După ce tu și cu mine am început să studiem tranzistoarele bipolare, o mulțime de mesaje despre ei au început să sosească în mesaje personale. Cele mai frecvente întrebări sună cam așa:

Dacă un tranzistor este format din două diode, atunci de ce să nu folosiți doar două diode și să faceți un simplu tranzistor din ele?

De ce curge curentul electric de la colector la emițător (sau invers) dacă tranzistorul este format din două diode care sunt conectate fie prin catozi, fie prin anozi? La urma urmei, curentul va curge doar printr-o diodă conectată în direcția înainte, nu poate circula prin alta, nu-i așa?

Dar adevarul este al tau...Totul este logic... Dar cumva mi se pare ca e o captura undeva ;-). Și aici ne vom uita la acest „zest” în acest articol...

Structura tranzistorului

Deci, așa cum vă amintiți cu toții din articolele anterioare, orice tranzistor bipolar, să spunem, este format din două diode. Pentru

circuitul echivalent arată astfel:

Și pentru tranzistor NPN

ceva de genul:

De ce păr despicat? Să facem un experiment simplu!

Cu toții avem tranzistorul nostru sovietic favorit KT815B. Este un tranzistor de siliciu NPN:

Să punem împreună un circuit simplu cu OE (DESPRE in comun E mitter) pentru a demonstra unele dintre proprietățile sale. Am arătat această experiență în articolele anterioare. Dar, după cum se spune, repetiția este mama învățării.

Pentru a demonstra experimentul, vom avea nevoie de un bec cu incandescență de putere redusă și de câteva surse de alimentare. Să punem totul împreună conform acestei scheme:

Unde suntem Bat1- aceasta este sursa de alimentare pe care o conectăm între bază și emițător și Liliacul 2- sursa de alimentare, care este conectată între colector și emițător, iar în plus este conectat în serie un alt bec.

Totul arată așa:

Deoarece becul luminează normal la o tensiune de 5 V, l-am setat și la 5 V pe Bat 2.

Pe Bat 1 creștem treptat tensiunea... și la o tensiune de 0,6 V

becul nostru se aprinde. Prin urmare, tranzistorul nostru s-a „deschis”

Dar, deoarece un tranzistor este format din diode, de ce nu luăm două diode și „facem” un tranzistor din ele? Făcut repede şi foarte bine. Asamblam circuitul echivalent al tranzistorului KT815B din două diode 1N4007.

În figura de mai jos, am etichetat cablurile diodei ca anod și catod și am etichetat, de asemenea, cablurile „tranzistorului”.

Am pus totul împreună după aceeași schemă:

Deoarece tranzistorul nostru KT815B era din siliciu, iar diodele 1N4007 erau tot siliciu, atunci, teoretic, tranzistorul diodelor ar trebui să se deschidă la o tensiune de 0,6-0,7 V. Adăugăm tensiunea de pe Bat1 la 0,7 V...

Și…

nu, lumina nu este aprinsă ((

Dacă acordați atenție sursei de alimentare Bat1, puteți vedea că consumul la 0,7 V era deja de 0,14 A.

Mai simplu spus, dacă am aplica puțin mai mult tensiunea, am arde dioda bază-emițător, dacă, bineînțeles, ne amintim caracteristica curent-tensiune (CV) a diodei.

Dar de ce, ce se întâmplă? De ce tranzistorul KT815B, care constă în esență din aceleași diode de siliciu, trece curent electric prin colector-emițător, dar două diode, de asemenea lipite, nu funcționează ca tranzistor? Unde este îngropat câinele?

Știți cum sunt amplasate aceste „diode” într-un tranzistor? Dacă luăm în considerare că semiconductorul N este pâine, iar un strat subțire de șuncă este semiconductorul P, atunci în tranzistor sunt amplasate cam așa (nu te uita la salată):

Ideea este că Baza tranzistorului este foarte subțire în lățime, ca sunca asta, iar colectorul si emitatorul sunt la fel de late ca aceste jumatati de paine (exagerez putin, bineinteles, sunt putin mai mici), prin urmare, tranzistorul se comporta ca un tranzistor :-), adica , se deschide și trece curent prin colector-emițător.

Datorită faptului că baza este foarte subțire în lățime, Aceasta înseamnă că două joncțiuni P-N sunt situate la o distanță foarte mică una de cealaltă și interacțiunea are loc între ele. Această interacțiune se numește efect de tranzistor. Și care ar putea fi efectul de tranzistor dintre diodele a căror distanță dintre două joncțiuni P-N este ca distanța până la Lună?

Adăugați site-ul la marcaje

Cum se face o baterie solară din tranzistori sau diode?

Numărul de aplicații pentru dispozitivele numite panouri solare crește în fiecare zi. Ele sunt din ce în ce mai utilizate în industriile spațiale militare, industrie, agricultură, acasă. În ciuda faptului că devine din ce în ce mai ușor să achiziționați o astfel de baterie la un preț rezonabil, este interesant să faceți unul singur.

Acest articol oferă sfaturi practice despre crearea propriei baterii solare, care poate fi folosită ca sursă de curent pentru proiecte de radio amatori de putere redusă.

O baterie solară de casă realizată din diode sau tranzistori este un dispozitiv care este interesant nu numai din punct de vedere aplicație practică, dar și să înțelegem principiul funcționării acestuia. Mai mult, pentru fabricarea sa este mai bine să folosiți dispozitive semiconductoare produse în urmă cu 30-40 de ani.

Cum funcționează o baterie solară?

Bateria solară ca dispozitiv care transformă energia luminoasă în energie electrica, este cunoscut de ceva vreme. Lucrarea sa se bazează pe fenomenul efectului fotoelectric intern în joncțiunea pn. Efectul fotoelectric intern este un fenomen care are loc într-un semiconductor medii suplimentare curent (electroni sau găuri) atunci când lumina este absorbită.

Electronii și găurile sunt separate printr-o joncțiune p-n, astfel încât electronii sunt concentrați în regiunea n, iar găurile în regiunea p, ca urmare, apare o fem între aceste regiuni. Dacă conectați o sarcină externă la ei, atunci când aprindeți joncțiune p-nîn ea va apărea un curent. Energia soarelui este transformată în energie electrică.

FEM și puterea curentului într-un astfel de semiconductor sunt determinate de următorii factori:

• material semiconductor (germaniu, siliciu etc.);
• zonă suprafeţe р-n tranziție;
• iluminarea acestei tranziții.

Curentul generat de un element este foarte mic, iar pentru a obține rezultatul dorit este necesară asamblarea modulelor din un numar mare astfel de elemente. O astfel de sursă de curent nu se teme de observații scurte, deoarece cantitatea de curent pe care o creează este limitată la o anumită valoare maximă - de obicei câțiva miliamperi.

Baterie solară de casă din diode semiconductoare sau tranzistoare

Necesar pentru a crea o baterie solară joncțiunea р-n Atât diodele semiconductoare cât și tranzistoarele le au. O diodă are 1 joncțiune p-n, iar un tranzistor are 2 astfel de joncțiuni - între bază și colector, între bază și emițător. Posibilitatea de a utiliza un dispozitiv semiconductor în această capacitate este determinată de 2 condiții:

• trebuie să fie posibilă deschiderea joncțiunii p-n;
• Zona joncțiunii p-n trebuie să fie suficient de mare.

Baterie solară cu tranzistori de casă

A doua condiție este de obicei îndeplinită pentru tranzistoarele plane de mare putere. Siliciu n-p-n Tranzistorul KT801(a) este interesant deoarece joncțiunea sa este ușor de deschis. Pur și simplu apăsați capacul cu un clește și îndepărtați-l cu grijă. Puternicul tranzistoare cu germaniu P210-P217 (b) trebuie să tăiați cu atenție capacul de-a lungul liniei AA și să îl îndepărtați.

Tranzistoarele pregătite trebuie verificate înainte de a le utiliza ca elemente ale unei baterii solare. Pentru a face acest lucru, puteți folosi un multimetru obișnuit. După ce ați trecut dispozitivul în modul de măsurare curent (limitați câțiva miliamperi), conectați-l între bază și colectorul sau emițătorul tranzistorului, a cărui tranziție este bine iluminată. Dispozitivul ar trebui să arate un curent mic - de obicei fracțiuni de miliamperi, mai rar puțin mai mult de 1 mA. Trecând multimetrul în modul de măsurare a tensiunii (limită 1-3 V), ar trebui să obținem o valoare a tensiunii de ieșire de ordinul câtorva zecimi de volt. Este recomandabil să le sortați în grupuri cu valori similare ale tensiunii de ieșire.

Pentru a crește curentul de ieșire și tensiunea de funcționare, se utilizează o conexiune mixtă de elemente. În cadrul grupurilor, elementele cu valori similare ale tensiunii de ieșire sunt conectate în paralel. Curentul total de ieșire al grupului este egal cu suma curenților elemente individuale. Grupurile sunt conectate secvenţial între ele. Tensiunile lor de ieșire se adună. Pentru tranzistoare cu structură polaritatea n-p-n tensiunea de ieșire va fi inversă.

Pentru a asambla o sursă de curent, este mai bine să dezvoltați o placă de circuit din folie de fibră de sticlă. După dezlipirea elementelor, este mai bine să plasați placa în carcasă dimensiuni potriviteși acoperiți partea superioară cu o placă de plexiglas. O sursă de curent de câteva zeci de tranzistoare generează o tensiune de câțiva volți cu un curent de ieșire de câțiva miliamperi. Poate fi folosit pentru a reîncărca bateriile de putere redusă, pentru a alimenta radiouri de putere redusă și alte dispozitive electronice de putere redusă.

Baterie solară cu diode de casă

De asemenea, puteți face o baterie solară folosind diode cu propriile mâini. Ca exemplu, vom descrie producția de baterii folosind diode de siliciu plane KD202. . În schimb, puteți folosi alte redresoare cu semiconductor: D242, D237, D226 etc.

Pentru a deschide joncțiunea p-n a diodei KD202, trebuie să efectuați următoarele operații:

1. Ținând dioda într-o menghină de flanșă, tăiați și apoi îndreptați cu grijă conductorul anodului, astfel încât mai târziu să puteți elibera cu ușurință firul de cupru lipit la joncțiunea p-n.
2. Aplicând un cuțit sau alt obiect ascuțit pe îmbinarea sudată, cu lovituri ușoare, rotind dioda într-o menghină, separați flanșa de protecție.

Aproximativ în același mod, puteți separa flanșa de protecție a altor diode.

Într-o baterie solară, diodele pregătite, ca și tranzistoarele din circuitul de mai sus, sunt conectate într-un mod mixt. În fiecare grup, elementele sunt, de asemenea, conectate în paralel: pe de o parte anozii diodelor sunt conectați între ei, iar pe de altă parte - catozii. Puteți selecta elemente pe grupuri în același mod ca tranzistoarele. Cu cât mai multe elemente individuale într-o astfel de sursă de curent, cu atât este mai mare puterea acesteia.

O sursă de curent din 5 grupe de 10 diode generează o tensiune de aproximativ 2,5 V la un curent de 20-25 mA. Pentru a face o sursă de curent de casă, este permisă utilizarea diodelor redresoare de putere redusă de tip D223. Sunt convenabile pentru că sunt ușor de deschis lumina р-n tranziție. Pentru a face acest lucru, este suficient să le păstrați în acetonă o perioadă de timp, după care vopseaua de protecție poate fi îndepărtată cu ușurință de pe corpul de sticlă.

Nu uitați că atunci când lucrați cu dispozitive semiconductoare, nu trebuie să uitați că eșuează cu ușurință atunci când sunt supraîncălzite. Pentru lipit, ar trebui să folosiți lipitură cu punct de topire scăzut și un fier de lipit de putere redusă, având grijă să nu încălziți zona de lipit prea mult timp.

Este ușor de observat că fabricarea și asamblarea unei baterii solare semiconductoare de casă nu este o sarcină foarte dificilă pentru o persoană familiarizată cu elementele de bază ale proiectării dispozitivelor electronice. Încearcă - vei reuși!

Gospodăria unui designer radio va conține întotdeauna diode și tranzistoare vechi de la radiouri și televizoare care au devenit inutile. În mâini pricepute, aceasta este bogăția care poate fi folosită la bun sfârșit. De exemplu, faceți o baterie solară cu propriile mâini pentru a alimenta conditii de drumetie radio cu tranzistori. După cum se știe, atunci când este iluminat cu lumină, un semiconductor devine o sursă de curent electric - o fotocelulă. Vom folosi această proprietate.

Puterea curentă și forta electromotoare a unei astfel de fotocelule depind de materialul semiconductorului, de dimensiunea suprafeței sale și de iluminare. Dar pentru a transforma o diodă sau un tranzistor într-o celulă foto, trebuie să ajungeți la cristalul semiconductor sau, mai precis, trebuie să îl deschideți.

Vă vom spune cum să faceți acest lucru puțin mai târziu, dar pentru moment, aruncați o privire la tabelul care arată parametrii fotocelulelor de casă. Toate valorile au fost obținute sub iluminare cu o lampă de 60 W la o distanță de 170 mm, ceea ce corespunde aproximativ cu intensitatea luminii solare într-o zi frumoasă de toamnă.

După cum se poate observa din tabel, energia generată de o fotocelulă este foarte mică, astfel încât acestea sunt combinate în baterii. Pentru a crește curentul furnizat către circuit extern, fotocelule identice sunt conectate în serie. Dar cele mai bune rezultate pot fi obținute cu o conexiune mixtă, atunci când fotobateria este asamblată din grupuri conectate în serie, fiecare dintre acestea fiind alcătuită din elemente identice conectate în paralel (Fig. 3).

Grupurile de diode pregătite în prealabil sunt asamblate pe o placă din getinax, sticlă organică sau textolit, de exemplu, așa cum se arată în figura 4. Elementele sunt conectate între ele prin fire subțiri de cupru cositorit.

Este mai bine să nu lipiți cablurile potrivite pentru cristal, deoarece acest lucru poate provoca daune din cauza temperaturii ridicate. cristal semiconductor. Așezați placa cu fotocelula într-o carcasă rezistentă cu un capac superior transparent. Lipiți ambii pini la conector - veți conecta cablul de la radio la acesta.

O baterie foto solară de 20 de diode KD202 (cinci grupuri de patru fotocelule conectate în paralel) la soare generează o tensiune de până la 2,1 V cu un curent de până la 0,8 mA. Acest lucru este suficient pentru a alimenta un receptor radio folosind unul sau doi tranzistori.

Acum să vorbim despre cum să transformăm diodele și tranzistoarele în celule fotovoltaice. Pregătiți o menghină, tăietoare laterale, clești, un cuțit ascuțit, un ciocan mic, un fier de lipit, lipit POS-60 cu staniu-plumb, colofoniu, pensetă, un tester sau microampermetru de 50-300 µA și o baterie de 4,5 V Diode D7. D226, D237 și altele în cazuri similare ar trebui să fie dezasamblate în acest fel. Mai întâi, tăiați cablurile de-a lungul liniilor A și B cu tăietoare laterale (Fig. 1). Îndreptați ușor tubul mototolit B pentru a elibera borna D. Apoi prindeți dioda într-o menghină de flanșă.

Aplicați un cuțit ascuțit pe cusătura de sudură și, lovind ușor spatele cuțitului, îndepărtați capacul. Asigurați-vă că lama cuțitului nu intră adânc în interior - altfel puteți deteriora cristalul. Concluzia D: Îndepărtați vopseaua - fotocelula este gata. Pentru diodele KD202 (precum și D214, D215, D242-D247), utilizați un clește pentru a mușca flanșa A (Fig. 2) și tăiați borna B. Ca și în cazul precedent, îndreptați tubul mototolit B, eliberați borna flexibilă. G.

Principiul controlului semiconductorului curentului electric era cunoscut la începutul secolului al XX-lea. Chiar dacă inginerii electronici știau cum funcționează un tranzistor, ei au continuat să proiecteze dispozitive bazate pe tuburi vidate. Motivul pentru o astfel de neîncredere în triodele semiconductoare a fost imperfecțiunea primelor tranzistoare punct-punct. Familia de tranzistoare cu germaniu nu avea caracteristici stabile și depinde foarte mult de condițiile de temperatură.

Tranzistoarele monolitice de siliciu au început să concureze serios cu tuburile de vid abia la sfârșitul anilor 50. Din acel moment, industria electronică a început să se dezvolte rapid, iar triodele semiconductoare compacte au înlocuit activ lămpile consumatoare de energie din circuite. dispozitive electronice. Odată cu venirea circuite integrate, unde numărul de tranzistori poate ajunge la miliarde, electronicele semiconductoare au câștigat o victorie zdrobitoare în lupta pentru miniaturizarea dispozitivelor.

Ce este un tranzistor?

ÎN sens modern Un tranzistor este un element radio semiconductor conceput pentru a modifica parametrii unui curent electric și a-l controla. O triodă semiconductoare convențională are trei terminale: o bază, care primește semnale de control, un emițător și un colector. Există, de asemenea, tranzistoare compozite de mare putere.

Scara dimensiunilor dispozitivelor semiconductoare este izbitoare - de la câțiva nanometri (elemente neambalate utilizate în microcircuite) la centimetri în diametru pentru tranzistoarele puternice destinate centralelor electrice și echipamentelor industriale. Tensiunile inverse ale triodelor industriale pot ajunge până la 1000 V.

Dispozitiv

Din punct de vedere structural, trioda constă din straturi semiconductoare închise într-o carcasă. Semiconductorii sunt materiale pe bază de siliciu, germaniu, arseniură de galiu și altele. elemente chimice. Astăzi, se fac cercetări pentru a pregăti anumite tipuri de polimeri, și chiar nanotuburi de carbon, pentru rolul materialelor semiconductoare. Se pare că în viitorul apropiat vom afla despre noi proprietăți ale tranzistorilor cu efect de câmp din grafen.

Anterior, cristalele semiconductoare erau localizate în carcase metalice sub formă de pălării cu trei picioare. Acest design a fost tipic pentru tranzistoarele punct-punct.

Astăzi, modelele celor mai multe dispozitive plate, inclusiv semiconductoare cu siliciu, sunt realizate pe baza unui singur cristal dopat în anumite părți. Sunt presate în carcase din plastic, metal-sticlă sau metal-ceramică. Unele dintre ele au plăci metalice proeminente pentru disiparea căldurii, care sunt atașate la calorifere.

Electrozi tranzistoare moderne dispuse pe un rând. Acest aranjament al picioarelor este convenabil pentru asamblarea automată a plăcilor. Terminalele nu sunt marcate pe carcase. Tipul de electrod este determinat din cărți de referință sau prin măsurători.

Pentru tranzistori se folosesc cristale semiconductoare cu structuri diferite, tip p-n-p sau n-p-n. Ele diferă în polaritatea tensiunii de pe electrozi.

Schematic, structura unui tranzistor poate fi reprezentată ca două diode semiconductoare separate printr-un strat suplimentar. (A se vedea figura 1). Prezența acestui strat vă permite să controlați conductivitatea triodei semiconductoare.

Orez. 1. Structura tranzistoarelor

Figura 1 prezintă schematic structura triodelor bipolare. Există, de asemenea, o clasă de tranzistoare cu efect de câmp, care va fi discutată mai jos.

Principiul de bază de funcționare

În repaus, nu curge nici un curent între colectorul și emițătorul unei triode bipolare. Curent electric previne rezistența joncțiunii emițătorului, care apare ca urmare a interacțiunii straturilor. Pentru a porni tranzistorul, trebuie să aplicați o tensiune mică la baza acestuia.

Figura 2 prezintă o diagramă care explică principiul de funcționare al unei triode.

Orez. 2. Principiul de funcționare

Prin controlul curenților de bază, puteți porni și opri dispozitivul. Dacă aplicați la bază semnal analog, atunci va modifica amplitudinea curenților de ieșire. În acest caz, semnalul de ieșire va repeta exact frecvența de oscilație la electrodul de bază. Cu alte cuvinte, semnalul electric primit la intrare va fi amplificat.

Astfel, triodele semiconductoare pot funcționa în modul de comutare electronică sau în modul de amplificare a semnalului de intrare.

Funcționarea dispozitivului în modul cheie electronică poate fi înțeles din figura 3.

Orez. 3. Triodă în modul comutator

Desemnarea pe diagrame

Denumirea comună: „VT” sau „Q”, urmat de un indice pozițional. De exemplu, VT 3. Pe diagramele anterioare puteți găsi denumiri învechite: „T”, „PP” sau „PT”. Tranzistorul este reprezentat ca linii simbolice indicând electrozii corespunzători, cercuri sau nu. Direcția curentului în emițător este indicată de o săgeată.

Figura 4 prezintă un circuit ULF în care tranzistoarele sunt desemnate într-un mod nou, iar Figura 5 prezintă imagini schematice ale diferitelor tipuri de tranzistoare cu efect de câmp.

Orez. 4. Exemplu circuite ULF pe triode

Tipuri de tranzistoare

Pe baza principiului lor de funcționare și structură, triodele semiconductoare se disting:

• camp;
• bipolar;
• combinate.

Acești tranzistori funcționează aceleasi functii, cu toate acestea, există diferențe în modul în care funcționează.

Camp

Acest tip de triodă se mai numește și unipolar, datorită proprietăților sale electrice - transportă curent de o singură polaritate. Pe baza structurii și tipului lor de control, aceste dispozitive sunt împărțite în 3 tipuri:

1. Tranzistoare cu manager p-n tranziție (fig. 6).
2. Cu o poartă izolată (disponibilă cu canal încorporat sau indus).
3. MIS, cu structura: metal-dielectric-conductor.

O caracteristică distinctivă a unei porți izolate este prezența unui dielectric între aceasta și canal.

Piesele sunt foarte sensibile la electricitatea statică.

Circuitele triodelor de câmp sunt prezentate în Figura 5.

Orez. 5. Tranzistoare cu efect de câmp
Orez. 6. Fotografia unei triode cu efect de câmp real

Acordați atenție denumirilor electrozilor: drenaj, sursă și poartă.

Tranzistoarele cu efect de câmp consumă foarte puțină putere. Ei pot lucra mai mult de un an de la o baterie sau un acumulator mic. Prin urmare, au găsit o aplicare largă în modern dispozitive electronice precum telecomenzile telecomandă, gadgeturi mobileși așa mai departe.

Bipolar

S-au spus multe despre acest tip de tranzistor în subsecțiunea „ Principiu de bază muncă." Remarcăm doar că dispozitivul a primit numele „Bipolar” datorită capacității sale de a trece sarcini de semne opuse printr-un canal. Caracteristica lor este impedanța de ieșire scăzută.

Tranzistoarele amplifică semnalele și funcționează ca dispozitive de comutare. O sarcină destul de puternică poate fi conectată la circuitul colectorului. Datorită curentului ridicat al colectorului, rezistența la sarcină poate fi redusă.

Să ne uităm la structura și principiul de funcționare mai detaliat mai jos.

Combinate

Pentru a realiza anumiți parametri electrici din utilizarea unui element discret, dezvoltatorii de tranzistori inventează modele combinate. Printre acestea se numără:

• cu rezistențe încorporate și circuitul acestora;
• combinații de două triode (structuri identice sau diferite) într-un singur pachet;
• diode lambda - o combinație de două triode cu efect de câmp formând o secțiune cu rezistență negativă;
• proiecte în care o triodă cu efect de câmp cu o poartă izolată controlează o triodă bipolară (folosită pentru a controla motoare electrice).

Tranzistoarele combinate sunt, de fapt, un microcircuit elementar într-un singur pachet.

Cum funcționează un tranzistor bipolar? Instrucțiuni pentru manechine

Funcționarea tranzistoarelor bipolare se bazează pe proprietățile semiconductorilor și pe combinațiile acestora. Pentru a înțelege principiul funcționării triodelor, să înțelegem comportamentul semiconductorilor în circuitele electrice.

Semiconductori.

Unele cristale, cum ar fi siliciul, germaniul etc., sunt dielectrice. Dar au o caracteristică - dacă adăugați anumite impurități, devin conductori cu proprietăți speciale.

Unii aditivi (donatori) duc la apariția electronilor liberi, în timp ce alții (acceptori) creează „găuri”.

Dacă, de exemplu, siliciul este dopat cu fosfor (donator), obținem un semiconductor cu un exces de electroni (structură n-Si). Prin adăugarea de bor (un acceptor), siliciul dopat va deveni un semiconductor conducător de orificii (p-Si), adică structura sa va fi dominată de ioni încărcați pozitiv.

Conducție unidirecțională.

Să realizăm un experiment de gândire: conectați două tipuri diferite de semiconductori la o sursă de alimentare și furnizați curent designului nostru. Se va întâmpla ceva neașteptat. Dacă conectați firul negativ la un cristal de tip n, circuitul va fi finalizat. Cu toate acestea, când inversăm polaritatea, nu va exista electricitate în circuit. De ce se întâmplă asta?

Ca rezultat al combinarii cristalelor cu tipuri diferite conductivitate, între ele se formează o regiune cu o joncțiune p-n. Unii electroni (purtători de sarcină) dintr-un cristal de tip n vor curge într-un cristal cu conductivitate în găuri și vor recombina găurile din zona de contact.

Ca urmare, apar sarcini necompensate: în regiunea de tip n - din ionii negativi, iar în regiunea de tipul p din ionii pozitivi. Diferența de potențial atinge valori de la 0,3 la 0,6 V.

Relația dintre tensiune și concentrația de impurități poate fi exprimată prin formula:

φ= V T*ln( Nn* Np)/n 2 i , unde

V T – valoarea tensiunii termodinamice, NnȘi Np – concentrația de electroni și, respectiv, găuri, și n i denotă concentrația intrinsecă.

Când conectați un plus la un conductor p și un minus la un semiconductor de tip n, sarcinile electrice vor depăși bariera, deoarece mișcarea lor va fi îndreptată împotriva câmp electricîn interiorul joncțiunii p-n. În acest caz, tranziția este deschisă. Dar dacă polii sunt inversați, tranziția va fi închisă. De aici concluzia: joncțiunea p-n formează conductivitate unidirecțională. Această proprietate este utilizată în proiectarea diodelor.

De la diodă la tranzistor.

Să complicăm experimentul. Să mai adăugăm un strat între doi semiconductori cu aceleași structuri. De exemplu, între plăcile de siliciu de tip p introducem un strat de conductivitate (n-Si). Nu este greu de ghicit ce se va întâmpla în zonele de contact. Prin analogie cu procesul descris mai sus, se formează regiuni cu joncțiuni p-n care blochează mișcarea sarcini electriceîntre emițător și colector și indiferent de polaritatea curentului.

Cel mai interesant lucru se va întâmpla atunci când aplicăm o ușoară tensiune stratului (bază). În cazul nostru, vom aplica un curent cu semn negativ. Ca și în cazul unei diode, se formează un circuit emițător-bază prin care va curge curentul. În același timp, stratul va începe să devină saturat cu găuri, ceea ce va duce la o conductă între emițător și colector.

Uitați-vă la Figura 7. Arată că ionii pozitivi au umplut întregul spațiu al structurii noastre condiționate și acum nimic nu interferează cu conducerea curentului. Am obținut un model vizual al unui tranzistor bipolar cu o structură p-n-p.

Orez. 7. Principiul de funcționare al triodei

Când baza este dezactivată, tranzistorul intră foarte repede stare originala iar joncțiunea colectorului se închide.

Dispozitivul poate funcționa și în modul de amplificare.

Curentul colectorului este direct proporțional cu curentul de bază : euLa= ß* euB , Unde ß – câștig de curent, euB – curent de bază.

Dacă modificați valoarea curentului de control, se va modifica intensitatea formării găurilor pe bază, ceea ce va presupune o modificare proporțională a amplitudinii tensiunii de ieșire, menținând în același timp frecvența semnalului. Acest principiu este folosit pentru amplificarea semnalelor.

Aplicând impulsuri slabe la bază, la ieșire obținem aceeași frecvență de amplificare, dar cu o amplitudine mult mai mare (setată de tensiunea aplicată circuitului colector-emițător).

Ele lucrează într-un mod similar tranzistoare npn. Se modifică doar polaritatea tensiunilor. Dispozitive cu structura n-p-n au conductivitate directă. Au conductivitate inversă tranzistoare pnp tip.

Rămâne de adăugat că cristalul semiconductor reacționează într-un mod similar cu spectrul ultraviolet al luminii. Prin pornirea și oprirea fluxului de fotoni sau prin ajustarea intensității acestuia, puteți controla funcționarea unei triode sau puteți modifica rezistența unui rezistor semiconductor.

Circuite de conectare a tranzistorului bipolar

Inginerii de circuite folosesc următoarele scheme de conectare: cu bază comună, electrozi emițători comuni și conexiune cu un colector comun (Fig. 8).

Orez. 8. Scheme de conectare pentru tranzistoare bipolare

Amplificatoarele cu o bază comună se caracterizează prin:

• impedanță de intrare scăzută, care nu depășește 100 ohmi;
• proprietăți bune de temperatură și caracteristici de frecvență ale triodei;
• tensiune admisibilă ridicată;
• este nevoie de două surse diferite pentru mancare.

Circuitele emițătoare comune au:

• câștig mare de curent și tensiune;
• câștig de putere scăzut;
• inversarea tensiunii de ieșire față de intrare.

Cu această conexiune, este suficientă o singură sursă de alimentare.

Schema de conectare bazată pe principiul „colectorului comun” oferă:

• rezistență mare la intrare și la ieșire scăzută;
• factor de amplificare de tensiune joasă (< 1).

Cum funcționează un tranzistor cu efect de câmp? Explicație pentru manechine

Structura unui tranzistor cu efect de câmp diferă de unul bipolar prin faptul că curentul din acesta nu traversează zona de joncțiune p-n. Încărcăturile se deplasează printr-o zonă controlată numită poartă. Lățimea de bandă Poarta este controlată de tensiune.

Spaţiu p-n zone scade sau crește sub influența unui câmp electric (vezi Fig. 9). Numărul de purtători de taxe gratuite se modifică în consecință - de la distrugere completă la saturație extremă. Ca urmare a acestui efect asupra porții, curentul la electrozii de scurgere (contacte care scot curentul procesat) este reglat. Curentul de intrare trece prin contactele sursei.

Figura 9. Tranzistor cu efect de câmp cu joncțiune p-n

Triodele de câmp cu un canal încorporat și indus funcționează pe un principiu similar. Ați văzut diagramele lor în Figura 5.

Circuite de conectare a tranzistorului cu efect de câmp

În practică, diagramele de conexiune sunt utilizate prin analogie cu o triodă bipolară:

• cu o sursă comună - produce un câștig mare de curent și putere;
• circuitele de poartă comune oferă impedanță de intrare scăzută și câștig scăzut (are utilizare limitată);
• circuite de scurgere comună care funcționează în același mod ca circuitele de emițător comun.

Figura 10 prezintă diverse scheme de conectare.

Orez. 10. Imaginea diagramelor de conectare triode de câmp

Aproape fiecare circuit este capabil să funcționeze la tensiuni de intrare foarte scăzute.

Videoclipuri care explică principiul de funcționare a tranzistorului într-un limbaj simplu

Acest articol va fi de interes în primul rând pentru cei care iubesc și știu să lucreze. Desigur, puteți cumpăra diverse dispozitive și instrumente gata făcute, inclusiv produse solare fotovoltaice asamblate sau în vrac. Dar este mult mai interesant pentru meșteri să creeze propriul dispozitiv, spre deosebire de altele, dar cu proprietăți unice. De exemplu, puteți face o baterie solară din tranzistori cu propriile mâini, iar pe baza acestei baterii solare puteți asambla diverse dispozitive, de exemplu, un senzor de lumină sau un încărcător de putere redusă.

Asamblarea unei baterii solare

Modulele industriale de heliu folosesc siliciu ca element care transformă lumina solară în electricitate. Desigur, acest material a suferit o prelucrare adecvată, care a transformat elementul natural într-un semiconductor cristalin. Acest cristal este tăiat în napolitane subțiri, care apoi servesc drept bază pentru asamblarea modulelor solare mari. Același material este folosit și la fabricarea dispozitivelor semiconductoare. Prin urmare, în principiu, dintr-un număr suficient tranzistoare de siliciu poti face o baterie solara.

Pentru a face o baterie cu gel, cel mai bine este să folosiți vechi dispozitive puternice, marcat cu „P” sau „KT”. Cum tranzistor mai puternic, cu cât aria cristalului de siliciu este mai mare și, prin urmare, cu atât aria fotocelulei este mai mare. Este recomandabil ca acestea să funcționeze, altfel utilizarea lor poate deveni problematică. Desigur, puteți încerca să utilizați tranzistori defecte. Dar, în același timp, fiecare dintre ele ar trebui verificat pentru absență scurt circuit la una dintre cele două tranziții: emițător - bază sau colector - bază.

Polaritatea depinde de structura tranzistoarelor utilizate (p-n-p sau n-p-n). baterie creată. De exemplu, KT819 are o structură n-p-n, deci pentru acesta ieșirea pozitivă (“+”) va fi terminalul de bază, iar ieșirea negativă (“-”) va fi bornele emițătorului și colectorului. Și tranzistori precum P201, P416 au structura pnp, prin urmare, pentru ei, ieșirea negativă (“-”) va fi terminalul de bază, iar ieșirea pozitivă (“+”) va fi bornele emițătorului și colectorului. Dacă luăm P201 intern - P203 ca ​​fotoconvertor, atunci când iluminare buna Puteți obține un curent de ieșire de până la trei miliamperi la o tensiune de 1,5 volți.

Tranzistorul P202M

Odată ce tipul a fost selectat și a fost asamblat un număr suficient de tranzistori, de exemplu, P201 sau P416, puteți începe fabricarea bateriei solare. Pentru a face acest lucru, utilizați o mașină de alezat pentru a șlefui flanșele tranzistorului și a le îndepărta top parte carcase. Apoi, trebuie să efectuați o operațiune de rutină, dar necesară, pentru a verifica toate tranzistoarele pentru a fi adecvate pentru utilizare ca celule fotovoltaice. Pentru a face acest lucru, utilizați un multimetru digital, setându-l în modul miliampermetru cu un interval de măsurare de până la 20 de miliamperi. Conectam sonda „pozitivă” la colectorul tranzistorului testat, iar sonda „negativă” la bază.

Dacă iluminarea este suficient de bună, multimetrul va afișa o valoare a curentului cuprinsă între 0,15 și 0,3 miliamperi. Dacă valoarea curentă este sub valoarea minimă, atunci este mai bine să nu utilizați acest tranzistor. După verificarea curentului, ar trebui să verificați tensiunea. Fără a scoate sondele de la terminale, multimetrul trebuie comutat la măsurarea tensiunii în intervalul de până la un volt. Sub aceeași iluminare, dispozitivul ar trebui să arate o tensiune de aproximativ 0,3 volți. Dacă indicatorii de curent și tensiune corespund valorilor date, atunci tranzistorul este potrivit pentru utilizare ca fotocelulă ca parte a unei baterii solare.

Schema de conectare a tranzistorilor dintr-o baterie solară

Dacă este posibil, puteți încerca să alegeți tranzistori cu performanță maximă. Pentru unele tranzistoare, în ceea ce privește locația bornelor pentru montarea bateriei, joncțiunea bază-emițător poate fi mai convenabilă. Apoi ieșirea colectorului rămâne liberă. O ultimă notă de reținut atunci când faceți o baterie cu gel din tranzistori. La asamblarea bateriei, trebuie să aveți grijă să îndepărtați căldura, deoarece atunci când este încălzit, cristalul semiconductor, începând cu aproximativ +25°C, pierde aproximativ 0,5% din tensiunea inițială la fiecare grad ulterior.

Tranzistoare P203E cu radiatoare de răcire

Într-o zi însorită de vară, un cristal de siliciu se poate încălzi până la o temperatură de +80°C. Cu asa temperatura ridicata Fiecare element care alcătuiește o baterie cu heliu poate pierde în medie până la 0,085 volți. Astfel, eficiența unei astfel de baterii de casă va scădea vizibil. Pentru a minimiza pierderile este nevoie de un radiator.

Un tranzistor obișnuit ca element al solar fotovoltaic

Pe lângă faptul că un tranzistor obișnuit poate fi transformat destul de ușor într-un convertor fotoelectric, cu puțină imaginație poate fi folosit în alte circuite utile folosind proprietățile fotoelectrice ale unui semiconductor. Iar domeniul de aplicare al acestor proprietăți poate fi cel mai neașteptat. Mai mult, tranzistorul modificat poate fi folosit în două versiuni - în modul baterie solară și în modul fototranzistor. În modul baterie solară, semnalul electric generat de semiconductor atunci când este iluminat este îndepărtat de la două terminale (bază - colector sau bază - emițător) fără nicio modificare.

Un fototranzistor este un dispozitiv semiconductor care răspunde la fluxul de lumină și funcționează în toate domeniile spectrale. Acest dispozitiv transformă radiația într-un semnal electric curent continuu, în timp ce îl întărește. Curentul de colector al fototranzistorului depinde de puterea radiației. Cu cât zona de bază a fototranzistorului este iluminată mai intens, cu atât curentul colectorului devine mai mare.

Dintr-un tranzistor obișnuit puteți face nu numai o celulă foto care transformă energia luminii în energie electrică. Un tranzistor obișnuit poate fi ușor convertit într-un fototranzistor, iar noile sale pot fi folosite în viitor funcţionalitate. Aproape orice tranzistoare sunt potrivite pentru această modificare. De exemplu, seria MP. Dacă întoarcem tranzistorul cu cablurile în sus, vom vedea că pinul de bază este lipit direct pe corpul tranzistorului, iar pinii emițătorului și colectorului sunt izolați și introduși în interior. Electrozii tranzistorului sunt aranjați într-un triunghi. Dacă rotiți tranzistorul astfel încât vârful acestui triunghi - baza - să fie îndreptat spre dvs., colectorul va fi în stânga și emițătorul în dreapta.

Carcasa tranzistorului împământat din partea emițătorului

Acum, folosind un fișier, ar trebui să șlefuiți cu grijă carcasa tranzistorului de pe partea emițătorului până când obțineți o gaură de trecere. Fototranzistorul este gata de utilizare. La fel ca o fotocelulă realizată dintr-un tranzistor, un fototranzistor de casă poate fi folosit diverse scheme receptiv la lumină. De exemplu, în senzorii de lumină care controlează pornirea și oprirea, de exemplu, iluminarea externă.

Schema de circuit a unui senzor de lumină simplu

Ambele tranzistoare pot fi utilizate în circuitele de urmărire a soarelui pentru a controla rotația panouri solare. Semnal slab Acești tranzistori sunt destul de ușor de amplificat, de exemplu, tranzistor compus Darlington, care, la rândul său, poate deja controla releele de putere.

Există o mulțime de exemple de utilizare a unor astfel de produse de casă. Sfera de aplicare a acestora este limitată doar de imaginația și experiența persoanei care a preluat o astfel de muncă. Ghirlande intermitente pentru brad de Crăciun, variatoare în cameră, controlul luminii cabanei de vară... Toate acestea se pot face cu propriile mâini.