Vysvětlení základní elektroniky

Pro začátečníky v elektronice, konstruování základní elektronické projekty ze schématu zapojení by mohlo být ohromující. Tento rychlý průvodce má nováčkům pomoci tím, že jim poskytne užitečné podrobnosti o elektronických součástech i o technikách budování obvodů. Budeme zkoumat základní části, jako jsou rezistory, kondenzátory, induktory, transformátory a potenciometry.

ODPORY

Rezistor je část, která rozptyluje energii, obvykle pomocí tepla. Implementace je definována vztahem známým jako Ohmův zákon: V = I X R, kde V je napětí na rezistoru ve voltech, I označuje proud procházející rezistorem v ampérech a R je hodnota rezistoru v ohmech. Reprezentace odporu jsou zobrazeny na obr. 1.1.

Buď jsme schopni využít odpor změnit napětí na určitém místě v obvodu, nebo bychom jej mohli použít ke změně proudu v požadovaném místě obvodu.

Hodnotu rezistoru lze zjistit pomocí barevných kroužků kolem ní. Najdete 3 základní kroužky nebo pásy, které nám dodávají tyto podrobnosti (obr. 1.2).

Pásy jsou natřeny konkrétními barvami a každý barevný pás představuje číslo, jak je uvedeno v tabulce 1.1. Jako příklad, když jsou pásy hnědé, červené a oranžové, bude hodnota rezistoru 12 X 1,00,0 nebo 12 000 ohmů, 1000 ohmů se obvykle označuje jako kilohm nebo k, zatímco 1 000 000 se jmenuje megohm nebo MOhm.

Poslední barevný prsten nebo pás znamená toleranční velikost rezistoru pro konkrétní hodnotu rezistoru. Zlato odhaluje toleranci + nebo - 5 procent (± 5%), stříbro znamená, že je + nebo - 10 procent (± 10%). Pokud nenajdete žádné tolrance pásmo, obvykle to znamená, že tolerance je ± 20 procent.

Obecně řečeno, čím větší je odpor, tím vyšší výkon lze zvládnout. Jmenovitý výkon ve wattech se může lišit od 1/8 W do mnoha wattů. Tato síla je v podstatě součinem napětí (V) a proudu (I) procházejícího rezistorem.

Použitím Ohmova zákona můžeme určit výkon (P) rozptýlený rezistorem jako P = V X I = I ^ 2R = V ^ 2 / R, kde R je hodnota rezistoru. Při práci s rezistorem, který může být prakticky větší než požadované specifikace, nenajdete žádný elektrický negativní aspekt.

Jedinou malou nevýhodou by mohla být forma zvětšených mechanických rozměrů a možná vyšších nákladů.

KONDENZÁTORY

Dřívější název jakéhokoli kondenzátoru býval kondenzátor, i když současný název vypadá více související s jeho skutečnou funkcí. Kondenzátor je navržen s „kapacitou“ pro skladování elektrické energie.

Základní funkcí kondenzátoru je umožnit průchod střídavého proudu (AC), ale blokovat stejnosměrný proud (DC).

Další zásadní úvahou je, že v případě, že napětí, například přes baterii, je na okamžik připojeno přes kondenzátor, v podstatě tento stejnosměrný proud zůstane na vodičích kondenzátoru, dokud se přes něj nepřipojí buď prvek, jako je odpor, nebo případně zkratujete svorky kondenzátoru způsobují vybití akumulované energie.

KONSTRUKCE

Kondenzátor je obecně vyroben z dvojice desek oddělených izolačním obsahem známým jako dielektrikum.

Dielektrikum může být tvořeno vzduchem, papírem, keramikou, polystyrenem nebo jakýmkoli jiným vhodným materiálem. Pro větší hodnoty kapacity se pro dielektrickou separaci používá elektrolyt. Tato elektrolytická látka má schopnost ukládat elektrickou energii s vysokou účinností.

Konstantní stejnosměrný proud je běžně vyžadován pro kapacitní fungování. To je důvod, proč v obvodových schématech najdeme kladný vodič kondenzátoru označený jako bílý blok, zatímco záporná strana jako černý blok.

Variabilní nebo nastavitelné kondenzátory zahrnují otočné lopatky oddělené vzduchovou mezerou nebo izolátorem, jako je slída. Kolik se tyto lopatky navzájem překrývají, určuje velikost kapacity , a to lze měnit nebo upravit pohybem vřetena variabilního kondenzátoru.

Měří se kapacita ve Faradech. Jeden Faradův kondenzátor však může být pro jakékoli praktické použití podstatně velký. Proto jsou kondenzátory označeny buď v mikrofaradech (uF), nanofaradech (nF) nebo v pikofaradech (pF).

Milion pikofarád odpovídá jednomu mikrofaradatu a milion mikrofaradadů se rovná jednomu Faradovi. Ačkoli se nanofarády (nF) nepoužívají příliš často, jedna nanofarad představuje tisíc pikofarád.

Občas můžete najít menší kondenzátory s barevnými kódy, které jsou na nich vyznačeny, stejně jako rezistory.

Pro tyto by mohly být hodnoty určeny v pF, jak je ukázáno v sousední barevné tabulce. Dvojice pásů ve spodní části poskytuje toleranci a maximální funkční napětí kondenzátoru.

Je třeba striktně poznamenat, že jmenovité napětí vytištěné na těle kondenzátoru představuje absolutní maximální tolerovatelný limit napětí kondenzátoru, který nesmí být nikdy překročen. Pokud jsou zapojeny i elektrolytické kondenzátory, je třeba pečlivě zkontrolovat polaritu a odpovídajícím způsobem připájet.

INDUKTORY

V elektronických obvodech Induktor pracovní charakteristiky jsou pravým opakem kondenzátorů. Induktory vykazují tendenci procházet přes ně stejnosměrný proud, ale snaží se postavit proti střídavému proudu nebo mu odolat. Obvykle jsou ve formě vysoce smaltovaných cívek z měděného drátu, obvykle navinutých kolem drátu.

Pro vytváření vysoké hodnoty induktory , železný materiál se obvykle zavádí jako jádro, nebo může být instalován jako kryt obklopující cívku zvenčí.

Důležitou charakteristikou induktoru je jeho schopnost generovat „zpětné odpoledne“. jakmile je přivedeno napětí na induktoru. To se normálně děje kvůli inherentní vlastnosti induktoru pro kompenzaci ztráty původního proudu napříč proudem.

Schematické symboly induktoru jsou vidět na obr. 1.5. Jednotkou indukčnosti je Henry, i když se obvykle používají millihenry nebo microhenry (mH) měřicí tlumivky v praktických aplikacích.

Jeden millihenry má 1000 microhenry, zatímco tisíc millihenrys se rovná jednomu Henrymu. Induktory jsou jednou z těch komponent, které nelze snadno měřit, zejména pokud není vytištěna skutečná hodnota. Také tyto se stávají ještě složitějšími pro měření, když jsou konstruovány doma pomocí nestandardních parametrů.

Pokud se induktory používají k blokování střídavých signálů, nazývají se vysokofrekvenční tlumivky nebo RF tlumivky (RFC). Induktory se používají s kondenzátory k vytvoření laděných obvodů, které umožňují pouze vypočítané pásmo frekvencí, a blokují zbytek.

NALADENÉ OBVODY

Vyladěný obvod (obr. 1.6), který zahrnuje induktor L a kondenzátor C, v podstatě buď umožní, aby se určitá frekvence pohybovala napříč a blokovala všechny ostatní frekvence, nebo zablokovala určitou hodnotu frekvence a nechala všechny ostatní projít přes.

Míra selektivity vyladěného obvodu, která zjišťuje hodnotu frekvence, se stává jeho faktorem Q (pro kvalitu).

Tato naladěná hodnota frekvence se také nazývá rezonanční frekvence (f0) a měří se v hertzích nebo cyklech za sekundu.

Kondenzátor a induktor mohou být použity sériově nebo paralelně k vytvoření a rezonanční laděný obvod (Obr. 1.6.a). Sériově laděný obvod může mít nízkou ztrátu ve srovnání s paralelně laděným obvodem (obr. 1.6.b) má vysokou ztrátu.

Když zde zmíníme ztrátu, obvykle se to týká poměru napětí v síti k proudu protékajícímu sítí. Toto je také známé jako jeho impedance (Z).

Alternativní názvy této impedance pro konkrétní komponenty mohou mít formu např. odpor (R) pro rezistory a reaktance (X) pro induktory a kondenzátory.

TRANSFORMÁTORY

Používají se transformátory pro zvýšení vstupního střídavého napětí / proudu na vyšší výstupní úrovně nebo pro snížení stejného na nižší výstupní úrovně. Tato práce také současně zajišťuje úplnou elektrickou izolaci mezi vstupním střídavým proudem a výstupním střídavým proudem. Na obr. 1.7 je vidět několik transformátorů.

Výroby označují všechny podrobnosti na primární nebo vstupní straně pomocí přípony „1“. Sekundární nebo výstupní strana je označena příponou „2“ T1 a T2 označuje odpovídající počet otáček na primární a sekundární straně. Pak:

Když transformátor je navržen pro sestoupení ze sítě 240 V na nižší napětí, řekněme 6 V, zahrnuje primární strana relativně vyšší počet závitů s použitím tenčího měřícího vodiče, zatímco sekundární strana je postavena s použitím relativně menšího počtu závitů, ale s použitím mnohem silnějšího měřícího vodiče.

To je způsobeno skutečností, že vyšší napětí zahrnuje úměrně nižší proud, a proto tenčí vodič, zatímco nižší napětí zahrnuje úměrně vyšší proud, a proto silnější vodič. Čisté hodnoty primárního a sekundárního příkonu (V x I) jsou v ideálním transformátoru téměř stejné.

Když má vinutí transformátoru odbočku drátu extrahovanou z jedné ze závitů (obr. 1.7.b), vede k rozdělení napětí vinutí na odbočku, které je úměrné počtu závitů na vinutí oddělených středním závitovým drátem.

Velikost čistého napětí napříč sekundárním vinutím mezi koncovými body bude stále podle výše uvedeného vzorce

Jak velký může být transformátor, závisí na velikosti jeho specifikace sekundárního proudu. Pokud je aktuální spec větší, rozměry transformátoru se také úměrně zvětší.

K dispozici jsou také miniaturní transformátory určené pro vysokofrekvenční obvody , jako rádia, vysílače atd. a mají zabudovaný kondenzátor připojený přes vinutí.

Jak používat polovodiče v elektronických projektech

Podle: Forest M. Mims

Vytváření a experimentování s elektronickými projekty může být obohacující, ale hodně náročné. Stává se to ještě uspokojivějším, když jste jako fanda dokončete stavbu obvodového projektu, zapněte jej a najděte užitečný pracovní model vyvinutý z několika nevyžádaných komponent. Díky tomu se budete cítit jako tvůrce, zatímco úspěšný projekt vykazuje vaše obrovské úsilí a znalosti v příslušné oblasti.

To může být jen pro zábavu ve volném čase. Někteří další mohou chtít dokončit projekt, který ještě není vyroben, nebo mohou přizpůsobit tržní elektronický produkt do inovativnější verze.

Chcete-li dosáhnout úspěchu nebo vyřešit poruchu obvodu, musíte se dobře orientovat v práci s různými součástmi a v tom, jak správně implementovat v praktických obvodech. Dobře, tak pojďme k věci.

V tomto kurzu začneme s polovodiči.

Jak Polovodič je vytvořen pomocí Silicon

Najdete řadu polovodičových součástek, ale křemík, který je základním prvkem písku, patří mezi nejznámější prvky. Atom křemíku se skládá pouze ze 4 elektronů v jeho nejvzdálenějším plášti.

Může však být dobré získat 8 z nich. Ve výsledku atom křemíku spolupracuje se sousedními atomy na sdílení elektronů následujícím způsobem:

Když skupina atomů křemíku sdílí své vnější elektrony, vede to k vytvoření uspořádání známého jako krystal.

Výkres níže ukazuje křemíkový krystal, který má pouze své vnější elektrony. Ve své čisté formě neposkytuje křemík užitečný účel.

Z tohoto důvodu výrobci vylepšují tyto položky na bázi křemíku fosforem, bórem a dalšími přísadami. Tento proces se nazývá „dopování“ křemíku. Jakmile je doping zaveden křemík, je vylepšen o užitečné elektrické vlastnosti.

P a N dopovaný křemík : Prvky jako bór, fosfor, lze účinně použít ke kombinaci s atomy křemíku k výrobě krystalů. Tady je trik: Atom boru obsahuje pouze 3 elektrony ve svém vnějším obalu, zatímco atom fosforu obsahuje 5 elektronů.

Když je křemík kombinován nebo dotován některými elektrony fosforu, transformuje se na křemík typu n (n = negativní). Když je křemík fúzován s atomy boru, kterým chybí elektron, křemík se změní na křemík typu p (p = pozitivní).

Křemík typu P. Když je atom boru dotován shlukem atomů křemíku, vznikne prázdná elektronová dutina zvaná „díra“.

Tato díra umožňuje elektronu ze sousedního atomu „spadnout“ do štěrbiny (díry). To znamená, že jedna „díra“ změnila svou polohu na nové místo. Pamatujte, že otvory mohou snadno plavat přes křemík (stejným způsobem se bubliny pohybují po vodě).

N -typ křemíku. Když je atom fosforu kombinován nebo dotován shlukem atomů křemíku, systém dává další elektron, který se může relativně pohodlně přenášet přes krystal křemíku.

Z výše uvedeného vysvětlení chápeme, že křemík typu n usnadní přechod elektronů tím, že způsobí skoky elektronů z jednoho atomu na druhý.

Na druhou stranu křemík typu p také umožní průchod elektronů, ale v opačném směru. Protože v typu p jsou přemístění elektronů způsobeny otvory nebo prázdnými elektronovými skořápkami.

Je to jako srovnávat osobu běžící na zemi a osobu běžící na zemi běžecký pás . Když osoba běží na zemi, země zůstává nehybná a osoba se pohybuje vpřed, zatímco na běžeckém pásu zůstává osoba nepohyblivá, země se pohybuje dozadu. V obou situacích prochází osoba relativním pohybem vpřed.

Porozumění diodám

Diody lze srovnávat s ventily, a hrají tak zásadní roli v elektronických projektech pro řízení směru toku elektřiny v konfiguraci obvodu.

Víme, že křemík typu n- i p má schopnost vést elektřinu. Odpor obou variant závisí na procentu děr nebo dalších elektronů, které vlastní. Ve výsledku se tyto dva typy mohou také chovat jako odpory, omezovat proud a umožňovat mu proudit pouze určitým směrem.

Vytvořením mnoha křemíku typu p uvnitř báze křemíku typu n lze omezit pohyb elektronů přes křemík pouze jedním směrem. Toto je přesná pracovní podmínka, které lze pozorovat u diod vytvořených dopingem křemíku p-n.

Jak funguje dioda

Následující ilustrace nám pomáhá získat snadné vysvětlení ohledně toho, jak dioda reaguje na elektřinu v jednom směru (vpřed) a zajišťuje blokování elektřiny v opačném směru (vzad).

Na prvním obrázku způsobí rozdíl potenciálu baterie odpuzování otvorů a elektronů směrem ke křižovatce p-n. V případě, že úroveň napětí překročí 0,6 V (pro křemíkovou diodu), elektrony budou stimulovány k tomu, aby skočily přes spoj a spojily se s otvory, což umožní přenos proudu.

Na druhém obrázku rozdíl potenciálu baterie způsobí, že se otvory a elektrony odtrhnou od křižovatky. Tato situace brání toku náboje nebo proudu, který blokuje jeho cestu. Diody jsou obvykle zapouzdřeny v malém válcovém skleněném pouzdře.

Tmavý nebo bělavý kruhový pás označený kolem jednoho konce těla diody identifikuje jeho katodový terminál. Druhý terminál se přirozeně stává anodovým terminálem. Výše uvedený obrázek ukazuje jak fyzické zapouzdření diody, tak také její schematický symbol.

Nyní jsme pochopili, že dioda může být srovnávána s elektronickým jednosměrným spínačem. Stále musíte plně pochopit několik dalších faktorů fungování diody.

Níže uvádíme několik zásadních bodů:

1. Dioda nemusí vést elektřinu, dokud použité dopředné napětí nedosáhne určité prahové úrovně.

U křemíkových diod je to přibližně 0,7 voltu.

2. Pokud je dopředný proud příliš vysoký nebo vyšší než zadaná hodnota, může polovodičová dioda prasknout nebo hořet! A vnitřní kontakty terminálu by se mohly rozpadnout.

Pokud jednotka hoří, může dioda najednou vykazovat vedení napříč oběma svorkami. Teplo generované v důsledku této poruchy může jednotku nakonec odpařit!

3. Nadměrné zpětné napětí může vést k tomu, že dioda bude fungovat v opačném směru. Protože je toto napětí velmi velké, může neočekávaný proudový proud diodu rozbít.

Typy a použití diod

Diody jsou k dispozici v mnoha různých formách a specifikacích. Níže uvádíme některé z důležitých forem, které se běžně používají v elektrických obvodech:

Malá signální dioda: Tyto typy diod lze použít pro nízkonapěťovou konverzi střídavého proudu na stejnosměrný proud detekce nebo demodulace RF signálů , v napětí multiplikační aplikace , logické operace, pro neutralizaci špiček vysokého napětí atd. pro výrobu výkonových usměrňovačů.

Výkonové usměrňovače Diody : mají podobné atributy a vlastnosti jako malá signální dioda, ale jsou hodnoceny na zvládnout významné velikosti proudu . Jsou namontovány na velkých kovových pouzdrech, které pomáhají absorbovat a odvádět nežádoucí teplo a distribuovat ho přes připojenou desku chladiče.

Výkonové usměrňovače lze většinou vidět v napájecích zdrojích. Běžné varianty jsou 1N4007, 1N5402 / 5408, 6A4 atd

Zenerova dioda : Jedná se o speciální typ diody charakterizované specifickým zpětným průrazným napětím. To znamená, že zenerovy diody mohou fungovat jako spínač omezující napětí. Zenerovy diody jsou dimenzovány na absolutní průrazná napětí (Vz), která se mohou pohybovat od 2 do 200 voltů.

Světelná dioda nebo LED diody : Všechny formy diod mají tu vlastnost, že emitují trochu elektromagnetického záření, když jsou aplikovány na napětí vpřed.

Diody, které jsou vytvořeny pomocí polovodičových materiálů, jako je fosfid arsenidu galia, však mají schopnost emitovat podstatně větší množství záření ve srovnání s běžnými křemíkovými diodami. Nazývají se světelné diody nebo LED.

Fotodioda : Stejně jako diody vyzařují určité záření, vykazují také určitou úroveň vedení, když jsou osvětleny externím zdrojem světla.
Diody, které jsou speciálně konstruovány pro detekci a reakci na světlo nebo osvětlení, se však nazývají fotodiody.

Zahrnují skleněné nebo plastové okno, které umožňuje světlu vstoupit do oblasti citlivé na světlo diody.

Obvykle mají velkou spojovací plochu pro požadovanou expozici světlu.

Silicon facilitaets výroba efektivních fotodiod.

Různé typy diod jsou široce používány v mnoha aplikacích. Prozatím probereme několik důležitých funkcí pro malý signál diody a usměrňovače :

Prvním z nich je obvod jednosměrného usměrňovače, kterým je střídavý proud s různým napájením s dvojitou polaritou usměrňován do signálu nebo napětí s jednou polaritou (stejnosměrný proud).

Druhou konfigurací je obvod plného vlnového usměrňovače, který obsahuje konfiguraci se čtyřmi diodami a je také označován jako můstkový usměrňovač . Tato síť má schopnost usměrňovat obě poloviny vstupního signálu střídavého proudu.

Sledujte rozdíl v konečném výsledku obou obvodů. V půlvlnném obvodu produkuje výstup pouze jeden cyklus vstupního střídavého proudu, zatímco v úplném můstku jsou oba poloviční cykly transformovány do jedné polarity DC.

Tranzistor

Elektronický projekt je téměř nemožné dokončit bez tranzistoru, který ve skutečnosti tvoří základní stavební kámen elektroniky.

Tranzistory jsou polovodičová zařízení se třemi svorkami nebo vodiči. Výjimečně malé množství proudu nebo napětí na jednom z vodičů umožňuje řízení výrazně většího množství proudu procházejícího přes další dva vodiče.

To znamená, že tranzistory jsou nejvhodnější pro práci jako zesilovače a spínací regulátory. Najdete dvě primární skupiny tranzistorů: bipolární (BJT) a efekt pole (FET).

V této diskusi se zaměříme právě na bipolární tranzistory BJT. Zjednodušeně řečeno, přidáním doplňkového spojení do diody p-n je možné vytvořit tříkomorový křemíkový „sendvič“. Tato sendvičová formace může být buď n-p-n nebo p-n-p.

V obou případech středová oblast funguje jako kohoutek nebo řídicí systém, který reguluje množství elektronů nebo posun náboje napříč 3 vrstvami. 3 sekce bipolárního tranzistoru jsou emitor, základna a kolektor. Základní oblast může být docela tenká a ve srovnání s emitorem a sběratelem má mnohem méně dopingových atomů.

Výsledkem je, že mnohem nižší proud báze emitoru má za následek výrazně větší proud emitoru a kolektoru, který se má pohybovat. Diody a tranzistory jsou podobné s mnoha zásadními vlastnostmi:

Spojení základna-emitor, které se podobá diodovému spojení, neumožňuje přenos elektronů, pokud dopředné napětí nepřekročí 0,7 voltu. Nadměrné množství proudu způsobuje zahřívání tranzistoru a jeho efektivní fungování.

V případě, že teplota tranzistoru výrazně stoupne, může být nutné vypnout obvod! Nakonec může nadměrné množství proudu nebo napětí způsobit trvalé poškození polovodičového materiálu, který tvoří tranzistor.

Dnes lze nalézt různé druhy tranzistorů. Běžné příklady jsou:

Malý signál a přepínání : Tyto tranzistory se používají pro zesílení nízkoúrovňových vstupních signálů na relativně větší úrovně. Spínací tranzistory jsou vytvářeny buď k úplnému zapnutí, nebo k úplnému vypnutí. Několik tranzistorů lze rovnoměrně použít pro zesílení a přepínání stejně pěkně.

Výkonový tranzistor : Tyto tranzistory se používají ve výkonových zesilovačích a napájecích zdrojích. Tyto tranzistory jsou obvykle velké a mají prodloužené kovové pouzdro, které usnadňuje větší odvod a chlazení tepla a také usnadňuje instalaci chladičů.

Vysoká frekvence : Tyto tranzistory jsou většinou používány gadgety založené na RF, jako jsou rádia, televize a mikrovlnné trouby. Tyto tranzistory jsou konstruovány s tenčí základní oblastí a mají snížené rozměry těla. Níže jsou uvedeny schematické symboly pro tranzistory npn a pnp:

Nezapomeňte, že značka šipky, která označuje kolík emitoru, vždy směřuje ke směru toku otvorů. Když šipka ukazuje směr, který je opačný od základny, pak má BJT emitor skládající se z materiálu typu n.

Toto označení specificky identifikuje tranzistor jako zařízení n-p-n se základnou, která má materiál typu p. Na druhou stranu, když značka šipky směřuje k základně, znamená to, že základna je tvořena materiálem typu n, a podrobnosti, že emitor i sběrač sestávají z materiálu typu p a ve výsledku je zařízení pnp BJT.

Jak Použijte bipolární tranzistory

Pokud je na základnu tranzistoru npn přiveden zemní potenciál nebo 0 V, inhibuje to tok proudu přes svorky emitoru a kolektoru a tranzistor se vypne.

V případě, že je základna předpjatá použitím potenciálového rozdílu nejméně 0,6 voltu přes kolíky základního emitoru BJT, okamžitě zahájí tok proudu z emitoru na svorky kolektoru a tranzistor se říká, že je spínán ' na.'

Zatímco BJT jsou napájeny pouze těmito dvěma metodami, tranzistor pracuje jako vypínač ON / OFF. V případě, že je základna předpjatá, velikost proudu emitoru a kolektoru závisí na relativně menších variacích základního proudu.

The tranzistor v takových případech funguje jako zesilovač . Toto konkrétní téma se týká tranzistoru, kde má být emitor společnou zemnicí svorkou pro vstupní i výstupní signál a je označován jako obvod společného emitoru . Několik základních obvodů společného emitoru lze vizualizovat pomocí následujících diagramů.

Tranzistor jako přepínač

Tato konfigurace obvodu přijímá pouze dva typy vstupního signálu, buď 0V nebo zemní signál, nebo kladné napětí + V nad 0,7V. Proto může být v tomto režimu tranzistor buď zapnut, nebo vypnut. Odpor na základně může být cokoli mezi 1K a 10K ohmy.

Tranzistorový stejnosměrný zesilovač

V tomto obvodu proměnný odpor vytváří předpětí pro tranzistor a reguluje velikost proudu báze / emitoru. Měřič ukazuje množství proudu dodáváno přes vývody emitoru kolektoru.

Sériový odpor měřiče zajišťuje bezpečnost měřiče proti nadměrnému proudu a zabraňuje poškození cívky měřiče.

Ve skutečném aplikačním obvodu lze potenciometr přidat k odporovému senzoru, jehož odpor se mění v závislosti na vnějším faktoru, jako je světlo, teplota, vlhkost atd.

V situacích, kdy se vstupní signály rychle mění, je však použitelný obvod AC zesilovače, jak je vysvětleno níže:

Tranzistorový AC zesilovač

Schéma zapojení ukazuje velmi základní tranzistorový obvod AC zesilovače. Kondenzátor umístěný na vstupu blokuje vstup jakékoli formy DC do základny. Odpor aplikovaný na základní zkreslení se vypočítá pro stanovení napětí, které je poloviční oproti úrovni napájení.

Signál, který je zesílen, „klouže“ podél tohoto konstantního napětí a mění svou amplitudu nad a pod touto odrazovou úrovní napětí.

Pokud by nebyl použit předpínací odpor, zesílila by se pouze polovina napájení nad úrovní 0,7 V, což by způsobilo velké množství nepříjemných zkreslení.

Pokud jde o směr proudu

Víme, že když elektrony prochází vodičem, generuje tok proudu vodičem.

Jelikož technicky je pohyb elektronů vlastně ze záporně nabité oblasti do kladně nabité oblasti, tak proč se zdá, že značka šipky v symbolu diody indikuje opačný tok elektronů.

To lze vysvětlit několika body.

1) Podle počáteční teorie Benjamina Franklina se předpokládalo, že tok elektřiny je z kladné do záporně nabité oblasti. Jakmile však byly elektrony objeveny, odhalily skutečnou pravdu.

Vnímání stále zůstávalo stejné a schémata se i nadále řídila konvenční představivostí, ve které je tok proudu zobrazen z pozitivního na negativní, protože nějakým opakem je obtížné simulovat výsledky.

2) V případě polovodičů jsou to vlastně díry, které cestují naproti elektronům. Díky tomu se zdá, že se elektrony mění z pozitivních na negativní.

Abychom byli přesní, je třeba poznamenat, že tok proudu je vlastně tok náboje vytvořený přítomností nebo nepřítomností elektronu, ale pokud jde o elektronický symbol, jednoduše se nám konvenční přístup snáze dodržuje,

Tyristor

Stejně jako tranzistory jsou tyristory také polovodičová zařízení, která mají tři terminály a hrají důležitou roli v mnoha elektronických projektech.

Stejně jako tranzistor se zapne malým proudem na jednom z vodičů, fungují tyristory také podobným způsobem a umožňují vedení mnohem většího proudu přes další dva doplňující se vodiče.

Jediný rozdíl je v tom, že tyristory nemají schopnost zesilovat oscilační střídavé signály. Reagují na řídicí vstupní signál buď úplným zapnutím nebo úplným vypnutím. Z tohoto důvodu jsou tyristory známé také jako „polovodičové spínače“.

Křemíkem řízené usměrňovače (SCR)

SCR jsou zařízení, která představují dvě základní formy tyristorů. Jejich struktura se podobá struktuře bipolárních tranzistorů, ale SCR mají čtvrtou vrstvu, tedy tři spoje, jak je znázorněno na následujícím obrázku.

Vnitřní rozložení a schematický symbol SCR lze vizualizovat na následujícím obrázku.

Normálně jsou pinouty SCR zobrazeny s jednoduchými písmeny jako: A pro anodu, K (nebo C) pro katodu a G pro bránu.

Když je anodový kolík A SCR aplikován s pozitivním potenciálem, který je vyšší než katodový kolík (K), oba nejvzdálenější spoje jsou předpjaté dopředu, ačkoli centrální p-n křižovatka zůstává zpětně předpjatá a brání jakémukoli toku proudu skrz ně.

Jakmile je však hradlový kolík G přiveden s minimálním kladným napětím, umožňuje to vést mnohem větší energii skrz kolíky anody / katody.

V tomto okamžiku se SCR zablokuje a zbytky se zapnou, i když je předpětí brány odstraněno. To může pokračovat nekonečně dlouho, dokud anoda nebo katoda nejsou na okamžik odpojeny od napájecího vedení.

Následující projekt níže ukazuje SCR nakonfigurovaný jako spínač pro ovládání žárovky.

Přepínač na levé straně je spínačem push-to-OFF, což znamená, že se otevírá při stisknutí, zatímco spínač na pravé straně je spínačem push-to-ON, který při stisknutí vede. Pokud je tento spínač stisknut na okamžik nebo jen na sekundu, rozsvítí se lampa.

SCR se zablokuje a lampa se trvale rozsvítí. Chcete-li lampu vypnout do původního stavu, je krátce stisknut spínač na levé straně.

SCR jsou vyráběny s různým výkonem a manipulační kapacitou, od 1 A, 100 V až 10 A nebo více a několik stovek V.

Triaky

Triaky se konkrétně používají v elektronických obvodech, které vyžadují přepínání zátěže střídavým proudem vysokého napětí.

Vnitřní struktura triaku ve skutečnosti vypadá jako dva SCR spojené opačně paralelně. To znamená, že triak získá schopnost vést elektřinu v obou směrech pro stejnosměrné i střídavé napájení.

K implementaci této funkce je triak sestaven pomocí pěti polovodičových vrstev s oblastí extra typu n. Triakové pinouty jsou spojeny tak, že každý pin přichází do kontaktu s párem těchto polovodičových oblastí.

Přestože je pracovní režim terminálu triakové brány podobný SCR, hradlo není konkrétně odkazováno na anodové nebo katodové terminály, je to proto, že triak může vést oběma způsoby, takže bránu lze aktivovat pomocí kterékoli ze svorek v závislosti na zda je použit kladný signál nebo záporný signál pro spouštění brány.

Z tohoto důvodu jsou dva hlavní terminály nesoucí triak označeny jako MT1 a MT2 místo A nebo K. Písmena MT označují „hlavní terminál“. jak je znázorněno v následujícím schématu zapojení.

Když je pro přepnutí střídavého proudu použit triak, traicka vede pouze tak dlouho, dokud brána zůstane připojena k malému napájecímu vstupu. Jakmile je signál brány odstraněn, stále udržuje triak zapnutý, ale pouze do doby, než cyklus střídavého průběhu dosáhne nulové hranice.

Jakmile napájecí zdroj dosáhne nulové linie, triak se trvale vypne a připojí zátěž, dokud se opět nepřivede signál brány.

Triaky lze použít k ovládání většiny domácích spotřebičů spolu s motory a čerpadly.

Ačkoli triaky jsou také kategorizovány podle jejich aktuální manipulační kapacity nebo hodnocení jako SCR, SCR jsou obecně k dispozici s mnohem vyššími hodnotami proudu než triak.

Polovodič Zařízení emitující světlo

Když je vystaven vysokým úrovním světla, tepla, elektronů a podobných energií, většina polovodičů vykazuje tendenci emitovat světlo při lidské viditelné vlnové délce nebo IR vlnové délce.

K tomu jsou ideálně vhodné polovodiče, které přicházejí do rodiny přechodových diod p-n.

Světelné diody (LED) to dělají přeměnou elektrického proudu přímo na viditelné světlo. LED diody jsou extrémně účinné s proudem na světlo, než jakákoli jiná forma světelného zdroje.

Používají se bílé vysoce jasné LED diody domácí osvětlení barevné LED diody se používají v dekorativních aplikacích.

Intenzitu LED lze řídit buď lineárním snižováním vstupu DC nebo průchodem pulzní šířková modulace vstup nazývaný také PWM.

Polovodičové detektory světla

Když jakákoli forma energie přijde do kontaktu s polovodičovým krystalem, vede to ke generování proudu v krystalu. Toto je základní princip fungování všech polovodičových světelných senzorů.

Polovodičové detektory světla lze rozdělit do hlavních typů:

Ty, které jsou postaveny pomocí polovodičů s pn spojením a jiné, které nejsou.

V tomto vysvětlení se budeme zabývat pouze variantami p-n. Detektory světla založené na spojení P-n jsou nejpoužívanějším členem rodiny fotonických polovodičů.

Většina z nich je vyrobena z křemíku a dokáže detekovat viditelné i blízké infračervené záření.

Fotodiody:

Fotodiody jsou speciálně navrženy pro elektronické projekty, které jsou určeny pro snímání světla. Najdete je v nejrůznějších gadgetech, například ve fotoaparátech, poplašné zařízení proti vloupání , Žít komunikace atd.

V režimu detektoru světla funguje fotodioda generováním díry nebo sdílení elektronů na pn křižovatce. To způsobí, že se proud pohne, jakmile jsou svorky na straně p a n spojeny s externím napájením.

Při použití ve fotovoltaickém režimu působí fotodioda jako zdroj proudu v přítomnosti dopadajícího světla. V této aplikaci zařízení začne pracovat v režimu zpětného zkreslení v reakci na osvětlení.

Při nepřítomnosti světla stále proudí nepatrné množství proudu známé jako „temný proud“.

Fotodioda se obvykle vyrábí v mnoha různých obalových provedeních. Většinou jsou k dispozici v plastovém těle, s předinstalovanou čočkou a filtrací atd.

Klíčovou diferenciací je rozměr polovodiče, který se používá pro zařízení. Fotodiody určené pro vysokorychlostní doby odezvy ve fotovodivém provozu s reverzním předpětím jsou konstruovány pomocí polovodičů s malou plochou.

Fotodiody s větší plochou mají tendenci reagovat trochu pomalu, ale mohou mít schopnost poskytovat vyšší stupeň citlivosti na osvětlení.

Fotodioda a dioda LED sdílejí stejný schematický symbol, až na to, že směr šipek směřuje dovnitř fotodiody. Fotodiody jsou obvykle zvyklé rozeznávat rychle se měnící pulsy i při blízké infračervené vlnové délce, jako je tomu ve světelné komunikaci.

Níže uvedený obvod ilustruje způsob, jakým by mohla být fotodioda aplikována v nastavení světelného metru. Výsledky tohoto obvodu jsou celkem lineární.

Fototranzistory

Fototranzistory se používají v elektronických projektech, které vyžadují vyšší stupeň citlivosti. Tato zařízení jsou vytvořena výhradně za účelem využití funkce citlivosti na světlo ve všech tranzistorech. Obecně lze fototranzistor nalézt v zařízení npn, které má širokou základní část, která může být vystavena světlu.

Světlo vstupující do základny nahrazuje přirozený proud základny a emitoru, který existuje v normálních tranzistorech npn.

Díky této vlastnosti je fototranzistor schopen okamžitě zesílit variace světla. Typicky lze získat dva typy npn fototranzistorů. Jeden je se standardní strukturou npn, alternativní varianta přichází s dalším tranzistorem npn, který nabízí přidané zesílení, a je znám jako tranzistor „photodarlington“.

Jsou extrémně citlivé, i když trochu pomalé ve srovnání s běžným npn fototranzistorem. Schematické symboly obecně používané pro fototranzistory jsou uvedeny níže:

Fototranzistory se často používají k detekci střídavých (střídavých) světelných impulzů. Kromě toho se používají k identifikaci nepřetržitého (stejnosměrného) světla, například v následujícím obvodu, kde se k aktivaci relé použije fotodarlington.

Tento výukový program bude pravidelně aktualizován o nové specifikace komponent, takže zůstaňte naladěni.