חילופין קלט לרמות פלט גבוהות יותר או להעלאת אותו לרמות פלט נמוכות יותר. עבודה זו מבטיחה בו זמנית בידוד חשמלי מוחלט על פני זרם הכניסה והיציאה. ניתן לראות כמה שנאים באיור 1.7.

יצרנים מסמנים את כל הפרטים בצד הראשי, או בצד הקלט דרך הסיומת '1'. הצד המשני, או הצד הפלט, מסומן על ידי הסיומת '2' T1 ו- T2 מציינים את כמות הסיבובים הראשוניים והמשניים בהתאמה. לאחר מכן:

כש שנאי מתוכנן לצורך הורדת 240 וולט לרשת מתח נמוך יותר, נניח 6 וולט, הצד הראשוני כולל מספר סיבובים גבוה יחסית באמצעות חוט מד דק יותר ואילו הצד המשני בנוי באמצעות מספר סיבובים נמוך יחסית אך באמצעות חוט מד עבה בהרבה.

זאת בשל העובדה שהמתח הגבוה יותר כולל זרם נמוך יחסית ולכן חוט דק יותר, ואילו המתח התחתון כולל זרם גבוה יחסית ולכן חוט עבה יותר. ערכי ההספק הראשוניים והמשניים נטו (V x I) כמעט שווים בשנאי אידיאלי.

כאשר מתפתל שנאי מקיש חוט המופק מאחת הסיבובים (איור 1.7.ב), התוצאה היא חלוקת המתח המתפתל על פני ההקשה אשר פרופורציונאלית למספר הסיבובים בפיתול המופרד על ידי חוט הקשה באמצע.

עוצמת המתח נטו לאורך הקצה המלא עד הסוף מתפתל משני עדיין יהיה על פי הנוסחה המוצגת לעיל

כמה שנאי עשוי להיות תלוי בגודל המפרט הנוכחי המשני שלו. אם המפרט הנוכחי גדול יותר, ממדי השנאי גדלים גם באופן יחסי.

יש גם שנאי מיניאטורי המיועד מעגלים בתדירות גבוהה , כמו מכשירי רדיו, משדרים וכו 'ויש להם קבלים מובנים המחוברים לרוחב המתפתל.

כיצד להשתמש במוליכים למחצה בפרויקטים אלקטרוניים

על ידי: יער מ 'מימס

בנייה והתנסות בפרויקטים אלקטרוניים יכולים להיות משתלמים, אך מאתגרים מאוד. זה הופך להיות אפילו יותר מספק, כאשר אתה בתור בעל תחביב לסיים לבנות פרויקט מעגל, להפעיל אותו ולמצוא מודל עבודה שימושי שפותח מקומץ רכיבי זבל. זה גורם לך להרגיש כמו יוצר, בעוד שהפרויקט המצליח מציג את המאמצים והידע העצומים שלך בתחום המתאים.

זה יכול להיות רק בשביל ליהנות קצת בשעות הפנאי. אנשים אחרים עשויים לרצות לבצע פרויקט שעדיין לא מיוצר, או להתאים אישית מוצר אלקטרוני בשוק לגרסה חדשנית יותר.

כדי להשיג הצלחה או לפתור תקלה במעגל, יהיה עליכם להכיר היטב את עבודת הרכיבים השונים וכיצד ליישם נכון במעגלים מעשיים. בסדר, אז בואו נגיע לעניין.

במדריך זה נתחיל במוליכים למחצה.

אֵיך מוֹלִיך לְמֶחֱצָה נוצר באמצעות סיליקון

תוכלו למצוא מגוון רכיבים מוליכים למחצה, אך הסיליקון, שהוא היסוד העיקרי של חול, הוא בין האלמנטים הידועים ביותר. אטום סיליקון מורכב מארבעה אלקטרונים בלבד בתוך מעטפתו החיצונית ביותר.

עם זאת יתכן מאוד שזה יאהב להשיג 8 כאלה. כתוצאה מכך אטום סיליקון משתף פעולה עם האטומים השכנים שלו כדי לחלוק אלקטרונים באופן הבא:

כאשר קבוצה של אטומי סיליקון חולקת את האלקטרונים החיצוניים שלהם היא גורמת ליצירת סידור המכונה קריסטל.

השרטוט שלהלן מציג גביש סיליקון בעל אלקטרונים חיצוניים בלבד. בצורתו הטהורה סיליקון אינו מספק מטרה שימושית.

בגלל זה יצרנים משפרים פריטים אלה מבוססי סיליקון עם מרכיבים זרחניים, בורון ומרכיבים נוספים. תהליך זה נקרא 'סימום' של סיליקון. לאחר סימום מיושם סיליקון הוא משופר עם תכונות חשמליות שימושיות.

סיליקון מסומם P ו- N : אלמנטים כמו בורון, זרחני, יכולים לשמש ביעילות לשילוב עם אטומי סיליקון לייצור גבישים. הנה הטריק: אטום בורון כולל רק 3 אלקטרונים בקליפתו החיצונית, ואילו אטום זרחן כולל 5 אלקטרונים.

כאשר סיליקון משולב או מסומם עם כמה אלקטרוני זרחן הוא הופך לסיליקון מסוג n (n = שלילי). כאשר הסיליקון מתמזג באטומי בורון חסר אלקטרון הסיליקון הופך לסיליקון מסוג p (p = חיובי).

P- סוג סיליקון. כאשר אטום בורון מסומם באשכול אטומי סיליקון הוא מוליד חלל אלקטרונים ריק הנקרא 'חור'.

חור זה מאפשר לאלקטרון מאטום שכנה 'ליפול' לחריץ (חור). פירוש הדבר ש'חור 'אחד שינה את מיקומו למיקום חדש. זכור, חורים יכולים בקלות לצוף על פני סיליקון (באותו אופן בועות נעות על מים).

N- סוג סיליקון. כאשר אטום זרחן משולב או מסומם באשכול אטומי סיליקון, המערכת נותנת אלקטרון נוסף שמותר להעביר על גבי גביש הסיליקון בנוחות יחסית.

מההסבר לעיל אנו מבינים כי סיליקון מסוג n יקל על מעבר האלקטרונים בכך שהוא גורם לקפיצת אלקטרונים מאטום אחד למשנהו.

מצד שני סיליקון מסוג p יאפשר גם מעבר של אלקטרונים אך בכיוון ההפוך. מכיוון שבסוג p, החורים או פגזי האלקטרונים הריקים הם שגורמים להעתקת האלקטרונים.

זה כמו להשוות בין אדם שרץ על הקרקע, לבין אדם שרץ על הליכון . כאשר אדם רץ על הקרקע הקרקע נשארת נייר מכתבים, והאדם מתקדם, ואילו על הליכון האדם נשאר נייר מכתבים, הקרקע נעה לאחור. בשני המצבים האדם עובר תנועה יחסית קדימה.

הבנת דיודות

ניתן להשוות דיודות לשסתומים, וכך ממלאות תפקיד מכריע בפרויקטים אלקטרוניים לבקרת כיוון זרימת החשמל בתצורת מעגל.

אנו יודעים כי גם לסיליקון מסוג n ו- p יש יכולת להוביל חשמל. ההתנגדות של שתי הגרסאות תלויה באחוז החורים או באלקטרונים הנוספים שבבעלותו. כתוצאה מכך, שני הסוגים עשויים להיות מסוגלים להתנהג כמו נגדים, להגביל את הזרם ולאפשר לו לזרום רק בכיוון מסוים.

על ידי יצירת סיליקון מסוג p רבים בתוך בסיס של סיליקון מסוג n, ניתן להגביל אלקטרונים לנוע על פני הסיליקון בכיוון אחד בלבד. זהו מצב העבודה המדויק שאפשר לחזות בו בדיודות, שנוצרו באמצעות סימום סיליקון בצומת p-n.

איך הדיודה עובדת

האיור הבא עוזר לנו לקבל הבהרה קלה בנוגע לאופן בו דיודה מגיבה לחשמל בכיוון אחד (קדימה) ומבטיחה חסימת חשמל בכיוון הנגדי (לאחור).

באיור הראשון, הבדל פוטנציאל הסוללה גורם לחורים ואלקטרונים להדחות לכיוון צומת ה- p-n. במקרה שרמת המתח עולה על 0.6 וולט (עבור דיודת סיליקון), האלקטרונים מגרים לקפוץ על הצומת ולהתמזג עם החורים, מה שמאפשר העברת מטען זרם.

באיור השני, הבדל פוטנציאל הסוללה גורם לחורים ולאלקטרונים להיגרם מהצומת. מצב זה מונע את זרימת המטען או הזרם החוסמים את דרכו. דיודות בדרך כלל נעטפות במעטפת זכוכית גלילית זעירה.

פס עגול כהה או לבנבן המסומן סביב קצה אחד של גוף הדיודה מזהה את מסוף הקתודה שלו. המסוף השני הופך באופן טבעי למסוף האנודה. התמונה לעיל מדגימה גם את המעטפת הפיזית של הדיודה וגם את הסמל הסכימטי שלה.

עכשיו הבנו שניתן להשוות דיודה למתג חד כיווני אלקטרוני. אתה עדיין צריך לתפוס באופן מלא כמה גורמים נוספים של תפקוד דיודות.

להלן מספר נקודות מכריעות:

1. דיודה אינה יכולה להוביל חשמל עד שהמתח הקדמי המופעל מגיע לרמת סף מסוימת.

עבור דיודות סיליקון, מדובר בכ -0.7 וולט.

2. כאשר הזרם הקדמי הופך גבוה מדי או מעל לערך שצוין, דיודת המוליכים למחצה עלולה לפרוץ או להישרף! ומגעי הטרמינל הפנימיים עלולים להתפורר.

אם היחידה נשרפת, הדיודה עלולה להראות פתאום הולכה בשני כיווני המסוף. החום שנוצר עקב תקלה זו עלול בסופו של דבר לאייד את היחידה!

3. מתח מופרז יתר עלול לגרום לדיודה להתנהל בכיוון ההפוך. מכיוון שמתח זה די גדול, נחשול הזרם הבלתי צפוי עלול לפצח את הדיודה.

סוגי דיודות ושימושים

דיודות זמינות בצורות ומפרטים רבים ושונים. להלן כמה מהצורות החשובות הנפוצות במעגלים חשמליים:

דיודת אות קטנה: סוגים אלה של דיודות יכולים לשמש להמרה זרם זרם זרם זרם זרם זרם נמוך איתור או מווסת אותות RF , במתח יישום מכפיל , פעולות לוגיות, לנטרול קוצים מתח גבוה וכו 'לייצור מיישרים כוח.

מיישרים כוח דיודות : יש מאפיינים ומאפיינים דומים כמו דיודת אות קטנה, אך אלה מדורגים ל לטפל בסדרי גודל משמעותיים של זרם . אלה מותקנים על גבי מתחמי מתכת גדולים המסייעים לספיגה ולפיזור חום לא רצוי ומפיצים אותו על גבי לוח קירור צמוד.

ניתן לראות מיישרים כוח בעיקר ביחידות אספקת חשמל. משתנים נפוצים הם 1N4007, 1N5402 / 5408, 6A4 וכו '

דיודת זנר : זהו סוג מיוחד של דיודות המאופיין במתח פירוק לאחור ספציפי. כלומר דיודות זנר יכולות לעבוד כמו מתג להגבלת מתח. דיודות זנר מדורגות עם מתח פירוק מוחלט (Vz) שעשוי לנוע בין 2 ל -200 וולט.

דיודה או נוריות פולטות אור : לכל צורות הדיודות יש את התכונה לפלוט מעט קרינה אלקטרומגנטית כאשר הם מוחלים על מתח פיתול קדימה.

עם זאת, הדיודות הנוצרות באמצעות חומרים מוליכים למחצה כמו גליום ארסניד פוספיד מקבלים את היכולת לפלוט כמות קרינה משמעותית יותר בהשוואה לדיודות הסיליקון הרגילות. אלה נקראים דיודות פולטות אור או נוריות LED.

פוטודיודה : כמו שדיודות פולטות קרינה מסוימת, הן גם מציגות רמת הולכה מסוימת כאשר הן מוארות על ידי מקור אור חיצוני.
עם זאת הדיודות שתוכננו במיוחד לזיהוי ותגובה של אור או תאורה נקראות פוטודיודות.

הם משלבים חלון זכוכית או פלסטיק המאפשר לאור להיכנס לאזור הרגיש לאור של הדיודה.

בדרך כלל אלה כוללים אזור צומת גדול לחשיפה הנדרשת לאור.

הסיליקון מאפשר ייצור פוטודיודות יעילות.

סוגים שונים של דיודות נמצאים בשימוש נרחב בהרבה מאוד יישומים. לעת עתה, בואו נדון בכמה פונקציות חשובות לאות קטן דיודות ומיישרים :

הראשון הוא מעגל מיישר גל יחיד דרכו מתוקן זרם חילופין עם ספק קוטביות כפול משתנה לאות או מתח קוטביות יחיד.

התצורה השנייה היא מעגל המיישר של הגל המלא הכוללת תצורה של ארבע דיודות והיא מכונה גם מיישר גשר . לרשת זו יכולת לתקן את שני חצאי אות הכניסה AC.

שים לב להבחנה בתוצאה הסופית משני המעגלים. במעגל חצי הגל רק מחזור אחד של קלט ה- AC מייצר פלט, בעוד שבגשר מלא שני מחזורי המחזור הופכים לקוטביות יחידה.

הטרנזיסטור

פרויקט אלקטרוני יכול להיות כמעט בלתי אפשרי להשלים ללא טרנזיסטור, המהווה למעשה את אבן הבניין הבסיסית של האלקטרוניקה.

טרנזיסטורים הם התקני מוליכים למחצה עם שלושה מסופים או מובילים. כמות זעירה במיוחד של זרם או מתח על אחד המוליכים מאפשרת שליטה על כמות גדולה יותר של מעבר הנוכחי על פני שני המוליכים האחרים.

זה מרמז על טרנזיסטורים המתאימים ביותר לעבוד כמגברים וכווסת מיתוג. תוכלו למצוא שתי קבוצות טרנזיסטורים עיקריות: דו קוטבי (BJT) ואפקט שדה (FET).

בדיון זה אנו מתמקדים רק בטרנזיסטורים דו קוטביים BJT. במילים פשוטות, על ידי הוספת צומת משלימה לדיודת צומת p-n מתאפשר ליצור 'כריך סיליקון' בעל 3 תאים. כריך זה כמו היווצרות יכול להיות n-p-n או p-n-p.

בשני המקרים, אזור החלק האמצעי פועל כמו ברז או מערכת בקרה המווסתים את כמות האלקטרונים או העברת המטען על פני 3 השכבות. שלושת החלקים של טרנזיסטור דו קוטבי הם הפולט, הבסיס והקולט. אזור הבסיס יכול להיות דק למדי ויש בו הרבה פחות אטומי סימום בהשוואה לפולט ואספן.

כתוצאה מכך, זרם בסיס פולט מופחת הרבה גורם לזרם אספן פולט גדול משמעותית לנוע. דיודות וטרנזיסטורים דומים עם מאפיינים מכריעים רבים:

צומת פולט הבסיס הדומה לצומת דיודה לא יאפשר העברת אלקטרונים אלא אם כן המתח הקדמי יעלה על 0.7 וולט. כמות מופרזת של זרם גורמת לחימום הטרנזיסטור ולבצע ביעילות.

במקרה שטמפרטורת הטרנזיסטור עולה משמעותית יתכן שיידרש לכבות את המעגל! בסופו של דבר, כמות מופרזת של זרם או מתח עלולה לגרום נזק קבוע לחומר המוליך למחצה המהווה את הטרנזיסטור.

ניתן למצוא סוגים שונים של טרנזיסטורים כיום. דוגמאות נפוצות הן:

אות קטן ומיתוג : טרנזיסטורים אלה מיושמים להגברת אותות קלט ברמה נמוכה לרמות יחסית גדולות יותר. טרנזיסטורי מיתוג נוצרים כדי להפעיל באופן מלא או לכבות באופן מלא. מספר טרנזיסטורים יכולים לשמש באותה מידה לצורך הגברה ומיתוג באותה מידה.

טרנזיסטור כוח : טרנזיסטורים אלה משמשים במגברי הספק גבוהים ובספקי כוח. טרנזיסטורים אלה הם בגודל גדול וכוללים מעטפת מתכת מורחבת המאפשרים פיזור קירור גדול יותר, וגם להתקנה קלה של צלעות קירור.

תדר גבוה : טרנזיסטורים אלה משמשים בעיקר גאדג'טים מבוססי RF כגון מכשירי רדיו, טלוויזיות ומיקרוגל. טרנזיסטורים אלה בנויים עם אזור בסיס דק יותר, והופחתו דימומי גוף. ניתן לראות את הסמלים הסכימטיים של טרנזיסטורי ה- npn ו- pnp:

זכור כי שלט החץ המציין את סיכת הפולט מצביע תמיד לכיוון זרימת החורים. כאשר סימן החץ מראה כיוון שממול לבסיס, ל- BJT יש פולט המורכב מחומר מסוג n.

סימן זה מזהה באופן ספציפי את הטרנזיסטור כהתקן n-p-n עם בסיס בעל חומר מסוג p. מצד שני, כאשר סימן החץ מכוון לעבר הבסיס, זה מציין כי הבסיס מורכב מחומר מסוג n, ופרטים כי הפולט והאספן מורכבים מחומר מסוג p וכתוצאה מכך המכשיר הוא pnp BJT.

איך ל השתמש בטרנזיסטורים דו קוטביים

כאשר מוחל פוטנציאל קרקע או 0 וולט על בסיס טרנזיסטור npn, הוא מעכב את זרימת הזרם על פני מסופי אספן הפולט והטרנזיסטור הופך כ'מכבה '.

במקרה שהבסיס מוטה קדימה על ידי החלת הפרש פוטנציאלי של לפחות 0.6 וולט על פני סיכות פולט הבסיס של ה- BJT, הוא יוזם באופן מיידי את זרימת הזרם מהפולט אל מסופי הקולט ונאמר שהטרנזיסטור מועבר '. עַל.'

בעוד ש- BJT מופעל בשתי שיטות אלה בלבד, הטרנזיסטור פועל כמו מתג הפעלה / כיבוי. במקרה שהבסיס מוטה קדימה, גודל זרם הפולט-אספן הופך להיות תלוי בווריאציות הקטנות יחסית של זרם הבסיס.

ה טרנזיסטור במקרים כאלה עובד כמו מגבר . נושא מסוים זה מתייחס לטרנזיסטור שבו הפולט אמור להיות מסוף הקרקע המשותף לכניסה ולאות הפלט, ומכונה מעגל פולט נפוץ . ניתן לדמיין כמה מעגלים בסיסיים לפולט נפוץ באמצעות הדיאגרמות הבאות.

טרנזיסטור כמתג

תצורת מעגל זו תקבל רק שני סוגים של אות קלט, או אות 0 וולט או קרקע, או מתח חיובי + V מעל 0.7 וולט. לכן, במצב זה ניתן להפעיל או לכבות את הטרנזיסטור. הנגד בבסיס יכול להיות כל דבר שבין 1K ל -10K אוהם.

מגבר DC טרנזיסטור

במעגל זה נגד משתנה יוצר הטיה קדימה לטרנזיסטור ומווסת את גודל זרם הבסיס / פולט. המונה מראה את כמות הזרם מועבר על פני מובילי פולט האספן.

הנגד מסדרת המונה מבטיח בטיחות למונה מפני זרם יתר ומונע נזק לסליל המונה.

במעגל יישום אמיתי ניתן להוסיף את הפוטנציומטר עם חיישן התנגדות, שהתנגדותו משתנה בתגובה לגורם חיצוני כמו אור, טמפרטורה, לחות וכו '.

עם זאת, במצבים בהם אותות הקלט משתנים במהירות, מעגל מגבר AC הופך להיות ישים כמוסבר להלן:

מגבר AC טרנזיסטור

דיאגרמת המעגל מציגה מעגל מגבר AC טרנזיסטורי בסיסי מאוד. הקבל הממוקם בכניסה חוסם כניסה כלשהי של DC לבסיס. הנגד המיושם להטיה הבסיסית מחושב לקביעת מתח שהוא מחצית מרמת האספקה.

האות המוגבר 'גולש' לאורך המתח הקבוע הזה ומשנה את משרעתו מתחת לרמת מתח ההכוונה הזו.

אם לא נעשה שימוש נגד הטיה, רק מחצית מההספק מעל לרמה של 0.7 וולט תוגבר ותגרום לכמויות גבוהות של עיוותים לא נעימים.

לגבי כיוון הזרם

אנו יודעים שכאשר אלקטרונים עוברים דרך מוליך, הוא מייצר זרם זרם דרך המוליך.

מכיוון שמבחינה טכנית תנועת האלקטרונים היא למעשה מאזור טעון שלילי לאזור טעון חיובי, אז מדוע נראה שסימן החץ בסמל דיודה מעיד על זרימה הפוכה של אלקטרונים.

ניתן להסביר זאת עם כמה נקודות.

1) לפי התיאוריה הראשונית של בנג'מין פרנקלין, ההנחה היא שזרם החשמל הוא מחיוב לאזור הטעון השלילי. עם זאת, לאחר שהתגלו אלקטרונים, הוא גילה את האמת בפועל.

ובכל זאת, התפיסה המשיכה להישאר זהה, והתרשימים המשיכו לעקוב אחר הדמיון הקונבנציונאלי שבו הזרימה הנוכחית מוצגת מחיוב לשלילי, משום שאיכשהו לחשוב ההיפך מקשה עלינו לדמות את התוצאות.

2) במקרה של מוליכים למחצה, דווקא החורים נעים ממול לאלקטרונים. זה גורם לאלקטרונים להיראות עוברים מחיובי לשלילי.

אם לדייק, יש לציין כי זרימת הזרם היא למעשה זרימת המטען שנוצרת על ידי נוכחותו או היעדרו של האלקטרון, אך בכל הנוגע לסמל אלקטרוני אנו פשוט מוצאים את הגישה המקובלת קלה יותר לביצוע,

התיריסטור

בדיוק כמו טרנזיסטורים, תיריסטורים הם גם מכשירים של מוליכים למחצה שיש להם שלושה מסופים ומשחקים תפקיד חשוב בפרויקטים אלקטרוניים רבים.

בדיוק כמו שטרנזיסטור מופעל עם זרם קטן באחד המוליכים, תיריסטורים עובדים גם הם בצורה דומה ומאפשרים לזרם גדול בהרבה להתנהל דרך שני המוליכים המשלימים האחרים.

ההבדל היחיד הוא שלתיריסטור אין יכולת להגביר אותות AC מתנודדים. הם מגיבים לאות קלט הבקרה על ידי הפעלה מלאה או כיבוי מלא. זו הסיבה לכך שטיריסטים מכונים גם 'מתגי מצב מוצק'.

מיישרים מבוקרי סיליקון (SCR)

SCRs הם מכשירים המייצגים שתי צורות בסיסיות של תיריסטורים. המבנה שלהם דומה למבנה של טרנזיסטורים דו קוטביים אך ל- SCR יש שכבה רביעית, ומכאן שלושה צמתים, כפי שמודגם באיור הבא.

ניתן לדמיין את הפריסה הפנימית של SCR ואת הסמל הסכימטי בתמונה הבאה.

בדרך כלל, פינים של SCR מוצגים באותיות בודדות כ: A לאנודה, K (או C) לקתודה ו- G לשער.

כאשר סיכת האנודה A של SCR מוחלת עם פוטנציאל חיובי הגבוה יותר מסיכת הקתודה (K), שני הצמתים החיצוניים הופכים למוטים קדימה, אם כי צומת ה- p-n המרכזי נשאר מוטה הפוכה ומעכב כל זרם זרם דרכם.

עם זאת, ברגע שמפעילים את סיכת השער G במתח חיובי מינימלי, היא מאפשרת העברה גדולה בהרבה דרך סיכות האנודה / הקתודה.

בשלב זה, SCR ננעל ונשאר מופעל גם לאחר הסרת הטיית השער. פעולה זו עשויה להימשך ללא הרף עד שהאנודה או הקתודה מנותקות לרגע מקו האספקה.

הפרויקט הבא שלהלן מציג SCR שמוגדר כמו מתג לשליטה במנורת ליבון.

המתג בצד שמאל הוא מתג לדחיפה לכיבוי כלומר שהוא נפתח בעת דחיפתו, ואילו המתג בצד ימין הוא מתג דחיפה למצב הפעלה כאשר הוא נלחץ. כאשר מתג זה נלחץ לרגע או רק או שנייה, הוא מדליק את המנורה.

תפסי SCR והמנורה נדלקת לצמיתות. כדי לכבות את המנורה למצבה ההתחלתי, לוחצים לרגע על המתג בצד שמאל.

SCR מיוצרים עם דירוגי הספק וכושר טיפול שונים, בין אמפר אחד, 100 וולט ל -10 אמפר ומעלה וכמה מאות וולט.

טריאקס

Triacs משמשים במיוחד במעגלים אלקטרוניים הדורשים מיתוג עומס זרם מתח גבוה.

המבנה הפנימי של טריאק נראה למעשה כמו שני SCRs המחוברים במקביל הפוך. המשמעות היא שטריאק מקבל את היכולת להוביל חשמל בשני הכיוונים של זרם זרם זרם כמו גם אספקת זרם זרם.

כדי ליישם תכונה זו הטריאק בנוי באמצעות חמש שכבות מוליכים למחצה עם אזור מסוג n נוסף. פינות הזווית הטריאקית מחוברות כך שכל סיכה באה במגע עם זוג אזור מוליכים למחצה אלה.

למרות שמצב העבודה של מסוף שער טריאאק דומה ל- SCR, השער אינו מתייחס ספציפית למסופי האנודה או הקתודה, משום שהטריאק יכול להתנהל בשני הכיוונים כך שניתן להפעיל את השער עם כל אחד מהמסופים, תלוי בין אם נעשה שימוש באות חיובית ובין אם אות שלילי להדק השער.

מסיבה זו שני מסופי העומס העיקריים של הטריאק מוגדרים כ- MT1 ו- MT2 במקום A או K. האותיות MT מתייחס ל'מסוף הראשי '. כפי שמוצג בתרשים המעגל הבא.

כאשר מוחל טריאק להחלפת זרם חילופין, המסלול מתנהל רק כל עוד השער נשאר מחובר לכניסת אספקה ​​קטנה. לאחר הסרת אות השער הוא עדיין ממשיך להפעיל את הטריאק אך רק עד שמחזור צורת הגל AC יגיע לקו המעבר האפס.

ברגע שאספקת החשמל מגיעה לקו האפס, הטריאק מכבה את עצמו ואת העומס המחובר לצמיתות, עד שמופעל שוב אות השער.

ניתן להשתמש בטריאקס לשליטה ברוב המכשירים הביתיים יחד עם מנועים ומשאבות.

למרות שהטריאק מסווגים גם לפי יכולת הטיפול הנוכחית שלהם או דירוג כמו SCR, SCR זמין בדרך כלל עם דירוג זרם גבוה בהרבה מאשר טריאק.

מוֹלִיך לְמֶחֱצָה התקני פולטות אור

כאשר הם נחשפים לרמות גבוהות על ידי אור, חום, אלקטרונים ואנרגיות דומות, מרבית המוליכים למחצה מראים את הנטייה לפליטת אור באורך גל גלוי של האדם או באורך גל IR.

מוליכים למחצה המתאימים באופן אידיאלי לכך הם אלה המגיעים במשפחת דיודות צומת ה- p-n.

דיודות פולטות אור (LED) עושות זאת על ידי המרת זרם חשמלי ישירות לאור נראה. נורות LED יעילות ביותר עם זרם האור שלה לשאר האור מכל צורה אחרת של מקור אור.

משמשים נוריות לבן בהירות גבוהות תאורת בית למטרות, ואילו הנוריות הצבעוניות משמשות ביישומים דקורטיביים.

ניתן לשלוט על עוצמת ה- LED על ידי הפחתה לינארית של קלט ה- DC או באמצעותו אפנון רוחב הדופק קלט הנקרא גם PWM.

גלאי אור מוליכים למחצה

כאשר כל צורה של אנרגיה באה במגע עם גביש מוליך למחצה היא מובילה ליצירת זרם בגביש. זהו העיקרון הבסיסי העומד מאחורי העבודה של כל מכשירי חיישני האור המוליכים למחצה.

ניתן לסווג גלאי אור מוליכים למחצה לסוגים עיקריים:

אלה שבנויים באמצעות מוליכים למחצה pn והשני שאינם.

בהסבר זה נעסוק רק בגרסאות ה- p-n. גלאי אור מבוססי צומת P-n הם החבר הנפוץ ביותר במשפחת המוליכים למחצה הפוטוניים.

רובם עשויים מסיליקון ויכולים לזהות גם אור גלוי וגם אינפרא אדום כמעט.

פוטודיודות:

פוטודיודות תוכננו במיוחד עבור פרויקטים אלקטרוניים המיועדים לחישת אור. אתה יכול למצוא אותם בכל מיני גאדג'טים כגון במצלמות, אזעקות פריצה , לחיות תקשורת וכו '.

במצב גלאי האור צילום דיודה פועל על ידי יצירת חור או שיתוף אלקטרונים בצומת pn. זה גורם לזרם לנוע ברגע שמסופי הצד הצדדי p ו- n מחוברים לאספקה ​​חיצונית.

כאשר משתמשים במצב פוטו-וולטאי, הפוטו-דיודה פועלת כמו מקור זרם בנוכחות אור תקוע. ביישום זה המכשיר מתחיל לפעול במצב הטיה לאחור בתגובה לתאורת אור.

בהעדר אור, זרם כמות דקה עדיין זורם המכונה 'זרם כהה'.

פוטודיודה מיוצרת בדרך כלל בעיצובי אריזה רבים ושונים. הם זמינים בעיקר בגוף פלסטיק, בעדשה המותקנת מראש ובסינון וכו '.

ההבחנה המרכזית היא הממד של מוליך למחצה המשמש למכשיר. פוטודיודות המיועדות לזמני תגובה במהירות גבוהה בפעולה פוטו-מוליכה עם הטיה לאחור נבנות באמצעות מוליכים למחצה בשטח קטן.

פוטודיודות עם שטח גדול יותר נוטות להגיב מעט לאט, אך עשויות להיות להן יכולת לספק רגישות גבוהה יותר לתאורת האור.

הפוטו-דיודה והנורית חולקים סמל סכמטי זהה, למעט כיוון החצים הנמצאים פנימה לפוטודיודה. פוטודיודות רגילות לזהות פולסים משתנים מהירים גם באורך גל אינפרא אדום קרוב, כמו בתקשורת גלי אור.

המעגל שלהלן ממחיש את האופן שבו ניתן ליישם את הפוטודיודה במתקן מד אור. תוצאות התפוקה של מעגל זה הן די ליניאריות.

פוטו טרנזיסטורים

פוטו טרנזיסטורים מיושמים בפרויקטים אלקטרוניים הדורשים רגישות גבוהה יותר. מכשירים אלה נוצרו באופן בלעדי כדי לנצל את הרגישות לתכונת האור בכל הטרנזיסטורים. באופן כללי ניתן למצוא פוטוטרנזיסטור בהתקן npn בעל קטע בסיס רחב אשר יכול להיחשף לאור.

אור שנכנס לבסיס תופס את מקומו של זרם הפולט הטבעי הקיים בטרנזיסטורי npn רגילים.

בשל תכונה זו, פוטו טרנזיסטור מסוגל להגביר את וריאציות האור באופן מיידי. ישנם בדרך כלל שני סוגים של פוטו טרנזיסטורים npn שניתן להשיג. האחד הוא עם מבנה npn סטנדרטי, הגרסה האלטרנטיבית מגיעה עם טרנזיסטור npn נוסף שמציע הגברה נוספת, והוא ידוע כטרנזיסטור 'פוטו דרלינגטון'.

אלה רגישים ביותר, אם כי מעט איטים בהשוואה לפוטוטרנזיסטור npn רגיל. הסמלים הסכימטיים המשמשים בדרך כלל לפוטו-טרנזיסטורים הם כמפורט להלן:

טרנזיסטורי פוטו מוחלים לעיתים קרובות למדי לזיהוי דחפי אור מתחלפים. הם משמשים בנוסף לזיהוי אור רציף (dc), כגון המעגל הבא בו מוחל פוטו-דרלינגטון להפעלת ממסר.

מדריך זה יעודכן באופן קבוע עם מפרטי רכיבים חדשים, לכן אנא עקבו אחר כך.