Tranzistor general convențional și tranzistoare speciale

CORRADO MALANGA • SA CONSTIENTIZAM! • VOL 1 (Iunie 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Tranzistor general convențional și tranzistoare speciale

Dispozitive și circuite semiconductoare discrete


Intrebarea 1

Un microcontroler este un tip special de calculator digital folosit pentru a asigura secvențierea automată sau controlul unui sistem. Microcontrolerele diferă de computerele obișnuite digitale, fiind foarte mici (de obicei, un singur chip integrat), cu mai mulți pini dedicați pentru intrarea și / sau ieșirea semnalelor digitale și memorie limitată. Instrucțiunile programate în memoria microcontrolerului o spun cum să reacționeze la condițiile de intrare și ce tipuri de semnale trebuie trimise la ieșiri.

Cel mai simplu tip de semnal "înțeles" de un microcontroler este un nivel de tensiune discret: fie "mare" (aproximativ + V) sau "scăzut" (potențial aproximativ al solului) măsurat la un pin specificat pe cip. Tranzistorii interni ai microcontrolerului produc aceste semnale "înalte" și "joase" la pinii de ieșire, acțiunile lor fiind modelate de comutatoarele SPDT pentru simplitate:

Nu este nevoie de multă imaginație pentru a vizualiza modul în care microcontrolerele pot fi utilizate în sistemele practice: activarea și dezactivarea dispozitivelor externe în funcție de pinul de intrare și / sau de condițiile de timp. Exemplele includ controlul aparatelor (temporizatoarele cuptorului, controlorii de temperatură), controlul motorului pentru motoare (injectoarele de combustibil, sincronizarea aprinderii, sistemele de autodiagnosticare) și robotica (servo acționarea, procesarea senzorială, logica navigației). De fapt, dacă locuiți într-o națiune industrializată, probabil că dețineți mai multe duzini de microcontrolere (încorporate în diverse dispozitive) și nici nu-i dați seama!

Una dintre limitările practice ale microcontrolerelor, totuși, este limitarea curentului de ieșire redus: de obicei mai mică de 50 mA. Miniaturizarea circuitelor interne ale microcontrolerului interzice includerea tranzistorilor de ieșire care au o putere de putere semnificativă și astfel trebuie să conectăm tranzistorii la pinii de ieșire pentru a conduce sarcini semnificative.

Să presupunem că am dorit ca un microcontroler să conducă o supapă solenoidală acționată prin cc care necesită 2 amperi de curent la 24 volți. O soluție simplă ar fi utilizarea unui tranzistor NPN ca un dispozitiv "intercalat" între microcontroler și supapa solenoid ca acesta:

Din nefericire, un singur BJT nu asigură suficient câștig curent pentru a acționa solenoidul. Cu un curent de ieșire de 20 mA de la pinul microcontrolerului și un β de numai 25 (tipic pentru un tranzistor de putere), acesta oferă doar aproximativ 500 mA la bobina solenoidului.

O soluție la această problemă implică două tranzistoare bipolare într-un aranjament de perechi Darlington :

Cu toate acestea, există încă o altă soluție - înlocuiți singurul BJT cu un singur MOSFET, care nu necesită deloc curent de unitate. Afișați cum se poate face acest lucru:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Scopul acestei întrebări de lungă durată nu este doar de a avea studenții să înțeleagă cum să înlocuiască un BJT cu un MOSFET, ci și să îi introducă conceptul de microcontroler, care este un dispozitiv de importanță tot mai mare în sistemele electronice moderne.

Unii studenți se pot întreba cu privire la scopul diodei în acest circuit. Explicați-le că aceasta este o diodă comutatoare, uneori numită diodă roată liberă, necesară pentru a împiedica supraîncălzirea tranzistorului de către tranzistoarele de înaltă tensiune produse de bobina solenoidală când este deconectată ("declanșarea inductivă").

intrebarea 2

Examinați următorul simbol de tranzistor:

Identificați următoarele:

Tip de tranzistor ( BJT, JFET sau MOSFET )
Semiconductor doping ( NPN, PNP, canal N, canal P )
Identificarea tuturor celor 3 terminale ( bază, colector, emițător, poartă, scurgere, sursă )
Direcția curentului fiecărui terminal pentru o funcționare tranzistorică corectă ( asigurați-vă că utilizați o notație convențională de curgere a curentului sau electronică. Dacă direcția actuală este neimportantă sau dacă nu există curent, asigurați-vă că ați spus acest lucru! )
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Această întrebare analizează câteva cunoștințe de bază dar importante despre identificarea și funcționarea tranzistorului. Dacă elevii au dificultăți în identificarea tuturor parametrilor solicitați în această întrebare, trebuie să vă petreceți mai mult timp pe elementele de bază ale tranzistorului înainte de a continua cu alte aspecte ale circuitelor tranzistorului!

Întrebarea 3

Examinați următorul simbol de tranzistor:

Identificați următoarele:

Tip de tranzistor ( BJT, JFET sau MOSFET )
Semiconductor doping ( NPN, PNP, canal N, canal P )
Identificarea tuturor celor 3 terminale ( bază, colector, emițător, poartă, scurgere, sursă )
Direcția curentului fiecărui terminal pentru o funcționare tranzistorică corectă ( asigurați-vă că utilizați o notație convențională de curgere a curentului sau electronică. Dacă direcția actuală este neimportantă sau dacă nu există curent, asigurați-vă că ați spus acest lucru! )
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Această întrebare analizează câteva cunoștințe de bază dar importante despre identificarea și funcționarea tranzistorului. Dacă elevii au dificultăți în identificarea tuturor parametrilor solicitați în această întrebare, trebuie să vă petreceți mai mult timp pe elementele de bază ale tranzistorului înainte de a continua cu alte aspecte ale circuitelor tranzistorului!

Întrebarea 4

Examinați următorul simbol de tranzistor:

Identificați următoarele:

Tip de tranzistor ( BJT, JFET sau MOSFET )
Semiconductor doping ( NPN, PNP, canal N, canal P )
Identificarea tuturor celor 3 terminale ( bază, colector, emițător, poartă, scurgere, sursă )
Direcția curentului fiecărui terminal pentru o funcționare tranzistorică corectă ( asigurați-vă că utilizați o notație convențională de curgere a curentului sau electronică. Dacă direcția actuală este neimportantă sau dacă nu există curent, asigurați-vă că ați spus acest lucru! )
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Această întrebare analizează câteva cunoștințe de bază dar importante despre identificarea și funcționarea tranzistorului. Dacă elevii au dificultăți în identificarea tuturor parametrilor solicitați în această întrebare, trebuie să vă petreceți mai mult timp pe elementele de bază ale tranzistorului înainte de a continua cu alte aspecte ale circuitelor tranzistorului!

Întrebarea 5

Examinați următorul simbol de tranzistor:

Identificați următoarele:

Tip de tranzistor ( BJT, JFET sau MOSFET )
Semiconductor doping ( NPN, PNP, canal N, canal P )
Identificarea tuturor celor 3 terminale ( bază, colector, emițător, poartă, scurgere, sursă )
Direcția curentului fiecărui terminal pentru o funcționare tranzistorică corectă ( asigurați-vă că utilizați o notație convențională de curgere a curentului sau electronică. Dacă direcția actuală este neimportantă sau dacă nu există curent, asigurați-vă că ați spus acest lucru! )
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Această întrebare analizează câteva cunoștințe de bază dar importante despre identificarea și funcționarea tranzistorului. Dacă elevii au dificultăți în identificarea tuturor parametrilor solicitați în această întrebare, trebuie să vă petreceți mai mult timp pe elementele de bază ale tranzistorului înainte de a continua cu alte aspecte ale circuitelor tranzistorului!

Întrebarea 6

Examinați următorul simbol de tranzistor:

Identificați următoarele:

Tip de tranzistor ( BJT, JFET sau MOSFET )
Semiconductor doping ( NPN, PNP, canal N, canal P )
Identificarea tuturor celor 3 terminale ( bază, colector, emițător, poartă, scurgere, sursă )
Direcția curentului fiecărui terminal pentru o funcționare tranzistorică corectă ( asigurați-vă că utilizați o notație convențională de curgere a curentului sau electronică. Dacă direcția actuală este neimportantă sau dacă nu există curent, asigurați-vă că ați spus acest lucru! )
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Această întrebare analizează câteva cunoștințe de bază dar importante despre identificarea și funcționarea tranzistorului. Dacă elevii au dificultăți în identificarea tuturor parametrilor solicitați în această întrebare, trebuie să vă petreceți mai mult timp pe elementele de bază ale tranzistorului înainte de a continua cu alte aspecte ale circuitelor tranzistorului!

Întrebarea 7

Examinați următorul simbol de tranzistor:

Identificați următoarele:

Tip de tranzistor ( BJT, JFET sau MOSFET )
Semiconductor doping ( NPN, PNP, canal N, canal P )
Identificarea tuturor celor 3 terminale ( bază, colector, emițător, poartă, scurgere, sursă )
Direcția curentului fiecărui terminal pentru o funcționare tranzistorică corectă ( asigurați-vă că utilizați o notație convențională de curgere a curentului sau electronică. Dacă direcția actuală este neimportantă sau dacă nu există curent, asigurați-vă că ați spus acest lucru! )
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Această întrebare analizează câteva cunoștințe de bază dar importante despre identificarea și funcționarea tranzistorului. Dacă elevii au dificultăți în identificarea tuturor parametrilor solicitați în această întrebare, trebuie să vă petreceți mai mult timp pe elementele de bază ale tranzistorului înainte de a continua cu alte aspecte ale circuitelor tranzistorului!

Întrebarea 8

Examinați următorul simbol de tranzistor:

Identificați următoarele:

Tip de tranzistor ( BJT, JFET sau MOSFET )
Semiconductor doping ( NPN, PNP, canal N, canal P )
Identificarea tuturor celor 3 terminale ( bază, colector, emițător, poartă, scurgere, sursă )
Direcția curentului fiecărui terminal pentru o funcționare tranzistorică corectă ( asigurați-vă că utilizați o notație convențională de curgere a curentului sau electronică. Dacă direcția actuală este neimportantă sau dacă nu există curent, asigurați-vă că ați spus acest lucru! )
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Această întrebare analizează câteva cunoștințe de bază dar importante despre identificarea și funcționarea tranzistorului. Dacă elevii au dificultăți în identificarea tuturor parametrilor solicitați în această întrebare, trebuie să vă petreceți mai mult timp pe elementele de bază ale tranzistorului înainte de a continua cu alte aspecte ale circuitelor tranzistorului!

Întrebarea 9

Examinați următorul simbol de tranzistor:

Identificați următoarele:

Tip de tranzistor ( BJT, JFET sau MOSFET )
Semiconductor doping ( NPN, PNP, canal N, canal P )
Identificarea tuturor celor 3 terminale ( bază, colector, emițător, poartă, scurgere, sursă )
Direcția curentului fiecărui terminal pentru o funcționare tranzistorică corectă ( asigurați-vă că utilizați o notație convențională de curgere a curentului sau electronică. Dacă direcția actuală este neimportantă sau dacă nu există curent, asigurați-vă că ați spus acest lucru! )
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Această întrebare analizează câteva cunoștințe de bază dar importante despre identificarea și funcționarea tranzistorului. Dacă elevii au dificultăți în identificarea tuturor parametrilor solicitați în această întrebare, trebuie să vă petreceți mai mult timp pe elementele de bază ale tranzistorului înainte de a continua cu alte aspecte ale circuitelor tranzistorului!

Întrebarea 10

Identificați ce este fiecare tip de tranzistor (MOSFET, JFET sau BJT; N-canal, P-canal, NPN sau PNP, tip E sau D) și ce trebuie conectat la terminalul de control al fiecărui tranzistor bază sau poarta) pentru a porni fiecare, astfel încât becul să se aprindă:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Următoarea întrebare: pentru JFET, care este deja "pornit" cu zero tensiune aplicată la poartă, descrieți ce ar fi necesar pentru ao forța în starea "off".

Note:

Este foarte important pentru elevi să înțeleagă ce condiții sunt necesare pentru a conduce oricare dintre aceste tipuri de tranzistoare în stările lor, ca precursor al înțelegerii funcției lor în circuitele liniare (analogice).

Întrebarea 11

Identificați ce este fiecare tip de tranzistor (MOSFET, JFET sau BJT; N-canal, P-canal, NPN sau PNP, tip E sau D) și ce trebuie conectat la terminalul de control al fiecărui tranzistor bază sau poarta) pentru a porni fiecare, astfel încât becul să se aprindă:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Următoarea întrebare: pentru JFET, care este deja "pornit" cu zero tensiune aplicată la poartă, descrieți ce ar fi necesar pentru ao forța în starea "off".

Note:

Este foarte important pentru elevi să înțeleagă ce condiții sunt necesare pentru a conduce oricare dintre aceste tipuri de tranzistoare în stările lor "pe", ca precursor al înțelegerii funcției lor în circuitele liniare (analogice).

Întrebarea 12

Este prezentată schema schematică a unui sistem simplu de aprindere a autovehiculului, pentru a produce impulsuri de tensiune ridicată suficientă pentru a activa bujiile într-un motor:

Un inginer decide să înlocuiască BJT cu un MOSFET și ajunge la următorul circuit:

Explicați modul în care funcționează acest circuit revizuit. Când conduce MOSFET curent, atunci când contactele punct sunt deschise sau închise "# 12"> Reveal răspuns Ascunde răspuns

MOSFET conduce curent atunci când contactele punct sunt deschise, care este opus celui de BJT. Vă voi lăsa să vă dați seama care este scopul rezistorului!

Note:

Dacă acesta ar fi un sistem de aprindere reală, calendarul ar trebui să fie ajustat, deoarece scânteia va fi produsă de fiecare dată când punctele se închid mai degrabă decât de fiecare dată când punctele se deschid ca înainte (cu BJT). Discutați despre funcționarea acestui circuit cu elevii dvs., cerându-i să explice modul în care cunosc statutul MOSFET (și statutul BJT, de pildă).

Întrebarea 13

În acest sistem, ieșirea de tensiune a unui circuit digital de temporizare controlează încărcarea și descărcarea unei rețele rezistor-condensator. Lucrările interioare ale circuitului de sincronizare digitală sunt ascunse pentru simplitate, dar putem modelul ca un comutator cu două poziții, ieșind fie un semnal de tensiune "înalt" (tensiune de alimentare completă), fie un semnal de tensiune "scăzut" (potențial de sol) la intervale regulate:

Mai întâi, identificați ce nivel de semnal de la circuitul digital ("ridicat" sau "scăzut") determină încărcarea condensatorului și ce nivel îl determină să se descarce. Apoi, înlocuiți BJT cu un MOSFET adecvat pentru a realiza exact aceeași funcție de sincronizare:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

În versiunea BJT a circuitului, o ieșire de semnal "scăzută" de la circuitul digital determină încărcarea condensatorului. Același lucru se întâmplă în această versiune MOSFET a circuitului:

Următoarea întrebare: explicați de ce nu este necesar un rezistor în serie cu poarta MOSFET, așa cum a fost cu baza BJT în versiunea originală a circuitului.

Note:

Acest circuit ar putea fi folosit ca o introducere la timerul 555, deoarece IC utilizează aceeași schemă pentru descărcarea condensatorului.

  • ← Foaia de lucru anterioară

  • Fișa foilor de lucru

  • Foaia de lucru următoare →