Простые схемы на полевых транзисторах: Стабилизатор напряжения на полевом транзисторе

Содержание

Стабилизатор напряжения на полевом транзисторе

Простая схема для регулировки и стабилизации напряжения показана на рисунке. Такую схему можно выполнить даже неопытному в электронике любителю. На вход подается 50 вольт, при этом на выходе получается 15,7 В.

Схема стабилизатора.

Главной деталью этого прибора стал полевой транзистор. В его качестве можно применять IRLZ 24 / 32 / 44 и аналогичные ему полупроводники. Чаще всего их изготавливают в корпусе ТО – 220 и D2 Pak. Его стоимость составляет менее одного доллара. Этот мощный полевик имеет 3 вывода. Он имеет внутреннее строение металл–изолятор–полупроводник.

Стабилизатор на микросхеме ТL 431 в корпусе ТО – 92 обеспечивает настраивание величины выходного напряжения. Мощный полевой транзистор мы оставили на охлаждающем радиаторе и проводами припаяли к монтажной плате.

Напряжение на входе для такой схемы 6-50 В. На выходе получаем от 3 до 27 В, с возможностью регулировки переменным сопротивлением на 33 кОм. Ток выхода большой, и составляет величину до 10 А, зависит от радиатора.

Выравнивающие конденсаторы С1, С2 емкостью от 10 до 22 мкФ, С2 – 4,7 мкФ. Без таких деталей схема будет функционировать, однако не с таким качеством, как необходимо. Нельзя забывать про допустимое напряжение электролитических конденсаторов, которые должны быть установлены на выходе и входе. Мы взяли емкости, которые выдерживают 50 В.

Такой стабилизатор способен рассеивать мощность не выше 50 Вт. Полевик необходимо монтировать на радиатор охлаждения. Его площадь целесообразно выполнять не меньше 200 см2. При установке полевика на радиатор нужно промазать место касания термопастой, для лучшего теплоотвода.

Можно применять переменный резистор на 33 кОм типа WH 06-1. Такие резисторы имеют возможность точной настройки сопротивления. Они бывают импортного и отечественного производства.

Для удобства монтажа на плату припаивают 2 колодки, вместо проводов. Так как провода быстро отрываются.

Вид платы дискретных компонентов и переменного сопротивления вида СП 5-2.

Стабильность напряжения в результате получается неплохой, а напряжение выхода колеблется на несколько долей вольта долгое время. Монтажная плата получается компактных размеров и удобна в работе. Дорожки платы окрашены зеленым цапонлаком.

Мощный стабилизатор на полевике

Рассмотрим сборку схемы стабилизатора, предназначенного для блока питания большой мощности. Здесь улучшены свойства прибора с помощью мощного электронного ключа в виде полевого транзистора.

При разработке мощных силовых стабилизаторов любители чаще всего применяют специальные серии микросхем 142, и ей подобные, которые усилены несколькими транзисторами, подключенными по параллельной схеме. Поэтому получается силовой стабилизатор.

Схема такой модели прибора изображена на рисунке. В нем использован мощный полевик IRLR 2905. Он служит для переключения, однако в этой схеме он применен в линейном режиме. Полупроводник имеет незначительное сопротивление и обеспечивает ток до 30 ампер при нагревании до 100 градусов. Он нуждается в напряжении на затворе до 3 вольт. Его мощность достигает 110 ватт.

Полевиком управляет микросхема TL 431. Стабилизатор имеет следующий принцип действия. При подсоединении трансформатора на вторичной обмотке возникает переменное напряжение 13 вольт, которое выпрямляется выпрямительным мостом. На выравнивающем конденсаторе значительной емкости появляется постоянное напряжение 16 вольт.

Это напряжение проходит на сток полевого транзистора и по сопротивлению R1 идет на затвор, при этом открывая транзистор. Часть напряжения на выходе через делитель попадает на микросхему, при этом замыкая цепь ООС. Напряжение прибора повышается до тех пор, пока входное напряжение микросхемы не дойдет границы 2,5 вольт. В это время микросхема открывается, уменьшая напряжение затвора полевика, то есть, немного закрывая его, и прибор работает в режиме стабилизации. Емкость С3 делает быстрее выход стабилизатора на номинальный режим.

Величина напряжения выхода устанавливается 2,5-30 вольт, путем выбора переменным сопротивлением R2, его величина может меняться в больших пределах. Емкости С1, С2, С4 дают возможность стабильному действию стабилизатора.

Для такого прибора наименьшее падение напряжения на транзисторе составляет до 3 вольт, хотя он способен работать при напряжении около нуля. Такой недостаток возникает поступлением напряжения на затвор. При малом падении напряжения полупроводник не будет открываться, так как на затворе должно быть плюсовое напряжение по отношению к истоку.

Для снижения падения напряжения цепь затвора рекомендуется подключать от отдельного выпрямителя на 5 вольт выше, чем напряжение выхода прибора.

Хорошие результаты можно получить при подключении диода VD 2 к мосту выпрямления. При этом напряжение на конденсаторе С5 повысится, так как падение напряжения на VD 2 станет ниже, чем на диодах выпрямителя. Для плавного регулирования напряжения выхода постоянное сопротивление R2 нужно заменить переменным резистором.

Величину выходного напряжения определяют по формуле: U вых = 2,5 (1+R2 / R3). Если применить транзистор IRF 840, то наименьшее значение напряжения управления на затворе станет 5 вольт. Емкости выбирают танталовые малогабаритные, сопротивления – МЛТ, С2, Р1. Выпрямительный диод с небольшим падением напряжения. Свойства трансформатора, моста выпрямления и емкости С1 подбирают по нужному напряжению выхода и тока.

Полевик рассчитан на значительные токи и мощность, для этого необходим хороший теплоотвод. Транзистор служит для монтажа на радиатор путем пайки с промежуточной пластиной из меди. К ней припаивают транзистор с остальными деталями. После монтажа пластину размещают на радиаторе. Для этого пайка не нужна, так как пластина имеет значительную площадь контакта с радиатором.

Если использовать для наружной установки микросхему П_431 С, сопротивления Р1, и чип-конденсаторы, то их располагают на печатной плате из текстолита. Плату паяют к транзистору. Настройка прибора сводится к монтажу нужного значения напряжения. Необходимо проконтролировать прибор и проверить его, имеется ли самовозбуждение на всех режимах.

Полевой транзистор схема управления нагрузкой постоянного тока

Полевой транзистор схема: эффективная регулировка нагрузки постоянного тока


Полевой транзистор схема, которого представлена в этой публикации способна управлять мощной постоянной нагрузкой также эффективно как и сборки Дарлингтона или биполярные транзисторы.

Полевой транзистор работает подобно обычному транзистору — слабым сигналом на затворе управляем мощным потоком через канал. Но, в отличии от биполярных транзисторов, тут управление идет не током, а напряжением. МОП (по буржуйски MOSFET) расшифровывается как Метал-Оксид-Полупроводник из этого сокращения становится понятна структура этого транзистора.

Если на пальцах, то в нем есть полупроводниковый канал который служит как бы одной обкладкой конденсатора и вторая обкладка — металлический электрод, расположенный через тонкий слой оксида кремния, который является диэлектриком. Когда на затвор подают напряжение, то этот конденсатор заряжается, а электрическое поле затвора подтягивает к каналу заряды, в результате чего в канале возникают подвижные заряды, способные образовать электрический ток и сопротивление сток — исток резко падает. Чем выше напряжение, тем больше зарядов и ниже сопротивление, в итоге, сопротивление может снизиться до мизерных значений — сотые доли ома, а если поднимать напряжение дальше, то произойдет пробой слоя оксида и транзистору хана.


Достоинство такого транзистора, по сравнению с биполярным очевидно — на затвор надо подавать напряжение, но так как там диэлектрик, то ток будет нулевым, а значит требуемая мощность на управление этим транзистором будет мизерной, по факту он потребляет только в момент переключения, когда идет заряд и разряд конденсатора.

Недостаток же вытекает из его емкостного свойства — наличие емкости на затворе требует большого зарядного тока при открытии. В теории, равного бесконечности на бесконечно малом промежутки времени. А если ток ограничить резистором, то конденсатор будет заряжаться медленно — от постоянной времени RC цепи никуда не денешься.

МОП Транзисторы бывают P и N канальные. Принцип у них один и тот же, разница лишь в полярности носителей тока в канале. Соответственно в разном направлении управляющего напряжения и включения в цепь. Очень часто транзисторы делают в виде комплиментарных пар. То есть есть две модели с совершенно одиннаковыми характеристиками, но одна из них N, а другая P канальные. Маркировка у них, как правило, отличается на одну цифру.

Нагрузка включается в цепь стока. Вообще, в теории, полевому транзистору совершенно без разницы что считать у него истоком, а что стоком — разницы между ними нет. Но на практике есть, дело в том, что для улучшения характеристик исток и сток делают разной величины и конструкции плюс ко всему, в мощных полевиках часто есть обратный диод (его еще называют паразитным, т.к. он образуется сам собой в силу особенности техпроцесса производства).

У меня самыми ходовыми МОП транзисторами являются IRF630 (n канальный) и IRF9630 (p канальный) в свое время я намутил их с полтора десятка каждого вида. Обладая не сильно габаритным корпусом TO-92 этот транзистор может лихо протащить через себя до 9А. Сопротивление в открытом состоянии у него всего 0.35 Ома.

Впрочем, это довольно старый транзистор, сейчас уже есть вещи и покруче, например IRF7314, способный протащить те же 9А, но при этом он умещается в корпус SO8 — размером с тетрадную клеточку.

Одной из проблем состыковки MOSFET транзистора и микроконтроллера (или цифровой схемы) является то, что для полноценного открытия до полного насыщения этому транзистору надо вкатить на затвор довольно больше напряжение. Обычно это около 10 вольт, а МК может выдать максимум 5.

Тут вариантов три:

  • На более мелких транзисторах сорудить цепочку, подающую питалово с высоковольтной цепи на затвор, чтобы прокачать его высоким напряжением

  • применить специальную микросхему драйвер, которая сама сформирует нужный управляющий сигнал и выровняет уровни между контроллером и транзистором. Типичные примеры драйверов это, например, IR2117.

Надо только не забывать, что есть драйверы верхнего и нижнего плеча (или совмещенные, полумостовые). Выбор драйвера зависит от схемы включения нагрузки и комутирующего транзистора. Если обратишь внимание, то увидишь что с драйвером и в верхнем и нижнем плече используются N канальные транзисторы. Просто у них лучше характеристики чем у P канальных.

Но тут возникает другая проблема. Для того, чтобы открыть N канальный транзистор в верхнем плече надо ему на затвор подать напряжение выше напряжения стока, а это, по сути дела, выше напряжения питания. Для этого в драйвере верхнего плеча используется накачка напряжения. Чем собственно и отличается драйвер нижнего плеча от драйвера верхнего плеча.

    • Применить транзистор с малым отпирающим напряжением. Например из серии IRL630A или им подобные. У них открывающие напряжения привязаны к логическим уровням. У них правда есть один недостаток — их порой сложно достать. Если обычные мощные полевики уже не являются проблемой, то управляемые логическим уровнем бывают далеко не всегда.

Но вообще, правильней все же ставить драйвер, ведь кроме основных функций формирования управляющих сигналов он в качестве дополнительной фенечки обеспечивает и токовую защиту, защиту от пробоя, перенапряжения, оптимизирует скорость открытия на максимум, в общем, жрет свой ток не напрасно.

Выбор транзистора тоже не очень сложен, особенно если не заморачиваться на предельные режимы. В первую очередь тебя должно волновать значение тока стока — I Drain или ID выбираешь транзистор по максимальному току для твоей нагрузки, лучше с запасом процентов так на 10.

Следующий важный для тебя параметр это VGS — напряжение насыщения Исток-Затвор или, проще говоря, управляющее напряжение. Иногда его пишут, но чаще приходится выглядывать из графиков. Ищешь график выходной характеристики Зависимость ID от VDS при разных значениях VGS. И прикидыываешь какой у тебя будет режим.

Вот, например, надо тебе запитать двигатель на 12 вольт, с током 8А. На драйвер пожмотился и имеешь только 5 вольтовый управляющий сигнал. Первое что пришло на ум после этой статьи — IRF630. По току подходит с запасом 9А против требуемых 8. Но глянем на выходную характеристику:

Видишь, на 5 вольтах на затворе и токе в 8А падение напряжения на транзисторе составит около 4.5В По закону Ома тогда выходит, что сопротивление этого транзистора в данный момент 4.5/8=0.56Ом. А теперь посчитаем потери мощности — твой движок жрет 5А. P=I*U или, если применить тот же закон Ома, P=I

2R. При 8 амперах и 0.56Оме потери составят 35Вт. Больно дофига, не кажется? Вот и мне тоже кажется что слишком. Посмотрим тогда на IRL630.

При 8 амперах и 5 вольтах на Gate напряжение на транзисторе составит около 3 вольт. Что даст нам 0.37Ом и 23Вт потерь, что заметно меньше.

Если собираешься загнать на этот ключ ШИМ, то надо поинтересоваться временем открытия и закрытия транзистора, выбрать наибольшее и относительно времени посчитать предельную частоту на которую он способен. Зовется эта величина Switch Delay или ton,toff, в общем, как то так. Ну, а частота это 1/t. Также не лишней будет посмотреть на емкость затвора Ciss исходя из нее, а также ограничительного резистора в затворной цепи, можно рассчитать постоянную времени заряда затворной RC цепи и прикинуть быстродействие.

Если постоянная времени будет больше чем период ШИМ, то транзистор будет не открыватся/закрываться, а повиснет в некотором промежуточном состоянии, так как напряжение на его затворе будет проинтегрировано этой RC цепью в постоянное напряжение.

При обращении с этими транзисторами учитывай тот факт, что статического электричества они боятся не просто сильно, а ОЧЕНЬ СИЛЬНО. Пробить затвор статическим зарядом более чем реально. Так что как купил, сразу же в фольгу и не доставай пока не будешь запаивать. Предварительно заземлись за батарею и надень шапочку из фольги :).

А в процессе проектирования схемы запомни еще одно простое правило — ни в коем случае нельзя оставлять висеть затвор полевика просто так — иначе он нажрет помех из воздуха и сам откроется. Поэтому обязательно надо поставить резистор килоом на 10 от Gate до GND для N канального или на +V для P канального, чтобы паразитный заряд стекал. Вот вроде бы все, в следующий раз накатаю про мостовые схемы для управления движков

Источник

СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ

Несложная схема для регулирования, а также стабилизации напряжения представлена на картинке выше, её сможет собрать даже новичок в электронике. К примеру, на вход подано 50 вольт, а на выходе получаем 15,7 вольт или другое значение до 27V.

Схема регулируемого стабилизатора

Основной радиодеталью данного устройства является полевой (MOSFET) транзистор, в качестве которого можно использовать IRLZ24/32/44 и другие подобные. Наиболее часто они производятся компаниями IRF и Vishay в корпусах TO-220 и D2Pak. Стоит около 0.58$ грн в розницу, на ebay 10psc можно приобрести за 3$ (0,3 доллара за штуку). Такой мощный транзистор имеет три вывода: сток (drain), исток (source) и затвор (gate), он имеет такую структуру: металл-диэлектрик(диоксид кремния SiO2)-полупроводник. Микросхема-стабилизатор TL431 в корпусе TO-92 обеспечивает возможность настраивать значение выходного электрического напряжения. Сам транзистор я оставил на радиаторе и  припаял его к плате с помощью проводков.

Входное напряжение для этой схемы может быть от 6 и до 50 вольт. На выходе же получаем 3-27V с возможностью регулирования подстрочным резистором 33k. Выходной ток довольно большой, до 10 Ампер, в зависимости от радиатора.

Сглаживающие конденсаторы C1,C2 могут иметь ёмкость 10-22 мкФ, C3 4,7 мкФ. Без них схема и так будет работать, но не так хорошо, как нужно. Не забываем про вольтаж электролитических конденсаторов на входе и выходе, мною были взяты все рассчитаны на 50 Вольт.

Мощность, которую сможет рассеять такой стабилизатор напряжения не может быть более 50 Ватт. Полевой транзистор обязательно устанавливается на радиатор, рекомендуемая площадь поверхности которого не менее 200 квадратных сантиметров (0,02 м2). Не забываем про термопасту или подложку-резинку, чтобы тепло лучше отдавалось.

Возможно использование подстрочного резистора 33k типа WH06-1, WH06-2 они имеют достаточно точную регулировку сопротивления, вот так они выглядят, импортный и советский.

Для удобства на плату лучше припаять две колодки, а не провода, которые легко отрываются.

Печатная плата для дискретных элементов и переменного резистора типа СП5-2 (3296).

Стабильность неплоха и напряжение изменяется только на доли вольта на протяжении длительного времени. Готовая платка получилась компактна и удобна. Так как я планирую длительное время использовать это устройство для защиты дорожек окрасил всё дно платы зеленым цапонлаком. Автор материала - Егор.

   Форум по БП

   Обсудить статью СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ

Источники тока на полевых и биполярных транзисторах

Схемы генераторов тока, разновидности токовых зеркал, Онлайн калькулятор
расчёта элементов источников тока.


На сегодняшнем мероприятии, посвящённом открытию "Культурно-досугового центра Лоховского муниципального образования", поговорим о разновидностях источников постоянного и, желательно, стабильного выходного тока.
- Если напряжение можно понять умом, то ток только чувством! - начал свой доклад руководитель кружка по художественному рукоделию Семён Самсонович Елдыкин.
- Целью нашего сегодняшнего радиолюбительского заседания является освоение упорядоченного движения свободных электрически заряженных частиц - как суммы знаний, физических умений и врождённых навыков.
"Как заземлить незаземлённое заземление? Сколько нужно выпить водки в граммах для снижения сопротивление тела на 1 кОм? И как не вступить с электричеством в интимные отношения?" - станет темой нашего научного коллоквиума.

Спасибо Семёну Самсоновичу за вводные слова, а нам пора переместиться поближе к обозначенной в заголовке теме. Напустим энциклопедического глубокомыслия:

«Источник тока - элемент, двухполюсник, сила тока через который не зависит от напряжения на его зажимах (полюсах). Используются также термины генератор тока и идеальный источник тока...» - учит нас Википедия.

Дополним редакцию. Источник тока должен иметь большое внутреннее дифференциальное сопротивление, такое чтобы при изменении сопротивления нагрузки сила тока в нагрузке практически не изменялась. Такую возможность нам предоставляет биполярный транзистор со стороны коллектора, полевик со стороны стока, либо операционник между инвертирующим входом и выходом.

Есть несколько основных характеристик, которые характеризуют источник тока.
Первой и основной из них является величина выходного тока.
Во-вторых, его выходное сопротивление, которое определяет, насколько ток источника меняется в зависимости от сопротивления нагрузки.
Третья спецификация - это минимальное и максимальное напряжения на выходе источника, при котором узел работает должным образом, т.е. выходной транзистор находится в активном режиме.
В-четвёртых, температурная стабильность и способность противостоять колебаниям напряжения источника питания.

Для разминки рассмотрим схемы простейших генераторов (источников) тока на транзисторах и операционных усилителях.


Рис.1

Схема источника тока на биполярном транзисторе - самая плохая. В ней присутствует полный букет недостатков - и температурная нестабильность, и зависимость тока от колебаний напряжения источника питания и наличие пресловутого эффекта Эрли (эффект влияния напряжения между коллектором и базой на ток коллектора).
Здесь входной делитель на резисторах R1, R2 задаёт ток базы транзистора Iб, выходной ток в первом приближении можно считать равным Iн = Iк≈β×Iб.

Схема на полевом транзисторе не столь чувствительна к нестабильности источника питания, однако имеет другой существенный недостаток - практическую невозможность заранее рассчитать выходной ток генератора из-за значительности разброса параметров данных типов полупроводников.
Максимальный ток данного типа источника равен начальному току стока при R1=0 (паспортная характеристика), минимальный ограничен падением напряжения на токозадающем резисторе R1.

Генераторы тока на операционных усилителях (инвертирующий слева, неинвертирующий справа) - вполне себе работоспособные устройства, которые являются близкими аналогами идеальных источников тока, и практически лишены недостатков, присущих транзисторным схемам.
Единственное, но существенное в отдельных случаях "но" состоит в том, что нагрузка является «плавающей», т.е. не подключённой никаким боком к земле.
Ток через нагрузку практически с 100% точностью описывается формулой Iн= Uвх/R1.

Размялись? Пришло время избавляться от недостатков простейших источников тока, обкашлянных нами выше.

Рис.2

Схемы стабилизаторов тока, представленные на Рис.2, будут полезны в устройствах, работающих с конечными потребителями, которые чувствительны не столько к стабильности напряжения, сколько к постоянству протекающего через них тока.
За примерами далеко ходить не надо - источники питания светодиодов, газоразрядных ламп, зарядные устройства для аккумуляторов и т.д. Все они требуют наличия на выходе постоянного, либо изменяющегося по определённому алгоритму тока.
Принцип работы приведённых схем предельно прост. При увеличении тока нагрузки пропорционально увеличивается и падение напряжения на токозадающем резисторе R1. При достижении уровня падения этого напряжения ≈0,6В, начинает открываться транзистор T1, снижая величину Uбэ (или Uзи) второго транзистора T2. Он начинает закрываться, соответственно, уменьшается и количество тока, протекающего через нагрузку.
Для схемы на биполярном транзисторе номинал резистора Rб следует выбирать из соображений Rб.
Для полевика, в силу его высокого входного сопротивления, величина резистора Rз1 может выбрана достаточно высокой (десятки килоом). Единственное, за чем надо зорко послеживать - максимально допустимое значение напряжения затвор-исток транзистора. Если оно меньше Еп, следует добавить дополнительный резистор Rз2 такого номинала, чтобы образованный делитель вогнал напряжение на затворе в допустимые пределы.
Выходной ток рассчитывается по простой формуле Iн≈0,6/ R1.
В этих схемах нет температурной компенсации, изменение выходного тока составляет величину ≈ 0,3% на один °С.


Рис.3


Про схему токового зеркала, изображённую на Рис.3, смело можно сказать, что это базовая схема источника тока.
Резисторы в эмиттерных цепях транзисторов создают отрицательную обратную связь по току, что с одной стороны, приводит к улучшению термостабилизирующих свойств узла, а с другой, позволяет в широких пределах регулировать соотношения токов транзисторов Т1 и Т2.

Здесь ток   Ik1, задаваемый резистором R1:
Iк1≈(Eп-0,7)/(R1+ Rэ1),
а ток, протекающий в нагрузке:
Iн≈ Rэ1×(Eп-0,7)/(R1× Rэ2+ Rэ1× Rэ2).


Рис.4


Для снижения зависимости выходного тока от колебаний напряжения питания широкое применение нашли источники тока (Рис.4), называемые двойным зеркалом тока.
Механизм работает следующим образом: Предположим, увеличилось напряжение питания. Тогда увеличивается и падение напряжения на резисторе R1. Это приводит к уменьшению потенциала базы транзистора VТ3, транзистор VТ3 призакроется, его ток Iэ3 уменьшится, соответственно уменьшится ток базы Iб2 и Iн тоже уменьшится и вернётся в исходное состояние.

Iк1≈(Eп-1,4)/(R1+ Rэ1),
Iн≈ Rэ1×(Eп-0,7)/(R1× Rэ2+ Rэ1× Rэ2).


Рис.5


Источник тока, представленный на Рис. 5, называется схемой токового зеркала Уилсона и обеспечивает высокую степень постоянства выходного тока за счёт подавления проявлений эффекта Эрли (эффект влияния напряжения между коллектором и базой на ток коллектора).
Транзисторы T1 и T2 в этой схеме включены так же, как в обычном токовом зеркале, но благодаря транзистору T3 потенциал коллектора токозадающего Т2 фиксирован и не влияет на выходной ток.

Все формулы аналогичны предыдущему описанию:
Iк1≈(Eп-1,4)/(R1+ Rэ1),
Iн≈ Rэ1×(Eп-0,7)/(R1× Rэ2+ Rэ1× Rэ2).


Рис.6


Каскодный генератор тока, изображённый на Рис. 6, обладает достоинствами, связанными с очень высоким внутренним сопротивлением и значительным ослаблением эффекта Эрли. Динамическое внутреннее сопротивление такого отражателя тока превышает величину в несколько МОм.

И опять - всё то же самое:
Iк1≈(Eп-1,4)/(R1+ Rэ1),
Iн≈ Rэ1×(Eп-0,7)/(R1× Rэ2+ Rэ1× Rэ2).

Легко заметить, что для всех типов приведённых токовых зеркал формула для расчёта выходного тока - одна и та же. Формула приблизительная, не учитывающая влияние на расчётные показатели незначительных величин базовых токов транзисторов, однако дающая возможность с погрешностью, не превышающей 5-7%, рассчитать величины токозадающих элементов.


При необходимости сгенерить ток обратного направления, следует перевернуть схему вверх ногами и заменить n-p-n транзисторы на полупроводники обратной проводимости.

И по традиции приведу таблицу, позволяющую не сильно утруждаться, при желании воплотить описанные узлы в реальную жизнь.

РАСЧЁТ ТОКОЗАДАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ИСТОЧНИКОВ ТОКА НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ.

Источники тока на полевых транзисторах, в связи со значительностью разброса параметров данного типа полупроводников, практическое применение получили в основном при производстве аналоговых интегральных микросхем. При этом при использовании МОП-структур полевых транзисторов, схемотехника токовых зеркал практически не отличается от приведённых выше источников тока на биполярных собратьях.

Рис.6

Проектировать источники тока на дискретных полевых транзисторах - занятие, на мой взгляд, довольно нецелесообразное.
Другое дело - специально разработанные полупроводники, называемые токостабилизирующими диодами (CRD), в основе которых лежит полевой транзистор с каналом n-типа.

Рис.7

Полевые диоды имеют только два вывода и оптимизированы с точки зрения вольт-амперных характеристик. При их изготовлении можно достичь нулевого температурного коэффициента, объединяя CRD с резистором, имеющим тот же самый, но противоположного знака температурный коэффициент.
Токостабилизирующие диоды не очень известны в широких массах радиолюбительского сообщества, но тем временем активно выпускаются буржуйскими промышленниками, имеют приличную номенклатуру токов и достаточно широкий диапазон рабочих напряжений.

А на следующей странице продолжим тему - посвятим её источникам тока на операционных усилителях, а также преобразователям напряжение-ток на ОУ и транзисторах.

 

Расчёт усилительных каскадов на полевых MOSFET транзисторах

Как просто рассчитать режимы работы и номиналы элементов схем на полевых
MOSFET транзисторах обогащённого типа. Онлайн калькулятор.


На предыдущей странице мы с вами рассмотрели методику по расчёту режимов работы и номиналов элементов схем каскадов на полевых транзисторах. Процедура расчёта достаточно проста и не подразумевает необходимости построения нагрузочных линий, как это рекомендуется при процессе проектирования усилительных каскадов в любой радиотехнической литературе.

В качестве примера был выбран распространённый JFET-транзистор 2SK117 со встроенным p-n переходом обеднённого типа.
По большому счёту, расчёт каскадов, выполненных на MOSFET транзисторах обогащённого типа, ничем не отличается от процедуры расчёта для JFET-транзисторов, однако, учитывая то, что стоково-затворная ВАХ JFET-ов находится в отрицательной области напряжений Uзи, а MOSFET-ов смещена в положительную - могут возникнуть определённые вопросы.

В качестве пациента для расчётов выберем N-Channel MOSFET 2N7002, который, строго говоря, был спроектирован для работы в ключевых устройствах, однако, наряду с 2N7000, довольно часто применяется радиолюбителями в усилительных каскадах радиочастотного диапазона.
Итак, определимся с вводными:
напряжение питания Еп = 12В, ток покоя стока транзистора Iс = 10мА, коэффициент усиления по напряжению Кu = 10.

Далее всё по накатанной: вольт-амперная характеристика 2N7002 из Datasheet-а и схема каскада с общим истоком.


Рис.1 Стоково-затворная ВАХ транзистора 2N7002 и схема каскада с общим истоком

Поскольку ключевые транзисторы даже малой мощности могут работать при значительных величинах импульсных токов, их вольт-амперные характеристики для наших аналоговых целей имеют явно избыточный размах. Однако приблизительно оценить интересующие нас значения мы всё ж таки сумеем.

1. Линия, пересекающая на ВАХ точку, равную току истока Iс = 10 mA, приблизительно соответсвует напряжению Uзи ≈ 2,6В.

2. Опять же, очень приблизительно давайте оценим параметр крутизны передаточной характеристики транзистора вблизи интересующего нас тока стока:
S = ΔIc/ΔUзи = (75-10)мА / (3-2,6)В = 162 мА/В.
Поскольку при расчёте (в связи с мелкостью масштаба в районе Iс = 10 mA) нам пришлось залезть в область значительно более высоких токов, то реальный показатель крутизны окажется раза в 1,5 ниже расчётного значения. Лучше бы эту поправку учесть - но мы не будем, для того, чтобы наглядно продемонстрировать, что даже такие существенные расхождения не сильно повлияют на работоспособность рассчитанной схемы.

3. Перенесём сюда формулы с предыдущей страницы и добавим пару новых:

Кu = Rc*S/(1 +Rи*S) ;
Uc = (Eп + Uи)/2 ;
Rc = (Eп - Uс)/Iс ;
Uи = Есм - Uзи ;
Rи = Uи/Ic .

Объединив данные формулы, можно рассчитать номиналы всех элементов, ну а поскольку итоговые выражения получаются довольно громоздкими, то, я думаю, мало кто обидится, если я сразу приведу онлайн калькулятор.

КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ЭЛЕМЕТОВ КАСКАДОВ ОИ НА ПОЛЕВЫХ MOSFET ТРАНЗИСТОРАХ.

А теперь так же, как на предыдущей странице давайте проверим полученные расчёты в симуляторе.


Некоторая разница между показаниями вольтметров симулятора и значениями результатов расчёта на калькуляторе объясняется просто, и на это мы заранее обратили внимание при расчёте (по стоково-затворной ВАХ) крутизны передаточной характеристики транзистора.

Несмотря на это, схема с указанными номиналами элементов вполне себе работоспособна и обладает усилением, близким к заданному, что наглядно подтверждается эпюрами входных и выходных напряжений сигналов на осциллографе.

Рис.2 Результаты моделирования каскада с общим истоком на симуляторе

На самом деле, в связи с достаточно большим разбросом параметров любых полевых транзисторов, произвести точный теоретический расчёт режимов полупроводника не представляется возможным. Поэтому на практике, как правило, предусматривается возможность точной подстройки режимов транзистора. К примеру, снижение на симуляторе напряжения смещения затвора транзистора с 3,11 В до 2,95 В приводит к практически полному приближению режимов полевика к расчётным значениям.

Однако, если заранее измерить основные характеристики ПТ, то можно обойтись и без указанных мероприятий, связанных с подбором элементов, задающих режим транзистора по постоянному току.
Как это сделать - рассмотрим на следующей странице.

 

cxema.org - Мощный УМЗЧ на полевых транзисторах

Давно, еще года два назад, приобрел я старый советский динамик 35ГД-1. Несмотря на его первоначально плохое состояние, я его восстановил, покрасил в красивый синий цвет и даже сделал для него ящик из фанеры. Большая коробка с двумя фазоинверторами сильно улучшила его акустические качества. Осталось дело за хорошим усилителем, который будет качать эту колонку. Решил сделать не так, как делает большинство людей – купить готовый усилитель D–класса из Китая и установить его. Я решил сделать усилитель сам, но не какой-нибудь общепринятый на микросхеме TDA7294, да и вообще не на микросхеме, и даже не легендарный Ланзар, а очень даже редкий усилитель на полевых транзисторах. Да и в сети очень мало информации об усилителях на полевиках, вот и стало интересно, что это такое и как он звучит.


Сборка

Данный усилитель имеет 4 пары выходных транзисторов. 1 пара – 100 Ватт выходной мощности, 2 пары – 200 Ватт, 3 – 300 Ватт и 4, соответственно, 400 Ватт. Мне все 400 Ватт пока не нужны, но я решил поставить все 4 пары, дабы распределить нагрев и уменьшить рассеиваемую каждым транзистором мощность.

Схема выглядит так:

На схеме подписаны именно те номиналы компонентов, которые установлены у меня, схема проверена и работает исправно. Печатную плату прилагаю. Плата в формате Lay6.

Внимание! Все силовые дорожки обязательно залудить толстым слоем припоя, так как по ним будет течь весьма большой ток. Паяем аккуратно, без соплей, флюс отмываем. Силовые транзисторы необходимо установить на теплоотвод. Плюс данной конструкции в том, что транзисторы можно не изолировать от радиатора, а лепить все на один. Согласитесь, это здорово экономит слюдяные теплопроводящие прокладки, ведь на 8 транзисторов их ушло бы 8 штук (удивительно, но факт)! Радиатор является общим стоком всех 8 транзисторов и звуковым выходом усилителя, поэтому при установке в корпус не забудьте как-нибудь изолировать его от корпуса. Несмотря на отсутствие необходимости установки между фланцами транзисторов и радиатором слюдяных прокладок, это место необходимо промазать термопастой.

Внимание! Лучше сразу всё проверить перед установкой транзисторов на радиатор. Если вы прикрутите транзисторы к радиатору, а на плате будут какие либо сопли или непропаяные контакты, будет неприятно снова откручивать транзисторы и измазываться термопастой. Так что проверяйте всё сразу.

Биполярные транзисторы: T1 – BD139, T2 – BD140. Тоже нужно прикрутить к радиатору. Они греются не сильно, но все таки греются. Их тоже можно не изолировать от теплоотводов.

Итак, приступаем непосредственно к сборке. Детали располагаются на плате следующим образом:

Теперь я прилагаю фото разных этапов сборки усилителя. Для начала вырезаем кусок текстолита по размерам платы.

Затем накладываем изображение платы на текстолит и сверлим отверстия под радиодетали. Зашкуриваем и обезжириваем. Берем перманентный маркер, запасаемся изрядным количеством терпения и рисуем дорожки (ЛУТом делать не умею, вот и мучаюсь).

Далее кидаем плату в раствор хлорного железа и ждём, пока оно сделает своё дело. Затем вынимаем, оттираем маркер щёткой для сковород и плата готова.

Вооружаемся паяльником, берём флюс, припой и лудим.

Отмываем остатки флюса, берём мультиметр и прозваниваем на предмет замыкания между дорожками там, где его быть не должно. Если всё в норме, приступаем к монтажу деталей.
Возможные замены.
Первым делом я прикреплю список деталей:
C1 = 1u
C2, C3 = 820p
C4, C5 = 470u
C6, C7 = 1u
C8, C9 = 1000u
C10, C11 = 220n

D1, D2 = 15V
D3, D4 = 1N4148

OP1 = КР54УД1А

R1, R32 = 47k
R2 = 1k
R3 = 2k
R4 = 2k
R5 = 5k
R6, R7 = 33
R8, R9 = 820
R10-R17 = 39
R18, R19 = 220
R20, R21 = 22k
R22, R23 = 2.7k
R24-R31 = 0.22

T1 = BD139
T2 = BD140
T3 = IRFP9240
T4 = IRFP240
T5 = IRFP9240
T6 = IRFP240
T7 = IRFP9240
T8 = IRFP240
T9 = IRFP9240
T10 = IRFP240

Первым делом можно заменить операционный усилитель на любой другой, даже импортный, с аналогичным расположением выводов. Конденсатор C3 нужен для подавления самовозбуждения усилителя. Можно поставить и побольше, что я и сделал впоследствии. Стабилитроны любые на 15 В и мощностью от 1 Вт. Резисторы R22, R23 можно ставить исходя из расчета R=(Uпит.-15)/Iст., где Uпит. – напряжение питания, Iст. – ток стабилизации стабилитрона. Резисторы R2, R32 отвечают за коэффициент усиления. С данными номиналами он где то 30 – 33. Конденсаторы C8, C9 – емкости фильтра – можно ставить от 560 до 2200 мкФ с напряжением не ниже чем Uпит.* 1.2 дабы не эксплуатировать их на пределе возможностей. Транзисторы T1, T2 – любая комплементарная пара средней мощности, с током от 1 А, например наши КТ814-815, КТ816-817 или импортные BD136-135, BD138-137, 2SC4793-2SA1837. Истоковые резисторы R24-R31 можно ставить и на 2 Вт, хоть и нежелательно, с сопротивлением от 0.1 до 0.33 ом. Силовые ключи менять не желательно, хотя можно и IRF640-IRF9640 или IRF630-IRF9630; можно на транзисторы с аналогичными пропускаемыми токами, емкостями затворов и, разумеется, таким же расположением выводов, хотя если паять на проводках, значение это не имеет. Больше менять тут вроде и нечего.

Первый запуск и настройка.

Первый запуск усилителя производим через страховочную лампу в разрыв сети 220 В. Обязательно закорачиваем вход на землю и не подключаем нагрузку. В момент включения лампа должна вспыхнуть и погаснуть, причем погаснуть полностью: спираль не должна светиться вообще. Включаем, держим секунд 20, затем выключаем. Проверяем, нет ли нагрева чего-либо (хотя если лампа не горит, вряд ли что-нибудь греется). Если действительно ничего не греется, включаем снова и меряем постоянное напряжение на выходе: оно должно быть в пределах 50 – 70 мВ. У меня, к примеру, 61.5 мВ. Если всё в пределах нормы, подключаем нагрузку, подаём сигнал на вход и слушаем музыку. Не должно быть никаких помех, посторонних гулов и т. п. Если ничего этого нет, переходим к настройке.

Настраивается всё это дело крайне просто. Необходимо лишь выставить ток покоя выходных транзисторов с помощью вращения движка подстроечного резистора. Он должен быть примерно 60 – 70 мА для каждого транзистора. Делается это так же как и на Ланзаре. Ток покоя считается по формуле I = Uпад./R, где Uпад. – падение напряжения на одном из резисторов R24 – R31, а R – сопротивление этого самого резистора. Из этой формулы выводим напряжение падение на резисторе, необходимое для установки такого тока покоя. Uпад. = I*R. Например в моем случае это = 0.07*0.22 = где то 15 мВ. Ток покоя выставляется на “тёплом” усилителе, то есть радиатор должен быть тёплым, усилитель должен поиграть несколько минут. Усилитель прогрелся, отключаем нагрузку, закорачиваем вход на общий, берем мультиметр и проводим ранее описанную операцию.


Характеристики и особенности:

Напряжение питания – 30-80 В
Рабочая температура – до 100-120 град.
Сопротивление нагрузки – 2-8 Ом
Мощность усилителя – 400 Вт/4 Ом
КНИ – 0.02-0.04% при мощности 350-380 Вт
Коэффициент усиления – 30-33
Диапазон воспроизводимых частот – 5-100000 Гц

На последнем пункте стоит остановиться подробнее. Использование этого усилителя с шумящими тембрблоками, такими как TDA1524, может повлечь за собой необоснованное на первый взгляд потребление энергии усилителем. На самом деле это усилитель воспроизводит частоты помех, не слышные нашему уху. Может показаться, что это самовозбуждение, но скорее всего это именно помехи. Тут стоит отличать помехи, не слышимые ухом от реального самовозбуждения. Я сам столкнулся с этой проблемой. Изначально в качестве предварительного усилителя операционник TL071. Это очень хороший высокочастотный импортный ОУ с малошумящим выходом на полевых транзисторах. Он может работать на частотах до 4 МГц – этого с запасом хватает и для воспроизведения частот помех и для самовозбуждения. Что делать? Один хороший человек, спасибо ему огромное, посоветовал мне заменить операционник на другой, менее чувствительный и воспроизводящий меньший диапазон частот, который просто не может работать на частоте самовозбуждения. Поэтому я купил наш отечественный КР544УД1А, поставил и… ничего не поменялось. Это всё натолкнуло меня на мысль, что шумят переменные резисторы тембрблока. Движки резисторов немного “шуршат”, что и вызывает помехи. Убрал тембрблок и шум пропал. Так что это не самовозбуждение. С данным усилителем нужно ставить малошумящий пассивный тембрблок и транзисторный предусилитель дабы избежать вышеперечисленного.

Итоги

В результате получается хороший усилитель, который прекрасно воспроизводит как низкие, так и высокие частоты мало греется и работает в широком диапазоне питающих напряжений. Лично мне усилитель очень нравится. Осталось только соорудить для него предварительный усилитель, нормальный тембрблок и корпус, но об этом как-нибудь в другой раз.

Ниже прилагаю несколько фото готового усилителя.

На этом в принципе всё. Если остались какие-либо вопросы, задавайте их либо на форум VIP-CXEMA, либо мне на почту Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Автор: Дмитрий4202 

Схемы полевых транзисторов, май 1967 г. Electronics World

Май 1967 Мир электроники

Стол содержания

Воск, ностальгирующий по истории ранней электроники. См. Статьи с Electronics World , опубликовано в мае 1959 г. - Декабрь 1971 г. Все авторские права подтверждаются.

Если вы только вводите области электроники, концепции, представленные в этой статье полувековой давности для основные полевые транзисторы по-прежнему актуальны.Значительные улучшения есть сделано с тех пор, но основы остаются в силе. Один из самых полезных предметов в Эта статья представляет собой Таблицу 1, в которой сравниваются и противопоставляются вакуумные лампы, биполярный переход транзисторы и полевые транзисторы. Рассматриваемые темы включают общие свойства полевых транзисторов, повторителей источников (а-ля повторителей эмиттеров в BJT), усилителей с общим истоком (как усилители с общим эмиттером в биполярных транзисторах), генератор Миллера, комбинации Полевые транзисторы и биполярные транзисторы, а также стробируемый амплитудный модулятор.

Схемы на полевых транзисторах

Джозеф Х. Вуек-младший и Макс Э. Макги

Группа из шести простых и недорогих схем, которые иллюстрируют многие принципы. работы полевого транзистора.

Рис. 1 - Табличное сравнение ламп, транзисторов и полевых транзисторов.

Рис. 2 - Схема «исток-повторитель» с АЧХ.

Фиг.3 - Схема усилителя на полевом транзисторе с общим истоком вместе с характеристикой.

Рис. 4 - Схема генератора Миллера.

Рис. 5 - Пара полевой транзистор / транзистор имеет усиление и высокое входное сопротивление.

Рис. 6 - Схема расширителя импульсов с полевым транзистором и транзисторами.

Одним из важнейших новых полупроводниковых устройств является полевой транзистор. (FET). В этой статье описываются шесть недорогих схем, которые могут быть построены для демонстрации важные свойства полевых транзисторов.Используются полевые транзисторы с р-каналом U-110 и / или U-112. в обсуждаемых схемах и относительно невысокая цена. Siliconix предлагает U-110 и U-112 вместе в пакете по 2,75 доллара. У-110 может быть один для 1 доллар США по этому предложению. Полевые транзисторы промышленного типа, U-146 и U-147, немного выше в цене. В качестве биполярных транзисторов используются эпоксидные устройства General Electric. которые продаются по цене от 0,50 до 1 доллара за штуку.

Общие свойства полевого транзистора

Для удобства сходства среди электронных ламп, транзисторов и полевых транзисторов показаны на рис.1. Мы должны признать присущие различия, существующие между электронными лампами, транзисторами и полевыми транзисторами и таблица служит только для помощи в указании полярностей смещения.

Полевой транзистор похож на вакуумную лампу тем, что сопротивление, смотрящее на затвор очень высока и может составлять порядка сотен МОм. Кроме того, полевой транзистор - это устройство с низким уровнем шума, лучше, чем биполярные транзисторы, и конкурирует с электронными лампами. С другой стороны, полевые транзисторы похожи на транзисторы по токам утечки, которые протекают между их электродами, когда устройство отключено.

Последователь Источника

Схема истокового повторителя аналогична катодному повторителю на электронных лампах. или транзисторный эмиттер-повторитель. Мы можем ожидать аналогичного поведения от этих схем. так оно и есть. Таким образом, у нас высокий входной импеданс, относительно низкий выходной импеданс, и коэффициент усиления по напряжению, который можно сделать очень близким к единице.

На рис. 2 показана простая схема истокового повторителя и характеристики полосы пропускания. получается с двумя разными полевыми транзисторами.Резистор 2 МОм устанавливает затвор. смещения и похож на резистор утечки сетки, используемый в ламповой работе. Однако этот резистор должен быть достаточно маленьким, чтобы увеличился ток утечки между затвором и источник не изменит кардинально предвзятость. Для У-110 и У-112 утечка между затвором и истоком при комнатной температуре порядка 5 наноампер (5 x 10 -9 amp), поэтому достаточно резистора на 1 или 2 МОм.

При повышенных температурах увеличение тока утечки приведет к тому, что резистор меньшего размера, чтобы уменьшить изменения смещения с током утечки.Это можно смещать полевые транзисторы так, чтобы получился очень небольшой температурный дрейф.

Усилитель с общим источником

Схема с общим истоком аналогична транзистору с общим эмиттером и общим катодом. ламповые схемы. Опять же, свойства этой схемы аналогичны транзистору. и ламповые аналоги. Входное и выходное сопротивление имеют промежуточное значение и может быть реализовано усиление по напряжению больше единицы.

Фиг.3 показана схема с общим источником и график полосы пропускания, полученный с использованием либо U-110, либо U-112 FET.

Осциллятор Миллера

Очень высокий входной импеданс полевого транзистора позволяет нам построить простую схему Миллера. генератора на рис. 4. Высокое сопротивление схемы затвора приводит к небольшой нагрузке кристалла. Комбинация LC в контуре стока настроена так, чтобы слегка резонировать ниже параллельного резонанса кристалла. Для рассматриваемого типа устройств В этой статье верхний предел работы по частоте составляет всего несколько мегагерц.Для кристаллов, отличных от показанного модуля 512 кГц, необходимо изменить комбинацию LC. соответственно.

Выход генератора не выдержит большой нагрузки, но источник-повторитель Схема может использоваться в качестве драйвера для обеспечения низкого выходного сопротивления без нагрузки ступень генератора чрезмерно. Учитывая различия в типах полевых транзисторов и деталях компоновки, также может потребоваться некоторая модификация сети LC. Для тестируемой схемы «чистые» колебания наблюдались для четырех типов полевых транзисторов, указанных на рисунке. без перенастройки схемы и при напряжении питания от 6 до 22 вольт.

Пара полевых транзисторов / транзисторов

Схема, которая работает как усовершенствованный повторитель-источник или повторитель-эмиттер. показан на рис. 5. Полевой транзистор снова обеспечивает очень высокое входное сопротивление, в то время как транзисторный выход обеспечивает низкий выходной импеданс. В отличие от последователя-источника или ведомого-эмиттера, эта схема может быть построена так, чтобы коэффициент усиления по напряжению был больше единицы. Это выполнено резистором в цепи обратной связи, как показано на рис. 5A (внизу справа).

На рис. 5В приведены характеристики полосы пропускания при использовании с коэффициентом усиления по напряжению, равным единице. и с усилением напряжения больше единицы. Полоса пропускания зависит от импеданса источника движения. При возбуждении испытательным генератором на 600 Ом верхние 3 дБ точка составляет 2 МГц. Полоса пропускания уменьшается с увеличением импеданса источника возбуждения. В низких частот входной импеданс усилителя составляет около 100 МОм, а выходное импеданс менее 2000 Ом.

Фиг.6 показан стретчер, который определяет пиковую амплитуду импульса и удерживает этот уровень напряжения на время, намного превышающее ширину импульса. Диаграмма включает кнопку для подачи импульса, но, конечно, импульс может быть связан из подходящего внешнего источника.

Транзисторы Q1 и Q3 обеспечивают преобразование импеданса и изолируют полевой транзистор от как источник, так и нагрузка. Когда появляется входной импульс, конденсатор заряжается через Q1 и диод.По окончании входного импульса Q1 отключается, и диод с обратным смещением. Входное сопротивление Q2 очень велико, так что заряд утекает из конденсатора в основном из-за тока утечки через диод и конденсатор. Затем полевой транзистор (Q2) представляет постоянный ток. уровень до Q3, который действует как выходной драйвер. На рис. 6 также показана длительность выходного сигнала, полученного с помощью четырех различных полевых транзисторов. (Обратите внимание, что полевой транзистор подключен наоборот, чтобы сделать сток отрицательным.)

Постоянная времени может быть увеличена за счет использования полевого транзистора с очень низкой утечкой затвора. и выбрав диод и конденсатор с очень низкой утечкой.Используя эти больше дорогие компоненты, схемы стретчера на полевых транзисторах с длительностью выходных импульсов до 30 часов построено. Схема может использоваться как детектор пиковой амплитуды или для получения необходимой выдержки времени. Сброс выполняется либо путем разрешения выхода на распад или замыканием конденсатора на массу.

Полевой транзистор также можно использовать в качестве линейного затвора или электронного переключателя, как показано на рис. 7. Сопротивление между истоком и стоком при "замкнутом" переключателе приблизительно равно 1 / г м .Когда переключатель находится в разомкнутом состоянии, только небольшой ток утечки протекает между источник и сток. Этот тип схемы также может использоваться в качестве амплитудного модулятора.

Рис. 7 - Схема линейного стробирования или амплитудного модулятора.

Мы представили шесть простых и недорогих схем, которые иллюстрируют многие принципы работы полевого транзистора. Эти схемы предназначены для понимания устройств и стимулировать размышления о других приложениях.

Авторы выражают признательность г-ну Чарльзу Макдональду за сотрудничество. из Siliconix, Inc. и г-на Эл Кенрика из General Electric Company.

Опубликовано: 22 июля 2019 г. (оригинал 3/1/2012)

Принципиальная схема простой защелки

с транзисторами

Защелка в основном означает «зафиксировать в определенном состоянии». В электронике Latch Circuit - это схема, которая блокирует свой выход, когда применяется мгновенный входной сигнал запуска, и сохраняет это состояние даже после того, как входной сигнал удален.Это состояние будет оставаться неопределенным, пока не будет сброшено питание или не будет подан внешний сигнал. Схема защелки аналогична SCR (выпрямитель с кремниевым управлением) и может быть очень полезна в цепях сигнализации, где небольшой сигнал запуска включает сигнализацию на неопределенное время, пока не будет сброшен вручную. Ранее мы построили несколько цепей сигнализации:

Сегодня мы собираемся построить очень простую и дешевую схему защелки с использованием транзисторов, эта схема может использоваться для запуска сетевых нагрузок переменного тока и сигналов тревоги .

Компоненты:

  • Резисторы- 10к (2), 100к (2), 220 Ом (1)
  • Транзисторы- BC547, BC557
  • Конденсатор - 1 мкФ
  • Реле- 6в
  • Диод- 1N4148
  • светодиод
  • Источник питания - 5-12 В

Принципиальная схема:

Принципиальная схема цепи фиксации проста и может быть легко построена. Резисторы R1 и R4 работают как токоограничивающие резисторы для транзистора Q1, а резисторы R2 и R3 работают как токоограничивающие резисторы для транзистора Q2.В основании BJT-транзисторов необходимо использовать ограничивающие ток резисторы, иначе они могут сгореть. Назначение других компонентов объяснено в «Рабочем разделе» ниже.

Рабочее пояснение:

Прежде чем перейти к объяснению, мы должны отметить, что транзистор Q1 BC547 представляет собой NPN-транзистор , который проводит или включается, когда к его базе прикладывается небольшое положительное напряжение. А транзистор BC557 - это PNP-транзистор , который проводит или включается, когда на его базу подается отрицательное напряжение (или земля).

Изначально оба транзистора находятся в выключенном состоянии, а реле деактивировано. База PNP-транзистора BC557 подключена к положительному напряжению с помощью токоограничивающего резистора R3, чтобы он не проводил случайно. Конденсатор C1 был использован в качестве меры предосторожности, чтобы предотвратить случайное и ложное срабатывание цепи.

Теперь, когда небольшое положительное напряжение подается на базу транзистора BC547, он включает транзистор, и база транзистора Q2 BC557 подключается к земле.Резисторы R2 и R3 предотвращают короткое замыкание в этом состоянии. Теперь, когда база транзистора BC557 заземляется, она начинает проводить и питает катушку реле, которая активирует реле и включает устройство, подключенное к реле. В нашем случае светодиод будет светиться.

Это нормальное поведение до сих пор, но что делает его цепью «защелкивания». Если вы заметили, коллектор транзистора BC557 подключен к базе транзистора BC547 через токоограничивающий резистор R4. И когда транзистор BC557 включается, ток течет в двух направлениях: сначала на реле, а затем на базу транзистора Q1.Таким образом, это напряжение обратной связи, подаваемое на базу транзистора BC547, удерживает транзистор BC547 включенным в течение неопределенного периода времени, даже после снятия входного напряжения запуска. Это, в свою очередь, удерживает второй транзистор включенным на неопределенное время, и мгновенно формируется фиксатор или фиксатор .

Теперь сигнализация или устройство, подключенное к реле, будет оставаться включенным до сброса питания. Или к этой схеме можно добавить кнопку сброса, чтобы вывести из строя защелку. Эта кнопка соединяет базу транзистора BC547 с землей, которая отключает Q1 и Q2 и ломает защелку.

Если вы не хотите фиксировать какие-либо приборы переменного тока , а просто хотите включить светодиод или зуммер, вы можете просто удалить реле и подключить светодиод непосредственно вместо реле с помощью резистора.

Диод 1N4148 используется для предотвращения обратного тока, когда транзистор выключен. Каждая катушка индуктивности (в реле) производит равную и противоположную ЭДС при внезапном выключении, это может привести к необратимому повреждению компонентов, поэтому для предотвращения обратного тока необходимо использовать диод.Узнайте здесь о работе реле.

Полевые транзисторы - Скачать PDF бесплатно

УСИЛИТЕЛЬ НА JFET ОБЩЕГО ИСТОЧНИКА

ЭКСПЕРИМЕНТ 04 Цели: Теория: 1. Оценить усилитель с общим источником, используя эквивалентную модель слабого сигнала.2. Узнать, что влияет на усиление напряжения. Самосмещенный n-канальный полевой транзистор JFET с AC

Дополнительная информация

Полевые транзисторы (FET)

Полевые транзисторы (FET) Литература: Hayes & Horowitz (стр. 142-162 и 244-266), Rizzoni (главы 8 и 9) В полевом транзисторе (FET) ширина проводящего канала в полупроводнике и ,

Дополнительная информация

МОП-транзистор

MOSFET-транзистор Основным активным компонентом всех кремниевых микросхем является MOSFET-металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор. Условное обозначение G Затвор S Источник D Сток Напряжение на элементах управления затвором

Дополнительная информация

Глава 10 Расширенные схемы CMOS

Шлюзы передачи Глава 10 Расширенные схемы CMOS Шлюз передачи NMOS Активная схема инвертора подтягивания заставляет задуматься об альтернативных вариантах использования устройств NMOS.Рассмотрим схему, показанную в

Дополнительная информация

Интегральные схемы и системы

Федеральный университет Санта-Катарина Центр технологий Компьютерные науки и электроника Интегральные схемы и системы INE 5442 Лекция 11 MOSFET, часть 2 [email protected] I D -V Характеристики DS

Дополнительная информация

Смещение в усилителях MOSFET

Смещение в усилителях с МОП-транзисторами Смещение: создание схемы для установления желаемых напряжений и токов постоянного тока для работы усилителя. Четыре распространенных способа :.Смещение путем фиксации GS. Смещение фиксированием

Дополнительная информация

Полевые транзисторы

506 19 Принципы работы с полевыми транзисторами в электронике 191 Типы полевых транзисторов 193 Принципы и работа полевого транзистора с полевым транзистором 195 Важность полевого транзистора с полевым транзистором 197 в качестве усилителя 199 Существенные особенности

Дополнительная информация

Пиковый ограничитель звука на полевых транзисторах

1 Пиковый ограничитель аудиосигнала на полевых транзисторах W.Маршалл Лич младший, профессор Технологического института Джорджии, Школа электротехники и вычислительной техники Атланта, Джорджия 30332-0250 США, электронная почта: [email protected] Copyright

Дополнительная информация

Особенности. Символ JEDEC TO-220AB

Технический паспорт Июнь 1999 г. Номер файла 2253.2 3A, 5 В, 0,4 Ом, N-канальный силовой МОП-транзистор Это силовой полевой транзистор с кремниевым затвором с N-канальным режимом расширения, разработанный для таких приложений, как коммутация

Дополнительная информация

Характеристики и усилители BJT

БЮТ-характеристики и усилители Мэтью Беклер beck0778 @ umn.edu EE2002 Lab Section 003 2 апреля 2006 г. Резюме Как основной компонент в конструкции усилителя, свойства биполярного переходного транзистора

Дополнительная информация

Основы биполярных переходных транзисторов

Кеннет А. Кун, 29 сентября 2001 г., ред. 1 Введение Биполярный транзистор (BJT) - это трехслойное полупроводниковое устройство с конструкцией NPN или PNP. Обе конструкции имеют одинаковые

Дополнительная информация

Рекомендации по применению AN-940

Замечания по применению AN-940 Как МОП-транзисторы с P-каналом могут упростить схему Содержание Стр. 1.Основные характеристики силовых полевых МОП-транзисторов с P-каналом ... 1 2. Заземленные нагрузки ... 1 3. Переключение тотемных полюсов

Дополнительная информация

BUZ11. 30 А, 50 В, 0,040 Ом, N-канальный силовой полевой МОП-транзистор. Особенности. [/ Заголовок (BUZ1 1) / Тема. (30 А, 50 В, 0,040 Ом, канал N. Информация для заказа

Технические данные Июнь 1999 Номер файла 2253.2 [/ Название (BUZ1 1) / Тема (3A, 5V, 0,4 Ом, N-Channel Power MOS- FET) / Автор () / Ключевые слова (Intersil Corporation, N-Channel Power MOS- FET, TO- 22AB) / Создатель

Дополнительная информация

Основы микроэлектроники

Основы микроэлектроники. Ч2 Почему именно микроэлектроника? Ch3 Основы физики полупроводников Ch4 Диодные схемы Ch5 Физика биполярных транзисторов CH5 Биполярные усилители CH6 Физика МОП-транзисторов

Дополнительная информация

Диоды и транзисторы

Диоды Для чего мы используем диоды? Диоды и транзисторы защищают схемы, ограничивая напряжение (отсечение и фиксирование), превращают переменный ток в постоянный (выпрямитель напряжения) умножители напряжения (например.г. двойное входное напряжение)

Дополнительная информация

Полностью дифференциальный КМОП-усилитель

ECE 511 Аналоговая электроника Срок действия проекта Полностью дифференциальный КМОП-усилитель Сакет Вора 6 декабря 2006 г. Доктор Кевин Гард Государственный университет Северной Каролины 1 Введение В этом проекте используется полностью дифференциальный КМОП-усилитель

Дополнительная информация

ГЛАВА 2 УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

ЧЕЙТЕР 2 ВЛАДИТЕЛЬ 2.0 Введение Основными характеристиками усилителя являются линейность, КПД, выходная мощность и усиление сигнала. В целом, между этими характеристиками есть компромисс. Для

Дополнительная информация

g fs R D A V D g os g os

Методы смещения полевого транзистора AN12 Введение Инженеры, не знакомые с надлежащими методами смещения, часто проектируют усилители на полевых транзисторах, которые излишне чувствительны к характеристикам устройства.Один из способов получить

Дополнительная информация

Характеристики JFET

Характеристики полевого транзистора Цель Хотя возможно, что первым транзистором был изобретен полевой транзистор, он не стал важным полупроводниковым устройством до тех пор, пока не получил опыт работы с BJT

. Дополнительная информация

Полевые транзисторы и шум

Physics 3330 Эксперимент № 8 Осень 2005 г. Полевые транзисторы и шум Цель В этом эксперименте мы вводим полевые транзисторы.Мы измерим выходные характеристики полевого транзистора, а затем построим

Дополнительная информация

МОП-транзисторы как переключатели

МОП-транзисторы как переключатели G (затвор) НМО-транзистор: закрыт (проводящий), когда затвор = 1 (В DD), D (сток) S (исток), Oen (непроводящий), когда затвор = 0 (земля, 0 В) G МОП-транзистор: Закрытые (проводящие)

Дополнительная информация

Боб Йорк.Основы транзисторов - БЮТ

ob York Transistor asics - Полярные переходные транзисторы (JT) JT Ключевые моменты: JT - это устройства с управлением по току, очень JT имеет базу, коллектор и эмиттер. Базовый ток управляет током коллектора

Дополнительная информация

Особенности. Приложения

Таймер LM555 Общее описание LM555 - высокостабильное устройство для генерации точных временных задержек или колебаний.При необходимости предусмотрены дополнительные клеммы для запуска или сброса. В

Дополнительная информация

RFG70N06, RFP70N06, RF1S70N06, RF1S70N06SM

A M A A декабрь 995 г. ПОЛУПРОВОДНИК RFG7N6, RFP7N6, RFS7N6, RFS7N6SM 7A, 6 В, лавинный режим, N-канальный силовой МОП-транзистор Характеристики 7A, 6 В r DS (вкл.) = 0,4 Ом PSPICE, модель

с температурной компенсацией Дополнительная информация

IRF640, RF1S640, RF1S640SM

IRF64, RFS64, RFS64SM Технические данные 22 января 8A, 2V ,.8 Ом, N-канальные силовые полевые МОП-транзисторы. Это силовые полевые транзисторы с кремниевым затвором с N-канальным режимом расширения. Это усовершенствованные силовые полевые МОП-транзисторы,

Дополнительная информация

БИПОЛЯРНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

ГЛАВА 3 БИПОЛЯРНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Биполярный переходной транзистор, BJT, представляет собой цельный кремниевый элемент с двумя встречно расположенными P-N переходами. Однако этого нельзя сделать с двумя независимыми, стоящими спиной к спине

. Дополнительная информация

Рисунок 1.Модель диодной схемы

Полупроводниковые приборы. Нелинейные приборы. Диоды. Введение. Диод представляет собой двухконтактный нелинейный прибор, вольт-амперная характеристика которого, помимо нелинейного поведения, также зависит от полярности.

Дополнительная информация

Декларация SPICE MOSFET

Объявление SPICE MOSFET MOSFET - это 4-оконечное устройство, которое указано в списке соединений как: Mname ND NG NS NB ModName Необязательные параметры: L = значение W = значение AD = значение AS = значение PD = значение

Дополнительная информация

Лаборатория 1 Характеристики диодов

Лабораторная работа 1. Характеристики диода Назначение Целью данной лабораторной работы является изучение характеристик диода.Некоторые из характеристик, которые будут исследованы, - это ВАХ и свойства выпрямления.

Дополнительная информация

Карта контента для карьеры и технологий

Content Strand: Applied Academics CT-ET1-1 анализ электроники A. Дроби и десятичные дроби B. Степени десяти и инженерные обозначения C. Решения задач на основе формул D. Степени и корни E. Линейные уравнения

Дополнительная информация

2SK1056, 2SK1057, 2SK1058

SK6, SK7, SK8 Кремниевый N-канальный МОП-транзистор Применение Низкочастотный усилитель мощности Дополнительная пара с SJ160, SJ161 и SJ16 Характеристики Хорошие частотные характеристики Высокая скорость переключения Широкая зона действия

Дополнительная информация

CMOS, семейство идеальной логики

КМОП, идеальное логическое семейство ВВЕДЕНИЕ Давайте поговорим о характеристиках идеального логического семейства.Он не должен рассеивать мощность, иметь нулевую задержку распространения, контролируемое время нарастания и спада и иметь

Дополнительная информация

Биполярные переходные транзисторы

Биполярные переходные транзисторы Физическая структура и символы NPN Эмиттер (E) n-тип Область эмиттера p-тип Базовая область n-тип Коллекторная область Коллектор (C) B C Переход эмиттер-база (EBJ) База (B) (a) Коллектор-база

Дополнительная информация

Базовые схемы операционных усилителей

Базовые схемы операционных усилителей Мануэль Толедо INEL 5205 Instrumentation 3 августа 2008 г. Введение Операционный усилитель (для краткости ОУ или ОУ), возможно, является наиболее важным строительным блоком для конструкции

. Дополнительная информация

Конвейерный АЦП с 10 битами в текущем режиме

Конвейерный АЦП 10 бит с текущим режимом K.ОТДЕЛЕНИЕ СБИС БХАРАНИ ВИТ УНИВЕРСИТЕТ ВЕЛЛОР, ИНДИЯ [email protected] П.ДЖАЯКРИШНАН ОТДЕЛЕНИЕ СБИС ВИТ УНИВЕРСИТЕТ ВЕЛЛОР, ИНДИЯ [email protected]

Дополнительная информация

Последовательные и параллельные схемы

Постоянный ток (DC) Постоянный ток (DC) - это однонаправленный поток электрического заряда. Термин DC используется для обозначения энергосистем, которые используют постоянное (не меняющееся со временем) среднее (среднее)

. Дополнительная информация

Electronics Club - Транзисторы - типы, подключение, пайка, тестирование, выбор, радиаторы

Electronics Club - Транзисторы - типы, подключение, пайка, тестирование, выбор, радиаторы

Типы | Подключение | Пайка | Тестирование | Коды | Выбор | Радиаторы

На этой странице описаны практические вопросы, такие как меры предосторожности при пайке и идентификации выводов.Информацию о работе и использовании транзисторов в схемах см. В страница транзисторных схем.

Транзисторы усиливают ток , например их можно использовать для усиления небольшого выхода ток от логической ИС, чтобы он мог управлять лампой, реле или другим сильноточным устройством. Во многих схемах резистор используется для преобразования изменяющегося тока в изменяющееся напряжение, поэтому транзистор используется для усиления напряжения .

Транзистор

A может использоваться как переключатель (либо полностью включен с максимальным током, либо полностью выключен с нет тока) и как усилитель (всегда частично включен).

Величина усиления тока называется усилением по току , символ h FE (один из многих параметров транзисторов, каждый со своим символом).


Типы транзисторов

Есть два типа стандартных (биполярных) транзисторов, NPN и PNP , с разными обозначениями схем, как показано. Буквы относятся к слоям полупроводникового материала, из которых изготовлен транзистор. Большинство используемых сегодня транзисторов являются NPN, потому что это самый простой тип из кремния.Если вы новичок в электронике, лучше всего начать с изучения того, как использовать транзисторы NPN.

Выводы имеют маркировку база (B), коллектор (C) и эмиттер (E). Эти термины относятся к внутренней работе транзистора, но их не так много. помогают понять, как используется транзистор, поэтому относитесь к ним как к ярлыкам.

Пара Дарлингтона - это два транзистора, соединенных вместе чтобы дать очень высокий коэффициент усиления по току.

В дополнение к биполярным переходным транзисторам, есть полевых транзисторов , которые обычно обозначается как FET s.У них разные символы схем и свойства, и они не рассматриваются на этой странице.


Подключение

Транзисторы

имеют три вывода, которые должны быть подключены правильно. Будьте осторожны, так как неправильно подключенный транзистор может быть немедленно поврежден при включении.

Ориентация транзистора может быть ясна из схемы разводки печатной платы или платы, в противном случае вы необходимо обратиться к каталогу поставщика или на веб-сайте, чтобы определить потенциальных клиентов.

На чертежах показаны выводы некоторых распространенных типов корпусов транзисторов.

Обратите внимание, что схемы выводов транзисторов показывают вид от до с ведет к вам. Это противоположно схемам выводов IC, которые показывают вид сверху.


Пайка

Транзисторы могут быть повреждены нагревом при пайке, поэтому, если вы не эксперт, это Целесообразно использовать радиатор, прикрепленный к проводу между соединением и корпусом транзистора. Можно купить специальный инструмент, но стандартный зажим «крокодил» (без пластиковой крышки). работает так же хорошо и дешевле.

Не путайте этот временный радиатор с постоянным радиатором (описанным ниже) что может потребоваться для силового транзистора, чтобы предотвратить его перегрев во время работы.


Проверка транзистора

Транзисторы могут быть повреждены нагревом при пайке или неправильным использованием в цепи. Если вы подозреваете, что транзистор может быть поврежден, есть два простых способа его проверить:

1. Проверка мультиметром

Используйте мультиметр или простой тестер (аккумулятор, резистор и светодиод) чтобы проверить каждую пару проводов на проводимость.Установите цифровой мультиметр на проверку диодов и аналоговый мультиметр для диапазона низкого сопротивления.

Проверить каждую пару проводов в обе стороны (всего шесть тестов):

  • Переход база-эмиттер (BE) должен вести себя как диод, а проводить только в одном направлении .
  • Переход база-коллектор (BC) должен вести себя как диод, а проводить только в одну сторону, .
  • Коллектор-эмиттер (CE) не должен проводить ни в коем случае .

На схеме показано, как ведут себя переходы в NPN-транзисторе. В транзисторе PNP перевернут диоды, но можно использовать ту же процедуру тестирования.


Проверка NPN транзистора

2. Тестирование по простой схеме

Подключите транзистор к показанной простой схеме. Напряжение питания не критично, подходит от 5В до 12В. Эту схему можно быстро построить, например, на макете. Позаботьтесь о включении 10k резистор в соединении с базой, иначе вы разрушите транзистор при его проверке!

Если транзистор в порядке, светодиод должен гореть при нажатии переключателя. и не загорается при отпускании переключателя.

Для проверки транзистора PNP используйте ту же схему, но поменяйте местами светодиод и напряжение питания.

Некоторые мультиметры имеют функцию проверки транзисторов, которая обеспечивает известный базовый ток и измеряет ток коллектора, чтобы отобразить Коэффициент усиления по постоянному току транзистора h FE .


Простая схема переключения
для проверки транзистора NPN



Коды транзисторов

В Великобритании используются три основных серии кодов транзисторов:

Коды, начинающиеся с B (или A), e.г. BC108

Первая буква B - кремний, A - германий (сейчас используется редко). Вторая буква указывает на тип; например, C означает звуковую частоту малой мощности; D означает звуковую частоту высокой мощности; F означает низкую мощность и высокую частоту. Остальная часть кода идентифицирует конкретный транзистор. В системе нумерации нет очевидной логики. Иногда в конце добавляется буква (например, BC108C) для обозначения специальной версии. основного типа, например, более высокий коэффициент усиления по току или другой тип корпуса.Если в проекте указана версия с более высоким коэффициентом усиления (BC108C), ее необходимо использовать, но если указан общий код (BC108), подходит любой транзистор с этим кодом.

Коды, начинающиеся с TIP, например TIP31A

TIP относится к производителю: силовой транзистор Texas Instruments. Буква в конце обозначает версии с разным номинальным напряжением.

Коды, начинающиеся с 2N, например 2N3053

Начальная "2N" идентифицирует деталь как транзистор, а остальную часть кода обозначает конкретный транзистор.В системе нумерации нет очевидной логики.


Выбор транзистора

В большинстве проектов указывается конкретный транзистор, но обычно можно заменить его эквивалентным транзистором. из широкого ассортимента. Наиболее важные характеристики, на которые следует обратить внимание, - это максимальный ток коллектора I C и текущий коэффициент усиления h FE . Чтобы упростить выбор, большинство поставщиков группируют свои транзисторы по категориям. определяется либо их типичным использованием , либо максимальной мощностью номиналом .

Чтобы сделать окончательный выбор, вам может потребоваться обратиться к таблицам технических данных, представленных в каталогах, книгах и в Интернете. Они содержат много полезной информации, но их может быть трудно понять, если вы не знакомы с используемые термины и сокращения.

Вот некоторые из терминов, которые вы, вероятно, увидите:

Структура - тип транзистора, NPN или PNP, заменитель должен быть того же типа.

Тип корпуса - расположение выводов.

I C макс. - максимальный ток коллектора.

В CE макс. - максимальное напряжение на переходе коллектор-эмиттер, игнорируйте это для цепей низкого напряжения.

h FE - усиление по току (строго по постоянному току). Гарантированное минимальное значение дается потому, что фактическое значение варьируется от транзистора к транзистору - даже для транзисторов одного типа! Обратите внимание, что текущий коэффициент усиления - это просто число, поэтому у него нет единиц измерения.Коэффициент усиления часто указывается при определенном токе коллектора I C который обычно находится в середине диапазона транзистора, например, «100 при 20 мА» означает, что коэффициент усиления составляет не менее 100 при 20 мА. Иногда указываются минимальные и максимальные значения. Так как коэффициент усиления примерно постоянен для различных токов, но изменяется от От транзистора к транзистору эта деталь действительно интересует только специалистов.

P до макс. - максимальная полная мощность, которая может развиваться в транзисторе, обратите внимание, что радиатор потребуется для достижения максимального рейтинга.Этот рейтинг важен для транзисторы, работающие как усилители, имеют мощность примерно I C × V CE . Для транзисторов, работающих как переключатели, более важен максимальный ток коллектора (I C макс.).

Категория - типичное использование транзистора, хорошая отправная точка при поиске замены. Для разных категорий могут быть отдельные таблицы.

Возможные замены - транзисторы с аналогичными электрическими свойствами, которые подойдут заменители в большинстве схем.Они могут иметь другой стиль корпуса, поэтому будьте осторожны при размещении на печатной плате.

Rapid Electronics: транзисторы



Радиаторы для транзисторов

Радиаторы необходимы для транзисторов, пропускающих большие токи.

Из-за протекающего через них тока в транзисторах выделяется избыточное тепло. Если вы обнаружите, что транзистор становится слишком горячим, чтобы дотронуться до него, безусловно, потребуется радиатор! Радиатор помогает рассеивать (отводить) тепло, передавая его в окружающий воздух.

Фотография © Rapid Electronics

Скорость образования отходящего тепла называется тепловой мощностью P. Обычно базовый ток I B слишком мал, чтобы выделять много тепла, поэтому тепловой мощность определяется током коллектора I C и напряжением V CE на транзисторе:

Нагрев не является проблемой, если I C маленький или если транзистор используется как переключение, потому что при "полном включении" V CE почти равен нулю.Однако силовые транзисторы, используемые в таких схемах, как аудиоусилитель или регулятор скорости двигателя, будут частично в большинстве случаев V CE может составлять примерно половину напряжения питания. Эти силовые транзисторы почти обязательно нужен радиатор, чтобы не допустить их перегрева.

Силовые транзисторы

обычно имеют отверстия под болты для крепления радиаторов, но также доступны прикрепляемые радиаторы. Убедитесь, что вы используете правильный тип транзистора. Многие транзисторы имеют металлические корпуса, которые подключены к одному из их выводов, поэтому может потребоваться изолировать радиатор от транзистора.Комплекты изоляционные доступны с листом слюды и пластиковой втулкой для болта. Теплопроводящую пасту можно использовать для улучшения теплового потока от транзистора к радиатор, это особенно важно при использовании изоляционного комплекта.

Мощность радиатора

Радиаторы имеют номинальное тепловое сопротивление (Rth) в ° C / Вт. Например, 2 ° C / Вт означает, что теплоотвод (и, следовательно, компонент, прикрепленный к нему) будет 2 ° C. горячее, чем окружающий воздух, на каждый 1 Вт тепла, которое он рассеивает.Обратите внимание, что более низкое тепловое сопротивление означает, что на лучше радиатор .

Расчет требуемой мощности радиатора:
  1. Сначала найдите рассеиваемую тепловую мощность:
    (в случае сомнений используйте наибольшее вероятное значение для I C и предположите, что V CE составляет половину напряжения питания).
    Пример: транзистор пропускает 1 А и подключен к источнику питания 12 В, поэтому мощность составляет около 1 × ½ × 12 = 6 Вт.
  2. Найдите максимальную рабочую температуру (Tmax) транзистора, если это возможно, в противном случае предположим, что Tmax = 100 ° C.
  1. Оцените максимальную температуру окружающей среды (окружающего воздуха) (Tair). Если радиатор будет находиться вне корпуса, разумно Tair = 25 ° C, но внутри он будет выше (возможно, 40 ° C), что позволит всему прогреться в работе.
  2. Определите максимальное тепловое сопротивление (Rth) радиатора, используя:
    Rth = (Tmax - Таир) / P
    Для примеров значений, приведенных выше: Rth = (100-25) / 6 = 12,5 ° C / Вт.
  3. Выберите радиатор с тепловым сопротивлением, которое на меньше , чем значение, рассчитанное выше. (помните, что меньшее значение означает лучший теплоотвод), например, 5 ° C / Вт было бы разумным выбором, чтобы обеспечить запас прочности.Радиатор 5 ° C / Вт, рассеивающий 6 Вт, будет иметь разницу температур 5 × 6 = 30 ° C. таким образом, температура транзистора повысится до 25 + 30 = 55 ° C (безопасно ниже максимального значения 100 ° C).
  4. Все вышесказанное предполагает, что транзистор имеет ту же температуру, что и радиатор. Это разумное предположение, если они прочно закреплены болтами или скреплены вместе. Однако вам, возможно, придется положить между ними лист слюды или аналогичный материал, чтобы обеспечить электрическую изоляцию. тогда транзистор будет горячее радиатора, и расчет станет более трудным.Для типичных листов слюды следует вычесть 2 ° C / Вт из значения термического сопротивления (Rth), рассчитанного на шаге 4 выше.
Либо методом проб и ошибок!

Если описанные выше действия кажутся слишком сложными, вы можете попробовать установить радиатор умеренно большого размера и надеяться на лучшее. Осторожно следите за температурой транзистора пальцем, если он сильно нагревается, выключите немедленно и используйте радиатор большего размера.

Rapid Electronics: радиаторы

Почему термическое сопротивление?

Термин « термическое сопротивление » используется, потому что он аналогичен электрическому сопротивлению:

  • Разница температур на радиаторе (между транзистором и воздухом) подобна напряжению (разности потенциалов) на резисторе.
  • Тепловая мощность (скорость нагрева), протекающая через радиатор от транзистора к воздуху, подобна току, протекающему через резистор.
  • Таким образом, R = V / I становится Rth = (Tmax - Tair) / P
  • Точно так же, как вам нужна разница напряжений для протекания тока, вам нужна разница температур для протекания тепла.

Rapid Electronics любезно разрешили мне использовать их изображения на этом веб-сайте, и я очень благодарен за их поддержку. У них есть широкий ассортимент транзисторов и других компонентов для электроники, и я рад рекомендую их как поставщика.


Книг по комплектующим:


Политика конфиденциальности и файлы cookie

Этот сайт не собирает личную информацию. Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому. На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден. Рекламодателям не передается никакая личная информация.Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации. Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснил Google. Чтобы узнать, как удалить файлы cookie и управлять ими в своем браузере, пожалуйста посетите AboutCookies.org.

electronicsclub.info © Джон Хьюс 2020

Веб-сайт размещен на Tsohost

Что такое униполярный / полевой транзистор?

Полевой транзистор (FET) - Также известный как униполярный транзистор , представляет собой трехконтактный (три электрода), управляемый напряжением полупроводниковый электронный компонент , способный усиливать электрический сигнал.Семейство полевых транзисторов состоит из группы из нескольких типов различных компонентов, общей чертой которых является косвенное влияние электрического поля на сопротивление полупроводника или сопротивление тонкого непроводящего слоя. Теоретически полевым транзистором можно управлять без потребления энергии. В работе компонента участвует только один тип носителей нагрузки, отсюда и название униполярного, в то время как управление выходным током осуществляется с помощью электрического поля (полевые транзисторы).

FET - Внутреннее устройство и принцип действия

Униполярный транзистор

имеет три электрода:

  • Слив «D» - электрод, до которого доходят носители груза. Ток стока - I D , напряжение сток-исток - В DS ,
  • Затвор «G» - электрод, контролирующий поток зарядов. Ток затвора - I G , напряжение затвор-исток - В GS ,
  • Источник «S» - электрод, с которого в канал стекают носители нагрузки.Ток источника обозначен как I S .

Это эквиваленты электродов в биполярных транзисторах . Два из них: Drain и Source подключены к правильно легированному полупроводниковому кристаллу. Между этими концами создается канал, по которому течет ток. Третий конец размещен вдоль канала: Gate , благодаря которому мы можем контролировать течение тока. В случае соединения нескольких МОП-транзисторов в интегральной схеме часто используется четвертый электрод: B - Body (или Bulk ) для смещения подложки.Но в целом этот конец связан с источником.


FET - Задания для студентов

Если вы студент или просто хотите научиться решать задачи с полевыми транзисторами, посетите этот раздел нашего веб-сайта, где вы можете найти широкий спектр электронных задач.


Отдел полевых транзисторов

В зависимости от принципов и законов работы можно выделить два основных типа полевых транзисторов, которые подразделяются, как показано на рис.1. ниже:

Рис. 1. Разделение полевых транзисторов

JFET - конструкция и принцип действия

JFET-транзистор состоит из полупроводникового слоя n-типа в N-канальных JFET-транзисторах или полупроводника p-типа в P-канальных JFET-транзисторах. Эти слои образуют канал. Электроды подключаются к обоим концам канала. В JFET-транзисторах затвор изолирован от канала обратносмещенным переходом (с очень высоким входным сопротивлением).

Транзисторы

JFET должны быть поляризованы таким образом, чтобы носители перемещались от истока к стоку, а переход затвор-канал должен иметь обратное смещение.

Есть два варианта этой развязки:

  • P-N переход (PNFET),
  • M-S переход (металл-полупроводник).

Канал, по которому будет течь ток, расположен между стоком и истоком. Регулировать ширину канала (его сопротивление) можно, изменяя напряжение затвор-исток (В GS ). Увеличение напряжения V GS (которое вызывает обратное смещение перехода) вызывает сужение канала до его полного «закрытия» - ток не течет.К напряжению V GS добавляется падение напряжения между определенной точкой канала и источником (V DS ). Увеличение значения напряжения V DS в конечном итоге приведет к соединению обедненных слоев и блокированию канала за счет насыщения транзистора. Значение тока стока I D не возрастет независимо от дальнейшего увеличения напряжения V DS , и транзистор становится очень хорошим элементом крутизны.

Рис. 2. Обозначения JFET Рис. 3. Внутренняя структура полевого транзистора с каналом «N» типа

MOSFET (металл-оксидный полупроводниковый полевой транзистор) - конструкция и принцип работы

В MOSFET-транзисторе затвор изолирован от канала диэлектрическим слоем.Область, обозначенная «N +», представляет собой сильно легированный полупроводник типа «N». В случае E MOS транзисторов с напряжением GS = 0, канал блокируется (его сопротивление принимает значение МОм, а ток I D не течет). При увеличении напряжения V GS канал увеличивает его проводимость, и после достижения определенного значения, называемого пороговым напряжением V T , через канал становится возможным прохождение тока стока I D . Ток стока полевого МОП-транзистора регулируется сигналом напряжения затвора величиной до нескольких вольт, что обеспечивает совместимость со всеми системами МОП, особенно с КМОП.Мощность, необходимая для управления, очень мала, а зона безопасной работы больше по сравнению с BJT-транзисторами . Кроме того, время переключения также короче по сравнению с BJT.

Минимальное значение сопротивления канала, указанное производителем, можно найти в технических описаниях как rds на (оно зависит от максимального напряжения транзистора V DS . Значение тока I D , которое будет проходить через Созданный канал зависит от напряжения V DS , но это не линейная зависимость.Он описывается формулой:

β - Коэффициент усиления тока
Этот ток влияет на состояние смещения затвора, изменяя его, что приводит к сужению канала около стока. В случае дальнейшего увеличения напряжения затвор-исток V GS , отключение напряжения V GSoff будет превышено в какой-то момент, что приведет к потере созданного канала (V GS = V DS )

  • MOSFET в режиме истощения - D MOS (обычно включен):
Рис.4. Символы D MOS
  • MOSFET в режиме расширения - E MOS (обычно выключено):
Рис. 5. Символы E MOS Рис. 6. Внутренняя структура E MOS с каналом типа «N»

FET - Режимы работы

Имеется три режима работы транзисторов:

  • Режим отключения: | V GS | > | V T | при любом | V DS |,
  • Активный режим (также известный как линейный или ненасыщенный): | V GS | <| V T | и | V DS | <= | V DSsat |,
  • Режим насыщения : | V GS | <| V T | и | V DS | => | V DSsat |.

Примечание: Во многих странах единица измерения напряжения и символ обозначаются буквой «V» вместо «U», как в этой статье.

FET - Основные параметры

  • В DS max - максимальное напряжение сток-исток,
  • I Dmax - максимальный ток стока,
  • В GSmax - максимальный ток затвор-исток,
  • P totmax - допустимая потеря мощности,
  • В Т - пороговое напряжение, при котором начинает течь ток,
  • I DSS (V GS = 0) - ток насыщения при определенном V DS current,
  • г [S-Siemens] - крутизна,
  • rds (on) - минимальное значение сопротивления канала транзистора, работающего в режиме ненасыщения,
  • I Gmax - максимально допустимый ток затвора,
  • I D (ВЫКЛ) - ток стока в режиме отсечки - при напряжении | В GS | > | V GS (ВЫКЛ) |.

FET - Вольт-амперная характеристика

Передаточные характеристики - они описывают соотношение между I D током стока от затвор-исток V GS напряжением с определенным напряжением сток-исток V GS .

Рис. 7. JFET «N» Рис. 8. D MOS «N» Рис. 9. E MOS «N»
  • Характеристики стока (для полевого транзистора типа «N») - описывает соотношение между стоком I D ток сток-исток В DS напряжение с определяется затвор-исток В GS напряжение.Область характеристик была разделена на две части: активную и насыщенную область.
Рис. 10. Характеристики стока (для униполярного транзистора типа «N»)

Практическое применение - униполярный МОП-транзистор - NMOS-транзистор

В практических упражнениях действие транзистора NMOS в его простейшей форме показано в виде ключа транзистора. Такое использование в основном работает в приложениях микроконтроллеров, оно используется для управления сигналом от микроконтроллера к внешним приемникам.

Для этого упражнения нам понадобятся следующие вещи:

Схема подключения выглядит так:

Рис. 11. Схема подключения: V2: источник питания 9 В постоянного тока, D1: белый светодиод, R1: резистор 220 Ом, M1: транзистор BUZ11, R2: резистор 1 кОм, V1: батарея 3 В (в схеме используется синусоидальный источник для иллюстрируют работу транзистора). Обратите внимание, что символы на схеме отличаются для транзистора, но имеют такие же параметры, как и BUZ11.

Готовая подключенная схема на макетной плате показана ниже на рис.12:

Рис. 12. Иллюстрация подключения макета Система

после подключения питания 9 В не показала никаких действий. После подключения АКБ в схему загорелся светодиод. Это самый простой способ проиллюстрировать принцип действия напряжения V T (напряжение пробоя) в униполярных транзисторах. В транзисторе BUZ11 диапазон напряжений VGSTh составляет от 2,1 до 4 В. При использовании аккумуляторов на 3 В мы получаем напряжение, достаточное для открытия канала между стоком и истоком в униполярном транзисторе.После этого начинает светиться светодиод.

Рис. 13. Еще одна иллюстрация подключения и работы макетной платы

Кроме того, на диаграмме ниже мы можем видеть напряжения на батарее V (n005), которые варьируются от 3 до -3 В и подаются на затвор транзистора. , между током на светодиоде I (D1). Дополнительно на осциллограмме мы можем видеть напряжение VDS, внешний вид формы сигнала зависит от времени включения транзистора.

Рис. 14. Иллюстрация макетного соединения

Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Несколько типов индивидуально упакованных транзисторов

Транзистор - это электронный компонент, который может использоваться как часть усилителя или как переключатель. [1] Изготовлен из полупроводникового материала. Транзисторы встречаются в большинстве электронных устройств. Транзистор был значительным достижением после лампового триода, потреблявшего гораздо меньше электроэнергии и служившего на много лет дольше, для переключения или усиления другого электронного тока.

Транзистор может использоваться для множества различных вещей, включая усилители и цифровые переключатели для компьютерных микропроцессоров. В цифровой работе в основном используются полевые МОП-транзисторы. Некоторые транзисторы упакованы индивидуально, в основном для того, чтобы они могли работать с большой мощностью.Большинство транзисторов находится внутри интегральных схем.

Когда на центральный штифт подается питание, мощность может течь. Транзисторы

имеют три вывода: затвор, сток и исток. [2] (на биполярном транзисторе провода можно назвать эмиттером, коллектором и базой). Когда источник (или эмиттер) подключен к отрицательной клемме батареи, а сток (или коллектор) - к положительной клемме, в цепи не будет течь электричество (если у вас есть только лампа, соединенная последовательно с транзистором).Но когда вы коснетесь затвора и стока вместе, транзистор пропустит электричество. Это потому, что, когда затвор положительно заряжен, положительные электроны будут подталкивать другие положительные электроны в транзисторе, позволяя отрицательным электронам проходить через него. Транзистор также может работать, когда затвор просто положительно заряжен, поэтому ему не нужно касаться стока.

Визуализация [изменение | изменить источник]

Легко представить, как работает транзистор, - это шланг с крутым изгибом, который не позволяет воде проходить.Вода - это электроны, и когда вы заряжаете затвор положительно, он разгибает шланг, позволяя воде течь.

Обозначение схемы транзистора Дарлингтона. «B» обозначает базу, «C» обозначает коллектор, а «E» обозначает эмиттер.

Базовая схема транзистора Дарлингтона состоит из двух биполярных транзисторов, подключенных эмиттером к базе, поэтому они действуют как один транзистор. Один из транзисторов подключен так, что контролирует ток на базе другого транзистора. Это означает, что вы можете контролировать то же количество тока с очень небольшим током, идущим в базу.

Когда затвор P-канального MOSFET заряжен положительно, через него проходит электричество, это полезно для электроники, которая требует включения переключателя, что делает его электронным переключателем. Это конкурирует с механическим переключателем, который требует постоянного нажатия на него. [3]

В полевом МОП-транзисторе, используемом в качестве усилителя, транзисторы принимают поток стока и истока, и, поскольку ток истока намного больше, чем ток стока, ток стока обычно увеличивается до значение источников, усиливающих его. [4]

Транзисторы изготовлены из полупроводниковых химических элементов, обычно кремния, который относится к современной группе 14 (ранее группа IV) в периодической таблице элементов [5] . Германий, другой элемент группы 14, используется вместе с кремнием в специализированных транзисторах. Исследователи также изучают транзисторы, сделанные из особых форм углерода. [6] Транзисторы также могут быть изготовлены из таких соединений, как арсенид галлия.

Транзистор был не первым трех оконечным устройством.Триод служил той же цели, что и транзистор 50 лет назад. Вакуумные лампы были важны в бытовой технике до транзисторов. К сожалению, лампы были большими и хрупкими, потребляли много энергии и длились недолго. Транзистор решил эти проблемы. [7]

Трем физикам приписывают изобретение транзистора в 1947 году: Уолтер Х. Браттейн, Джон Бардин и Уильям Шокли, которые внесли наибольший вклад. [8]

Транзистор сегодня является очень важным компонентом. [9] Если бы не транзистор, такие устройства, как сотовые телефоны и компьютеры, были бы совсем другими, или они, возможно, вообще не были бы изобретены. Транзисторы были сделаны очень маленькими (в десятки атомов в ширину), так что миллиарды их можно поместить в небольшой компьютерный чип.

  • Периодическая таблица элементов

  • Реплика первого транзистора

  • Изобретатели транзистора

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *