Elementär elektronik förklaras

För en nybörjare till elektronik, konstruktion grundläggande elektroniska projekt från ett kretsschema kan vara överväldigande. Den här snabbguiden är avsedd att hjälpa nybörjare genom att möjliggöra för dem praktiska detaljer om elektroniska delar samt om tekniker för att bygga kretsar. Vi kommer att undersöka elementära delar som motstånd, kondensatorer, induktorer, transformatorer och potentiometrar.

MOTSTANDAR

Ett motstånd är en del som släpper ut kraft, normalt med hjälp av värme. Implementeringen definieras av förhållandet känt som Ohms lag: V = I X R där V är spänningen över motståndet i volt, jag refererar till strömmen genom motståndet i ampere och R är motståndsvärdet i ohm. Representationerna för ett motstånd visas i figur 1.1.

Antingen kan vi använda motstånd för att ändra spänningen vid en specifik plats i kretsen, eller så kan vi använda den för att ändra strömmen på en önskad plats i kretsen.

Motståndets värde kan identifieras genom de färgade ringarna runt det. Du hittar tre grundläggande ringar eller band som ger oss dessa detaljer (Fig. 1.2).

Banden är målade med specifika färger och varje färgat band representerar ett tal som avslöjas i tabell 1.1. Som ett exempel när banden är bruna, röda och orange, kommer värdet på motståndet att vara 12 X 1,00,0 eller 12 000 ohm 1000 ohm identifieras normalt som en kilohm eller k, medan 1 000 000 heter megohm eller MOhm.

Den sista färgade ringen eller bandet anger motståndets toleransstorlek för det specifika motståndsvärdet. Guld avslöjar en + eller - 5 procent (± 5%) tolerans, silver betyder att det är + eller - 10 procent (± 10%). Om du inte hittar något tolanserband kommer vanligtvis att toleransen är ± 20 procent.

Generellt sett, ju större motstånd, desto större effekt kan det klassas att hantera. Effektnivån i watt kan skilja sig från 1/8 W upp till många watt. Denna effekt är i grunden produkten av spänning (V) och ström (I) som passerar genom motståndet.

Genom att tillämpa Ohms lag kan vi bestämma effekten (P) som avleds av ett motstånd som P = V X I = I ^ 2R = V ^ 2 / R där R är värdet på motståndet. Du hittar ingen elektrisk negativ aspekt när du arbetar med ett motstånd som kan vara praktiskt taget större än nödvändiga specifikationer.

Den enda lilla nackdelen kan vara i form av ökade mekaniska dimensioner och kanske högre kostnader.

KAPACITORER

Det tidigare namnet på någon kondensator brukade vara kondensor, även om det nuvarande namnet ser mer relaterat ut till dess faktiska funktion. En kondensator är konstruerad med en 'kapacitet' för lagring av elektrisk energi.

Den grundläggande funktionen hos en kondensator är att tillåta passage av en växelström (växelström) genom den men blockera en likström (likström).

En annan avgörande hänsyn är att i fall en DC spänning, till exempel via ett batteri, är ansluten över en kondensator ett ögonblick, i huvudsak kommer denna likström att fortsätta att förbli över kondensatorkablarna tills antingen ett element som ett motstånd är anslutet över det, eller kan du så småningom kortsluta kondensatorns poler med varandra och orsakar att den lagrade energin släpps ut.

KONSTRUKTION

Generellt är en kondensator tillverkad av ett par plattor åtskilda av ett isolerande innehåll som kallas dielektrikum.

Dielektriket kan bildas av luft, papper, keramik, polystyren eller vilken typ av annat lämpligt material som helst. För större kapacitansvärden används en elektrolyt för dielektrisk separation. Denna elektrolytiska substans har förmågan att lagra elektrisk energi med stor effektivitet.

En konstant likström krävs ofta för kapacitiv funktion. Det är därför i kretsscheman vi finner den positiva ledningen för kondensatorn indikerad som ett vitt block medan den negativa sidan är ett svart block.

Variabla eller justerbara kondensatorer inkluderar vändskovlar åtskilda av ett luftspalt eller en isolator som glimmer. Hur mycket dessa skovlar överlappar varandra, avgör kapacitansens storlek och detta kan varieras eller justeras genom att flytta spindeln på den variabla kondensatorn.

Kapacitans mäts i Farads. En Farad-kondensator kan emellertid vara väsentligen stor för all praktisk användning. Därför betecknas kondensatorer antingen i mikrofarader (uF), nanofarad (nF) eller i picofarads (pF).

En miljon picofarader motsvarar en enda mikrofarad, och en miljon mikrofarader motsvarar en Farad i storlek. Även om nanofarader (nF) inte används så ofta representerar en nanofarad tusen picofarader.

Ibland kan du hitta mindre kondensatorer med färgkoder markerade, precis som motstånden.

För dessa kunde värdena bestämmas i pF såsom visas i det angränsande färgschemat. Bandenparet längst ner ger kondensatorns tolerans och maximal fungerande spänning.

Det måste noteras strikt att spänningsgraden som är tryckt på kondensatorkroppen representerar den absoluta maximala toleranta spänningsgränsen för kondensatorn som aldrig får överskridas. När elektrolytkondensatorer är inblandade måste polariteten också kontrolleras noggrant och lödas därefter.

INDUKTÖRER

I elektroniska kretsar Induktor arbetsegenskaper är precis motsatsen till kondensatorer. Induktorer visar tendensen att leda en likström genom dem men försöker motsätta eller motstå växelström. De är vanligtvis i form av superemaljerade koppartrådsspolar, som normalt lindas runt en formare.

För att skapa högt värde induktorer , införs normalt ett järnhaltigt material som kärnan eller kan installeras som ett hölje som omger spolen utvändigt.

En viktig egenskap hos induktorn är dess förmåga att generera en 'back e.m.f.' så snart en applicerad spänning avlägsnas över en induktor. Detta händer normalt på grund av en induktans inbyggnadsegenskap för att kompensera förlusten av originalströmmen över strömmen.

Den schematiska induktanssymbolerna kan ses i figur 1.5. Induktansenheten är Henry, även om millihenrys eller microhenrys (mH respektive) normalt används för mätinduktorer i praktiska tillämpningar.

En millihenry har 1000 microhenry medan tusen millihenrys är lika med en Henry. Induktorer är en av de komponenter som inte är lätta att mäta, särskilt om det verkliga värdet inte skrivs ut. Dessa blir ännu mer komplexa för att mäta när dessa konstrueras hemma med hjälp av icke-standardparametrar.

När induktorer används för att blockera växelströmssignaler kallas de radiofrekvensdrosslar eller RF-drosslar (RFC). Induktorer används med kondensatorer för att bilda avstämda kretsar, som endast tillåter det beräknade frekvensbandet och blockerar resten.

TUNED KRETSBÅT

En avstämd krets (Fig. 1.6), som involverar en induktor L och en kondensator C, kommer i huvudsak att antingen tillåta en viss frekvens att röra sig över och blockera alla andra frekvenser, eller blockera ett specifikt frekvensvärde och låta alla andra passera genom.

Ett mått på selektiviteten hos en avstämd krets som fastställer frekvensvärdet blir dess Q (för kvalitets) faktor.

Detta inställda värde på frekvensen betecknas också som resonansfrekvensen (f0) och mäts i hertz eller cykler per sekund.

En kondensator och induktor kan användas i serie eller parallellt för att bilda en resonantavstämd krets (Bild 1.6.a). En serieavstämd krets kan ha låg förlust jämfört med en parallellavstämd krets (Bild 1.6.b) har en hög förlust.

När vi nämner förlust här hänvisar det vanligtvis till förhållandet mellan spänning över nätverket och ström som strömmar genom nätverket. Detta är också känt som dess impedans (Z).

De alternativa namnen för denna impedans för specifika komponenter kan vara i form av t.ex. motstånd (R) för motstånd och reaktans (X) för induktorer och kondensatorer.

TRANSFORMATORER

Transformatorer används för att öka en ingångs växelspänning / ström till högre utgångsnivåer eller för att trappa ner densamma till lägre utgångsnivåer. Detta arbete säkerställer samtidigt en fullständig elektrisk isolering över ingångs växelström och utgång växelström. Ett par transformatorer kan bevittnas i figur 1.7.

Tillverkningar anger alla detaljer på primär- eller ingångssidan genom suffixet '1'. Den sekundära, eller utgångssidan, betecknas med suffixet '2' T1 och T2 anger motsvarande mängden varv på primär och sekundär. Sedan:

När en transformatorn är designad för att trappa ner nätet 240 V till en lägre spänning, säg 6 V, involverar den primära sidan relativt högre antal varv med tunnare mätkabel medan sekundärsidan är byggd med relativt lägre antal varv men med mycket tjockare mätkabel.

Detta beror på det faktum att den högre spänningen involverar proportionellt lägre ström och därför tunnare ledning, medan den lägre spänningen involverar proportionellt högre ström och därför tjockare tråd. Netto primära och sekundära wattvärden (V x I) är nästan lika i en idealisk transformator.

När transformatorlindningen har en tråduttag extraherad från en av svängarna (Fig. 1.7.b), resulterar det i delningen av lindningsspänningen över tappningen som är proportionell mot antalet varv på lindningen åtskild av den mellersta tappade tråden.

Netspänningsstorleken över sekundärlindningen över hela änden till slutet kommer fortfarande att vara enligt formeln som visas ovan

Hur stor en transformator kan vara beror på storleken på dess sekundära strömspecifikation. Om den nuvarande specifikationen är större blir transformatorns dimensioner också större proportionellt.

Det finns också miniatyrtransformator avsedd för högfrekventa kretsar , som radio, sändare etc och de har en inbyggd kondensator ansluten över lindningen.

Hur man använder halvledare i elektroniska projekt

Förbi: Forest M. Mims

Att bygga och experimentera med elektroniska projekt kan vara givande, men mycket utmanande. Det blir ännu mer tillfredsställande när du som en hobbyist avsluta byggandet av ett kretsprojekt, sätt på det och hitta en användbar arbetsmodell som utvecklats från en handfull skräpkomponenter. Detta får dig att känna dig som en skapare, medan det framgångsrika projektet visar dina enorma ansträngningar och kunskaper inom respektive område.

Det här kan bara vara för att ha kul på fritiden. Vissa andra kanske vill utföra ett projekt som ännu inte har tillverkats, eller kan anpassa en marknadselektronisk produkt till en mer innovativ version.

För att uppnå framgång eller för att felsöka ett kretsfel måste du vara väl insatt i hur de olika komponenterna fungerar och hur de ska implementeras korrekt i praktiska kretsar. OK, så låt oss komma till saken.

I den här handledningen börjar vi halvledare.

Hur Halvledare skapas med hjälp av kisel

Du hittar en mängd olika halvledande komponenter, men kisel, som är sandens huvudelement, är ett av de mest kända elementen. En kiselatom består av bara 4 elektroner i dess yttersta skal.

Men det kan mycket väl älska att få 8 av dem. Som ett resultat samarbetar en kiselatom med sina närliggande atomer för att dela elektroner på följande sätt:

När en grupp kiselatomer delar sina yttre elektroner resulterar det i bildandet av ett arrangemang som kallas kristall.

Ritningen nedan visar en kiselkristall som endast har sina yttre elektroner. I sin rena form ger kisel inte ett användbart ändamål.

På grund av detta förbättrar tillverkarna dessa kiselbaserade föremål med fosfor, bor och ytterligare ingredienser. Denna process kallas 'dopning' av kisel. När doping har implementerats kommer kisel att förbättras med användbara elektriska egenskaper.

P och N dopad kisel : Element som Bor, fosfor, kan effektivt användas för att kombinera med kiselatomer för att tillverka kristaller. Här är tricket: En boratom innehåller bara 3 elektroner i dess yttre skal, medan en fosforatom innehåller 5 elektroner.

När kisel kombineras eller dopas med vissa fosforelektroner förvandlas det till kisel av n-typ (n = negativt). När kisel smälts samman med boratomer som saknar en elektron blir kislet till ett p-typ (p = positivt) kisel.

P-typ kisel. När boratomen dopas med ett kluster av kiselatomer ger det upphov till ett ledigt elektronhålrum som kallas ett 'hål'.

Detta hål gör det möjligt för en elektron från en närliggande atom att 'släppa' in i spåret (hålet). Detta betyder att ett 'hål' har ändrat sin position till en ny plats. Tänk på att hål lätt kan flyta över kisel (på samma sätt som bubblor rör sig på vatten).

N-typ kisel. När en fosforatom kombineras eller dopas med ett kluster av kiselatomer ger systemet en extra elektron som tillåts överföra över kiselkristallen med relativ komfort.

Från ovanstående förklaring förstår vi att ett kisel av n-typ kommer att underlätta passage av elektroner genom att få elektroner att hoppa från en atom till en annan.

Å andra sidan kommer ett kisel av p-typ också att möjliggöra passage av elektroner men i motsatt riktning. För i en p-typ är det hålen eller de lediga elektronskalen som orsakar förflyttningen av elektronerna.

Det är som att jämföra en person som kör på marken och en person som kör på en löpband . När en person springer på marken förblir marken pappersvaror och personen rör sig framåt, medan personen på löpbandet förblir pappersvaror, marken rör sig bakåt. I båda situationerna går personen igenom en relativ rörelse framåt.

Förstå dioder

Dioder kan jämföras med ventiler och spelar därmed en avgörande roll i elektroniska projekt för att styra flödesriktningen för el inom en kretskonfiguration.

Vi vet att både kisel av n- och p-typ har förmågan att leda elektricitet. Motståndet hos båda varianterna beror på hur många procent av hålen eller de extra elektroner som den äger. Som ett resultat kan de två typerna också kunna bete sig som motstånd, begränsa strömmen och låta den bara flöda i en specifik riktning.

Genom att skapa många kislar av p-typ inuti en bas av kisel av n-typ kan elektroner begränsas för att röra sig över kislet i bara en riktning. Detta är det exakta arbetsförhållandet som kan ses i dioder, skapade med en p-n-korsningskiseldoping.

Hur dioden fungerar

Följande illustration hjälper oss att få ett enkelt klargörande om hur en diod reagerar på elektricitet i en riktning (framåt) och säkerställer blockering av elektricitet i motsatt riktning (bakåt).

I den första figuren orsakar skillnaden i batteripotential hål och elektroner att stöta mot p-n-korsningen. Om spänningsnivån går över 0,6 V (för en kiseldiod) stimuleras elektroner att hoppa över korsningen och smälta samman med hålen, vilket gör det möjligt för en strömladdning att överföras.

I den andra figuren orsakar skillnaden i batteripotential hålen och elektronerna att dras bort från korsningen. Denna situation förhindrar flödet av laddning eller ström som blockerar dess väg. Dioder är vanligtvis inkapslade i ett litet cylindriskt glashölje.

Ett mörkt eller vitligt cirkulärt band markerat runt ena änden av diodkroppen identifierar dess katodterminal. Den andra terminalen blir naturligtvis anodterminalen. Bilden ovan visar både den fysiska inneslutningen av dioden och dess schematiska symbol.

Vi har nu förstått att en diod kan jämföras med en elektronisk enkelriktningsomkopplare. Du måste fortfarande helt förstå några fler faktorer för diodfunktion.

Nedan följer några viktiga punkter:

1. En diod får inte leda elektricitet förrän den applicerade framspänningen når en viss tröskelnivå.

För kiseldioder är det cirka 0,7 volt.

2. När framströmmen blir för hög eller över det angivna värdet kan halvledardioden brista eller brinna! Och de interna terminalkontakterna kan gå sönder.

Om enheten bränner kan dioden plötsligt visa ledning över båda terminalriktningarna. Värmen som genereras på grund av detta fel kan så småningom förånga enheten!

3. För hög omvänd spänning kan leda till att en diod leder i motsatt riktning. Eftersom denna spänning är ganska stor kan den oväntade strömflödet knäcka dioden.

Diodtyper och användningsområden

Dioder finns i många olika former och specifikationer. Nedan följer några av de viktiga formerna som ofta används i elektriska kretsar:

Liten signal diod: Dessa typer av dioder kan användas för omvandling med låg ström växelström till likström för upptäcka eller demodulera RF-signaler , i spänning multiplikatorapplikation , logiska operationer, för att neutralisera högspänningsspikar etc. för att tillverka kraftlikriktare.

Kraftlikriktare Dioder : har liknande attribut och egenskaper som en liten signaldiod, men dessa är rankade till hantera betydande strömstyrkor . Dessa är monterade över stora metallhöljen som hjälper till att absorbera och sprida oönskad värme och fördela den över en ansluten kylfläns.

Effektlikriktare kan mest ses i nätaggregat. Vanliga varianter är 1N4007, 1N5402 / 5408, 6A4 etc.

Zener-diod : Detta är en speciell typ av diod som kännetecknas av en specifik omvänd spänning. Betydelse, zenerdioder kan fungera som en spänningsbegränsande omkopplare. Zener-dioder klassas med absoluta nedbrytningsspänningar (Vz) som kan sträcka sig från 2 till 200 volt.

Ljusdioder eller lysdioder : Alla former av dioder har egenskapen att avge lite elektromagnetisk strålning när de appliceras på en framåtspänning.

Dioderna som skapas med hjälp av halvledarmaterial som galliumarsenidfosfid får emellertid förmågan att avge betydligt mer mängd strålning jämfört med de vanliga kiseldioderna. Dessa kallas lysdioder eller lysdioder.

Fotodiod : Precis som dioder avger viss strålning uppvisar de också en viss ledningsnivå när de belyses av en extern ljuskälla.
Dioderna som är speciellt utformade för att upptäcka och svara på ljus eller belysning kallas dock fotodioder.

De har ett glas- eller plastfönster som gör att ljuset kan tränga in i diodens ljuskänsliga område.

Dessa har vanligtvis ett stort korsningsområde för den erforderliga exponeringen för ljus.

Kisel möjliggör tillverkning av effektiva fotodioder.

Olika typer av dioder används ofta i många applikationer. Låt oss för närvarande diskutera några viktiga funktioner för små signaler dioder och likriktare :

Den första är en envågslikriktarkrets genom vilken en växelström med en varierande dubbel polaritetsförsörjning rektifieras till en likspänningssignal eller spänning.

Den andra konfigurationen är fullvågslikriktarkretsen som innefattar en fyrdiodkonfiguration och också kallas Brygglikriktare . Detta nätverk har möjlighet att korrigera båda halvorna av en växelströmsingångssignal.

Observera skillnaden i slutresultatet från de två kretsarna. I halvvågskretsen producerar bara en cykel av ingången AC en utgång, medan i hela bryggan omvandlas båda halvcyklerna till en likström med en polaritet.

Transistorn

Ett elektroniskt projekt kan vara praktiskt taget omöjligt att slutföra utan en transistor, som faktiskt utgör den grundläggande byggstenen för elektronik.

Transistorer är halvledaranordningar med tre terminaler eller ledningar. En exceptionellt liten mängd ström eller spänning på en av ledningarna möjliggör styrning av en betydligt större mängd strömpassage över de andra två ledningarna.

Detta innebär att transistorer är bäst lämpade för att fungera som förstärkare och omkopplingsregulatorer. Du hittar två primära grupper av transistorer: bipolär (BJT) och fälteffekt (FET).

I denna diskussion kommer vi att fokusera bara på bipolära transistorer BJT. Enkelt uttryckt, genom att lägga till en kompletterande korsning till en p-n-korsningsdiod blir det möjligt att skapa en 3-facks kiselsmörgås. Denna sandwich-liknande formning kan vara antingen n-p-n eller p-n-p.

I båda fallen fungerar mellansektionsregionen som ett kran- eller styrsystem som reglerar mängden elektroner eller laddningsförskjutning över de tre lagren. De tre sektionerna i en bipolär transistor är emitter, bas och kollektor. Basregionen kan vara ganska tunn och har mycket mindre dopningsatomer jämfört med emitter och samlare.

Som ett resultat resulterar en mycket reducerad emitterbasström i en betydligt större emitter-kollektorström att röra sig. Dioder och transistorer är lika med många viktiga egenskaper:

Bas-emitterförbindelsen som liknar en diodförbindelse kommer inte att tillåta elektronöverföring om inte framspänningen går över 0,7 volt. Överdriven mängd ström orsakar uppvärmning av transistorn och fungerar effektivt.

Om en transistortemperatur stiger avsevärt kan det krävas att strömmen stängs av! Så småningom kan en alltför stor ström eller spänning orsaka permanent skada på halvledarmaterialet som utgör transistorn.

Olika typer av transistorer finns idag. Vanliga exempel är:

Liten signal och växling : Dessa transistorer används för att förstärka lågnivåinsignaler till relativt större nivåer. Växlingstransistorer skapas för att antingen slå PÅ helt eller stänga av helt. Flera transistorer kan båda användas lika för att förstärka och växla lika snyggt.

Strömtransistor : Dessa transistorer används i högeffektsförstärkare och strömförsörjning. Dessa transistorer är vanligtvis stora och har utökat metallhölje för att underlätta större värmeavledning och kylning, och även för enkel installation av kylflänsar.

Hög frekvens : Dessa transistorer används mestadels RF-baserade prylar som radio, TV och mikrovågsugn. Dessa transistorer är byggda med tunnare basregion och har minskade kroppsdimensioner. De schematiska symbolerna för npn- och pnp-transistorerna kan bevittnas nedan:

Kom ihåg att piltecknet som indikerar emitterstiftet alltid pekar mot hålens flödesriktning. När piltecknet visar en riktning som ligger mittemot basen, har BJT en emitter som består av n-typmaterial.

Detta tecken identifierar specifikt transistorn som en n-p-n-enhet med bas som har ett p-typmaterial. Å andra sidan, när pilmärket pekar mot basen, indikerar det att basen består av n-typmaterial, och detaljer om att sändaren och samlaren båda består av p-typmaterial och som ett resultat är anordningen en pnp BJT.

Hur Använd bipolära transistorer

När en jordpotential eller 0V appliceras på basen av en npn-transistor, hämmar den strömmen över emitter-kollektoruttagen och transistorn görs avstängd.

Om basen är förspänd genom att applicera en potentialdifferens på minst 0,6 volt över BJT: s bas emitterstift, initierar den omedelbart strömflödet från emittern till kollektorterminalerna och transistorn sägs vara omkopplad ' på.'

Medan BJT drivs endast i dessa två metoder, fungerar transistorn som en PÅ / AV-omkopplare. Om basen är förspänd, blir emitter-kollektorns strömstyrka beroende av de relativt mindre variationerna av basströmmen.

De transistorn fungerar i sådana fall som en förstärkare . Detta specifika ämne avser en transistor där sändaren ska vara den gemensamma jordterminalen för både ingången och utsignalen och kallas common-emitter-krets . Några grundläggande common-emitter-kretsar kan visualiseras genom följande diagram.

Transistor som omkopplare

Denna kretskonfiguration accepterar endast två typer av insignaler, antingen en 0V- eller marksignal eller en positiv spänning + V över 0,7V. Därför kan transistorn antingen kopplas PÅ eller AV i detta läge. Motståndet vid basen kan vara mellan 1K och 10K ohm.

Transistor DC-förstärkare

I denna krets variabelt motstånd skapar en förspänning framåt mot transistorn och reglerar storleken på bas / emitterström. Mätaren visar mängden ström levereras över samlarledaren.

Mätarens seriemotstånd säkerställer mätarens säkerhet mot överdriven ström och förhindrar skador på mätarens spole.

I en riktig applikationskrets kan potentiometern läggas till med en resistiv sensor, vars motstånd varierar som svar på en extern faktor som ljus, temperatur, fukt etc.

I situationer där insignalerna varierar snabbt blir emellertid en AC-förstärkarkrets tillämplig enligt nedan:

Transistor AC-förstärkare

Kretsschemat visar en mycket grundläggande transistoriserad växelströmsförstärkarkrets. Kondensatorn placerad vid ingången blockerar vilken typ av likström som helst från att komma in i basen. Motståndet som appliceras för basförspänningen beräknas för att upprätta en spänning som är hälften av matningsnivån.

Signalen som förstärks 'glider' längs denna konstanta spänning och ändrar dess amplitud över och under denna refensionsspänningsnivå.

Om förspänningsmotståndet inte användes skulle endast hälften av matningen över 0,7 V-nivån förstärkas och orsaka stora mängder obehagliga snedvridningar.

När det gäller strömriktningen

Vi vet att när elektroner färdas genom en ledare genererar det ett strömflöde genom ledaren.

Eftersom tekniskt sett elektronernas rörelse faktiskt är från ett negativt laddat område till positivt laddat område, varför visas då pilmarkeringen i en diodsymbol för att indikera ett motsatt flöde av elektroner.

Detta kan förklaras med några punkter.

1) Enligt den ursprungliga teorin av Benjamin Franklin antogs det att flödet av el är från positivt till negativt laddat område. Men när elektroner upptäcktes avslöjade det den verkliga sanningen.

Fortfarande fortsatte uppfattningen att förbli densamma, och schemat fortsatte att följa den konventionella fantasin där strömflödet visas från positivt till negativt, för att på något sätt tänka motsatsen gör det svårt för oss att simulera resultaten.

2) När det gäller halvledare är det faktiskt hålen som färdas mittemot elektronerna. Detta gör att elektronerna verkar flytta från positivt till negativt.

För att vara exakt måste det noteras att strömflödet faktiskt är det laddningsflöde som skapas av närvaron eller frånvaron av elektronen, men vad beträffar elektronisk symbol finner vi helt enkelt det konventionella tillvägagångssättet lättare att följa,

Tyristorn

Precis som transistorer är tyristorer också halvledare som har tre terminaler och spelar en viktig roll i många elektroniska projekt.

Precis som en transistor slår PÅ med en liten ström vid en av ledningarna, fungerar också tyristorer på liknande sätt och möjliggör en mycket större ström att leda via de andra två kompletterande ledningarna.

Den enda skillnaden är att tyristorn inte har förmågan att förstärka oscillerande växelströmssignaler. De svarar på styringångssignalen genom att antingen slå helt på eller helt av. Detta är anledningen till att tyristorer också är kända som 'halvledarströmställare'.

Kiselstyrda likriktare (SCR)

SCR är enheter som representerar två grundläggande former av tyristorer. Deras struktur liknar den hos bipolära transistorer men SCR har ett fjärde lager, därav tre korsningar, som illustreras i följande bild.

SCR: s interna layout och schematiska symbol kan visualiseras i följande bild.

Normalt visas SCR-pinouts med enstaka bokstäver som: A för anod, K (eller C) för katod och G för gate.

När anodstiftet A i en SCR appliceras med en positiv potential som är högre än katodstiftet (K) blir de två yttersta korsningarna förspända framåt, även om den centrala p-n-korsningen förblir omvänd förspänd och hämmar eventuellt strömflöde genom dem.

Men så snart grindstiftet G appliceras med en minimal positiv spänning, tillåter det en mycket större effekt att leda genom anod / katodstiften.

Vid denna tidpunkt låses SCR och resterna slås på även efter att grindförspänningen har tagits bort. Detta kan fortsätta oändligt tills anoden eller katoden tillfälligt kopplas bort från matningsledningen.

Nästa projekt nedan visar en SCR konfigurerad som en omkopplare för att styra en glödlampa.

Den vänstra sidoknappen är en push-to-OFF-omkopplare vilket innebär att den öppnas när den trycks in, medan den högra sidoknappen är en push-to-ON-omkopplare som leder när den trycks in. När denna knapp trycks ned ett ögonblick eller bara eller en sekund tänds lampan.

SCR-spärrarna och lampan tänds permanent. För att stänga av lampan till dess ursprungliga läge trycks den vänstra brytaren in en stund.

SCR: er tillverkas med olika effektvärden och hanteringskapacitet, från 1 amp, 100 volt till 10 ampere eller högre och flera hundra volt.

Triacs

Triacs används specifikt i elektroniska kretsar som kräver växling av växelström med hög spänning.

Den inre strukturen hos en triac ser faktiskt ut som två SCR-enheter som är sammanfogade i omvänd parallell. Detta innebär att en triac får förmågan att leda el i båda riktningarna för likströms- och växelströmsförsörjning.

För att implementera denna funktion är triacen byggd med fem halvledarskikt med en extra region av n-typen. Triac-uttagen är anslutna så att varje stift kommer i kontakt med ett par av dessa halvledarregioner.

Även om arbetsläget för en triac-grindterminal liknar en SCR, hänvisas grinden inte specifikt till anod- eller katodterminaler, det beror på att triac kan leda båda vägarna så att grinden kan aktiveras med någon av terminalerna beroende på om en positiv signal används eller en negativ signal för grindutlösaren.

Av denna anledning betecknas triacens två huvudlastbärande terminaler som MT1 och MT2 istället för A eller K. Bokstäverna MT hänvisar till 'huvudterminal'. som visas i följande kretsschema.

När en triac används för att växla en växelström, leder traic endast så länge grinden förblir ansluten till en liten matningsingång. När grindsignalen har tagits bort håller triacen fortfarande PÅ men bara tills AC-vågformcykeln når nollkorsningen.

När växelströmsförsörjningen når nollinjen stänger triac av sig själv och den anslutna belastningen permanent tills grindsignalen åter appliceras.

Triacs kan användas för att styra de flesta hushållsapparater tillsammans med motorer och pumpar.

Även om triacs också kategoriseras enligt deras nuvarande hanteringskapacitet eller klassificering som SCRs, SCRs finns i allmänhet med mycket högre strömbetyg än en triac.

Halvledare Ljusemitterande enheter

När de utsätts för höga nivåer av ljus, värme, elektroner och liknande energier, visar de flesta halvledare tendensen att avge ljus vid mänsklig synlig våglängd eller IR-våglängd.

Halvledarna som är idealiska för detta är de som finns i familjen av p-n-korsningsdioder.

Ljusdioder (LED) gör detta genom att omvandla elektrisk ström direkt till synligt ljus. LED är extremt effektiva med sin nuvarande ljusintensitet än någon annan form av ljuskälla.

Vita höga ljusa lysdioder används för hembelysning medan de färgglada lysdioderna används i dekorativa applikationer.

LED-intensiteten kan styras antingen genom att linjärt minska ingångsströmmen eller genom pulsbreddsmodulering ingång även kallad PWM.

Halvledarljusdetektorer

När någon form av energi kommer i kontakt med en halvledarkristall leder den till alstring av en ström i kristallen. Detta är den grundläggande principen bakom arbetet för alla halvledarljussensorenheter.

Halvledarljusdetektorer kan delas in i huvudtyper:

De som är byggda med halvledare med pn-korsningar och de andra som inte är det.

I denna förklaring kommer vi endast att ta itu med p-n-varianterna. P-n-korsningsbaserade ljusdetektorer är den mest använda medlemmen i den fotoniska halvledarfamiljen.

De flesta är gjorda av kisel och kan upptäcka både synligt ljus och nästan infrarött.

Fotodioder:

Fotodioder är speciellt utformade för elektroniska projekt som är utformade för att känna av ljus. Du hittar dem i alla slags prylar som i kameror, inbrottslarm , leva kommunikation etc.

I ljusdetektorläget fungerar en fotodiod genom att generera ett hål eller elektrondelning vid en pn-korsning. Detta får ström att röra sig så snart terminalerna p och n är anslutna till en extern matning.

När den används i solcellsläge fungerar fotodioden som en strömkälla i närvaro av ett infallande ljus. I denna applikation börjar anordningen arbeta i omvänd förspänningsläge som svar på en ljusbelysning.

I frånvaro av ljus flyter fortfarande en liten mängd ström känd som 'mörk ström'.

En fotodiod tillverkas vanligtvis i många olika förpackningsdesigner. De finns mestadels i plastkropp, förinstallerad lins och filtrering, och så vidare.

Nyckeldifferentieringen är dimensionen på halvledaren som används för enheten. Fotodioder avsedda för höghastighetsresponstider i omvänd förspänningsledning är byggda med halvledare med liten yta.

Fotodioder med större yta tenderar att reagera lite långsamt, men kan ha förmågan att ge högre känslighet för ljusbelysningen.

Fotodioden och lysdioden delar identisk schematisk symbol, förutom att riktningen för pilarna som är inåt för fotodioden. Fotodioder är vanligtvis vana vid att känna igen snabba varierande pulser även vid nära infraröd våglängd, som i ljusvågskommunikation.

Nedanstående krets illustrerar hur fotodioden eventuellt kan appliceras i en ljusmätare. Utgångsresultaten för denna krets är ganska linjära.

Fototransistorer

Fototransistorer används i elektroniska projekt som kräver högre känslighet. Dessa enheter är exklusivt skapade för att utnyttja ljuskänslighet i alla transistorer. I allmänhet kan en fototransistor hittas i en npn-anordning som har en bred basdel som kan exponeras för ljus.

Ljus som kommer in i basen tar platsen för den naturliga bas-emitterströmmen som finns i normala npn-transistorer.

På grund av denna funktion kan en fototransistor förstärka ljusvariationerna direkt. Det finns typiskt två typer av npn-fototransistorer som kan erhållas. Den ena är med en standard npn-struktur, den alternativa varianten levereras med en extra npn-transistor för att erbjuda extra förstärkning och är känd som en 'photodarlington' -transistor.

Dessa är extremt känsliga, även om de är lite tröga jämfört med vanlig npn-fototransistor. De schematiska symbolerna som vanligtvis används för fototransistorer är som anges nedan:

Fototransistorer appliceras ofta för att detektera alternerande (ac) ljusimpulser. De används dessutom för att identifiera kontinuerligt (likström) ljus, såsom följande krets där en fotodarlington appliceras för att aktivera ett relä.

Denna handledning uppdateras regelbundet med nya komponentspecifikationer, så håll dig uppdaterad.