Labdien, draugi!
Nesen jūs un es sākām tuvāk iepazīties ar datoru aparatūras darbību. Un mēs tikāmies ar vienu no viņa “celtniecības blokiem” - pusvadītāju diodi. -Šo sarežģīta sistēma, kas sastāv no atsevišķām daļām. Izprotot, kā šīs atsevišķās daļas (lielās un mazās) darbojas, mēs iegūstam zināšanas.
Apgūstot zināšanas, mēs iegūstam iespēju palīdzēt savam dzelzs datora draugam, ja viņš pēkšņi sabojājas.. Mēs esam atbildīgi par tiem, kurus esam pieradinājuši, vai ne?
Šodien mēs turpināsim šo interesanto biznesu un mēģināsim izdomāt, kā darbojas, iespējams, vissvarīgākais elektronikas “būves bloks” - tranzistors. No visiem tranzistoru veidiem (to ir daudz) mēs tagad aprobežosimies ar lauka efekta tranzistoru darbības apsvērumiem.
Kāpēc ir lauka efekta tranzistors?
Vārds "tranzistors" ir veidots no diviem Angļu vārdi tulkot un rezistors, tas ir, citiem vārdiem sakot, tas ir pretestības pārveidotājs.
Starp tranzistoru dažādību ir arī lauka efekti, t.i. tie, kurus kontrolē elektriskais lauks.
Elektrisko lauku rada spriegums. Tādējādi lauka tranzistors ir ar spriegumu kontrolēta pusvadītāju ierīce.
Angļu literatūrā tiek lietots termins MOSFET (MOS Field Effect Transistor). Ir arī citi veidi pusvadītāju tranzistori, jo īpaši bipolāri, kurus kontrolē strāva. Šajā gadījumā daļa jaudas tiek tērēta arī vadībai, jo ieejas elektrodiem ir jāpieliek zināms spriegums.
Lauka efekta tranzistora kanālu var atvērt tikai ar spriegumu, caur ievades elektrodiem neplūst strāva (izņemot ļoti mazu noplūdes strāvu). Tie. kontrolei netiek tērēta jauda. Taču praksē lauka efekta tranzistori pārsvarā tiek izmantoti nevis statiskā režīmā, bet tiek pārslēgti noteiktā frekvencē.
Lauka efekta tranzistora konstrukcija nosaka iekšējās pārejas kapacitātes klātbūtni, caur kuru, pārslēdzoties, plūst noteikta strāva atkarībā no frekvences (jo lielāka frekvence, jo lielāka strāva). Tātad, stingri ņemot, kontrolei joprojām tiek tērēta zināma jauda.
Kur tiek izmantoti lauka efekta tranzistori?
Pašreizējais tehnoloģiju līmenis ļauj jaudīga lauka efekta tranzistora (FET) atvērtā kanāla pretestību padarīt diezgan mazu - dažas Ohma simtdaļas vai tūkstošdaļas!
Un tā ir liela priekšrocība, jo, plūstot pat desmitiem ampēru strāvai, PT izkliedētā jauda nepārsniegs desmitdaļas vai simtdaļas vatu.
Tādējādi jūs varat likvidēt lielgabarīta radiatorus vai ievērojami samazināt to izmēru.
PT plaši izmanto datoru un zemsprieguma komutācijas stabilizatoros datoros.
No dažādiem FET veidiem šiem nolūkiem tiek izmantoti FET ar inducētu kanālu.
Kā darbojas lauka efekta tranzistors?
Inducētā kanāla FET satur trīs elektrodus — avotu, aizplūšanu un aizbīdni.
PT darbības princips ir puslīdz skaidrs no grafiskā apzīmējuma un elektrodu nosaukuma.
PT kanāls ir “ūdens caurule”, kurā ieplūst “ūdens” (lādētu daļiņu plūsma, kas veidojas elektriskā strāva), izmantojot “avotu” (avotu).
"Ūdens" izplūst no otra "caurules" gala caur "noteku" (noteku). Vārsts ir “krāns”, kas atver vai izslēdz plūsmu. Lai “ūdens” plūstu pa “cauruli”, tajā ir jārada “spiediens”, t.i. pielieciet spriegumu starp noteci un avotu.
Ja netiek pielietots spriegums (“sistēmā nav spiediena”), kanālā nebūs strāvas.
Ja tiek pielikts spriegums, varat “atvērt krānu”, pieliekot vārtiem spriegumu attiecībā pret avotu.
Jo augstāks spriegums tiek pielikts, jo vairāk ir atvērts “krāns”, jo lielāka ir strāva drenāžas avota kanālā un mazāka kanāla pretestība.
Barošanas blokos PT tiek izmantots komutācijas režīmā, t.i. kanāls ir pilnībā atvērts vai pilnībā aizvērts.
Godīgi sakot, PT darbības principi ir daudz sarežģītāki, tas var darboties ne tikai taustiņu režīmā. Viņa darbu apraksta daudzas abstraktas formulas, taču mēs šeit to visu neaprakstīsim, bet aprobežosimies ar šīm vienkāršajām analoģijām.
Teiksim, PT var būt ar n-kanālu (šajā gadījumā strāvu kanālā rada negatīvi lādētas daļiņas) un p-kanālu (strāvu rada pozitīvi lādētas daļiņas). Grafiskajā attēlojumā bultiņa PT ar n-kanālu ir vērsta uz iekšu, bet PT ar p-kanālu bultiņa ir vērsta uz āru.
Faktiski "caurule" ir pusvadītāja gabals (visbiežāk silīcija) ar piemaisījumiem ķīmiskie elementi dažādi veidi, kas nosaka pozitīvo vai negatīvi lādiņi kanālā.
Tagad pāriesim pie prakses un runāsim par
Kā pārbaudīt lauka efekta tranzistoru?
Parasti pretestība starp jebkuriem PT spailēm ir bezgalīgi augsta.
Un, ja testeris uzrāda nelielu pretestību, visticamāk, PT ir salauzts un ir jānomaina.
Daudziem FET ir iebūvēta diode starp noteci un avotu, lai aizsargātu kanālu no apgrieztā sprieguma (reversās polaritātes sprieguma).
Tādējādi, ja jūs ievietojat testera “+” (sarkanā zonde, kas savienota ar testera “sarkano” ieeju) un “-” (melna zonde, kas savienota ar testera melno ieeju) kanalizācijā, tad kanāls "zvanīs" kā parasta diode virzienā uz priekšu.
Tas attiecas uz n-kanālu FET. PT ar p-kanālu zondes polaritāte būs tāda otrādi.
Kā pārbaudīt diodi, izmantojot digitālo testeri, ir aprakstīts attiecīgajā sadaļā. Tie. kanalizācijas avota sekcijā spriegums samazināsies par 500-600 mV.
Ja maināt zondu polaritāti, diodei tiks pievienots apgrieztais spriegums, tas tiks aizvērts un testeris to ierakstīs.
Tomēr aizsargdiodes izmantojamība nenorāda uz tranzistora izmantojamību kopumā. Turklāt, ja jūs “zvanāt” PT, neatlodējot to no ķēdes, tad paralēli savienoto ķēžu dēļ ne vienmēr ir iespējams izdarīt nepārprotamu secinājumu pat par aizsargdiodes izmantojamību.
Šādos gadījumos jūs varat noņemt tranzistoru un izmantojot nelielu ķēdi testēšanai, atbildiet uz jautājumu nepārprotami– vai PT darbojas vai ne.
Sākotnējā stāvoklī poga S1 ir atvērta, spriegums pie vārtiem attiecībā pret noteci ir nulle. PT ir aizvērts un HL1 LED nedeg.
Kad poga ir aizvērta, rezistorā R3, kas tiek pielietots starp avotu un vārtiem, parādās sprieguma kritums (apmēram 4 V). Atveras PT un iedegas HL1 LED.
Šo shēmu var salikt kā moduli ar PT savienotāju. Tranzistori D2 iepakojumā (kas ir paredzēts uzstādīšanai uz iespiedshēmas plate), jūs nevarat ievietot savienotājā, bet jūs varat savienot vadītājus ar tā elektrodiem un pēc tam ievietot tos savienotājā. Lai pārbaudītu PT ar p-kanālu, barošanas avota un gaismas diodes polaritāte ir jāmaina.
Dažreiz pusvadītāju ierīces vardarbīgi sabojājas ar pirotehniskiem, dūmu un gaismas efektiem.
Šajā gadījumā uz ķermeņa veidojas caurumi, tas saplaisā vai sakrīt gabalos. Un jūs varat izdarīt nepārprotamu secinājumu par to darbības traucējumiem, neizmantojot instrumentus.
Noslēgumā jāsaka, ka burti MOS saīsinājumā MOSFET apzīmē metālu - oksīdu - pusvadītāju (metāls - oksīds - pusvadītājs). Šī ir PT struktūra - metāla vārti (“krāns”) ir atdalīti no pusvadītāju kanāla ar dielektriska (silīcija oksīda) slāni.
Es ceru, ka šodien esat izdomājis "caurules", "krānus" un citus "santehniku".
Tomēr teorija, kā zināms, bez prakses ir mirusi! Noteikti vajag paeksperimentēt ar lauku strādniekiem, pabāzt apkārt, lāpīt viņus pārbaudot, pieskarties, tā teikt.
Starp citu, pirkt ir iespējami lauka efekta tranzistori.
Elektronika mūs ieskauj visur. Bet gandrīz neviens nedomā par to, kā šī lieta darbojas. Tas patiesībā ir pavisam vienkārši. Tieši to mēs šodien mēģināsim parādīt. Sāksim ar šo svarīgs elements, piemēram, tranzistors. Mēs jums pateiksim, kas tas ir, ko tas dara un kā darbojas tranzistors.
Kas ir tranzistors?
Tranzistors– pusvadītāju ierīce, kas paredzēta elektriskās strāvas kontrolei.
Kur tiek izmantoti tranzistori? Jā visur! Gandrīz neviena mūsdienu tehnoloģija nevar iztikt bez tranzistoriem. elektriskā shēma. Tos plaši izmanto datortehnikas, audio un video tehnikas ražošanā.
Laiki, kad Padomju mikroshēmas bija lielākās pasaulē, ir pagājuši, un mūsdienu tranzistoru izmēri ir ļoti mazi. Tādējādi mazākās ierīces ir nanometra lielumā!
Prefikss nano- apzīmē vērtību no desmit līdz mīnus devītajai pakāpei.
Tomēr ir arī milzu eksemplāri, kurus galvenokārt izmanto enerģētikas un rūpniecības jomās.
Ir dažādi veidi tranzistori: bipolāri un polāri, tiešā un reversā vadītspēja. Tomēr šo ierīču darbība ir balstīta uz to pašu principu. Tranzistors ir pusvadītāju ierīce. Kā zināms, pusvadītājos lādiņu nesēji ir elektroni vai caurumi.
Reģions ar liekiem elektroniem ir norādīts ar burtu n(negatīvs), un reģions ar cauruma vadītspēju ir lpp(pozitīvs).
Kā darbojas tranzistors?
Lai viss būtu ļoti skaidrs, apskatīsim darbu bipolārais tranzistors (vispopulārākais veids).
(turpmāk vienkārši kā tranzistors) ir pusvadītāju kristāls (visbiežāk izmanto silīcijs vai germānija), sadalīts trīs zonās ar atšķirīgu elektrovadītspēju. Zonas tiek attiecīgi nosauktas kolekcionārs, bāze Un emitētājs. Tranzistora ierīce un tā shematiska ilustrācija parādīts zemāk esošajā attēlā
Atdaliet priekšējās un reversās vadīšanas tranzistorus. Pnp tranzistorus sauc par priekšējās vadīšanas tranzistoriem un npn tranzistori– no reversa.
Tagad parunāsim par diviem tranzistoru darbības režīmiem. Pati tranzistora darbība ir līdzīga darbam ūdens krāns vai vārsts. Tikai ūdens vietā ir elektriskā strāva. Ir divi iespējamie tranzistora stāvokļi - darba (tranzistors atvērts) un miera stāvoklis (tranzistors aizvērts).
Ko tas nozīmē? Kad tranzistors ir izslēgts, caur to neplūst strāva. Atvērtā stāvoklī, kad pamatnei tiek pievadīta neliela vadības strāva, tranzistors atveras un caur emitētāju-kolektoru sāk plūst liela strāva.
Fizikālie procesi tranzistorā
Un tagad vairāk par to, kāpēc viss notiek tā, tas ir, kāpēc tranzistors atveras un aizveras. Ņemsim bipolāru tranzistoru. Lai tas būtu n-p-n tranzistors.
Ja starp kolektoru un emitētāju pievienosiet strāvas avotu, kolektora elektroni sāks piesaistīties pozitīvajam, bet starp kolektoru un emitētāju nebūs strāvas. To kavē pamata slānis un pats emitētāja slānis.
Ja starp bāzi un emitētāju pievienojat papildu avotu, elektroni no emitētāja n apgabala sāks iekļūt bāzes reģionā. Rezultātā bāzes apgabals tiks bagātināts ar brīvajiem elektroniem, no kuriem daži rekombinēsies ar caurumiem, daži plūdīs uz bāzes plusu, un daži ( lielākā daļa) dosies uz savācēju.
Tādējādi tranzistors izrādās atvērts, un tajā plūst emitera-kolektora strāva. Ja bāzes spriegums tiek palielināts, palielinās arī kolektora-emitera strāva. Turklāt ar nelielām vadības sprieguma izmaiņām tiek novērots ievērojams strāvas pieaugums caur kolektoru-emitetoru. Tieši uz šo efektu balstās tranzistoru darbība pastiprinātājos.
Tā īsumā ir tranzistoru darbības būtība. Jums ir jāaprēķina jaudas pastiprinātājs, izmantojot bipolārus tranzistorus nakti, vai veikt laboratorijas darbi pētīt tranzistora darbību? Tā nav problēma pat iesācējam, ja izmanto mūsu studentu apkalpošanas speciālistu palīdzību.
Droši sazinieties ar profesionāla palīdzība tādā svarīgiem jautājumiem kā mācīties! Un tagad, kad jums jau ir priekšstats par tranzistoriem, iesakām atpūsties un noskatīties Korn video “Twisted transistor”! Piemēram, jūs nolemjat sazināties ar korespondences studentu.
Eksperimentam mēs ņemsim vienkāršu un iemīļotu tranzistoru KT815B:
Izveidosim jums pazīstamu diagrammu:
Kāpēc es uzliku rezistoru pirms pamatnes?
Bat1 es iestatīju spriegumu uz 2,5 voltiem. Ja piegādājat vairāk nekā 2,5 voltus, spuldze vairs nedegs spožāk. Teiksim tā, ka šī ir robeža, pēc kuras turpmāks sprieguma pieaugums pie pamatnes neietekmē strāvas stiprumu slodzē.
Bat2 es to iestatīju uz 6 voltiem, lai gan mana spuldze ir 12 volti. Pie 12 voltiem mans tranzistors ievērojami uzkarsa, un es negribēju to izdegt. Šeit mēs redzam, cik daudz strāvas patērē mūsu spuldze, un mēs pat varam aprēķināt tās patērēto jaudu, reizinot šīs divas vērtības.
Nu, kā redzējāt, gaisma ir ieslēgta un ķēde darbojas normāli:
Bet kas notiek, ja sajaucam kolektoru un emitētāju? Loģiski, ka strāvai vajadzētu plūst no emitētāja uz kolektoru, jo mēs nepieskārāmies pamatnei, un kolektors un emitētājs sastāv no N pusvadītāja.
Bet praksē gaisma negrib iedegties.
Bat2 barošanas avota patēriņš ir aptuveni 10 miliamperi. Tas nozīmē, ka strāva joprojām plūst caur spuldzi, bet ļoti vāja.
Kāpēc kad pareizs savienojums tranzistora strāva plūst normāli, bet ja tā ir nepareiza, tad ne? Lieta tāda, ka tranzistors nav izveidots simetrisks.
Tranzistoros kontakta laukums starp kolektoru un pamatni ir daudz lielāks nekā starp emitētāju un pamatni. Tāpēc, kad elektroni steidzas no emitētāja uz kolektoru, gandrīz visus tos “noķer” kolektors, un, ja sajaucam spailes, ne visus elektronus no kolektora “noķer” emitents.
Starp citu, tas bija brīnums, ka emitētāja-bāzes P-N krustojums neizlauzās cauri, jo spriegums tika piegādāts apgrieztā polaritātē. Parametrs datu lapā U EB maks. Šim tranzistoram kritiskais spriegums tiek uzskatīts par 5 voltiem, bet mums tas bija pat nedaudz lielāks:
Tātad, mēs uzzinājām, ka kolektors un emitētājs nevienlīdzīgi. Ja mēs sajaucam šos spailes ķēdē, var rasties emitera pārejas sadalījums un tranzistors neizdosies. Tāpēc nekādā gadījumā nesajauciet bipolārā tranzistora vadus!
Kā noteikt tranzistora spailes
Metode Nr.1
Es domāju, ka tas ir visvienkāršākais. Lejupielādējiet šī tranzistora datu lapu. Katrā parastajā datu lapā ir attēls ar detalizētiem uzrakstiem par to, kur atrodas izvade. Lai to izdarītu, ievadiet Google vai Yandex lielos ciparus un burtus, kas rakstīti uz tranzistora, un pievienojiet tam blakus vārdu “datu lapa”. Līdz šim nav bijusi situācija, ka es nebūtu meklējis datu lapu kādam radio elementam.
Metode Nr.2
Es domāju, ka nevajadzētu būt problēmām ar bāzes izejas atrašanu, ņemot vērā, ka tranzistors sastāv no divām diodēm, kas savienotas virknē kā katodi vai anodi:
Šeit viss ir vienkārši, novietojiet multimetru uz nepārtrauktības ikonas “)))” un sāciet izmēģināt visas variācijas, līdz atrodam šīs divas diodes. Secinājums ir tāds, kur šīs diodes ir savienotas vai nu ar anodiem, vai katodiem - tā ir bāze. Lai atrastu kolektoru un emitētāju, mēs salīdzinām sprieguma kritumu šajās divās diodēs. Starp kolektoru un bāzi ohm tam jābūt mazāk nekā starp emitētāju un bāzi. Pārbaudīsim, vai tā ir taisnība?
Vispirms apskatīsim KT315B tranzistoru:
E – izstarotājs
K – kolekcionārs
B – bāze
Mēs uzstādījām multimetru, lai pārbaudītu un atrastu bāzi bez problēmām. Tagad mēs izmērām sprieguma kritumu abos krustojumos. Bāzes-emitera sprieguma kritums 794 milivolti
Sprieguma kritums kolektora bāzē ir 785 milivolti. Mēs esam pārliecinājušies, ka sprieguma kritums starp kolektoru un pamatni ir mazāks nekā starp emitētāju un pamatni. Tāpēc vidējā zilā tapa ir kolektors, un sarkanā, kas atrodas kreisajā pusē, ir emitētājs.
Pārbaudīsim arī KT805AM tranzistoru. Šeit ir tā spraudnis (tapas atrašanās vieta):
Šis ir tranzistors ar NPN struktūru. Pieņemsim, ka bāze ir atrasta (sarkanā izeja). Noskaidrosim, kur atrodas kolektors un kur emitētājs.
Veiksim pirmo mērījumu.
Veiksim otro mērījumu:
Tāpēc vidējā zilā tapa ir kolektors, bet dzeltenā kreisajā pusē ir emitētājs.
Pārbaudīsim vēl vienu tranzistoru - KT814B. Viņš ir mūsu PNP struktūra. Tās bāze ir zilā izvade. Mēs izmērām spriegumu starp zilo un sarkano spailēm:
un tad starp zilo un dzelteno:
Oho! Gan šeit, gan tur ir 720 milivolti.
Šī metode nepalīdzēja šim tranzistoram. Neuztraucieties, tam ir trešais veids...
Metode Nr.3
Gandrīz katrā modernajā ir 6 mazi caurumi, un tiem blakus ir daži burti, piemēram, NPN, PNP, E, C, B. Šie seši sīkie caurumi ir precīzi paredzēti mērīšanai. Es šos caurumus saukšu par caurumiem. Tie neizskatās pēc caurumiem))).
Mēs uzliekam multimetra pogu uz ikonas “h FE”.
Mēs nosakām, kāda ir vadītspēja, tas ir, NPN vai PNP, un ievietojam to šādā sadaļā. Vadītspēja tiek noteikta pēc diožu atrašanās vietas tranzistorā, ja neesat aizmirsis. Mēs ņemam mūsu tranzistoru, kas abos virzienos uzrādīja vienādu sprieguma kritumu abos P-N krustojumi, un ievietojiet pamatni caurumā, kur atrodas burts “B”.
Mēs nepieskaramies pamatnei, bet vienkārši samainām abas tapas. Oho, multene parādīja daudz vairāk nekā pirmajā reizē. Tāpēc caurumā E pašlaik ir emitētājs, bet caurumā C ir kolektors. Viss ir elementāri un vienkārši ;-).
Metode Nr.4
Es domāju, ka tas ir vienkāršākais un precīzākais veids, kā pārbaudīt tranzistora kontaktdakšu. Lai to izdarītu, vienkārši iegādājieties universālo R/L/C/Transistor-meter un ievietojiet tranzistora vadus ierīces spailēs:
Tas nekavējoties parādīs, vai jūsu tranzistors ir dzīvs. Un, ja viņš ir dzīvs, viņš izdos savu pinout.