Baterie solară realizată din tranzistoare vechi. Cum se face o baterie solară din tranzistori sau diode? Frecvențele înalte pun probleme

Principiul controlului semiconductorului curentului electric era cunoscut la începutul secolului XX. 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. Familie tranzistoare cu germaniu nu diferă în stabilitatea caracteristicilor și erau foarte dependente 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. Curentul electric este împiedicat de 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 și structurii lor de funcționare, 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 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." Să remarcăm doar că dispozitivul a primit denumirea de „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 într-un singur sens.

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 conectării cristalelor cu diferite tipuri de 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).

Tranzistoarele NPN funcționează într-un mod similar. Se modifică doar polaritatea tensiunilor. Dispozitive cu structura n-p-n au conductivitate directă. Tranzistoarele de tip pnp au conductivitate inversă.

Rămâne de adăugat că cristal semiconductor reacţionează în 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.

Scheme cu emițător comun avea:

• câștig mare de curent și tensiune;
• câștig redus de putere;
• 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 în 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 unui tranzistor într-un limbaj simplu

Electronicele ne înconjoară peste tot. Dar aproape nimeni nu se gândește la cum funcționează toată treaba asta. De fapt, este destul de simplu. Este exact ceea ce vom încerca să arătăm astăzi. Să începem cu un element atât de important ca tranzistorul. Vă vom spune ce este, ce face și cum funcționează tranzistorul.

Ce este un tranzistor?

tranzistor– un dispozitiv semiconductor conceput pentru a controla curentul electric.

Unde se folosesc tranzistoarele? Da peste tot! Aproape nicio tehnologie modernă nu poate face fără tranzistori. schema electrica. Sunt utilizate pe scară largă în producție tehnologia calculatoarelor, echipamente audio și video.

Vreme când Microcircuitele sovietice erau cele mai mari din lume, au trecut, iar dimensiunea tranzistoarelor moderne este foarte mică. Astfel, cele mai mici dispozitive sunt de ordinul unui nanometru!

Consolă nano- denotă o valoare de ordinul a zece până la minus a noua putere.

Cu toate acestea, există și exemplare gigantice care sunt folosite în primul rând în domeniile energiei și industriei.

Exista tipuri diferite tranzistoare: bipolare și polare, conducție directă și inversă. Cu toate acestea, funcționarea acestor dispozitive se bazează pe același principiu. Un tranzistor este un dispozitiv semiconductor. După cum se știe, într-un semiconductor purtătorii de sarcină sunt electroni sau găuri.

Regiunea cu electroni în exces este indicată prin literă n(negativ), iar regiunea cu conductivitatea orificiilor este p(pozitiv).

Cum funcționează un tranzistor?

Pentru a face totul foarte clar, să ne uităm la lucru tranzistor bipolar (cel mai popular tip).

(denumit în continuare pur și simplu tranzistor) este un cristal semiconductor (cel mai des folosit siliciu sau germaniu), împărțit în trei zone cu conductivități electrice diferite. Zonele sunt denumite în consecință colector, bazaȘi emițător. Dispozitivul tranzistorului și reprezentarea sa schematică sunt prezentate în figura de mai jos

Tranzistori de conducție înainte și invers. Tranzistoarele P-n-p se numesc tranzistori cu conducție directă, iar tranzistoarele n-p-n se numesc tranzistori cu conducție inversă.

Acum să vorbim despre cele două moduri de funcționare ale tranzistoarelor. Funcționarea tranzistorului în sine este similară cu funcționarea unui robinet sau supapă de apă. Doar în loc de apă - electricitate. Există două stări posibile ale tranzistorului - funcționare (tranzistor deschis) și stare de repaus (tranzistor închis).

Ce înseamnă? Când tranzistorul este oprit, nu trece curent prin el. În starea deschisă, când un curent de control mic este aplicat la bază, tranzistorul se deschide și un curent mare începe să curgă prin emițător-colector.

Procese fizice într-un tranzistor

Și acum mai multe despre de ce totul se întâmplă astfel, adică de ce se deschide și se închide tranzistorul. Hai sa luam tranzistor bipolar. Lăsați-l să fie n-p-n tranzistor.

Dacă conectați o sursă de alimentare între colector și emițător, electronii colectorului vor începe să fie atrași de pozitiv, dar nu va exista curent între colector și emițător. Acest lucru este împiedicat de stratul de bază și de stratul emițător însuși.

Dacă conectați o sursă suplimentară între bază și emițător, electronii din regiunea n a emițătorului vor începe să pătrundă în regiunea de bază. Ca urmare, zona bazei va fi îmbogățită cu electroni liberi, dintre care unii se vor recombina cu găuri, unii vor curge către plusul bazei, iar unii (majoritatea) vor merge la colector.

Astfel, tranzistorul se dovedește a fi deschis, iar curentul emițător-colector curge în el. Dacă tensiunea de bază este crescută, va crește și curentul colector-emițător. Mai mult, cu o mică modificare a tensiunii de control, se observă o creștere semnificativă a curentului prin colector-emițător. Pe acest efect se bazează funcționarea tranzistorilor în amplificatoare.

Aceasta, pe scurt, este esența modului în care funcționează tranzistoarele. Trebuie să calculați un amplificator de putere folosind tranzistori bipolari peste noapte sau să efectuați munca de laborator pentru a studia funcționarea unui tranzistor? Aceasta nu este o problemă nici măcar pentru un începător dacă apelați la ajutorul specialiștilor noștri de servicii pentru studenți.

Nu ezitați să căutați ajutor profesionist în astfel de cazuri probleme importante ca sa studiezi! Și acum că aveți deja o idee despre tranzistori, vă sugerăm să vă relaxați și să urmăriți videoclipul de la Korn „Twisted transistor”! De exemplu, decideți să contactați Studentul prin corespondență.

Acest articol va fi de interes în primul rând pentru cei care iubesc și știu să facă lucruri. 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, vă puteți face singur din tranzistori baterie solară, pe baza acestei baterii solare poate fi asamblată 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, o celulă solară poate fi făcută din destui tranzistori de siliciu.

Pentru a face o baterie cu gel, cel mai bine este să folosiți vechi dispozitive puternice, marcat „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 bateriei care este creată depinde de structura tranzistoarelor utilizate (pnp sau npn). 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 convențional 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. Și zona de aplicare a acestor proprietăți poate fi cea mai neașteptată. 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 tine, colectorul va fi în stânga și emițătorul în dreapta.

Carcasa tranzistorului împământat din partea emițătorului

Acum, folosind o pilă cu ac, ar trebui să șlefuiți cu grijă carcasa tranzistorului de pe partea emițătorului până când obțineți un orificiu traversant. 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 panourilor 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.

După ce tu și cu mine am început să studiem tranzistorii bipolari, 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. El se reprezintă pe sine tranzistor de siliciu Conductivitate 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 între diode în care distanța dintre două joncțiuni P-N cum la luna?