Схема ограничения тока на полевом транзисторе: Ограничитель силы тока в нагрузке

Ограничитель силы тока в нагрузке

Ограничитель силы тока – устройство, предназначенное для исключения возможного повышения силы тока в схеме выше заданного значения. Самым простым ограничителем является обыкновенный плавкий предохранитель. Конструктивно предохранитель представляет собой плавкую вставку, заключенную в изолятор – корпус. Если в схеме по тем или иным причинам повышается сила тока, потребляемая нагрузкой, плавкая вставка перегорает, и питание нагрузки прекращается.

Виды ограничителей

При всех преимуществах использования предохранителя он обладает одним серьезным недостатком – низким быстродействием, что делает невозможным его применение в некоторых случаях. К недостаткам можно отнести и одноразовость предохранителя – при его перегорании придется искать и устанавливать предохранитель точно такой же, как и перегоревший.

Электронные ограничители

Гораздо более совершенными по сравнению с упомянутыми выше предохранителями являются электронные ограничители.

Условно такие устройства можно разделить на два типа:

• восстанавливающиеся автоматически после устранения возникшей неисправности;
• восстанавливающиеся вручную. Например: в схеме ограничителя предусмотрена кнопка, нажатие которой приводи к ее перезапуску.

Отдельно стоит сказать о так называемых пассивных устройствах защиты. Такие устройства предназначены для световой и/или звуковой сигнализации о ситуациях превышения допустимого тока в нагрузке. В большинстве своем такие схемы сигнализации применяются совместно с электронными ограничителями.

Цены на ограничители силы тока

электронные ограничители силы тока

 

Простейшая схема на полевом транзисторе

Самым простым решением при необходимости ограничения постоянного тока в нагрузке является использование схемы на полевом транзисторе. Принципиальная схема этого устройства показана на рис.1:

Рис. 1 – Схема на полевом транзисторе

Ток нагрузки при использовании схемы представленной на рис. 1 не может быть больше начального тока стока примененного транзистора. Следовательно, диапазон ограничения напрямую зависит от типа транзистора. Например, при использовании отечественного транзистора КП302 ограничение составит 30-50 мА.

Ограничитель на биполярном транзисторе

Основным недостатком схемы, описанной выше, является сложность изменения пределов ограничения. В более совершенных устройствах для исключения этого недостатка применяют дополнительный элемент, выполняющий функции датчика. Как правило, такой датчик представляет собой мощный резистор, который включается последовательно с нагрузкой. В момент, когда на резисторе падение напряжения достигнет определенной величины, автоматически произойдет ограничение силы тока. Схема такого устройства показана на рисунке 2.

Рис. 2 – Схема на биполярных транзисторах

Как можно заметить, основой схемы являются два биполярных транзистора структуры n – p – n . В качестве датчика используется резистор R 3 с сопротивлением 3,6 Ом.

Принцип действия устройства следующий: напряжение от источника поступает на резистор R 1, а через него и на базу транзистора VT 1. Транзистор открывается, и большая часть напряжения от источника поступает на выход устройства. При этом транзистор VT 2 находится в закрытом состоянии. В момент, когда на датчике (резистор R 3) падение напряжение достигнет порога открытия транзистора VT 2, он откроется, а транзистор VT 1 наоборот – начнет закрываться, ограничивая тем самым ток на выходе устройства. Светодиод HL 1 является индикатором срабатывания ограничителя.

Порог срабатывания зависит от сопротивления резистора R 3 и напряжения открытия транзистора VT 2. Для описанной схемы порог ограничения составляет: 0,7 В/ 3,6 Ом = 0,19 А.

Схема с ручной регулировкой

В некоторых случаях требуется устройство с возможностью ручного изменения величины ограничения тока в нагрузке, например, если речь идет о необходимости заряда автомобильных аккумуляторных батарей. Схема регулируемого устройства показана на рисунке 3.

Рис. 3 – Схема с регулировкой ограничения тока

Технические характеристики устройства:

• напряжение на входе – до 40 В;
• напряжение на выходе – до 32 В;
• диапазон ограничения тока – 0,01…3 А.

Основной особенностью схемы является возможность как изменения величины ограничения тока в нагрузке, так и возможность регулировки напряжения на выходе. Ограничение тока устанавливается переменным резистором R 5, а напряжение на выходе – переменным резистором R 6. Диапазон ограничения тока определяется сопротивлением датчика тока – резистором R2 .

При конструировании такого устройства стоит помнить, что на VT 4 выделяется достаточно большая мощность, поэтому для исключения вероятности перегрева элемента и выхода из строя он должен быть установлен на радиатор. Также отметим, что переменные резисторы R 5 и R 6 должны обладать линейной зависимостью регулировки для более удобного использования устройства. Возможные аналоги используемых деталей :

• Транзисторы КТ815 – ВD139;
• Транзистор КТ814 – ВD140;
• Транзистор КТ803 – 2N5067.

Вместо заключения

Нельзя утверждать, что тот или иной способ ограничения тока лучше или хуже. Каждый имеет свои достоинства и недостатки. Более того, применение каждого целесообразно или вовсе недопустимо в определенном конкретном случае. Например, применение плавкого предохранителя в выходной цепи импульсного блока питания в большинстве своем нецелесообразно, поскольку предохранитель как элемент защиты обладает недостаточным быстродействием. Говоря более простым языком – предохранитель может сгореть после того, как вследствие перегрузки придут в негодность силовые элементы блока питания.

В общем, выбор в пользу того или иного ограничителя должен производиться с учетом схемотехнических, а порой и конструктивных особенностей источника входного напряжения и особенностей нагрузки.

Мастер Винтик. Всё своими руками!Схема ограничения тока

Добавил: Chip,Дата: 12 Мар 2015

Как ограничить ток через нагрузку?

Часто бывает возникает необходимость ввести в схему ограничение по току. Это один из методов защиты электронной нагрузки. При коротком замыкании в цепи нагрузки схемой защиты по току можно спасти источник питания от повреждения.

Схема простейшего ограничителя тока выполнена на полевом транзисторе, которая фактически называется стабилизатором тока. Ток нагрузки при использовании такого ограничитель не сможет превысить начальный ток стока полевого транзистора.

Величина тока задается подбором типа транзистора. Увеличить значения тока можно параллельным включением нескольких транзисторов.

В ограничителях тока нагрузки используются так же биполярные транзисторы. Принцип работы такого устройства на примере одной из схем с применением двух биполярных транзисторов. Входное напряжение через резистор R1 поступает на базу транзистора VT1, и открывает его. Транзистор переходит в режим насыщения, основная часть входного напряжения поступает на выход. При токе, меньшем порогового, транзистор VT2 закрыт, и светодиод не горит. Резистор R3 является датчиком тока. Как только падение напряжения на нем превысит порог открывания транзистора VT2, он откроется, включит светодиод, а транзистор VT1, наоборот, частично закроется, и ток через нагрузку ограничится.

Видео «Ограничение тока через нагрузку»

Источник:chipdip.ru

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ

П О П У Л Я Р Н О Е:

• Умножитель частоты с 9МГц до 27МГц

Для постройки радиолюбительских ВЧ конструкций бывает необходимость умножить частоту генератора.

Ниже представлена схема утроителя частоты на трех транзисторах для диапазона 27Мгц.

Подробнее…

• Самодельный блок питания на LM2576

Блок питания на LM2576-ADJ своими руками

Ранее мы размещали схемы зарядных устройств на 6В и на 12В, собранных на микросхеме LM317.

Сегодня предлагаем вариант лабораторного блока питания В. Болдырева на микросхеме LM2576-ADJ. Блок питания обеспечивает плавную регулировку напряжения от 1,2 до 34 вольт при токе нагрузки до 3А.

Подробнее…

• Питание для ЖК дисплея.

Преобразователь для жидкокристаллического экрана

Подробнее…

Популярность: 27 168 просм.

Вы можете следить за комментариями к этой записи через RSS 2.0. Вы можете оставить свой комментарий, пинг пока закрыт.

Мастер Винтик. Всё своими руками!Мощный лабораторный блок питания с MOSFET транзистором на выходе своими руками

Мощный лабораторный блок питания с MOSFET транзистором на выходе своими руками

В предыдущей статье мы рассматривали схемы ЗУ с использованием в качестве силового ключа мощные p-n-p или n-p-n транзисторы. Они позволяли получить достаточно большой ток при небольшом количестве радиодеталей, но  у используемых биполярных транзисторов имеется существенный недостаток…

— это большое падение напряжения коллектор-эмиттер в режиме насыщения, достигающее 2 … 2,5 В у составных транзисторов, что приводит к их повышенному нагреву и необходимости установки транзисторов на большой радиатор.

Гораздо экономичней вместо биполярных транзисторов устанавливать силовые МОП (MOSFET) транзисторы, которые при тех же токах имеют гораздо меньшее (в 5 -10 раз) падение напряжения на открытом переходе сток-исток. Проще всего вместо силового p-n-p транзистора установить мощный p-канальный полевой транзистор, ограничив с помощью дополнительного стабилитрона напряжение между истоком и затвором на уровне 15В. Параллельно стабилитрону подключается резистор сопротивлением около 1 кОм для быстрой разрядки ёмкости затвор-исток.

Гораздо более распространены и доступней силовые n- канальные МОП транзисторы, но принципиальная схема устройства с такими транзисторами несколько усложняется, т.к. для полного открытия канала сток-исток на затвор необходимо подать напряжение на 15 В выше напряжения силовой части. Ниже рассмотрена схема такого устройства.

Мощный лабораторный блок питания 1,5 -30В, 0-5А на MOSFET транзисторе

Основа конструкции мало отличается от ранее рассмотренных устройств на биполярных силовых транзисторах. С помощью конденсаторов С1-С3 и диодов VD1-VD5 в схеме формируется повышенное на 15 В напряжение, которое с помощью транзисторов VT2, VT3 подаётся на затвор полевого транзистора VT1.

В схеме желательно использовать MOSFET с наиболее низким сопротивлением открытого канала, но максимальное допустимое напряжение этих транзисторов должно быть в 1,5 — 2 раза выше напряжения силовой цепи. В качестве диода VD8 желательно использовать диоды с барьером Шоттки с рабочим напряжением выше максимального в силовой цепи, в крайнем случае можно использовать КД213А или КД2997, КД2799, но их придётся установить на небольшой радиатор. Требования к изготовлению накопительного дросселя DR1 такие же как и в зарядных устройствах с биполярными ключевыми транзисторами.

При отсутствии подходящего проволочного резистора, используемого в качестве токового шунта R17 схему можно доработать, используя небольшой отрезок манганинового провода диаметром 2 мм или мощные проволочные резисторы сопротивлением 0,01 …0,05 Ом.

Следующая схема имеет нормализацию напряжения на токовом шунте и усилителя на ОУ.

Лабораторный блок питания с усилителем-нормализатором напряжения шунта

Предлагаемая схема отличается от описанной, выше наличием операционного усилителя DA2, что позволяет можно использовать как любой проволочный резистор сопротивлением 0,01 … 0,05 Ом и мощностью 1 — 2 Вт, так и кусок подходящего нихромового или манганинового провода диаметром 1,5 … 2 мм.

Операционный усилитель усиливает напряжение шунта до уровня, необходимого для нормальной работы компаратора микросхемы DA1. Коэффициент усиления ОУ DA2 определяется соотношением сопротивлений резисторов R15 и R18 и определяется из условия получения на выходе ОУ напряжения 0,5 … 3 В при выбранном максимальном выходном токе устройства.

Выходной ток регулируется переменным резистором R4, максимальное напряжение на движке которого должно быть равно напряжению на выходе ОУ DA2 при максимальном рабочем токе. Сопротивление переменного резистора R4 может быть любым в пределах 1 … 100 К, а максимальное напряжение на его движке определяется сопротивлением резистора R6.

Схема позволяет получить гораздо больший выходной ток, чем выбранный автором — максимальная величина тока определяется мощностью силового трансформатора, элементами силовой цепи и настройкой узла ограничения выходного тока. В качестве DA2 может быть использован практически любой доступный операционный усилитель, например КР140УД1408, КР140УД608, КР140УД708, mA741 и т.д.

Конденсатор частотной коррекции C9 может отсутствовать при использовании ОУ, не требующих его использования. В случае использования ОУ типа КР140УД1408 (LM308) его припаивают между выводами 1 и 8, у других ОУ выводы могут быть иными.

Лабораторный блок питания отличается от ранее описанного зарядного устройства гораздо большим максимальным выходным напряжением. Автором выбрано напряжение 30В, но если использовать трансформатор с большим выходным напряжением и применить более высоковольтные силовые элементы, можно получить гораздо более высокие значения.

Регулировка выходного напряжения осуществляется переменным резистором R16, сопротивление которого может быть в пределах 3,3 … 100кОм. Верхний предел выходного напряжения определяется сопротивлением резистора R17 из расчёта получения напряжения 1,5 В на движке переменного резистора R16 в его нижнем, по схеме, положении.

Схему можно упростить, исключив регуляторы тока и напряжения, а также измерительную головку, если устройство будет использоваться только для зарядки одного типа аккумуляторов. Вместо переменного резистора — регулятора выходного напряжения на печатной плате установлен многооборотный подстроечный резистор R15, а ограничение выходного тока задаётся делителем на резисторах R4, R5.

Для исключения выхода из строя диода VD11 при случайной переполюсовке аккумулятора установлен предохранитель FU2. В качестве транзисторов VT2, VT3 можно использовать любые маломощные транзисторы соответствующей структуры на напряжение 60В и ток коллектора 100мА, например КТ209Е, КТ3102Б и т.д.

В авторском варианте схема настраивалась на выходной ток 3,0 А, но его легко повысить до 6А и более, уменьшив номинал резистора R13 до 5,0 кОм.

Внешний вид платы и расположение элементов:

Предложенная схема лабораторного блока питания можно дополнить узлом защиты нагрузки от неконтролируемого повышения выходного напряжения, например, при пробое выходного транзистора или неисправности в схеме. Смотрите следующую схему:

ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ С ЗАЩИТОЙ

Предлагаемый лабораторный блок питания отличается от схемы, выше наличием узла защиты нагрузки от повышенного напряжения. При включении блока питания напряжение на его выходе отсутствует, что исключает случайный выход из строя подключенной нагрузки из-за начального несоответствия установленного напряжения и требуемого. Узел ручного включения / отключения нагрузки собран на транзисторах VT5, VT7 и реле K1.

Узел работает следующим образом: в исходном состоянии транзисторы VT5, VT7 заперты и реле К1 обесточено. При кратковременном нажатии на кнопку SB1 высокий потенциал на коллекторе VT7 через резистор R30 и конденсатор С11 открывает VT7 — реле К1 срабатывает, а протекающий через резистор R33 ток катушки реле открывает транзистор VT5, который через резистор R26 удерживает транзистор VT7 в открытом состоянии длительное время. На лицевой панели блока питания зажигается светодиод HL3 «НАГРУЗКА», а контакты реле К1 коммутируют выходное напряжение на выходные клеммы.

В этом состоянии на коллекторе транзистора VT7 низкий потенциал, а на коллекторе VT5 высокий. Конденсатор C10 через резистор R19 заряжается до напряжения 35В, плюсом к нижней, по схеме, обкладке и минусом к базе транзистора VT7. При повторном нажатии кнопки SB1 через резистор R30 и конденсатор С10 к базе VT7 прикладывается отрицательное напряжение — транзистор запирается, отключается реле К1, снимая напряжение с нагрузки, запирается транзистор VT5 и схема приходит в исходное состояние до следующего нажатия кнопки SB1.

Защита от нештатного повышения выходного напряжения работает следующим образом: при нормальном режиме работы напряжение на движке переменного резистора R20 всегда будет равно 1,5 В, независимо от его положения, так как схема управления на микросхеме DA1 сравнивает его с опорным на выводе 15, которое определяется параметрами делителя напряжения на резисторах R13 и R8. При неисправности в схеме это напряжение может превысить уровень 1,5 В, транзистор VT4 через резисторный делитель R15, R16 откроется, а транзистор VT7 закроется, отключив выходное реле К1. При длительной аварийной ситуации будет гореть светодиод HL2 «АВАРИЯ», а реле К1 кнопкой SB1 включаться не будет.

Защита также сработает при быстром вращении оси переменного резистора R20 в сторону уменьшения выходного напряжения, что позволяет быстро отключить нагрузку, если случайно было установлено его недопустимо высокое значение.

Схема также защищает элементы устройства от протекания большого тока при переполюсовке заряжаемого аккумулятора. Если аккумулятор ошибочно подключен минусовым выводом к плюсовой клемме блока питания, то через диод VD15 и резистор R31 откроется транзистор VT6, загорится светодиод HL2 «АВАРИЯ», а реле К1 не будет включаться кнопкой SB1, что предотвращает выход из строя контактов реле К1, конденсатора С9, катушки дросселя DR1 и диода DV10.

Очень важно вначале подключить заряжаемый аккумулятор, а затем нажать кнопку «ПУСК» для начала зарядки, в противном случае, при переполюсовке аккумулятора, перегорит предохранитель FU2.

Перед нажатием кнопки «ПУСК» движком переменного резистора R20 следует установить выходное напряжение блока питания равным его значению при полностью заряженном аккумуляторе, например, для свинцового 12В аккумулятора следует установить 14,8В. Если напряжение на выходе блока питания установить ниже, чем напряжение заряжаемого аккумулятора, то, сразу после пуска, реле К1 обесточится, отключив нагрузку, а светодиод HL2 «АВАРИЯ» кратковременно загорится.

Настройка схемы управления описана на предыдущей странице, а конструктивное исполнение накопительного дросселя приведено в предыдущих публикациях раздела зарядных устройств. Транзистор VT1 и диоды VD7, VD10 следует установить на небольшие радиаторы, площадь которых зависит от выбранного максимального рабочего тока.

Параметры силового трансформатора полностью определяются максимальными значениями выходного тока и напряжения — его мощность должна быть не менее, чем на 20% выше максимальной выходной мощности блока питания на нагрузке.

Почти все элементы схемы размещены на печатной плате, внешний вид которой изображен на рисунке. Отдельно установлен силовой трансформатор, измерительный прибор, выключатель питания, регуляторы тока и напряжения, кнопка пуска, предохранители, выходные клеммы и светодиодные индикаторы. На плате предусмотрена установка различных типов диодов в качестве VD10, даже двойных.

Все предложенные схемы можно использовать также и в качестве зарядных устройств.

Источник:kravitnik.narod.ru

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ

П О П У Л Я Р Н О Е:

• Солнечные батареи своими руками (часть 3)

Ранее были опубликованы две статьи: Солнечные батареи своими руками (ЧАСТЬ 1) и (ЧАСТЬ 2). Продолжение предыдущих статей читайте ниже. Подробнее…

• Ремонт зарядного устройства «Рассвет» своими руками

Устройство зарядное «Рассвет» модель КМ-14 хоть и выпускалось ещё в 80-х годах, но ещё используется у некоторых автовладельцев для зарядки АКБ.

Несколько раз приносили в ремонт данное устройство, поэтому решил написать небольшую статью с фото и таблицей напряжений, возможно кому-то пригодится.

Подробнее…

• Мощный самодельный трансформаторный стабилизатор

Простой мощный стабилизатор из старых телевизионных трансформаторов

Из старых  давно отслуживших свою службу ламповых телевизоров типа «Рекорд», «Горизонт», «Темп», «Электрон», «Фотон», «Радуга», «Рубин», «Чайка» и им подобных, а точнее их силовых трансформаторов можно сделать достаточно мощный (2-3 кВт) стабилизатор сетевого напряжения. Для этого трансформаторы нужно соединить специальным способом.

Подробнее…

Популярность: 16 180 просм.

cxema.org — Три схемы простых регуляторов тока

В сети очень много схем регуляторов напряжения для самых разных целей, а вот с регуляторами тока дела обстоят иначе. И я хочу немного восполнить этот пробел, и представить вам три простые схемы регуляторов постоянного тока, которые стоит взять на вооружение, так, как они универсальны и могут быть использованы во многих самодельных конструкциях.  

Регуляторы тока по идее не многим отличается от регуляторов напряжения. Прошу не путать регуляторы тока со стабилизаторами тока, в отличии от первых они поддерживают стабильный выходной ток не зависимо от напряжения на входе и выходной нагрузки.

Стабилизатор тока — неотемлимая часть любого нормального лабораторного блока питания или зарядного устройства, предназначен он для ограничения тока подаваемого на нагрузку. В этой статье мы рассмотрим пару стабилизаторов и один регулятор общего применения. 

Во всех трех вариантах в качестве датчика тока использованы шунты, по сути низкоомные резисторы. Для увеличения выходного тока любой из перечисленных схем нужно будет снизить сопротивление шунта. Нужное значение тока выставляют вручную, как правило вращением переменного резистора. Все три схемы работают в линейном режиме, а значит силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться. 

Первая схема отличается максимальной простотой и доступностью компонентов.   Всего два транзистора, один из них управляющий, второй является силовым, по которому и протекает основной ток. 

Датчик тока представляет из себя низкоомный проволочный резистор. При подключении выходной нагрузки на этом резисторе образуется некоторое падение напряжения, чем мощнее нагрузка, тем больше падение. Такого падения напряжения достаточно для срабатывания управляющего транзистора, чем больше падение, тем больше приоткрыт транзистор. Резистор R1, задает напряжение смещения для силового транзистора, именно благодаря ему основной транзистор находится в открытом состоянии. Ограничение тока происходит за счет того, что напряжение на базе силового транзистора, которое было образовано резистором R1 грубо говоря затухаеться или замыкается на массу питания через открытый переход маломощного транзистора, этим силовой транзистор будет закрываться, следовательно, ток протекающий по нему уменьшается вплоть до полного нуля.

Резистор R1 по сути обычный делитель напряжения, которым  мы можем задать как бы степень приоткрытия управляющего транзистора, а следовательно, управлять и силовым транзистором ограничивая ток протекающий по нему.  

Вторая схема построена на базе операционного усилителя. Ее неоднократно использовал в зарядных устройствах для автомобильного аккумулятора. В отличии от первого варианта — эта схема является стабилизатором тока.

Как и в первой схеме тут также имеется датчик тока (шунт), операционный усилитель фиксирует падение напряжения на этом шунте, все по уже знакомой нам схеме. Операционный усилитель  сравнивает напряжение на шунте с опорным, которое задается стабилитроном. Переменным резистором мы искусственно меняем опорное напряжение. Операционный усилитель в свою очередь постарается сбалансировать напряжение на входах путем изменения выходного напряжения. 

Выход операционного усилителя управляет мощным полевым транзистором. То есть принцип работы мало чем отличается от первой схемы, за исключением того, что тут имеется источник опорного напряжения выполненный на стабилитроне. 

Эта схема также работает в линейном режиме и силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться.

Последняя схема построена на базе популярной интегральной микросхеме стабилизатора LM317. Это линейный стабилизатор напряжения, но имеется возможность использовать микросхему в качестве стабилизатора тока. 

Нужный ток задается переменным резистором. Недостатком схемы является то, что основной ток протекает именно по ранее указанному резистору и естественно тот нужен мощный, очень желательно использование проволочных резисторов. 

Максимально допустимый ток для микросхемы LM317 1,5 ампера, увеличить его можно дополнительным силовым транзистором. В этом случае микросхема уже будет в качестве управляющей, поэтому нагреваться не будет, взамен будет нагреваться транзистор и от этого никуда не денешься. 

Небольшое видео

Печатные платы 

 

cxema. org — Мощный стабилизатор тока и напряжения на TL494

Мощный стабилизатор тока и напряжения на TL494

Этот стабилизатор обладает неплохими характеристиками, имеет плавную регулировку тока и напряжения, хорошую стабилизацию, без проблем терпит короткие замыкания, относительно простой и не требует больших финансовых затрат.  Он обладает высоким кпд за счет импульсного принципа работы, выходной ток может доходить до 15 ампер, что позволит построить мощное зарядное устройство и блок питания с регулировкой тока и напряжения. При желании можно увеличить выходной ток до 20-и и более ампер.

В интернете подобных устройств, каждое имеет свои достоинства и недостатки, но принцип работы у них одинаковый. Предлагаемый вариант — это попытка создания простого и достаточно мощного стабилизатора.

За счет применения полевых ключей удалось значительно увеличить нагрузочную способность источника и снизить нагрев на силовых ключах. При выходном токе  до 4-х ампер транзисторы и силовой диод можно не устанавливать на радиаторы.

Номиналы некоторых компонентов на схеме могут отличаться от номиналов на плате, т.к. плату разрабатывал для своих нужд.

Диапазон регулировки выходного напряжения от 2-х до 28 вольт, в моем случае максимальное напряжение 22 вольта, т.к. я использовал низковольтные ключи и поднять напряжение выше этого значения было рискованно, а так при входном напряжении около 30 Вольт, на выходе спокойно можно получить до 28-и Вольт.  Диапазон регулировки выходного тока от 60mA до 15A Ампер, зависит от сопротивления датчика тока и силовых элементов схемы.

Устройство не боится коротких замыканий, просто сработает ограничение тока.

Собран источник на базе ШИМ контроллера TL494, выход микросхемы дополнен драйвером для управления силовыми ключами.

Хочу обратить ваше внимание на батарею конденсаторов установленных на выходе. Следует использовать конденсаторы с низким внутренним сопротивлением на 40-50 вольт, с суммарной емкостью от 3000 до 5000мкФ.

Нагрузочный резистор на выходе применен для быстрого разряда выходных конденсаторов, без него измерительный вольтметр на выходе будет работать с запаздыванием, т.к. при уменьшении выходного напряжения конденсаторам нужно время, для разрядки, а этот резистор быстро их разрядит. Сопротивление этого резистора нужно пересчитать, если на вход схемы подается напряжение больше 24-х вольт. Резистор двух ваттный, рассчитан с запасом по мощности, в ходе работы может греться, это нормально.

Как это работает:

ШИМ контроллер формирует управляющие импульсы для силовых ключей. При наличии управляющего импульса транзистор,  и питание по открытому каналу транзистора через дроссель поступает на накопительный конденсатор. Не забываем, что дроссель является индуктивной нагрузкой, которым свойственно накапливание энергии и отдача за счет самоиндукции. Когда транзистор закрывается накопленный в дросселе заряд через диод шоттки продолжит подпитывать нагрузку. Диод в данном случае откроется, т.к. напряжение с дросселя имеет обратную полярность. Этот процесс будет повторяться десятки тысяч раз в секунду, в зависимости от рабочей частоты микросхемы ШИМ. По факту ШИМ контроллер всегда отслеживает напряжение на выходном конденсаторе.

Стабилизация выходного напряжения происходит следующим образом. На неинвертирующий вход первого усилителя ошибки микросхемы (вывод 1) поступает выходное напряжение стабилизатора, где оно сравнивается с опорным напряжением, которое присутствует на инверсном входе усилителя ошибки. При снижении выходного напряжения будет снижаться и напряжение на выводе 1, и если оно будет меньше опорного напряжения, ШИМ контроллер будет увеличивать длительности импульсов, следовательно транзисторы больше времени будут находиться в открытом состоянии и больше тока будет накачиваться в дроссель, если же выходное напряжение больше опорного, произойдет обратное — микросхема уменьшит длительность управляющих импульсов. Указанным делителем можно принудительно менять напряжение на неинвертирующщем входе усилителя ошибки, этим увеличивая или уменьшая выходное напряжение стабилизатора в целом. Для наиболее точной регулировки напряжения применён подстроечный многооборотный резистор, хотя можно использовать обычный.

Минимальное выходное напряжение составляет порядка 2 вольт, задается указанным делителем, при желании можно поиграться с сопротивлением резисторов для получения приемлемых для вас значений, не советуется снижать минимальное напряжение ниже 1 вольта.

Для отслеживания потребляемого нагрузкой тока установлен шунт. Для организации функции ограничения тока задействован второй усилитель ошибки в составе ШИМ контроллера тл494. Падение напряжения на шунте поступает на неинвертирующий вход второго усилителя ошибки, опять сравнивается с опорным, а дальше происходит точно тоже самое, что и в случае стабилизации напряжения. Указанным резистором можно регулировать выходной ток.

Токовый шунт изготовлен из двух параллельно соединённых низкоомных резисторов с сопротивлением 0,05Ом.

Накопительный дроссель намотан на желто белом кольце от фильтра групповой стабилизации компьютерного блока питания.

Так как схема планировалась на довольно большой входной ток, целесообразно использовать два сложенных вместе кольца. Обмотка дросселя содержит 20 витков  намотанных двумя жилами провода диаметром 1,25мм в лаковой изоляции, индуктивность около 80-90 микрогенри.

Диод желательно использовать с барьером Шоттки и обратным напряжением 100-200 вольт, в моем случае применена мощная диодная сборка MBR4060 на 60 вольт 40 Ампер.

Силовые ключи вместе с диодом устанавливают на общий радиатор, притом изолировать подложки компонентов от радиатора не нужно, т.к. они общие.

Подробное описание и испытания блока можно посмотреть в видео

Печатная плата тут 

Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 1

О какой нагрузке идет речь? Да о любой — релюшки, лампочки, соленоиды, двигатели, сразу несколько светодиодов или сверхмощный силовой светодиод-прожектор. Короче, все что потребляет больше 15мА и/или требует напряжения питания больше 5 вольт.

Вот взять, например, реле. Пусть это будет BS-115C. Ток обмотки порядка 80мА, напряжение обмотки 12 вольт. Максимальное напряжение контактов 250В и 10А.

Подключение реле к микроконтроллеру это задача которая возникала практически у каждого. Одна проблема — микроконтроллер не может обеспечить мощность необходимую для нормальной работы катушки. Максимальный ток который может пропустить через себя выход контроллера редко превышает 20мА и это еще считается круто — мощный выход. Обычно не более 10мА. Да напряжение у нас тут не выше 5 вольт, а релюшке требуется целых 12. Бывают, конечно, реле и на пять вольт, но тока жрут больше раза в два. В общем, куда реле не целуй — везде жопа. Что делать?

Первое что приходит на ум — поставить транзистор. Верное решение — транзистор можно подобрать на сотни миллиампер, а то и на амперы. Если не хватает одного транзистора, то их можно включать каскадами, когда слабый открывает более сильный.

Поскольку у нас принято, что 1 это включено, а 0 выключено (это логично, хотя и противоречит моей давней привычке, пришедшей еще с архитектуры AT89C51), то 1 у нас будет подавать питание, а 0 снимать нагрузку. Возьмем биполярный транзистор. Реле требуется 80мА, поэтому ищем транзистор с коллекторным током более 80мА. В импортных даташитах этот параметр называется I_c, в наших I_к. Первое что пришло на ум — КТ315 — шедевральный совковый транзистор который применялся практически везде 🙂 Оранжевенький такой. Стоит не более одного рубля. Также прокатит КТ3107 с любым буквенным индексом или импортный BC546 (а также BC547, BC548, BC549). У транзистора, в первую очередь, надо определить назначение выводов. Где у него коллектор, где база, а где эмиттер. Сделать это лучше всего по даташиту или справочнику. Вот, например, кусок из даташита:

Обратите внимание на коллекторный ток — I_c = 100мА (Нам подоходит!) и маркировку выводов.

Цоколевка нашего КТ315 определяется так

Если смотреть на его лицевую сторону, та что с надписями, и держать ножками вниз, то выводы, слева направо: Эмиттер, Колектор, База.

Берем транзистор и подключаем его по такой схеме:

Коллектор к нагрузке, эмиттер, тот что со стрелочкой, на землю. А базу на выход контроллера.

Транзистор это усилитель тока, то есть если мы пропустим через цепь База-Эмиттер ток, то через цепь Колектор-Эмиттер сможет пройти ток равный входному, помноженному на коэффициент усиления h_fe.
h_fe для этого транзистора составляет несколько сотен. Что то около 300, точно не помню.

Максимальное напряжение вывода микроконтроллера при подаче в порт единицы = 5 вольт (падением напряжения в 0.7 вольт на База-Эмиттерном переходе тут можно пренебречь). Сопротивление в базовой цепи равно 10000 Ом. Значит ток, по закону Ома, будет равен 5/10000=0.0005А или 0.5мА — совершенно незначительный ток от которого контроллер даже не вспотеет. А на выходе в этот момент времени будет I_c=I_be*h_fe=0.0005*300 = 0.150А. 150мА больше чем чем 100мА, но это всего лишь означает, что транзистор откроется нараспашку и выдаст максимум что может. А значит наша релюха получит питание сполна.

Все счастливы, все довольны? А вот нет, есть тут западло. В реле же в качестве исполнительного элемента используется катушка. А катушка имеет неслабую индуктивность, так что резко оборвать ток в ней невозможно. Если это попытаться сделать, то потенциальная энергия, накопленная в электромагнитом поле, вылезет в другом месте. При нулевом токе обрыва, этим местом будет напряжение — при резком прерывании тока, на катушке будет мощный всплеск напряжения, в сотни вольт. Если ток обрывается механическим контактом, то будет воздушный пробой — искра. А если обрывать транзистором, то его просто напросто угробит.

Надо что то делать, куда то девать энергию катушки. Не проблема, замкнм ее на себя же, поставив диод. При нормальной работе диод включен встречно напряжению и ток через него не идет. А при выключении напряжение на индуктивности будет уже в другую сторону и пройдет через диод.

Правда эти игры с бросками напряжения гадским образом сказываются на стабильности питающей сети устройства, поэтому имеет смысл возле катушек между плюсом и минусом питания вкрутить электролитический конденсатор на сотню другую микрофарад. Он примет на себя большую часть пульсации.

Красота! Но можно сделать еще лучше — снизить потребление. У реле довольно большой ток срывания с места, а вот ток удержания якоря меньше раза в три. Кому как, а меня давит жаба кормить катушку больше чем она того заслуживает. Это ведь и нагрев и энергозатраты и много еще чего. Берем и вставляем в цепь еще и полярный конденсатор на десяток другой микрофарад с резистором. Что теперь получается:

При открытии транзистора конденсатор С2 еще не заряжен, а значит в момент его заряда он представляет собой почти короткое замыкание и ток через катушку идет без ограничений. Недолго, но этого хватает для срыва якоря реле с места. Потом конденсатор зарядится и превратится в обрыв. А реле будет питаться через резистор ограничивающий ток. Резистор и конденсатор следует подбирать таким образом, чтобы реле четко срабатывало.
После закрытия транзистора конденсатор разряжается через резистор. Из этого следует встречное западло — если сразу же попытаться реле включить, когда конденсатор еще не разрядился, то тока на рывок может и не хватить. Так что тут надо думать с какой скоростью у нас будет щелкать реле. Кондер, конечно, разрядится за доли секунды, но иногда и этого много.

Добавим еще один апгрейд.
При размыкании реле энергия магнитного поля стравливается через диод, только вот при этом в катушке продолжает течь ток, а значит она продолжает держать якорь. Увеличивается время между снятием сигнала управления и отпаданием контактной группы. Западло. Надо сделать препятствие протеканию тока, но такое, чтобы не убило транзистор. Воткнем стабилитрон с напряжением открывания ниже предельного напряжения пробоя транзистора.
Из куска даташита видно, что предельное напряжение Коллектор-База (Collector-Base voltage) для BC549 составляет 30 вольт. Вкручиваем стабилитрон на 27 вольт — Profit!

В итоге, мы обеспечиваем бросок напряжения на катушке, но он контроллируемый и ниже критической точки пробоя. Тем самым мы значительно (в разы!) снижаем задержку на выключение.

Вот теперь можно довольно потянуться и начать мучительно чесать репу на предмет того как же весь этот хлам разместить на печатной плате… Приходится искать компромиссы и оставлять только то, что нужно в данной схеме. Но это уже инженерное чутье и приходит с опытом.

Разумеется вместо реле можно воткнуть и лампочку и соленоид и даже моторчик, если по току проходит. Реле взято как пример. Ну и, естественно, для лампочки не потребуется весь диодно-конденсаторный обвес.

Пока хватит. В следующий раз расскажу про Дарлингтоновские сборки и MOSFET ключи.

Объяснение 2 лучших схем ограничителя тока

В этом посте объясняются 2 простые универсальные схемы регулятора тока, которые можно использовать для безопасной эксплуатации любого желаемого светодиода высокой мощности.

Описанная здесь универсальная схема ограничителя тока для высокомощных светодиодов может быть интегрирована с любым грубым источником постоянного тока для получения превосходной защиты от перегрузки по току для подключенных мощных светодиодов.

Почему ограничение тока имеет решающее значение для светодиодов

Мы знаем, что светодиоды являются высокоэффективными устройствами, которые могут производить ослепляющее освещение при относительно низком потреблении, однако эти устройства очень уязвимы, особенно к теплу и току, которые являются дополнительными параметрами и влияют на светодиод. спектакль.

Приведенные выше параметры становятся критически важными, особенно при использовании светодиодов высокой мощности, которые выделяют значительное количество тепла.

Если светодиод управляется более высоким током, он будет иметь тенденцию нагреваться сверх допустимых значений и разрушаться, и наоборот, если рассеивание тепла не контролируется, светодиод начнет потреблять больше тока, пока не будет разрушен.

В этом блоге мы изучили несколько универсальных ИС для рабочих лошадок, таких как LM317, LM338, LM196 и т. Д., Которые обладают множеством выдающихся возможностей регулирования мощности.

LM317 разработан для работы с токами до 1,5 ампер, LM338 допускает максимум 5 ампер, а LM196 предназначен для генерации до 10 ампер.

Здесь мы используем эти устройства для ограничения тока для светодиодов самыми простыми из возможных способов:

Первая схема, представленная ниже, сама по себе проста, используя только один рассчитанный резистор, IC может быть сконфигурирован как точный регулятор или ограничитель тока.

ИЗОБРАЖЕНИЕ ВЫШЕЙ ЦЕПИ

Расчет резистора ограничителя тока

На рисунке показан переменный резистор для настройки контроля тока, однако R1 можно заменить на постоянный резистор, рассчитав его по следующей формуле:

R1 (Ограничение Резистор) = Vref / ток

или R1 = 1.25 / ток.

Ток может быть разным для разных светодиодов и может быть рассчитан путем деления оптимального прямого напряжения на его мощность, например, для светодиода мощностью 1 Вт ток будет 1 / 3,3 = 0,3 ампера или 300 мА, ток для других светодиодов может рассчитываться аналогичным образом.

Приведенный выше рисунок поддерживает максимум 1,5 А, для больших диапазонов тока ИС можно просто заменить на LM338 или LM196 в соответствии со спецификациями светодиодов.

Схемы применения

Изготовление светодиодного трубчатого света с регулируемым током.

Вышеупомянутая схема может очень эффективно использоваться для создания прецизионных цепей светодиодных трубок с регулируемым током.

Ниже показан классический пример, который можно легко изменить в соответствии с требованиями и спецификациями светодиодов.

Схема драйвера светодиода постоянного тока мощностью 30 Вт

Последовательный резистор, подключенный к трем светодиодам, рассчитывается по следующей формуле:

R = (напряжение питания — общее прямое напряжение светодиода) / ток светодиода

R = ( 12 — 3.3 + 3,3 + 3,3) / 3 ампера

R = (12 — 9,9) / 3

R = 0,7 Ом

R Вт = V x A = (12-9,9) x 3 = 2,1 x 3 = 6,3 Вт

Ограничение тока светодиода с помощью транзисторов

В случае, если у вас нет доступа к микросхеме LM338 или устройство недоступно в вашем районе, вы можете просто настроить несколько транзисторов или BJT и сформировать эффективную схему ограничителя тока для вашего светодиода.

Схема для цепи управления током с использованием транзисторов приведена ниже:

PNP-версия указанной схемы

Как рассчитать резисторы

Для определения R1 вы можете использовать следующую формулу:

R1 = (Нас — 0. 7) Hfe / ток нагрузки,

, где Us = напряжение питания, Hfe = усиление прямого тока T1, ток нагрузки = ток светодиода = 100 Вт / 35 В = 2,5 А

R1 = (35 — 0,7) 30 / 2,5 = 410 Ом ,

Мощность для вышеуказанного резистора будет P = V ² / R = 35 x 35/410 = 2,98 или 3 Вт

R2 можно рассчитать, как показано ниже:

R2 = 0,7 / светодиод ток
R2 = 0,7 / 2,5 = 0,3 Ом, мощность
можно рассчитать как = 0,7 x 2.5 = 2 Вт

Использование Mosfet

Вышеупомянутая схема ограничения тока на основе BJT может быть улучшена путем замены T1 на mosfet, как показано ниже:

Расчеты останутся такими же, как обсуждалось выше для версии BJT

Variable Current Схема ограничителя

Мы можем легко преобразовать указанный выше ограничитель постоянного тока в универсальную схему ограничителя переменного тока.

Использование транзистора Дарлингтона

В этой схеме регулятора тока используется пара Дарлингтона T2 / T3, соединенная с T1 для реализации петли отрицательной обратной связи.

Работу можно понять следующим образом. Допустим, на входе питания ток источника I по какой-то причине начинает расти из-за большого потребления нагрузкой. Это приведет к увеличению потенциала на R3, вызывая повышение потенциала базы / эмиттера T1 и проводимости через его коллектор-эмиттер. Это, в свою очередь, приведет к тому, что базовая предвзятость пары Дарлингтона станет более обоснованной. Из-за этого увеличение тока будет сдерживаться и ограничиваться нагрузкой.

Включение подтягивающего резистора R2 гарантирует, что T1 всегда будет проводить с постоянным значением тока (I), которое задается следующей формулой. Таким образом, колебания напряжения питания не влияют на ограничение тока цепи.

R3 = 0,6 / I

Здесь I — ограничение тока в амперах, требуемое приложением.

Другая простая схема ограничителя тока

В этой концепции используется простая схема общего коллектора BJT. который получает свое базовое смещение от переменного резистора 5 кОм.

Этот потенциометр помогает пользователю регулировать или устанавливать максимальный ток отключения для выходной нагрузки.

При отображении значений выходной ток отключения или ограничение тока можно установить от 5 мА до 500 мА.

Хотя из графика мы можем понять, что процесс отключения по току не очень резкий, на самом деле его вполне достаточно для обеспечения надлежащей защиты выходной нагрузки от перегрузки по току.

Тем не менее, диапазон ограничения и точность могут зависеть от температуры транзистора.

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемами, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

Транзисторы — learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 75

Режимы работы

В отличие от резисторов, которые обеспечивают линейную зависимость между напряжением и током, транзисторы являются нелинейными устройствами.У них есть четыре различных режима работы, которые описывают протекающий через них ток. (Когда мы говорим о токе, протекающем через транзистор, мы обычно имеем в виду ток , протекающий от коллектора к эмиттеру NPN .)

Четыре режима работы транзистора:

• Насыщение — Транзистор действует как короткое замыкание . Ток свободно течет от коллектора к эмиттеру.
• Отсечка — Транзистор действует как разомкнутая цепь .Нет тока от коллектора к эмиттеру.
• Активный — Ток от коллектора к эмиттеру пропорционален току, протекающему в базу.
• Reverse-Active — Как и в активном режиме, ток пропорционален базовому току, но течет в обратном направлении. Ток течет от эмиттера к коллектору (не совсем то, для чего были предназначены транзисторы).

Чтобы определить, в каком режиме находится транзистор, нам нужно посмотреть на напряжения на каждом из трех контактов и на то, как они соотносятся друг с другом.Напряжения от базы к эмиттеру (V _BE ) и от базы к коллектору (V _BC ) устанавливают режим транзистора:

Упрощенный квадрантный график выше показывает, как положительное и отрицательное напряжение на этих клеммах влияет на режим. На самом деле все немного сложнее.

Давайте рассмотрим все четыре режима транзистора по отдельности; мы исследуем, как перевести устройство в этот режим и как он влияет на ток.

Примечание: Большая часть этой страницы посвящена NPN-транзисторам .Чтобы понять, как работает транзистор PNP, просто поменяйте полярность или знаки> и <.

Режим насыщенности

Насыщенность — это в режиме транзистора. Транзистор в режиме насыщения действует как короткое замыкание между коллектором и эмиттером.

В режиме насыщения оба «диода» в транзисторе смещены в прямом направлении. Это означает, что V _BE должен быть больше 0, и , так же как и V _BC . Другими словами, V _B должен быть выше, чем V _E и V _C .

Поскольку переход от базы к эмиттеру выглядит как диод, на самом деле V _BE должен быть больше, чем пороговое напряжение , чтобы войти в насыщение. Есть много сокращений для этого падения напряжения — V _th , V _γ и V _d несколько — и фактическое значение варьируется между транзисторами (и даже больше в зависимости от температуры). Для многих транзисторов (при комнатной температуре) мы можем оценить это падение примерно в 0,6 В.

Еще один облом реальности: между эмиттером и коллектором не будет идеальной проводимости.Между этими узлами образуется небольшое падение напряжения. В технических характеристиках транзисторов это напряжение определяется как напряжение насыщения CE, В _{CE (насыщение)} — напряжение от коллектора к эмиттеру, необходимое для насыщения. Это значение обычно составляет 0,05-0,2 В. Это значение означает, что V _C должно быть немного больше, чем V _E (но оба все еще меньше, чем V _B ), чтобы транзистор перешел в режим насыщения.

Режим отсечки

Режим отсечки противоположен насыщению.Транзистор в режиме отсечки — выключен, — нет тока коллектора и, следовательно, нет тока эмиттера. Это почти похоже на обрыв цепи.

Чтобы перевести транзистор в режим отсечки, базовое напряжение должно быть меньше, чем напряжения эмиттера и коллектора. Оба V _BC и V _BE должны быть отрицательными.

На самом деле, V _BE может быть где угодно между 0 В и V _th (~ 0,6 В) для достижения режима отсечки.

Активный режим

Для работы в активном режиме транзистор V _BE должен быть больше нуля, а V _BC должен быть отрицательным.Таким образом, базовое напряжение должно быть меньше, чем на коллекторе, но больше, чем на эмиттере. Это также означает, что коллектор должен быть больше эмиттера.

На самом деле нам нужно ненулевое прямое падение напряжения (сокращенно V _th , V _γ или V _d ) от базы к эмиттеру (V _BE ), чтобы «включить» транзистор. Обычно это напряжение обычно составляет около 0,6 В.

Усиление в активном режиме

Активный режим — это самый мощный режим транзистора, потому что он превращает устройство в усилитель .Ток, идущий на вывод базы, усиливает ток, идущий в коллектор и выходящий из эмиттера.

Наше сокращенное обозначение для коэффициента усиления (коэффициент усиления) транзистора — β (вы также можете увидеть его как β _F или h _FE ). β линейно связывает ток коллектора ( I _C ) с базовым током ( I _B ):

Фактическое значение β зависит от транзистора.Обычно это около 100 , но может варьироваться от 50 до 200 … даже 2000, в зависимости от того, какой транзистор вы используете и сколько тока проходит через него. Если, например, у вашего транзистора β = 100, это будет означать, что входной ток в 1 мА на базу может производить ток 100 мА через коллектор.

Модель активного режима. V _BE = V _th и I _C = βI _B .

А как насчет тока эмиттера, I _E ? В активном режиме токи коллектора и базы идут в устройство , а выходит I _E .Чтобы связать ток эмиттера с током коллектора, у нас есть другое постоянное значение: α . α — коэффициент усиления по току общей базы, он связывает эти токи как таковые:

α обычно очень близко к, но меньше 1. Это означает, что I _C очень близко, но меньше I _E в активном режиме.

Вы можете использовать β для вычисления α или наоборот:

Если, например, β равно 100, это означает, что α равно 0.99. Итак, если я _C , например, 100 мА, то я _E равен 101 мА.

Реверс Актив

Так же, как насыщение противоположно отсечке, обратный активный режим противоположен активному режиму. Транзистор в обратном активном режиме проводит, даже усиливает, но ток течет в противоположном направлении, от эмиттера к коллектору. Обратной стороной активного режима является то, что β (β _R в данном случае) на намного меньше на .

Чтобы перевести транзистор в обратный активный режим, напряжение эмиттера должно быть больше, чем на базе, которая должна быть больше, чем на коллекторе (V _BE <0 и V _BC > 0).

Обратный активный режим обычно не является состоянием, в котором вы хотите управлять транзистором. Приятно знать, что он есть, но он редко воплощается в приложении.

Относительно PNP

После всего, о чем мы говорили на этой странице, мы все еще покрыли только половину спектра BJT. А как насчет транзисторов PNP? PNP работает очень похоже на NPN — у них те же четыре режима, но все изменилось. Чтобы узнать, в каком режиме находится PNP-транзистор, поменяйте местами все знаки <и>.

Например, чтобы перевести PNP в режим насыщения, V _C и V _E должны быть выше, чем V _B . Вы опускаете базу ниже, чтобы включить PNP, и поднимаете ее выше, чем коллектор и эмиттер, чтобы выключить его. И, чтобы перевести PNP в активный режим, V _E должен иметь более высокое напряжение, чем V _B , которое должно быть выше, чем V _C .

Итого:

Соотношение напряжений	Режим NPN	Режим PNP
В E B C	Активный	Обратный
V E B > V C	Насыщенность	Отсечка
V E > V B C	Отсечка	Насыщенность
V E > V B > V C	Задний ход	Активный

Другой противоположной характеристикой NPN и PNP является направление тока.В активном режиме и режиме насыщения ток в PNP течет от эмиттера к коллектору . Это означает, что эмиттер, как правило, должен иметь более высокое напряжение, чем коллектор.

---

Если вы перегорели концептуальными вещами, перейдите к следующему разделу. Лучший способ узнать, как работает транзистор, — это изучить его в реальных схемах. Давайте посмотрим на некоторые приложения!

---

---

← Предыдущая страница
Расширение аналогии с водой

Полевые транзисторы (современные)

В 1945 г. у Шокли появилась идея сделать твердотельное устройство. полупроводников.Он рассудил, что сильное электрическое поле может вызвать электрический ток внутри соседнего полупроводника. Он попытался построить один, затем Уолтер Браттейн попытался построить его, но это не сработало.

Три года спустя Браттейн и Бардин построили первый рабочий транзистор, германиевый точечный транзистор, который выпускался как серия «А». Шокли тогда разработан переходной (сэндвич) транзистор, который был изготовлен в течение нескольких лет после этого.Но в 1960 году ученый Белла Джон Аталла разработал новый дизайн, основанный на первоначальных теориях Шокли о полевом эффекте. К концу 1960-х производители перешли из интегральные схемы переходного типа к полевым устройствам. Cегодня, большинство транзисторов являются полевыми транзисторами. Вы используете миллионы из них сейчас.

МОП-транзисторы

Большинство современных транзисторов являются «МОП-полевыми транзисторами», или металлооксидные полупроводниковые полевые транзисторы.Они были разработан в основном Bell Labs, Fairchild Semiconductor и сотнями Кремниевой долины, японских и других производителей электроники.

Полевые транзисторы названы так потому, что слабый электрический сигнал, проходящий через один электрод, создает электрическое поле через остальную часть транзистора. Это поле меняется с положительного на отрицательное, когда входящий сигнал делает и контролирует второй ток, проходящий через остальные транзистора.Поле модулирует второй ток, чтобы имитировать первый — но он может быть существенно больше.

Как это работает

На дне транзистора находится П-образный участок. (хотя он более плоский, чем истинная буква «U») полупроводника N-типа с избытком электронов. В центре буквы U находится секция, известная как «база», сделанная из P-типа (положительно заряженная) полупроводник со слишком малым количеством электронов.(Собственно, N- и P-типы можно перевернуть, и устройство будет работать точно так же, за исключением того, что дырки, а не электроны, вызывают ток.)

Сверху прикреплены три электрода. полупроводниковый кристалл: один к средней положительной секции и по одному на каждое плечо U. Подавая напряжение на электроды на U ток будет течь через него. Сторона, где электроны входящий известен как источник, и сторона, где электроны выходит называется стоком.

Если больше ничего не произойдет, ток будет течь от с одной стороны на другую. Из-за того, как электроны ведут себя при переход между полупроводниками N- и P-типа, однако ток не будет течь особенно близко к базе. Он путешествует только через тонкий канал посередине U.

К основанию прикреплен электрод, клин из полупроводника P-типа посередине, отделенный от остальная часть транзистора тонким слоем оксида металла, например в виде диоксида кремния (играющего роль изолятора). Этот электрод называется «затвор». Слабый электрический сигнал, который мы хотим усилить, проходит через гейт. Если заряд, проходящий через ворота, отрицательный, он добавляет больше электронов к базе. Поскольку электроны отталкиваются друг от друга, электроны в U отойдите как можно дальше от базы. Это создает зона обеднения вокруг базы — целая область, где электроны не может путешествовать.Канал посередине U через который может течь, становится еще тоньше. Добавьте достаточно отрицательный заряд к базе и канал полностью перещипнется, остановка всего тока. Это как наступить на садовый шланг чтобы остановить поток воды. (Раньше транзисторы управлялись эту зону истощения, используя то, как движутся электроны, когда два полупроводниковые пластины кладут рядом друг с другом, создавая то, что известен как соединение P-N.В MOS-FET переход P-N заменен оксидом металла, который оказалось, что массовое производство микрочипов проще.)

А теперь представьте, если заряд проходит через ворота положительный. Положительное основание притягивает много электронов — внезапно территория вокруг базы, которая раньше была нейтральной зоной открывается. Канал для тока через U становится больше, чем было изначально, и может течь гораздо больше электричества через.

Переменный заряд на базе, следовательно, меняется сколько тока проходит через U. Входящий ток может использоваться как кран для включения или выключения тока по мере его прохождения остальной транзистор.

С другой стороны, транзистор можно использовать в и более сложным образом — в качестве усилителя. Текущий путешествие через U становится больше или меньше в идеальной синхронизации с зарядом, входящим в базу, что означает, что он имеет идентичный шаблон как исходный слабый сигнал.А со второй ток подключен к другому источнику напряжения, это может быть сделано, чтобы быть больше. Ток, проходящий через U-образный идеальная копия оригинала, только в усилении. Транзистор используется таким образом для стереоусиления в динамиках и микрофонах, а также для усиления телефонных сигналов при их перемещении по Мир.

Сноска на Шокли

Шокли наблюдал за ростом Кремниевой долины, но мог не похоже, чтобы войти в Землю Обетованную, которую он вообразил.Он никогда удалось сделать полевые транзисторы, в то время как другие компании проектировали, росли и процветали. Фред Зейтц назвал Шокли Моисей из Кремниевой долины «.

Другие типы транзисторов:
— Точечный Транзистор
— Переходный («Сэндвич»). Транзистор

Ресурсы:
— Как все работает Дэвид Маколей
— Научная энциклопедия Ван Ностранда
— The Полевой транзистор
— Интервью, Уолтер Браун, 3 мая 1999 г.

---

Авторские права 1999 г., ScienCentral, Inc. и Американский институт физики.Нет часть этого веб-сайта может быть воспроизведена без письменного разрешения. Все права защищены.

Биполярный переходной транзистор (BJT) (08 H):

Презентация на тему: «Биполярный переходной транзистор (BJT) (08 H):» — стенограмма презентации:

1 Биполярный переходный транзистор (BJT) (08 H):
PNP и NPN транзисторы — компоненты тока в BJT — статические характеристики BJT (вход и выход) 1H — Ранний эффект — конфигурации CB, CC, CE (отключение, активный и области насыщения) Конфигурация CE в виде двухпортовой сети 1 H — Альфа и Бета транзистора, анализ смещения и линии нагрузки — Схема с фиксированным смещением и самосмещением 1H.Действие транзистора, Транзистор как усилитель, Рабочая точка, Линия нагрузки 1 H, выражения для усиления по току, усиления напряжения, входного импеданса, выходного импеданса и усиления мощности 1 H. Усилитель мощности — мощность BJT — Тепловое сопротивление — Максимальная мощность 1 H- Класс A, усилители класса B, класса AB и класса C1 H -Основной операционный усилитель- Дифференциальный усилитель 1H. Проф. Д-р Али С. Хеннах — Департамент физики — Колледж наук — Исламский университет им. Аль-Имама Мухаммада ибн Сауда — Эр-Рияд, сентябрь

2 Биполярный транзистор
ЦЕЛИ Изучив материал этой главы, студент сможет описать и / или проанализировать: архитектуру транзистора, транзисторы, функционирующие как переключатели, характеристики транзисторов, базовое смещение схем усилителя, параметры сигналов схемы усилителя, процедура измерения входного и выходного импеданса, выходные характеристики транзисторов Проф.Д-р Али С. Хеннах — Департамент физики — Колледж наук — Исламский университет им. Аль-Имама Мухаммада ибн Сауда — Эр-Рияд, сентябрь

3 «Преобразовательный резистор»
ВВЕДЕНИЕ Дж. Бардин и Уокер Браттейн первыми изобрели «транзистор», добавив еще один переход к диоду с pn переходом и диодам Шотткти, которые могли управлять потоком основных носителей и формировать электронное переключение. схемы.Во время открытия устройство представляло собой не что иное, как особый вид резистора, значение которого изменяется, и поэтому изобретатели сначала назвали его «преобразующим изменяющимся переменным резистором», из-за такого длинного названия они сократили название на «преобразовательный резистор», но они все еще считали, что название было довольно длинным, и, таким образом, они наконец согласились с тем, что хорошо известно в технологической революции «Транзистор». Таким образом, название транзистор происходит от фразы «передача электрического сигнала через резистор».«Трансформирующий резистор». Оглянитесь вокруг. Все, что вы видите, управляется компьютерами или какой-либо электроникой. Ваш автомобиль сегодня имеет больше вычислительных систем управления, и даже энергия, вода, кондиционер в доме контролируются электроникой, и все электронное управление в наши дни является твердотельным и основано на транзисторе, так что транзистор и его производные чрезвычайно важны и абсолютно просты. в повседневную жизнь. В этой части курса мы узнаем, как работают транзисторы, как они сделаны, и что за ними стоит физика, и что они делают.Проф. Д-р Али С. Хеннах — Департамент физики — Колледж наук — Исламский университет им. Аль-Имама Мухаммада ибн Сауда — Эр-Рияд, сентябрь

4 ВВЕДЕНИЕ Транзисторы, таким образом, являются твердотельными устройствами, используемыми для:
1- усиления и, таким образом, способны: • усиление по току • усиление по напряжению • усиление сигнала-мощности, 2- управление и 3- генерация электрических сигналов. Они широко используются в электронном оборудовании, таком как карманные калькуляторы, радиоприемники, спутники связи и, как правило, транзисторы используются в информационных и коммуникационных технологиях (ИКТ).Проф. Д-р Али С. Хеннах — Департамент физики — Колледж наук — Исламский университет им. Аль-Имама Мухаммада ибн Сауда — Эр-Рияд, сентябрь

5 Основы биполярного переходного транзистора
Транзистор — это трехслойное устройство, чередующиеся легированные полупроводниковые области, тогда как диод состоит только из двух слоев. На рис. 1 (а) показано, как два слоя материала N-типа помещают один слой материала P-типа, образуя NPN-транзистор.На рис. 1 (b) показано, как два слоя материала P-типа смещают один слой материала N-типа, образуя PNP-транзистор. Большинство используемых сегодня транзисторов являются NPN-транзисторами, потому что их проще всего сделать из кремния. В обоих случаях слой в центре является базой, а два внешних слоя — эмиттером и коллектором. Стрелка на условном обозначении обозначает излучатель и всегда указывает на материал N-типа. (b) (a) Эмиттер E (n-тип) База (p-тип) Коллектор (n-тип) BCE Излучатель (p-тип) База (n-тип) Коллектор (p-тип) BC Рисунок 1: Три -слойное устройство (транзистор), (а) показывает, как два слоя материала N-типа сэндвич с одним слоем P-типа, (b) показывает, как два слоя материала N-типа сэндвич с одним слоем P-типа.Проф. Д-р Али С. Хеннах — Департамент физики — Колледж наук — Исламский университет им. Аль-Имама Мухаммада ибн Сауда — Эр-Рияд, сентябрь

6 Биполярный транзистор
Биполярные транзисторы, также называемые BJT (Bipolar Junction Transistors), представляют собой трехконтактные устройства, которые могут работать как электронные переключатели или как усилители сигналов. В этой главе вы узнаете, как транзисторы выполняют обе эти важные функции.На рисунке 2 показаны схематические обозначения двух типов биполярных транзисторов. Схематические символы показывают три вывода транзистора. Ножка со стрелкой называется эмиттером (E), коллектор (C) — другой наклонной ножкой, а средняя часть основания (B) — ножкой, соединенной перпендикулярно линии, соединяющей эмиттер и коллектор, и очень тонкий по сравнению с длиной диффузии неосновных носителей. Эти термины относятся к внутренней работе транзистора, но они не очень помогают понять, как используется транзистор.Коллектор База коллектора База Рис. 2. Обозначения транзисторов ТИП NPN Излучатель ТИП PNP Излучатель Проф. Д-р Али С. Хеннах — Департамент физики — Колледж наук — Исламский университет Аль-Имама Мухаммада ибн Сауда — Эр-Рияд, сентябрь

7 npn BJT Структура Эмиттер (E) и сильно легирован (n-тип).
Коллектор (C) также легированный n-типа. База (B) слегка легирована, противоположного типу эмиттера и коллектора (т.е.е. p-типа в npn-транзисторе). Основание физически очень тонкое. Проф. Д-р Али С. Хеннах — Департамент физики — Колледж наук — Исламский университет им. Аль-Имама Мухаммада ибн Сауда — Эр-Рияд, сентябрь

8 NPN против PNP 1) NPN. Если база находится под более высоким напряжением, чем эмиттер, ток течет от коллектора к эмиттеру. 2) NPN. Небольшой ток также течет от базы к эмиттеру. 3) NPN. Напряжение на базе контролирует величину тока, протекающего через транзистор (от коллектора к эмиттеру).4) ПНП. Если база находится под более низким напряжением, чем эмиттер, ток течет от эмиттера к коллектору. 5) ПНП. Небольшой ток также течет от эмиттера к базе. 6) ПНП. Напряжение на базе контролирует величину тока, протекающего через транзистор (от эмиттера к коллектору). 7) Стрелка показывает направление тока. Проф. Д-р Али С. Хеннах — Департамент физики — Колледж наук — Исламский университет им. Аль-Имама Мухаммада ибн Сауда — Эр-Рияд, сентябрь

9 ТИПЫ ТРАНЗИСТОРОВ Пара Дарлингтона
— это два транзистора, соединенных вместе для получения очень высокого коэффициента усиления по току.Помимо стандартных (биполярных) транзисторов, существуют (Рисунок 3): Полевой транзистор, который обычно называют полевыми транзисторами Металло-оксидный полупроводниковый полевой транзистор (MOSFET), Однопереходный транзистор (UJT). Все три вышеперечисленных типа выходят за рамки данной главы. Пара Дарлингтона. Это два транзистора, соединенных вместе, так что ток, усиливаемый первым, усиливается вторым транзистором. Общий коэффициент усиления по току равен двум отдельным коэффициентам усиления, умноженным вместе: Рисунок.3: Различные транзисторы Проф. Д-р Али С. Хеннах — Департамент физики — Колледж наук — Исламский университет им. Аль-Имама Мухаммада ибн Сауда — Эр-Рияд, сентябрь

10 Соглашение о протекании тока
— VCE + E Эмиттер (n-тип) База (p-тип) Коллектор (n-тип) BC IC IE — VBE + + VBC — IB Мы будем рассматривать транзистор как текущий узел и писать в соответствии с согласно 1-му и 2-му законам Кирхгофа: IE = IB + IC и VEB + VBC + VCE = 0 VCE =  VEC Prof.Д-р Али С. Хеннах — Департамент физики — Колледж наук — Исламский университет им. Аль-Имама Мухаммада ибн Сауда — Эр-Рияд, сентябрь

11 Условное обозначение потока
+ VEC — Эмиттер E (p-тип) База (n-тип) Коллектор (p-тип) BC IC IE + VEB — IB — VCB + IE = IB + IC и VEB + VBC + VCE = 0 VCE =  VEC Проф. Д-р Али С. Хеннах — Департамент физики — Колледж наук — Исламский университет им. Аль-Имама Мухаммада ибн Сауда — Эр-Рияд, сентябрь

Что такое транзистор, его функции и характеристики [видео]

Теплые советы: Слово в этой статье составляет около 3200 слов, а время чтения — около 15 минут.

Каталог

Введение

В этой статье в основном будет рассказано, что такое транзистор, а также его подробные характеристики и функции. Транзистор — это своего рода твердое полупроводниковое устройство, которое выполняет множество функций, таких как обнаружение, выпрямление, усиление, переключение, стабилизация напряжения, модуляция сигнала и т. Д. В качестве переключателя переменного тока транзистор может управлять выходным током в зависимости от входного напряжения. В отличие от обычных механических переключателей (таких как реле и переключатели), транзисторы используют телекоммуникационные сигналы для управления своим включением и выключением, а скорость переключения может быть очень высокой, которая может достигать более 100 ГГц в лаборатории.В 2016 году команда из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли превысила физический предел и сократила самый сложный из доступных транзисторных процессов с 14 нм до 1 нм, сделав прорыв в вычислительных технологиях.

Что такое транзистор? Определение, функции и использование

Ядро статьи	Введение в транзисторы	Назначение	Знакомство с транзистором, его функциями и характеристиками
Английское название	Транзистор	Категория	Дискретные полупроводники
Функция	Используется как детектор, выпрямитель, усилитель, переключатель, стабилизатор напряжения, модуляция сигнала	Характеристика	Высокий отклик и высокая точность

I Что такое транзистор?

Транзисторы — это полупроводниковые устройства, которые обычно используются в усилителях или переключателях с электрическим управлением.Транзисторы являются основным строительным блоком, регулирующим работу компьютеров, мобильных телефонов и всех других современных электронных схем.

Благодаря высокому отклику и высокой точности транзисторы могут использоваться для широкого спектра цифровых и аналоговых функций, включая усилители, переключатели, стабилизаторы напряжения, модуляцию сигнала и генераторы. Транзисторы могут быть упакованы независимо или на очень небольшой площади, вмещая часть 100 миллионов или более транзисторных интегральных схем.

(технология транзисторов Intel 3D)

Строго говоря, под транзисторами понимаются все отдельные элементы на основе полупроводниковых материалов, включая диоды, транзисторы, полевые транзисторы, тиристоры и т. Д., Изготовленные из различных полупроводниковых материалов. Транзисторы в основном относятся к кристаллическим триодам.

Транзисторы

делятся на две основные категории: биполярные транзисторы (BJT ) и полевые транзисторы (FET) .

Структура транзистора

Транзистор имеет три полюса: три полюса биполярного транзистора состоят из типа N и типа P соответственно: эмиттер , база и коллектор ; три полюса полевого транзистора: Source, Gate, Drain .

Из-за трех полярностей транзистора их также можно использовать тремя способами: заземленный эмиттер (также называемый общим усилителем излучения / конфигурацией CE), заземленная база (также называемая конфигурацией усилителя общей базы / CB) и заземленный коллектор (также называемый общий набор усилитель / конфигурация CC / эмиттерный соединитель).

---

II Разработка транзисторов

В декабре 1947 года группа компаний Belle Labs, Shockley, Barding и Bratton разработала германиевый транзистор с точечным контактом, появление которого было главным изобретением 20 века и предшественником Революция в микроэлектронике. С появлением транзисторов люди смогли использовать небольшое электронное устройство с низким энергопотреблением вместо трубки с большим объемом и большим потреблением энергии. Изобретение транзистора послужило толчком к рождению интегральной схемы.

В начале 1910-х годов в системах связи начали использовать полупроводники. В первой половине 20-го века рудные радиоприемники, которые были широко популярны среди радиолюбителей, использовались для обнаружения с помощью таких полупроводников. Электрические свойства полупроводников также применяются в телефонных системах.

В феврале 1939 года лаборатория Белла делает великое открытие — кремниевый PN переход. В 1942 году студент по имени Сеймур Бензер из исследовательской группы Университета Пердью, возглавляемой Ларком Хоровицем, обнаружил, что монокристаллы германия обладают превосходными выпрямляющими свойствами, которых нет у других полупроводников.Эти два открытия соответствовали требованиям правительства США и заложили основу для последующего изобретения транзисторов.

• 2.2 Точечно-контактные транзисторы

В 1945 году точечный транзистор, изобретенный Шокли и другими учеными, стал предвестником революции в области микроэлектроники человека. По этой причине Шокли подал заявку на патент на первый транзистор для Bell. Наконец, он получил разрешение на первый патент на транзистор.

• 2.3 Биполярные и униполярные транзисторы

В 1952 году Шокли предложил концепцию униполярного переходного транзистора на основе биполярного транзистора в 1952 году, который сегодня называют переходным транзистором. Его структура аналогична структуре биполярного транзистора PNP или NPN, но на границе раздела с материалом PN имеется обедненный слой, образующий выпрямительный контакт между затвором и проводящим каналом стока истока. В то же время полупроводник на обоих концах используется как затвор.Ток между истоком и стоком регулируется затвором.

Подробное описание того, как работает биполярный переходной транзистор NPN и что он делает

Fairy Semiconductor, производящая транзисторы, выросла из компании, состоящей из нескольких человек, в большую компанию с 12 000 сотрудников.

После изобретения кремниевого транзистора в 1954 году большие перспективы применения транзисторов становились все более очевидными. Следующая цель ученых — еще более эффективно соединять транзисторы, провода и другие устройства.

• 2,6 Полевой транзистор (FET) и МОП-транзистор

В 1962 году Стэнли, Хейман и Хофштейн, которые работали в исследовательской группе интеграции устройств RCA, обнаружили, что транзисторы, то есть МОП-транзисторы, могут быть сконструированы путем диффузии и термического окисления проводящих полос, каналов с высоким сопротивлением и оксидных изоляторов на поверхности. Подложки Si.

В начале основания Intel компания все еще фокусировалась на планках памяти. Hoff объединил все функции центрального процессора на одном кристалле, а также память.И это первый в мире микропроцессор — 4004 (1971 г.). Рождение 4004 года знаменует начало целой эпохи. С тех пор Intel стала неконтролируемой и доминирующей в области исследований микропроцессоров.

В 1989 году Intel представила 80486 процессоров. В 1993 году Intel разработала новое поколение процессоров. А в 1995 году Intel выпустила Pentium_Pro. Процессор PentiumII выпущен в 1997 году. В 1999 году выпущен процессор Pentium III, а процессор Pentium 4 — в 2000 году.

III Классификация транзисторов

• 3.1 Как классифицировать транзистор

> Материал, используемый в транзисторе

По полупроводниковым материалам, используемым в транзисторе, его можно разделить на кремниевый транзистор и германиевый транзистор. Согласно полярности транзистора, его можно разделить на германиевый транзистор NPN, германиевый транзистор PNP, кремниевый транзистор NPN и кремниевый транзистор PNP.

> Технологии

По своей структуре и процессу изготовления транзисторы можно разделить на диффузионные транзисторы, легированные транзисторы и планарные транзисторы.

> Текущая мощность

По текущей емкости транзисторы можно разделить на транзисторы малой мощности, транзисторы средней мощности и транзисторы большой мощности.

> Рабочая частота

По рабочей частоте транзисторы можно разделить на низкочастотные транзисторы, высокочастотные транзисторы и сверхвысокочастотные транзисторы.

> Структура пакета

В зависимости от структуры упаковки транзисторы можно разделить на транзисторы с металлической упаковкой, транзисторы с пластиковой упаковкой, транзисторы с корпусом со стеклянной оболочкой, транзисторы с поверхностной упаковкой и транзисторы с керамической упаковкой и т. Д.

> Функции и использование

По функциям и использованию транзисторы можно разделить на малошумящие транзисторы усилителя, транзисторы усилителя средней и высокой частоты, переключающие транзисторы, транзисторы Дарлингтона, транзисторы с высоким обратным напряжением, полосовые транзисторы, демпфирующие транзисторы, микроволновые транзисторы, оптические транзисторы и магнитные транзисторы. транзистор и многие другие типы.

• 3.2 Типы транзисторов и их характеристики

> Гигантский транзистор (GTR)

GTR — это высоковольтный сильноточный биполярный транзистор (BJT), поэтому его иногда называют мощным BJT.

Особенности: Высокое напряжение, высокий ток, хорошие характеристики переключения, высокая мощность привода, но схема управления сложна; Принцип работы ОТО и обычных биполярных транзисторов одинаков.

> Фототранзистор

Фототранзисторы — это оптоэлектронные устройства, состоящие из биполярных транзисторов или полевых транзисторов. Свет поглощается в активной области таких устройств, производя фотогенерируемые носители, которые проходят через внутренний механизм электрического усиления и генерируют усиление фототока.Фототранзисторы работают на трех концах, поэтому их легко реализовать с помощью электронного управления или электрической синхронизации. Материалами, используемыми в фототранзисторах, обычно являются GaAs, которые в основном делятся на биполярные фототранзисторы, полевые фототранзисторы и связанные с ними устройства. Биполярные фототранзисторы обычно имеют высокое усиление, но не слишком быстрое. Для GaAs-GaAlAs коэффициент увеличения может быть больше 1000, время отклика больше наносекунды, что часто используется в качестве фотодетектора и оптического усиления.Фототранзисторы с полевым эффектом (FET) реагируют быстро (около 50 пикосекунд), но недостатком является то, что светочувствительная площадь и коэффициент усиления малы, что часто используется в качестве сверхвысокоскоростного фотодетектора. Есть много других связанных планарных оптоэлектронных устройств, отличительными чертами которых являются высокая скорость отклика (время отклика составляет десятки пикосекунд) и которые подходят для интеграции. Ожидается, что такого рода устройства будут применяться в оптоэлектронной интеграции.

> Биполярный транзистор

Биполярный транзистор — это разновидность транзистора, обычно используемого в аудиосхемах.Биполярность возникает из-за протекания тока в двух типах полупроводниковых материалов. Биполярные транзисторы можно разделить на тип NPN или тип PNP в зависимости от полярности рабочего напряжения.

> Биполярный переходной транзистор (BJT)

«Биполярный» означает, что и электроны, и дырки движутся одновременно с работой. Биполярный переходный транзистор, также известный как полупроводниковый триод, представляет собой устройство, которое объединяет два PN перехода посредством определенного процесса. Есть две комбинированные структуры PNP и NPN.Внешнее выявление трех полюсов: коллектора, эмиттера и базы. BJT имеет функцию усиления, которая в зависимости от его эмиттерного тока может передаваться через область базы в область коллектора. Чтобы обеспечить этот процесс переноса, с одной стороны, должны быть выполнены внутренние условия, то есть концентрация примеси в области излучения должна быть намного больше концентрации примеси в области основания, а толщина области основания должно быть очень маленьким; с другой стороны, должны выполняться внешние условия.То есть эмиссионный переход должен иметь положительное смещение (плюс положительное напряжение), а коллекторный переход должен иметь обратное смещение. Есть много видов BJT, в зависимости от частоты, есть лампы высокой и низкой частоты; по мощности бывают лампы малой, средней и большой мощности; в зависимости от материала полупроводника бывают кремниевые и германиевые лампы и т. д. Схема усилителя состоит из общего эмиттера, общей базы и общего коллектора.

БЮТ

> Полевой транзистор (FET)

Значение «полевого эффекта» состоит в том, что принцип работы транзистора основан на эффекте электрического поля полупроводника.

Полевые транзисторы — это транзисторы, работающие по принципу полевых эффектов. Существует два основных типа полевых транзисторов: Junction FET (JFET) и металл-оксидные полупроводниковые полевые транзисторы (MOS-FET). В отличие от BJT, полевой транзистор состоит только из одной несущей, поэтому его также называют униполярным транзистором. Он относится к полупроводниковым устройствам с регулируемым напряжением, которые обладают такими преимуществами, как высокое входное сопротивление, низкий уровень шума, низкое энергопотребление, широкий динамический диапазон, простая интеграция, отсутствие вторичного пробоя, широкая безопасная рабочая зона и так далее.

Эффект поля заключается в изменении направления или величины электрического поля, перпендикулярного поверхности полупроводника, для управления плотностью или типом большинства носителей в полупроводниковом проводящем слое (канале). Ток в канале модулируется напряжением, а рабочий ток переносится большинством носителей в полупроводнике. По сравнению с биполярными транзисторами, полевые транзисторы характеризуются высоким входным сопротивлением, низким уровнем шума, высокой предельной частотой, низким энергопотреблением, простым производственным процессом и хорошими температурными характеристиками, которые широко используются в различных усилителях, цифровых схемах и микроволновых схемах и т. Д.Металлические полевые МОП-транзисторы на основе кремния и полевые транзисторы с барьером Шоттки (MESFET) на основе GaAs являются двумя наиболее важными полевыми транзисторами. Они являются основными устройствами крупномасштабной интегральной схемы MOS и сверхбыстрой интегральной схемы MES соответственно.

полевой транзистор

> Одноэлектронный транзистор

Транзистор, который может записывать сигнал с одним или небольшим количеством электронов. С развитием технологии травления полупроводников интеграция крупномасштабных интегральных схем становится все более и более высокой.