Spiegazione dell'elettronica elementare

Per un principiante all'elettronica, alla costruzione progetti elettronici di base da uno schema elettrico potrebbe essere schiacciante. Questa guida rapida ha lo scopo di assistere i neofiti fornendo loro utili dettagli sulle parti elettroniche e sulle tecniche di costruzione dei circuiti. Esamineremo parti elementari come resistori, condensatori, induttori, trasformatori e potenziometri.

RESISTORI

Un resistore è una parte che dissipa potenza, normalmente per mezzo del calore. L'implementazione è definita dalla relazione nota come legge di Ohm: V = I X R dove V è la tensione sul resistore in volt, I si riferisce alla corrente attraverso il resistore in ampere e R è il valore del resistore in ohm. Le rappresentazioni di un resistore sono mostrate in Fig. 1.1.

O siamo in grado di farlo fare uso di resistore per alterare la tensione in una posizione specifica del circuito, oppure potremmo applicarla per modificare la corrente in una posizione desiderata del circuito.

Il valore del resistore può essere identificato attraverso gli anelli colorati che lo circondano. Troverai 3 anelli o fasce fondamentali che ci comunicano questi dettagli (Fig. 1.2).

Le bande sono dipinte con colori specifici e ciascuna fascia colorata rappresenta un numero come mostrato nella Tabella 1.1. Ad esempio, quando le bande sono marroni, rosse e arancioni, il valore del resistore sarà 12 X 1,00,0 o 12.000 ohm 1.000 ohm è normalmente identificato come kilohm ok, mentre 1.000.000 è chiamato megohm o MOhm.

L'ultimo anello o fascia colorata indica l'ampiezza di tolleranza del resistore, per il particolare valore del resistore. L'oro mostra una tolleranza del + o - 5% (± 5%), l'argento significa che è + o - 10% (± 10%). Se non è presente alcuna banda di tolleranza, di solito significa che la tolleranza è ± 20%.

In generale, più grande è il resistore, maggiore è la potenza che può essere valutato per gestire. La potenza nominale in watt può variare da 1/8 W fino a molti watt. Questa potenza è fondamentalmente il prodotto della tensione (V) e della corrente (I) che passa attraverso il resistore.

Applicando la legge di Ohm possiamo determinare la potenza (P) dissipata da un resistore come P = V X I = I ^ 2R = V ^ 2 / R dove R è il valore del resistore. Non troverai alcun aspetto elettrico negativo mentre lavori con un resistore che potrebbe essere praticamente più grande delle specifiche richieste.

L'unico piccolo inconveniente potrebbe essere sotto forma di maggiori dimensioni meccaniche e forse maggiori costi.

CONDENSATORI

Il nome precedente per qualsiasi condensatore era condensatore, anche se il nome attuale sembra più correlato alla sua funzione effettiva. Un condensatore è progettato con una 'capacità' di immagazzinare energia elettrica.

La funzione fondamentale di un condensatore è quella di consentire il passaggio di una corrente alternata (c.a.) attraverso di esso ma bloccare una corrente continua (c.c.).

Un'altra considerazione cruciale è che nel caso in cui una c.c. la tensione, ad esempio attraverso una batteria, è collegata attraverso un condensatore per un momento, essenzialmente questa CC continuerà a rimanere sui conduttori del condensatore fino a quando un elemento come un resistore non viene unito su di esso, o potresti eventualmente mettere in corto i terminali del condensatore l'uno con l'altro provocando la scarica dell'energia immagazzinata.

COSTRUZIONE

Generalmente, un condensatore è costituito da una coppia di piastre separate da un contenuto isolante noto come dielettrico.

Il dielettrico può essere formato da aria, carta, ceramica, polistirolo o qualsiasi tipo di diverso materiale appropriato. Per valori di capacità maggiori viene impiegato un elettrolita per la separazione dielettrica. Questa sostanza elettrolitica ha la capacità di immagazzinare energia elettrica con grande efficienza.

Una CC costante è comunemente richiesta per il funzionamento capacitivo. Questo è il motivo per cui negli schemi circuitali troviamo il cavo positivo del condensatore indicato come un blocco bianco mentre il lato negativo come un blocco nero.

I condensatori variabili o regolabili includono palette rotanti separate da un traferro o da un isolante come la mica. Quanto queste alette si sovrappongono l'una all'altra, determina il grandezza della capacità , e questo può essere variato o regolato spostando l'alberino del condensatore variabile.

La capacità viene misurata a Farads. Tuttavia, un condensatore Farad potrebbe essere sostanzialmente grande per qualsiasi uso pratico. Pertanto, i condensatori sono designati in microfarad (uF), nanofarad (nF) o in picofarad (pF).

Un milione di picofarad corrisponde a un singolo microfarad e un milione di microfarad equivale a un Farad in grandezza. Sebbene i nanofarad (nF) non siano usati molto spesso, un nanofarad rappresenta mille picofarad.

Occasionalmente potresti trovare condensatori più piccoli con codici colore contrassegnati su di essi, proprio come i resistori.

Per questi, i valori potrebbero essere determinati in pF come dimostrato nella tabella dei colori adiacente. La coppia di bande in basso fornisce la tolleranza e la massima tensione lavorabile del condensatore.

È da notare che la tensione nominale stampata sul corpo del condensatore rappresenta il limite di tensione massimo assoluto tollerabile del condensatore che non deve mai essere superato. Inoltre, quando sono coinvolti condensatori elettrolitici, la polarità deve essere attentamente controllata e saldata di conseguenza.

INDUTTORI

Nei circuiti elettronici Induttore le caratteristiche di lavoro sono esattamente l'opposto dei condensatori. Gli induttori mostrano la tendenza a far passare una corrente continua attraverso di loro, ma cercano di opporsi o resistere alla corrente alternata. Di solito sono sotto forma di bobine di filo di rame super smaltato, normalmente avvolte attorno a un ex.

Per creare valore elevato induttori , un materiale ferroso viene normalmente introdotto come nucleo, oppure può essere installato come una copertura che circonda esternamente la bobina.

Una caratteristica importante dell'induttore è la sua capacità di generare un 'e.m.f.' non appena una tensione applicata viene rimossa attraverso un induttore. Questo normalmente accade a causa della caratteristica intrinseca di un induttore per compensare la perdita della corrente originale attraverso la corrente.

I simboli schematici dell'induttore possono essere visti nella Fig. 1.5. L'unità di induttanza è l'Henry, sebbene millihenrys o microhenrys (mH e rispettivamente) siano normalmente utilizzati per misurazione degli induttori nelle applicazioni pratiche.

Un millihenry ha 1000 microhenry mentre mille millihenry equivalgono a un Henry. Gli induttori sono uno di quei componenti che non sono facili da misurare soprattutto se il valore effettivo non viene stampato. Anche questi diventano ancora più complessi da misurare quando vengono costruiti in casa utilizzando parametri non standard.

Quando gli induttori vengono utilizzati per bloccare i segnali CA, vengono chiamati induttanze a radiofrequenza o induttanze RF (RFC). Gli induttori vengono utilizzati con i condensatori per formare circuiti sintonizzati, che consentono solo la banda di frequenze calcolata e bloccano il resto.

CIRCUITI OTTIMIZZATI

Un circuito sintonizzato (Fig. 1.6), che coinvolge un induttore L e un condensatore C, essenzialmente consentirà a una particolare frequenza di spostarsi e bloccherà tutte le altre frequenze, oppure bloccherà un valore di frequenza specifico e lascerà passare tutte le altre. attraverso.

Una misura della selettività di un circuito sintonizzato che accerta il valore della frequenza diventa il suo fattore Q (per qualità).

Questo valore sintonizzato della frequenza è anche definito come frequenza di risonanza (f0) e viene misurato in hertz o cicli al secondo.

Un condensatore e un induttore possono essere utilizzati in serie o in parallelo per formare a circuito sintonizzato risonante (Fig. 1.6.a). Un circuito sintonizzato in serie può avere una perdita bassa rispetto a un circuito sintonizzato in parallelo (Fig. 1.6.b) ha una perdita elevata.

Quando citiamo la perdita qui, di solito si riferisce al rapporto tra la tensione attraverso la rete e la corrente che scorre attraverso la rete. Questo è anche noto come impedenza (Z).

I nomi alternativi per questa impedenza per componenti specifici possono essere nella forma ad es. resistenza (R) per resistori e reattanza (X) per induttori e condensatori.

TRASFORMATORI

Vengono utilizzati trasformatori per aumentare una tensione / corrente alternata in ingresso a livelli di uscita più alti o per abbassare la stessa a livelli di uscita più bassi. Questo funzionamento garantisce anche simultaneamente un completo isolamento elettrico tra l'ingresso AC e l'uscita AC. Un paio di trasformatori possono essere visti in Fig. 1.7.

Le manifatture indicano tutti i dettagli sul lato primario o di input tramite il suffisso '1'. Il lato secondario, o lato di uscita, è indicato dal suffisso '2' T1 e T2 indicano la quantità di giri sul primario e sul secondario corrispondentemente. Poi:

Quando un trasformatore è progettato per abbassare la tensione di rete 240 V a una tensione inferiore, diciamo 6 V, il lato primario comporta un numero di giri relativamente più elevato utilizzando un filo di diametro più sottile mentre il lato secondario è costruito utilizzando un numero di giri relativamente minore ma utilizzando un filo di diametro molto più spesso.

Ciò è dovuto al fatto che la tensione più alta coinvolge una corrente proporzionalmente più bassa e quindi un filo più sottile, mentre la tensione più bassa coinvolge una corrente proporzionalmente più alta e quindi un filo più spesso. I valori di potenza netta primaria e secondaria (V x I) sono quasi uguali in un trasformatore ideale.

Quando l'avvolgimento del trasformatore ha una presa di filo estratta da una delle spire (Fig. 1.7.b), si ottiene la divisione della tensione dell'avvolgimento attraverso la presa che è proporzionale al numero di spire sull'avvolgimento separate da filo a presa centrale.

L'ampiezza della tensione netta attraverso l'avvolgimento secondario da un'estremità all'altra sarà ancora in base alla formula mostrata sopra

Quanto può essere grande un trasformatore dipende dalla grandezza della sua specifica di corrente secondaria. Se la specifica corrente è maggiore, anche le dimensioni del trasformatore aumentano proporzionalmente.

Esistono anche trasformatori miniaturizzati progettati per circuiti ad alta frequenza , come le radio, trasmettitori ecc e hanno un condensatore integrato collegato attraverso l'avvolgimento.

Come utilizzare i semiconduttori nei progetti elettronici

Di: Forest M. Mims

Costruire e sperimentare progetti elettronici può essere gratificante, ma molto impegnativo. Diventa ancora più soddisfacente, quando tu come a hobbista finire di costruire un progetto di circuito, accenderlo e trovare un utile modello funzionante sviluppato da una manciata di componenti spazzatura. Questo ti fa sentire un creatore, mentre il progetto di successo mostra i tuoi enormi sforzi e conoscenze nel rispettivo campo.

Questo potrebbe essere solo per divertirti nel tempo libero. Alcune altre persone potrebbero voler realizzare un progetto che non è ancora stato prodotto, o potrebbero personalizzare un prodotto elettronico di mercato in una versione più innovativa.

Per avere successo o risolvere un guasto al circuito, sarà necessario essere esperti sul funzionamento dei vari componenti e su come implementarli correttamente nei circuiti pratici. OK, quindi veniamo al punto.

In questo tutorial inizieremo i semiconduttori.

Come Semiconduttore è stato creato utilizzando silicio

Troverai una varietà di componenti semiconduttori, ma il silicio, che è l'elemento principale della sabbia, è tra gli elementi più noti. Un atomo di silicio è costituito da soli 4 elettroni all'interno del suo guscio più esterno.

Tuttavia, potrebbe piacere prenderne 8. Di conseguenza, un atomo di silicio collabora con i suoi atomi vicini per condividere gli elettroni nel modo seguente:

Quando un gruppo di atomi di silicio condivide i propri elettroni esterni, si ottiene la formazione di una disposizione nota come cristallo.

Il disegno sotto mostra un cristallo di silicio con solo i loro elettroni esterni. Nella sua forma pura il silicio non fornisce uno scopo utile.

Per questo motivo i produttori migliorano questi articoli a base di silicio con fosforo, boro e ingredienti aggiuntivi. Questo processo è chiamato 'drogaggio' del silicio. Una volta implementato il drogaggio, il silicio viene potenziato con utili proprietà elettriche.

P e N Doped Silicon : Elementi come il boro, fosforo, possono essere utilizzati efficacemente per combinarsi con atomi di silicio per la produzione di cristalli. Ecco il trucco: un atomo di boro include solo 3 elettroni nel suo guscio esterno, mentre un atomo di fosforo include 5 elettroni.

Quando il silicio viene combinato o drogato con alcuni elettroni di fosforo, si trasforma in silicio di tipo n (n = negativo). Quando il silicio viene fuso con atomi di boro a cui manca un elettrone, il silicio viene trasformato in un silicio di tipo p (p = positivo).

Silicio di tipo P. Quando l'atomo di boro viene drogato con un ammasso di atomi di silicio, dà origine a una cavità elettronica vuota chiamata 'buco'.

Questo buco rende possibile che un elettrone proveniente da un atomo vicino 'cada' nella fessura (buco). Ciò significa che un 'buco' ha cambiato la sua posizione in una nuova posizione. Tieni presente che i fori possono fluttuare facilmente sul silicio (allo stesso modo in cui le bolle si muovono sull'acqua).

Tipo N in silicone. Quando un atomo di fosforo viene combinato o drogato con un ammasso di atomi di silicio, il sistema fornisce un elettrone aggiuntivo che può trasferirsi attraverso il cristallo di silicio con relativo comfort.

Dalla spiegazione di cui sopra si capisce che un silicio di tipo n faciliterà il passaggio degli elettroni facendo saltare gli elettroni da un atomo all'altro.

D'altra parte un silicio di tipo p consentirà anche il passaggio di elettroni ma in direzione opposta. Perché in un tipo p, sono i buchi o i gusci di elettroni vuoti che stanno causando il trasferimento degli elettroni.

È come confrontare una persona che corre per terra e una persona che corre su un file tapis roulant . Quando una persona corre sul terreno il terreno rimane fermo e la persona si sposta in avanti, mentre sul tapis roulant la persona rimane ferma, il terreno si muove all'indietro. In entrambe le situazioni, la persona sta attraversando un relativo movimento in avanti.

Comprensione dei diodi

I diodi possono essere paragonati alle valvole e quindi svolgono un ruolo cruciale nei progetti elettronici per il controllo della direzione del flusso di elettricità all'interno di una configurazione di circuito.

Sappiamo che sia il silicio di tipo n che quello p hanno la capacità di condurre l'elettricità. La resistenza di entrambe le varianti dipende dalla percentuale di lacune o dagli elettroni extra che possiede. Di conseguenza, i due tipi possono anche essere in grado di comportarsi come resistori, limitando la corrente e consentendole di fluire solo in una direzione specifica.

Creando molti silicio di tipo p all'interno di una base di silicio di tipo n, gli elettroni possono essere limitati a muoversi attraverso il silicio in una sola direzione. Questa è l'esatta condizione di lavoro che può essere osservata nei diodi, creati con un drogaggio di silicio a giunzione p-n.

Come funziona il diodo

La figura seguente ci aiuta a ottenere un facile chiarimento su come un diodo risponde all'elettricità in una sola direzione (avanti) e garantisce il blocco dell'elettricità nella direzione opposta (inversa).

Nella prima figura, la differenza di potenziale della batteria fa sì che i buchi e gli elettroni si respingano verso la giunzione p-n. Nel caso in cui il livello di tensione superi 0,6 V (per un diodo al silicio), gli elettroni vengono stimolati a saltare attraverso la giunzione e fondersi con i fori, rendendo possibile il trasferimento di una carica di corrente.

Nella seconda figura, la differenza di potenziale della batteria fa sì che i buchi e gli elettroni vengano allontanati dalla giunzione. Questa situazione impedisce al flusso di carica o alla corrente di bloccarne il percorso. I diodi sono tipicamente incapsulati in un minuscolo involucro di vetro cilindrico.

Una fascia circolare scura o biancastra contrassegnata attorno a un'estremità del corpo del diodo identifica il suo terminale catodico. L'altro terminale diventa naturalmente il terminale dell'anodo. L'immagine sopra mostra sia l'involucro fisico del diodo che il suo simbolo schematico.

Ormai abbiamo capito che un diodo può essere paragonato a un interruttore elettronico unidirezionale. Hai ancora bisogno di cogliere appieno alcuni altri fattori di funzionamento del diodo.

Di seguito sono riportati alcuni punti cruciali:

1. Un diodo potrebbe non condurre elettricità fino a quando la tensione diretta applicata non raggiunge un particolare livello di soglia.

Per i diodi al silicio, è di circa 0,7 volt.

2. Quando la corrente diretta diventa troppo alta o superiore al valore specificato, il diodo semiconduttore potrebbe rompersi o bruciarsi! E i contatti del terminale interno potrebbero disintegrarsi.

Se l'unità brucia, il diodo può improvvisamente mostrare una conduzione attraverso entrambe le direzioni dei terminali. Il calore generato a causa di questo malfunzionamento potrebbe eventualmente vaporizzare l'unità!

3. Una tensione inversa eccessiva può causare la conduzione di un diodo nella direzione opposta. Poiché questa tensione è piuttosto elevata, il picco di corrente imprevisto potrebbe rompere il diodo.

Tipi e usi dei diodi

I diodi sono disponibili in molte forme e specifiche diverse. Di seguito sono riportate alcune delle forme importanti comunemente utilizzate nei circuiti elettrici:

Diodo di segnale piccolo: Questi tipi di diodi possono essere utilizzati per la conversione da ca a cc a bassa corrente, per rilevare o demodulare segnali RF , in tensione applicazione moltiplicatore , operazioni logiche, per neutralizzare picchi di alta tensione, ecc. per realizzare raddrizzatori di potenza.

Raddrizzatori di potenza Diodi : hanno attributi e caratteristiche simili come un piccolo diodo di segnale, ma questi sono classificati gestire grandi quantità di corrente . Questi sono montati su grandi involucri di metallo che aiutano ad assorbire e dissipare il calore indesiderato e distribuirlo su una piastra del dissipatore di calore collegata.

I raddrizzatori di potenza possono essere visti principalmente negli alimentatori. Le varianti comuni sono 1N4007, 1N5402 / 5408, 6A4 ecc

Diodo Zener : Questo è un tipo speciale di diodo caratterizzato da una specifica tensione di rottura inversa. Ciò significa che i diodi zener possono funzionare come un interruttore limitatore di tensione. I diodi Zener sono classificati con tensioni di rottura assolute (Vz) che possono variare da 2 a 200 volt.

Diodo a emissione di luce o LED : Tutti i tipi di diodi hanno la proprietà di emettere un po 'di radiazione elettromagnetica quando applicati a una tensione di trasmissione diretta.

Tuttavia, i diodi creati utilizzando materiali semiconduttori come il fosfuro di arseniuro di gallio hanno la capacità di emettere una quantità di radiazioni significativamente maggiore rispetto ai normali diodi al silicio. Questi sono chiamati diodi emettitori di luce o LED.

Fotodiodo : Proprio come i diodi emettono una certa radiazione, mostrano anche un certo livello di conduzione quando sono illuminati da una fonte di luce esterna.
Tuttavia, i diodi appositamente progettati per rilevare e rispondere alla luce o all'illuminazione sono chiamati fotodiodi.

Incorporano una finestra di vetro o plastica che consente alla luce di entrare nell'area sensibile alla luce del diodo.

Tipicamente questi hanno un'ampia area di giunzione per l'esposizione richiesta alla luce.

Il silicio facilita la realizzazione di fotodiodi efficienti.

Diversi tipi di diodi sono ampiamente utilizzati in moltissime applicazioni. Per il momento, parliamo di un paio di funzioni importanti per il piccolo segnale diodi e raddrizzatori :

Il primo è un circuito raddrizzatore a onda singola attraverso il quale una corrente alternata con un'alimentazione a doppia polarità variabile viene raddrizzata in un segnale o tensione a polarità singola (cc).

La seconda configurazione è il circuito raddrizzatore a onda intera che comprende una configurazione a quattro diodi ed è anche definito come raddrizzatore a ponte . Questa rete ha la capacità di raddrizzare entrambe le metà di un segnale di ingresso CA.

Osservare la distinzione nel risultato finale dei due circuiti. Nel circuito a semionda un solo ciclo dell'ingresso AC produce un'uscita, mentre nel circuito full bridge entrambi i semicicli si trasformano in un'unica polarità DC.

Il transistor

Un progetto elettronico può essere praticamente impossibile da completare senza un transistor, che in realtà costituisce l'elemento di base dell'elettronica.

I transistor sono dispositivi semiconduttori con tre terminali o conduttori. Una quantità eccezionalmente piccola di corrente o tensione su uno dei conduttori consente il controllo di una quantità significativamente maggiore di passaggio di corrente attraverso gli altri due conduttori.

Ciò implica che i transistor sono più adatti per funzionare come amplificatori e regolatori di commutazione. Troverai due gruppi primari di transistor: bipolare (BJT) e effetto di campo (FET).

In questa discussione ci concentreremo solo sui transistor bipolari BJT. In parole povere, aggiungendo una giunzione complementare a un diodo a giunzione p-n diventa possibile creare un 'sandwich' di silicio a 3 compartimenti. Questa formazione simile a un sandwich può essere n-p-n o p-n-p.

In entrambi i casi, la regione della sezione mediana funziona come un rubinetto o un sistema di controllo che regola la quantità di elettroni o lo spostamento di carica attraverso i 3 strati. Le 3 sezioni di un transistor bipolare sono l'emettitore, la base e il collettore. La regione di base può essere piuttosto sottile e ha molti meno atomi di drogaggio rispetto all'emettitore e al collettore.

Di conseguenza, una corrente di base dell'emettitore molto ridotta si traduce in una corrente emettitore-collettore significativamente più grande da spostare. Diodi e transistor sono simili con molte proprietà cruciali:

La giunzione base-emettitore che assomiglia a una giunzione a diodo non consentirà il trasferimento di elettroni a meno che la tensione diretta non superi 0,7 volt. Una quantità eccessiva di corrente provoca il riscaldamento del transistor e si comporta in modo efficiente.

Nel caso in cui la temperatura di un transistor aumenti in modo significativo, potrebbe essere necessario spegnere il circuito! Alla fine, una quantità eccessiva di corrente o tensione può causare un danno permanente al materiale semiconduttore che costituisce il transistor.

Oggi si possono trovare vari tipi di transistor. Esempi comuni sono:

Piccolo segnale e commutazione : Questi transistor vengono applicati per amplificare i segnali di ingresso a basso livello a livelli relativamente più grandi. I transistor di commutazione vengono creati per accendersi completamente o per spegnersi completamente. Diversi transistor possono essere utilizzati allo stesso modo per amplificare e commutare in modo altrettanto piacevole.

Transistor di potenza : Questi transistor sono impiegati in amplificatori e alimentatori ad alta potenza. Questi transistor sono tipicamente di grandi dimensioni e con un involucro metallico esteso per facilitare una maggiore dissipazione del calore e raffreddamento, e anche per una facile installazione dei dissipatori di calore.

Alta frequenza : Questi transistor sono per lo più utilizzati gadget basati su RF come radio, TV e microonde. Questi transistor sono costruiti con una regione di base più sottile e hanno dimensioni del corpo ridotte. I simboli schematici per i transistor npn e pnp possono essere visti di seguito:

Ricordare che il segno della freccia che indica il perno emettitore punta sempre verso la direzione del flusso dei fori. Quando il segno della freccia mostra una direzione opposta alla base, il BJT ha un emettitore costituito da materiale di tipo n.

Questo segno identifica specificamente il transistor come un dispositivo n-p-n con base avente un materiale di tipo p. D'altra parte, quando il segno della freccia è rivolto verso la base, ciò indica che la base è costituita da materiale di tipo n, e dettagli che l'emettitore e il collettore sono entrambi costituiti da materiale di tipo p e, di conseguenza, il dispositivo è un pnp BJT.

Come Usa transistor bipolari

Quando un potenziale di terra o 0 V viene applicato alla base di un transistor npn, inibisce il flusso di corrente attraverso i terminali emettitore-collettore e il transistor viene reso 'spento'.

Nel caso in cui la base sia polarizzata in avanti applicando una differenza di potenziale di almeno 0,6 volt attraverso i piedini dell'emettitore di base del BJT, avvia istantaneamente il flusso di corrente dall'emettitore ai terminali del collettore e si dice che il transistor sia commutato ' su.'

Sebbene i BJT siano alimentati solo con questi due metodi, il transistor funziona come un interruttore ON / OFF. Nel caso in cui la base sia polarizzata in avanti, l'ampiezza della corrente emettitore-collettore diventa dipendente dalle variazioni relativamente minori della corrente di base.

Il il transistor in questi casi funziona come un amplificatore . Questo particolare argomento si riferisce a un transistor in cui l'emettitore dovrebbe essere il terminale di terra comune per il segnale di ingresso e di uscita sia, e viene indicato come circuito a emettitore comune . Alcuni circuiti di base a emettitore comune possono essere visualizzati attraverso i seguenti schemi.

Transistor come interruttore

Questa configurazione del circuito accetta solo due tipi di segnale di ingresso, un segnale di 0 V o di terra o una tensione positiva + V superiore a 0,7 V. Pertanto, in questa modalità il transistor può essere acceso o spento. Il resistore alla base potrebbe essere qualsiasi cosa tra 1K e 10K ohm.

Amplificatore DC a transistor

In questo circuito il resistenza variabile crea una polarizzazione diretta al transistor e regola l'ampiezza della corrente base / emettitore. Il metro mostra la quantità di corrente consegnati attraverso i cavi dell'emettitore del collettore.

Il resistore della serie di misuratori garantisce la sicurezza del misuratore contro una corrente eccessiva e previene danni alla bobina del misuratore.

In un circuito applicativo reale al potenziometro può essere aggiunto un sensore resistivo, la cui resistenza varia in risposta a un fattore esterno come luce, temperatura, umidità ecc.

Tuttavia, in situazioni in cui i segnali di ingresso variano rapidamente, diventa applicabile un circuito amplificatore CA come spiegato di seguito:

Amplificatore AC a transistor

Lo schema del circuito mostra un circuito amplificatore AC transistorizzato molto semplice. Il condensatore posizionato all'ingresso impedisce a qualsiasi forma di DC di entrare nella base. Il resistore applicato per la polarizzazione di base viene calcolato per stabilire una tensione che è la metà del livello di alimentazione.

Il segnale che viene amplificato 'scivola' lungo questa tensione costante e cambia la sua ampiezza al di sopra e al di sotto di questo livello di tensione di rifrazione.

Se il resistore di polarizzazione non fosse utilizzato, solo la metà dell'alimentazione al di sopra del livello di 0,7 V verrebbe amplificata causando elevate quantità di spiacevoli distorsioni.

Per quanto riguarda la direzione della corrente

Sappiamo che quando gli elettroni viaggiano attraverso un conduttore, genera un flusso di corrente attraverso il conduttore.

Poiché, tecnicamente il movimento degli elettroni è in realtà da una regione caricata negativamente a una regione caricata positivamente, allora perché il segno della freccia in un simbolo di diodo sembra indicare un flusso opposto di elettroni.

Questo può essere spiegato con un paio di punti.

1) Secondo la teoria iniziale di Benjamin Franklin, si presumeva che il flusso di elettricità fosse dalla regione carica positiva a quella negativa. Tuttavia, una volta scoperti gli elettroni, ha rivelato la verità effettiva.

Tuttavia, la percezione ha continuato a rimanere la stessa e gli schemi hanno continuato a seguire l'immaginazione convenzionale in cui il flusso di corrente viene mostrato da positivo a negativo, perché in qualche modo pensare il contrario ci rende difficile simulare i risultati.

2) Nel caso dei semiconduttori, in realtà sono i fori che viaggiano di fronte agli elettroni. Questo fa sembrare che gli elettroni stiano passando da positivo a negativo.

Per essere precisi, va notato che il flusso di corrente è in realtà il flusso di carica creato dalla presenza o dall'assenza dell'elettrone, ma per quanto riguarda il simbolo elettronico troviamo semplicemente l'approccio convenzionale più facile da seguire,

Il tiristore

Proprio come i transistor, anche i tiristori sono dispositivi semiconduttori che hanno tre terminali e svolgono un ruolo importante in molti progetti elettronici.

Proprio come un transistor si accende con una piccola corrente su uno dei conduttori, anche i tiristori funzionano in modo simile e consentono a una corrente molto maggiore di condurre attraverso gli altri due conduttori complementari.

L'unica differenza è che i tiristori non hanno la capacità di amplificare i segnali AC oscillanti. Rispondono al segnale di ingresso di controllo accendendosi completamente o spegnendosi completamente. Questo è il motivo per cui i tiristori sono noti anche come 'interruttori a stato solido'.

Raddrizzatori controllati al silicio (SCR)

Gli SCR sono dispositivi che rappresentano due forme base di tiristori. La loro struttura assomiglia a quella di un transistor bipolare ma gli SCR hanno un quarto strato, quindi tre giunzioni, come illustrato nella figura seguente.

Il layout interno dell'SCR e il simbolo schematico possono essere visualizzati nell'immagine seguente.

Normalmente, i pinout SCR sono indicati con singole lettere come: A per anodo, K (o C) per catodo e G per gate.

Quando il pin A dell'anodo di un SCR viene applicato con un potenziale positivo superiore al pin del catodo (K), le due giunzioni più esterne diventano polarizzate in avanti, sebbene la giunzione p-n centrale rimanga polarizzata inversamente inibendo qualsiasi flusso di corrente attraverso di esse.

Tuttavia, non appena il pin di gate G viene applicato con una tensione positiva minima, consente a una potenza molto maggiore di condurre attraverso i pin dell'anodo / catodo.

A questo punto, l'SCR viene bloccato e rimane acceso anche dopo che la polarizzazione del gate è stata rimossa. Questo può continuare all'infinito fino a quando l'anodo o il catodo non viene momentaneamente scollegato dalla linea di alimentazione.

Il prossimo progetto sotto mostra un SCR configurato come un interruttore per il controllo di una lampada a incandescenza.

L'interruttore sul lato sinistro è un interruttore push-to-OFF, il che significa che si apre quando viene premuto, mentre l'interruttore sul lato destro è un interruttore push-to-ON che conduce quando viene premuto. Quando questo interruttore viene premuto brevemente o solo per un secondo, accende la lampada.

L'SCR si blocca e la lampada si accende permanentemente. Per spegnere la lampada nella sua condizione iniziale, si preme momentaneamente l'interruttore sul lato sinistro.

Gli SCR sono prodotti con diverse potenze e capacità di gestione, da 1 ampere, da 100 volt a 10 ampere o superiori e diverse centinaia di volt.

Triac

I triac sono utilizzati specificamente nei circuiti elettronici che richiedono la commutazione del carico CA ad alta tensione.

La struttura interna di un triac sembra effettivamente due SCR uniti in parallelo inverso. Ciò significa che un triac ha la capacità di condurre l'elettricità in entrambe le direzioni per l'alimentazione CC e CA.

Per implementare questa funzione, il triac è costruito utilizzando cinque strati semiconduttori con una regione extra di tipo n. Le piedinature del triac sono collegate in modo tale che ogni pin entri in contatto con una coppia di queste regioni di semiconduttori.

Sebbene la modalità di funzionamento di un terminale di gate triac sia simile a un SCR, il gate non è specificamente riferito ai terminali dell'anodo o del catodo, è perché il triac può condurre in entrambe le direzioni, quindi il gate può essere attivato con uno qualsiasi dei terminali a seconda di se viene utilizzato un segnale positivo o un segnale negativo per il trigger gate.

Per questo motivo i due terminali di carico principali del triac sono designati come MT1 e MT2 invece di A o K. Le lettere MT si riferiscono a 'terminale principale'. come mostrato nel seguente schema elettrico.

Quando viene applicato un triac per commutare una corrente alternata, il traic conduce solo fintanto che il gate rimane collegato a un piccolo ingresso di alimentazione. Una volta rimosso il segnale di gate, il triac rimane comunque acceso ma solo fino a quando il ciclo della forma d'onda AC raggiunge la linea di zero crossing.

Una volta che l'alimentazione AC raggiunge la linea zero, il triac si spegne permanentemente e il carico collegato, fino a quando il segnale di gate non viene nuovamente applicato.

I triac possono essere utilizzati per controllare la maggior parte degli elettrodomestici insieme a motori e pompe.

Sebbene i triac siano anche classificati in base alla loro capacità di gestione corrente o alla classificazione come gli SCR, gli SCR sono generalmente disponibili con valori di corrente molto più alti di un triac.

Semiconduttore Dispositivi che emettono luce

Quando esposti a livelli elevati da luce, calore, elettroni e energie simili, la maggior parte dei semiconduttori mostra la tendenza a emettere luce alla lunghezza d'onda visibile umana o alla lunghezza d'onda IR.

I semiconduttori ideali per questo sono quelli che fanno parte della famiglia dei diodi a giunzione p-n.

I diodi a emissione di luce (LED) lo fanno convertendo la corrente elettrica direttamente in luce visibile. I LED sono estremamente efficienti con la sua conversione dalla corrente alla luce rispetto a qualsiasi altra forma di sorgente luminosa.

Vengono utilizzati LED bianchi ad alta luminosità illuminazione domestica scopi, mentre i LED colorati sono utilizzati in applicazioni decorative.

L'intensità del LED può essere controllata diminuendo linearmente l'ingresso DC o attraverso modulazione della larghezza di impulso ingresso chiamato anche PWM.

Rivelatori di luce a semiconduttore

Quando una qualsiasi forma di energia entra in contatto con un cristallo semiconduttore, porta alla generazione di una corrente nel cristallo. Questo è il principio di base alla base del funzionamento di tutti i dispositivi sensori di luce a semiconduttore.

I rilevatori di luce a semiconduttore possono essere classificati in tipi principali:

Quelli costruiti usando semiconduttori a giunzione pn e altri che non lo sono.

In questa spiegazione ci occuperemo solo delle varianti p-n. I rivelatori di luce basati su giunzione P-n sono il membro più utilizzato della famiglia dei semiconduttori fotonici.

La maggior parte sono realizzati in silicio e possono rilevare sia la luce visibile che il vicino infrarosso.

Fotodiodi:

Fotodiodi sono appositamente progettati per progetti elettronici progettati per rilevare la luce. Puoi trovarli in tutti i tipi di gadget come nelle fotocamere, antifurto , Vivere comunicazioni, ecc.

Nella modalità rilevatore di luce un fotodiodo funziona generando un buco o condivisione di elettroni in una giunzione pn. Ciò fa sì che la corrente si sposti non appena i terminali lato giunzione pe n sono collegati a un'alimentazione esterna.

Quando utilizzato in modalità fotovoltaica, il fotodiodo agisce come una sorgente di corrente in presenza di una luce incidente. In questa applicazione il dispositivo inizia a funzionare nella modalità di polarizzazione inversa in risposta a un'illuminazione leggera.

In assenza di luce, scorre ancora una piccola quantità di corrente nota come 'corrente oscura'.

Un fotodiodo generalmente viene prodotto in molti differenti modelli di packaging. Sono per lo più disponibili con corpo in plastica, lenti e filtri preinstallati e così via.

La differenziazione chiave è la dimensione del semiconduttore utilizzato per il dispositivo. I fotodiodi destinati a tempi di risposta ad alta velocità nel funzionamento fotoconduttivo a polarizzazione inversa sono costruiti utilizzando semiconduttori di piccola area.

I fotodiodi con un'area più ampia tendono a rispondere un po 'lentamente, ma possono avere la capacità di fornire un grado più elevato di sensibilità all'illuminazione della luce.

Il fotodiodo e il LED condividono lo stesso simbolo schematico, tranne per la direzione delle frecce che sono verso l'interno per il fotodiodo. I fotodiodi sono generalmente abituati a riconoscere impulsi che variano rapidamente anche a lunghezze d'onda vicine all'infrarosso, come nelle comunicazioni a onde luminose.

Il circuito sottostante illustra il modo in cui il fotodiodo potrebbe essere applicato in una configurazione di esposimetro. I risultati di uscita di questo circuito sono abbastanza lineari.

Fototransistor

I fototransistor vengono applicati in progetti elettronici che richiedono un grado di sensibilità più elevato. Questi dispositivi sono creati esclusivamente per sfruttare la sua sensibilità alla luce caratteristica in tutti i transistor. In generale un fototransistor può essere trovato in un dispositivo npn avente un'ampia sezione di base che può essere esposta alla luce.

La luce che entra nella base prende il posto della corrente base-emettitore naturale che esiste nei normali transistor npn.

Grazie a questa caratteristica, un fototransistor è in grado di amplificare istantaneamente le variazioni di luce. In genere sono disponibili due tipi di fototransistor npn. Uno è con una struttura npn standard, la variante alternativa viene fornita con un transistor npn aggiuntivo per offrire un'amplificazione aggiuntiva ed è noto come transistor 'photodarlington'.

Questi sono estremamente sensibili, anche se un po 'lenti rispetto al normale fototransistor npn. I simboli schematici generalmente utilizzati per i fototransistor sono i seguenti:

I fototransistor sono abbastanza spesso applicati per rilevare impulsi luminosi alternati (ca). Sono inoltre utilizzati per identificare la luce continua (cc), come il seguente circuito in cui viene applicato un photodarlington per attivare un relè.

Questo tutorial verrà aggiornato regolarmente con le nuove specifiche dei componenti, quindi rimanete sintonizzati.