อธิบายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น

สำหรับผู้เริ่มต้นใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสร้าง โครงการอิเล็กทรอนิกส์ขั้นพื้นฐาน จากแผนภาพวงจรอาจครอบงำได้ คู่มือฉบับย่อนี้จัดทำขึ้นเพื่อช่วยเหลือมือใหม่โดยให้รายละเอียดที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ตลอดจนเทคนิคการสร้างวงจร เราจะตรวจสอบชิ้นส่วนพื้นฐานเช่นตัวต้านทานตัวเก็บประจุตัวเหนี่ยวนำหม้อแปลงและโพเทนชิโอมิเตอร์

ตัวต้านทาน

ตัวต้านทานเป็นส่วนที่กระจายพลังงานโดยปกติโดยใช้ความร้อน การใช้งานถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์ที่เรียกว่ากฎของโอห์ม: V = I X R โดยที่ V คือแรงดันไฟฟ้าเหนือตัวต้านทานเป็นโวลต์ I หมายถึงกระแสผ่านตัวต้านทานเป็นแอมป์และ R คือค่าตัวต้านทานในหน่วยโอห์ม การแทนค่าตัวต้านทานแสดงในรูปที่ 1.1

เราสามารถทำได้ ใช้ตัวต้านทาน เพื่อเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้า ณ ตำแหน่งเฉพาะในวงจรหรือเราสามารถใช้เพื่อเปลี่ยนกระแสไฟฟ้า ณ ตำแหน่งที่ต้องการของวงจร

ค่าของตัวต้านทานอาจถูกระบุผ่านวงแหวนสีรอบ ๆ คุณจะพบวงแหวนหรือวงดนตรีพื้นฐาน 3 วงที่ให้รายละเอียดเหล่านี้แก่เรา (รูปที่ 1.2)

แถบจะทาสีด้วยสีที่เฉพาะเจาะจงและแต่ละแถบสีแทนตัวเลขตามที่แสดงในตาราง 1.1 ตัวอย่างเช่นเมื่อแถบเป็นสีน้ำตาลสีแดงและสีส้มค่าของตัวต้านทานจะเป็น 12 X 1,00.0 หรือ 12,000 โอห์ม 1,000 โอห์มโดยปกติจะระบุเป็นกิโลโอห์มหรือ k ในขณะที่ 1,000,000 มีชื่อว่า megohm หรือ MOhm

วงแหวนหรือแถบสีสุดท้ายหมายถึงขนาดความอดทนของตัวต้านทานสำหรับค่าตัวต้านทานเฉพาะ ทองคำแสดงค่าเผื่อ + หรือ - 5 เปอร์เซ็นต์ (± 5%) เงินแสดงว่าเป็น + หรือ - 10 เปอร์เซ็นต์ (± 10%) หากคุณไม่พบแถบความคลาดเคลื่อนมักจะหมายความว่าความอดทนอยู่ที่± 20 เปอร์เซ็นต์

โดยทั่วไปแล้วตัวต้านทานที่มีขนาดใหญ่ขึ้นก็จะมีการจัดอันดับให้จัดการได้มากขึ้น กำลังไฟเป็นวัตต์อาจแตกต่างกันตั้งแต่ 1/8 W ถึงหลายวัตต์ โดยพื้นฐานแล้วพลังงานนี้เป็นผลคูณของแรงดันไฟฟ้า (V) และกระแส (I) ที่ผ่านตัวต้านทาน

การใช้กฎของโอห์มเราสามารถกำหนดกำลัง (P) ที่กระจายโดยตัวต้านทานเป็น P = V X I = I ^ 2R = V ^ 2 / R โดยที่ R คือค่าของตัวต้านทาน คุณจะไม่พบด้านลบทางไฟฟ้าขณะทำงานกับตัวต้านทานที่อาจใหญ่กว่าข้อกำหนดที่จำเป็น

ข้อเสียเปรียบเพียงเล็กน้อยอาจอยู่ในรูปแบบของขนาดเชิงกลที่เพิ่มขึ้นและอาจมีค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้น

ตัวเก็บประจุ

ชื่อก่อนหน้านี้สำหรับตัวเก็บประจุใด ๆ ที่ใช้เป็นคอนเดนเซอร์แม้ว่าชื่อปัจจุบันจะดูเกี่ยวข้องกับฟังก์ชันจริงมากกว่า ตัวเก็บประจุได้รับการออกแบบให้มี 'ความจุ' สำหรับเก็บพลังงานไฟฟ้า

ฟังก์ชั่นพื้นฐานของตัวเก็บประจุคืออนุญาตให้กระแสไฟฟ้ากระแสสลับ (a.c. ) ผ่านได้ แต่ปิดกั้นกระแสตรง (d.c. )

การพิจารณาที่สำคัญอีกประการหนึ่งก็คือในกรณีที่เป็น d.c. แรงดันไฟฟ้าจากตัวอย่างผ่านแบตเตอรี่ถูกเชื่อมต่อผ่านตัวเก็บประจุชั่วขณะโดยพื้นฐานแล้ว DC นี้จะยังคงอยู่ในตัวนำของตัวเก็บประจุจนกว่าจะมีองค์ประกอบเช่นตัวต้านทานเชื่อมต่อกันหรือในที่สุดคุณอาจจะทำให้ขั้วของตัวเก็บประจุสั้นลง ซึ่งกันและกันทำให้พลังงานที่เก็บไว้คายออกมา

การก่อสร้าง

โดยทั่วไปตัวเก็บประจุทำจากเพลตคู่คั่นด้วยส่วนฉนวนที่เรียกว่าอิเล็กทริก

อิเล็กทริกอาจเกิดขึ้นได้จากอากาศกระดาษเซรามิกโพลีสไตรีนหรือวัสดุอื่น ๆ ที่เหมาะสม สำหรับค่าความจุที่มากขึ้นจะใช้อิเล็กโทรไลต์สำหรับการแยกอิเล็กทริก สารอิเล็กโทรไลต์นี้มีคุณสมบัติในการกักเก็บพลังงานไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมาก

โดยทั่วไปต้องใช้ DC คงที่สำหรับการทำงานแบบ capacitive นี่คือเหตุผลที่ในแผนภาพวงจรเราพบตะกั่วบวกของตัวเก็บประจุที่ระบุเป็นบล็อกสีขาวในขณะที่ด้านลบเป็นบล็อกสีดำ

ตัวเก็บประจุแบบแปรผันหรือปรับได้รวมถึงใบพัดหมุนที่คั่นด้วยช่องว่างอากาศหรือฉนวนเช่นไมกา จำนวน vanes เหล่านี้ทับซ้อนกันกำหนด ขนาดของความจุ และสิ่งนี้สามารถเปลี่ยนแปลงหรือปรับเปลี่ยนได้โดยการย้ายแกนหมุนของตัวเก็บประจุแบบแปรผัน

วัดความจุ ใน Farads อย่างไรก็ตามตัวเก็บประจุ Farad หนึ่งตัวอาจมีขนาดใหญ่มากสำหรับการใช้งานจริง ดังนั้นตัวเก็บประจุจึงถูกกำหนดเป็น microfarads (uF), nanofarad (nF) หรือใน picofarads (pF)

หนึ่งล้าน picofarad สอดคล้องกับ microfarad หนึ่งตัวและหนึ่งล้าน microfarads เท่ากับหนึ่ง Farad ในขนาด แม้ว่า nanofarads (nF) จะไม่ได้ใช้บ่อยนัก แต่ nanofarad หนึ่งอันแทน picofarads หนึ่งพัน

ในบางครั้งคุณอาจพบตัวเก็บประจุขนาดเล็กที่มีรหัสสีกำกับอยู่เช่นเดียวกับตัวต้านทาน

สำหรับค่าเหล่านี้สามารถกำหนดค่าใน pF ได้ตามที่แสดงในแผนภูมิสีที่อยู่ติดกัน แถบคู่ที่ด้านล่างให้ความทนทานและแรงดันไฟฟ้าที่สามารถทำงานได้สูงสุดของตัวเก็บประจุ

ต้องสังเกตอย่างเคร่งครัดว่าพิกัดแรงดันไฟฟ้าที่พิมพ์บนตัวตัวเก็บประจุแสดงถึงขีด จำกัด แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ทนได้ของตัวเก็บประจุซึ่งจะต้องไม่เกิน นอกจากนี้เมื่อเกี่ยวข้องกับตัวเก็บประจุไฟฟ้าจะต้องตรวจสอบและบัดกรีขั้วอย่างระมัดระวัง

ตัวเหนี่ยวนำ

ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ตัวเหนี่ยวนำ ลักษณะการทำงานตรงกันข้ามกับตัวเก็บประจุ ตัวเหนี่ยวนำแสดงแนวโน้มที่จะส่งกระแสตรงผ่านพวกมัน แต่พยายามต่อต้านหรือต้านทานกระแสสลับ พวกเขามักจะอยู่ในรูปของขดลวดทองแดงเคลือบซุปเปอร์โดยปกติจะพันรอบอดีต

เพื่อการสร้างมูลค่าสูง ตัวเหนี่ยวนำ โดยปกติจะมีการนำวัสดุที่เป็นเหล็กมาเป็นแกนกลางหรืออาจติดตั้งเหมือนฝาครอบรอบขดลวดภายนอก

ลักษณะสำคัญของตัวเหนี่ยวนำคือความสามารถในการสร้าง 'back e.m.f' ทันทีที่แรงดันไฟฟ้าที่ใช้ถูกลบผ่านตัวเหนี่ยวนำ โดยปกติสิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากคุณสมบัติโดยธรรมชาติของตัวเหนี่ยวนำเพื่อชดเชยการสูญเสียของกระแสไฟฟ้าเดิมในปัจจุบัน

สัญลักษณ์แผนผังของตัวเหนี่ยวนำสามารถดูได้ในรูปที่ 1.5 หน่วยของการเหนี่ยวนำคือเฮนรี่แม้ว่าโดยปกติจะใช้มิลลิเฮนรีหรือไมโครเฮนริส (mH และตามลำดับ) สำหรับ การวัดตัวเหนี่ยวนำ ในการใช้งานจริง

หนึ่งมิลลิเฮนรีมี 1,000 ไมโครเฮนรีในขณะที่หนึ่งพันมิลลิเฮนรีเท่ากับเฮนรี่หนึ่งตัว ตัวเหนี่ยวนำเป็นหนึ่งในส่วนประกอบที่วัดได้ไม่ยากโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากไม่ได้พิมพ์ค่าจริง นอกจากนี้สิ่งเหล่านี้ยังซับซ้อนยิ่งขึ้นในการวัดเมื่อสิ่งเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นที่บ้านโดยใช้พารามิเตอร์ที่ไม่ได้มาตรฐาน

เมื่อใช้ตัวเหนี่ยวนำเพื่อปิดกั้นสัญญาณ AC พวกเขาเรียกว่าตัวควบคุมความถี่วิทยุหรือ RF chokes (RFC) ตัวเหนี่ยวนำใช้กับตัวเก็บประจุเพื่อสร้างวงจรที่ปรับแล้วซึ่งอนุญาตเฉพาะแถบความถี่ที่คำนวณได้และบล็อกส่วนที่เหลือ

วงจรปรับแต่ง

วงจรที่ปรับแล้ว (รูปที่ 1.6) ซึ่งเกี่ยวข้องกับตัวเหนี่ยวนำ L และตัวเก็บประจุ C โดยพื้นฐานแล้วจะยอมให้ความถี่เฉพาะเคลื่อนที่ข้ามและปิดกั้นความถี่อื่น ๆ ทั้งหมดหรือปิดกั้นค่าความถี่เฉพาะและปล่อยให้อีกค่าหนึ่งผ่านไป ผ่าน

การวัดความสามารถในการเลือกของวงจรที่ปรับแล้วซึ่งตรวจสอบว่าค่าความถี่กลายเป็นปัจจัย Q (สำหรับคุณภาพ)

ค่าความถี่ที่ปรับแล้วนี้เรียกว่าความถี่เรโซแนนซ์ (f0) และวัดเป็นเฮิรตซ์หรือรอบต่อวินาที

อาจใช้ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำเป็นอนุกรมหรือขนานกันเพื่อสร้างรูปแบบ a วงจรปรับเรโซแนนซ์ (รูปที่ 1.6 ก) วงจรที่ปรับแบบอนุกรมอาจมีการสูญเสียต่ำเมื่อเทียบกับวงจรที่ปรับแต่งแบบขนาน (รูปที่ 1.6.b) มีการสูญเสียสูง

เมื่อเรากล่าวถึงการสูญเสียที่นี่มักจะหมายถึงอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าทั่วเครือข่ายต่อกระแสที่ไหลผ่านเครือข่าย สิ่งนี้เรียกอีกอย่างว่าอิมพีแดนซ์ (Z)

ชื่อทางเลือกสำหรับอิมพีแดนซ์สำหรับส่วนประกอบเฉพาะอาจอยู่ในรูปแบบของเช่น ความต้านทาน (R) สำหรับตัวต้านทานและรีแอคแตนซ์ (X) สำหรับตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ

TRANSFORMERS

ใช้หม้อแปลงไฟฟ้า สำหรับการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าสลับ / กระแสไฟฟ้าขาเข้าไปยังระดับเอาต์พุตที่สูงขึ้นหรือเพื่อลดระดับเดียวกันลงในระดับเอาต์พุตที่ต่ำกว่า การทำงานนี้ยังช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีการแยกไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ระหว่างอินพุต AC และ AC เอาต์พุต สามารถดูหม้อแปลงสองตัวได้ในรูปที่ 1.7

ผู้ผลิตหมายถึงรายละเอียดทั้งหมดในด้านหลักหรือด้านอินพุตผ่านคำต่อท้าย '1' ด้านรองหรือด้านเอาต์พุตมีความหมายโดยคำต่อท้าย '2' T1 และ T2 ระบุจำนวนรอบของไฟหลักและรองที่สอดคล้องกัน จากนั้น:

เมื่อ หม้อแปลงได้รับการออกแบบ สำหรับการลงจากไฟเมน 240 V ไปยังแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่ากล่าวคือ 6 V ด้านหลักเกี่ยวข้องกับจำนวนรอบที่ค่อนข้างสูงกว่าโดยใช้สายเกจที่บางกว่าในขณะที่ด้านรองสร้างขึ้นโดยใช้จำนวนรอบที่ค่อนข้างน้อยกว่า แต่ใช้ลวดเกจที่หนากว่า

นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นเกี่ยวข้องกับกระแสไฟฟ้าที่ต่ำกว่าตามสัดส่วนดังนั้นลวดที่บางกว่าในขณะที่แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าเกี่ยวข้องกับกระแสที่สูงขึ้นตามสัดส่วนดังนั้นลวดที่หนาขึ้น ค่ากำลังวัตต์หลักและรองสุทธิ (V x I) เกือบเท่ากันในหม้อแปลงในอุดมคติ

เมื่อขดลวดของหม้อแปลงมีการแตะลวดที่ดึงออกมาจากรอบใดรอบหนึ่ง (รูปที่ 1.7.b) ส่งผลให้เกิดการแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่คดเคี้ยวตลอดการกรีดซึ่งเป็นสัดส่วนกับจำนวนรอบของขดลวดที่คั่นด้วยลวดเคาะตรงกลาง

ขนาดแรงดันไฟฟ้าสุทธิตลอดทั้งปลายจนถึงปลายขดลวดทุติยภูมิจะยังคงเป็นไปตามสูตรที่แสดงด้านบน

หม้อแปลงจะใหญ่แค่ไหนขึ้นอยู่กับขนาดของข้อกำหนดกระแสไฟฟ้าทุติยภูมิ หากข้อมูลจำเพาะปัจจุบันใหญ่กว่าขนาดของหม้อแปลงก็จะใหญ่ขึ้นตามสัดส่วนด้วย

นอกจากนี้ยังมีหม้อแปลงขนาดเล็กที่ออกแบบมาสำหรับ วงจรความถี่สูง เช่นวิทยุ เครื่องส่ง ฯลฯ และมีตัวเก็บประจุในตัวที่ติดอยู่บนขดลวด

วิธีใช้อุปกรณ์กึ่งตัวนำในโครงการอิเล็กทรอนิกส์

โดย: ฟอเรสต์เอ็มมิมส์

การสร้างและทดลองทำโครงงานอิเล็กทรอนิกส์สามารถให้รางวัลได้ แต่เป็นสิ่งที่ท้าทายมาก มันจะน่าพอใจยิ่งขึ้นเมื่อคุณเป็น มือสมัครเล่น เสร็จสิ้นการสร้างโครงการวงจรเปิดเครื่องและค้นหารูปแบบการทำงานที่มีประโยชน์ซึ่งพัฒนาจากส่วนประกอบขยะจำนวนหนึ่ง สิ่งนี้ทำให้คุณรู้สึกเหมือนเป็นผู้สร้างในขณะที่โครงการที่ประสบความสำเร็จแสดงให้เห็นถึงความพยายามและความรู้อันยิ่งใหญ่ของคุณในสาขานั้น ๆ

นี่อาจเป็นเพียงการสนุกสนานในยามว่าง คนอื่น ๆ บางคนอาจต้องการทำโครงการที่ยังไม่ได้ผลิตหรืออาจจะปรับแต่งผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ของตลาดให้เป็นเวอร์ชันที่มีนวัตกรรมมากขึ้น

เพื่อให้บรรลุความสำเร็จหรือแก้ไขปัญหาความผิดพลาดของวงจรคุณจะต้องมีความเชี่ยวชาญเป็นอย่างดีเกี่ยวกับการทำงานของส่วนประกอบต่างๆและวิธีการนำไปใช้อย่างถูกต้องในวงจรที่ใช้งานได้จริง เอาล่ะมาเข้าประเด็นกันดีกว่า

ในบทช่วยสอนนี้เราจะเริ่มเซมิคอนดักเตอร์

อย่างไร สารกึ่งตัวนำ ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ซิลิคอน

คุณจะพบส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์ที่หลากหลาย แต่ซิลิกอนซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของทรายเป็นองค์ประกอบที่รู้จักกันดีมากที่สุด อะตอมของซิลิกอนประกอบด้วยอิเล็กตรอนเพียง 4 ตัวภายในเปลือกนอกสุด

อย่างไรก็ตามอาจชอบที่จะได้รับ 8 คน เป็นผลให้อะตอมของซิลิกอนร่วมมือกับอะตอมใกล้เคียงเพื่อแบ่งปันอิเล็กตรอนในลักษณะต่อไปนี้:

เมื่อกลุ่มอะตอมของซิลิคอนแบ่งปันอิเล็กตรอนชั้นนอกของพวกมันจะส่งผลให้เกิดการจัดเรียงที่เรียกว่าคริสตัล

ภาพวาดด้านล่างแสดงผลึกซิลิกอนที่มีอิเล็กตรอนวงนอกเท่านั้น ซิลิกอนในรูปแบบบริสุทธิ์ไม่ได้มีวัตถุประสงค์ที่เป็นประโยชน์

เนื่องจากผู้ผลิตรายนี้ปรับปรุงรายการที่ทำจากซิลิคอนด้วยฟอสฟอรัสโบรอนและส่วนผสมเพิ่มเติม กระบวนการนี้เรียกว่า 'ยาสลบ' ของซิลิกอน เมื่อใช้ซิลิกอนยาสลบแล้วจะได้รับการปรับปรุงคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่เป็นประโยชน์

P และ N เจือซิลิคอน : องค์ประกอบเช่นโบรอนฟอสฟอรัสสามารถใช้ในการรวมกับอะตอมของซิลิกอนเพื่อผลิตผลึกได้อย่างมีประสิทธิภาพ นี่คือเคล็ดลับ: อะตอมโบรอนมีอิเล็กตรอนเพียง 3 ตัวในเปลือกนอกในขณะที่อะตอมฟอสฟอรัสมีอิเล็กตรอน 5 ตัว

เมื่อซิลิคอนรวมหรือเจือด้วยอิเล็กตรอนฟอสฟอรัสบางส่วนมันจะเปลี่ยนเป็นซิลิคอนชนิด n (n = ลบ) เมื่อซิลิคอนหลอมรวมกับอะตอมโบรอนซึ่งขาดอิเล็กตรอนซิลิคอนจะกลายเป็นซิลิคอนชนิด p (p = บวก)

P -type ซิลิคอน เมื่ออะตอมโบรอนถูกเจือด้วยกลุ่มอะตอมของซิลิกอนจะทำให้เกิดโพรงอิเล็กตรอนที่ว่างซึ่งเรียกว่า 'รู'

รูนี้ทำให้อิเล็กตรอนจากอะตอมใกล้เคียง 'หล่น' ลงในช่อง (รู) ได้ ซึ่งหมายความว่า 'หลุม' หนึ่งได้เปลี่ยนตำแหน่งไปยังตำแหน่งใหม่ โปรดทราบว่ารูสามารถลอยข้ามซิลิคอนได้อย่างง่ายดาย (ในลักษณะเดียวกับที่ฟองอากาศเคลื่อนที่บนน้ำ)

N - ประเภทซิลิคอน เมื่ออะตอมของฟอสฟอรัสถูกรวมเข้าด้วยกันหรือเจือด้วยกลุ่มของอะตอมของซิลิกอนระบบจะให้อิเล็กตรอนพิเศษที่ได้รับอนุญาตให้ถ่ายเทผ่านผลึกซิลิคอนด้วยความสะดวกสบาย

จากคำอธิบายข้างต้นเราเข้าใจว่าซิลิคอนชนิด n จะช่วยในการเคลื่อนผ่านของอิเล็กตรอนโดยทำให้อิเล็กตรอนกระโดดจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่ง

ในทางกลับกันซิลิกอนชนิด p จะเปิดใช้งานทางผ่านของอิเล็กตรอน แต่ไปในทิศทางตรงกันข้าม เนื่องจากใน p-type มันคือหลุมหรือเปลือกอิเล็กตรอนที่ว่างซึ่งทำให้เกิดการเคลื่อนย้ายของอิเล็กตรอน

เหมือนกับการเปรียบเทียบคนที่วิ่งบนพื้นดินกับคนที่วิ่งบนพื้น ลู่วิ่ง . เมื่อคนวิ่งบนพื้นดินจะยังคงเป็นเครื่องเขียนและคนที่เดินไปข้างหน้าในขณะที่คนอยู่บนลู่วิ่งคนนั้นยังคงมีเครื่องเขียนอยู่ ในทั้งสองสถานการณ์บุคคลนั้นกำลังเคลื่อนที่ไปข้างหน้าแบบสัมพัทธ์

ทำความเข้าใจกับไดโอด

ไดโอดสามารถเปรียบเทียบได้กับวาล์วดังนั้นจึงมีบทบาทสำคัญในโครงการอิเล็กทรอนิกส์เพื่อควบคุมทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าภายในโครงร่างวงจร

เรารู้ว่าซิลิคอนทั้งชนิด n และ p มีความสามารถในการนำไฟฟ้า ความต้านทานของทั้งสองตัวแปรขึ้นอยู่กับเปอร์เซ็นต์ของรูหรืออิเล็กตรอนพิเศษที่เป็นเจ้าของ เป็นผลให้ทั้งสองประเภทอาจทำงานเหมือนตัวต้านทาน จำกัด กระแสและปล่อยให้ไหลไปในทิศทางที่กำหนดเท่านั้น

ด้วยการสร้างซิลิคอนชนิด p จำนวนมากภายในฐานของซิลิกอนชนิด n อิเล็กตรอนสามารถถูก จำกัด ให้เคลื่อนที่ข้ามซิลิกอนได้ในทิศทางเดียว นี่คือสภาพการทำงานที่แน่นอนที่สามารถเห็นได้ในไดโอดซึ่งสร้างขึ้นด้วยการเติมซิลิคอนทางแยก p-n

ไดโอดทำงานอย่างไร

ภาพประกอบต่อไปนี้ช่วยให้เราเข้าใจได้ง่ายเกี่ยวกับวิธีที่ไดโอดตอบสนองต่อกระแสไฟฟ้าในทิศทางเดียว (ไปข้างหน้า) และทำให้แน่ใจว่ามีการปิดกั้นกระแสไฟฟ้าในทิศทางตรงกันข้าม (ย้อนกลับ)

ในรูปแรกความต่างศักย์ของแบตเตอรี่ทำให้เกิดรูและอิเล็กตรอนขับไล่เข้าหาจุดเชื่อมต่อ p-n ในกรณีที่ระดับแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 0.6 V (สำหรับซิลิกอนไดโอด) อิเล็กตรอนจะถูกกระตุ้นให้กระโดดข้ามทางแยกและหลอมรวมกับรูทำให้สามารถถ่ายเทประจุไฟฟ้าในปัจจุบันได้

ในรูปที่สองความต่างศักย์ของแบตเตอรี่ทำให้รูและอิเล็กตรอนถูกดึงออกจากจุดเชื่อมต่อ สถานการณ์นี้ป้องกันการไหลของประจุหรือกระแสไฟฟ้าที่ปิดกั้นเส้นทางของมัน โดยทั่วไปไดโอดจะห่อหุ้มอยู่ในปลอกแก้วทรงกระบอกเล็ก ๆ

แถบวงกลมสีเข้มหรือสีขาวที่ทำเครื่องหมายไว้ที่ปลายด้านหนึ่งของตัวไดโอดจะระบุขั้วแคโทด อีกขั้วหนึ่งจะกลายเป็นขั้วแอโนดตามธรรมชาติ ภาพด้านบนแสดงให้เห็นทั้งการห่อหุ้มไดโอดทางกายภาพและสัญลักษณ์แผนผังด้วย

ตอนนี้เราเข้าใจแล้วว่าไดโอดสามารถเปรียบเทียบได้กับสวิตช์ทางเดียวแบบอิเล็กทรอนิกส์ คุณยังต้องเข้าใจปัจจัยอื่น ๆ อีกเล็กน้อยของการทำงานของไดโอด

ด้านล่างนี้เป็นประเด็นสำคัญบางประการ:

1. ไดโอดอาจไม่นำไฟฟ้าจนกว่าแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าที่ใช้จะถึงระดับเกณฑ์ที่กำหนด

สำหรับไดโอดซิลิกอนมีค่าประมาณ 0.7 โวลต์

2. เมื่อกระแสไปข้างหน้าสูงเกินไปหรือสูงกว่าค่าที่กำหนดไดโอดเซมิคอนดักเตอร์อาจหยุดทำงานหรือไหม้! และหน้าสัมผัสเทอร์มินัลภายในอาจสลายตัวได้

หากยูนิตไหม้ไดโอดอาจแสดงการนำไฟฟ้าในทิศทางของขั้วทั้งสองอย่างกะทันหัน ความร้อนที่เกิดจากการทำงานผิดพลาดนี้อาจทำให้ตัวเครื่องกลายเป็นไอได้ในที่สุด!

3. แรงดันย้อนกลับที่มากเกินไปอาจส่งผลให้ไดโอดดำเนินการในทิศทางตรงกันข้าม เนื่องจากแรงดันไฟฟ้านี้ค่อนข้างมากกระแสไฟกระชากที่ไม่คาดคิดอาจทำให้ไดโอดแตก

ประเภทและการใช้งานไดโอด

ไดโอดมีให้เลือกหลายรูปแบบและรายละเอียด ด้านล่างนี้คือรูปแบบสำคัญบางส่วนที่มักใช้ในวงจรไฟฟ้า:

ไดโอดสัญญาณขนาดเล็ก: ไดโอดประเภทนี้สามารถใช้สำหรับการแปลง ac เป็น dc กระแสต่ำสำหรับ การตรวจจับหรือถอดรหัสสัญญาณ RF แรงดันไฟฟ้า แอปพลิเคชันตัวคูณ , การดำเนินการทางลอจิก, การปรับแรงดันไฟฟ้าแรงสูงให้เป็นกลาง ฯลฯ สำหรับการทำวงจรเรียงกระแส

วงจรเรียงกระแสไฟฟ้า ไดโอด : มีคุณสมบัติและลักษณะที่คล้ายคลึงกันเช่นไดโอดสัญญาณขนาดเล็ก แต่ได้รับการจัดอันดับเป็น จัดการกับขนาดที่สำคัญของกระแสไฟฟ้า . สิ่งเหล่านี้ติดตั้งอยู่บนเปลือกโลหะขนาดใหญ่ที่ช่วยดูดซับและกระจายความร้อนที่ไม่ต้องการและกระจายไปทั่วแผ่นฮีทซิงค์ที่แนบมา

วงจรเรียงกระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่สามารถพบเห็นได้ในหน่วยจ่ายไฟ ตัวแปรทั่วไปคือ 1N4007, 1N5402 / 5408, 6A4 เป็นต้น

ซีเนอร์ไดโอด : นี่คือไดโอดชนิดพิเศษที่มีแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับเฉพาะ ความหมายไดโอดซีเนอร์สามารถทำงานเหมือนสวิตช์ จำกัด แรงดันไฟฟ้า ไดโอดซีเนอร์ได้รับการจัดอันดับด้วยแรงดันไฟฟ้าแยกสลายสัมบูรณ์ (Vz) ซึ่งอาจอยู่ในช่วง 2 ถึง 200 โวลต์

ไดโอดเปล่งแสงหรือไฟ LED : ไดโอดทุกรูปแบบมีคุณสมบัติในการปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาเล็กน้อยเมื่อใช้กับแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้า

อย่างไรก็ตามไดโอดที่สร้างขึ้นโดยใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์เช่นแกลเลียมอาร์เซไนด์ฟอสไฟด์ได้รับความสามารถในการปล่อยรังสีจำนวนมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับไดโอดซิลิกอนทั่วไป สิ่งเหล่านี้เรียกว่า Light Emitting Diodes หรือ LEDs

โฟโตไดโอด : เช่นเดียวกับที่ไดโอดปล่อยรังสีออกมาพวกมันยังแสดงระดับการนำไฟฟ้าบางระดับเมื่อได้รับแสงสว่างจากแหล่งกำเนิดแสงภายนอก
อย่างไรก็ตามไดโอดที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อตรวจจับและตอบสนองต่อแสงหรือการส่องสว่างเรียกว่าโฟโตไดโอด

พวกเขารวมหน้าต่างกระจกหรือพลาสติกซึ่งช่วยให้แสงเข้าสู่บริเวณที่ไวต่อแสงของไดโอด

โดยทั่วไปจะมีพื้นที่ทางแยกขนาดใหญ่สำหรับการเปิดรับแสงที่ต้องการ

ซิลิคอนอำนวยความสะดวกในการสร้างโฟโตไดโอดที่มีประสิทธิภาพ

ไดโอดประเภทต่างๆมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในแอพพลิเคชั่นมากมาย ในขณะนี้ให้เราพูดถึงฟังก์ชันที่สำคัญสองสามอย่างสำหรับสัญญาณขนาดเล็ก ไดโอดและวงจรเรียงกระแส :

ประการแรกคือวงจรเรียงกระแสคลื่นเดียวซึ่งกระแสสลับที่มีแหล่งจ่ายไฟฟ้าขั้วคู่ที่แตกต่างกันจะถูกแก้ไขให้เป็นสัญญาณหรือแรงดันไฟฟ้าขั้วเดียว (dc)

การกำหนดค่าที่สองคือวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นซึ่งประกอบด้วยการกำหนดค่าไดโอดสี่ตัวและเรียกอีกอย่างว่า วงจรเรียงกระแสสะพาน . เครือข่ายนี้มีความสามารถในการแก้ไขสัญญาณอินพุต AC ทั้งสองครึ่ง

สังเกตความแตกต่างในผลลัพธ์สุดท้ายจากสองวงจร ในวงจรครึ่งคลื่น AC อินพุตหนึ่งรอบจะสร้างเอาต์พุตในขณะที่ในบริดจ์เต็มทั้งครึ่งรอบจะถูกเปลี่ยนเป็น DC ขั้วเดียว

ทรานซิสเตอร์

โครงการอิเล็กทรอนิกส์แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะทำให้เสร็จสมบูรณ์หากไม่มีทรานซิสเตอร์ซึ่งจริงๆแล้วเป็นโครงสร้างพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีขั้วหรือสายนำสามขั้ว กระแสหรือแรงดันไฟฟ้าที่น้อยมากบนหนึ่งในลีดช่วยให้สามารถควบคุมปริมาณกระแสที่มากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในอีกสองลีด

นี่หมายความว่าทรานซิสเตอร์เหมาะที่สุดในการทำงานเป็นแอมพลิฟายเออร์และสวิตชิ่งเรกูเลเตอร์ คุณจะพบทรานซิสเตอร์สองกลุ่มหลัก ได้แก่ ไบโพลาร์ (BJT) และฟิลด์เอฟเฟกต์ (FET)

ในการสนทนานี้เราจะมุ่งเน้นไปที่ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ BJT เท่านั้น พูดง่ายๆก็คือโดยการเพิ่มจุดเชื่อมต่อเสริมให้กับไดโอดทางแยก p-n มันจะเป็นไปได้ที่จะสร้าง 'แซนด์วิช' ซิลิกอน 3 ช่อง การก่อตัวคล้ายแซนวิชนี้สามารถเป็นได้ทั้ง n-p-n หรือ p-n-p

ไม่ว่าในกรณีใดพื้นที่กึ่งกลางจะทำงานเหมือนระบบประปาหรือระบบควบคุมที่ควบคุมปริมาณอิเล็กตรอนหรือการเปลี่ยนประจุไฟฟ้าใน 3 ชั้น 3 ส่วนของทรานซิสเตอร์สองขั้วคือตัวปล่อยฐานและตัวสะสม บริเวณฐานนั้นค่อนข้างบางและมีอะตอมของยาสลบน้อยกว่ามากเมื่อเทียบกับตัวปล่อยและตัวสะสม

เป็นผลให้กระแสฐานตัวปล่อยที่ลดลงอย่างมากส่งผลให้กระแสตัวเก็บรวบรวมตัวปล่อยที่ใหญ่กว่าอย่างมีนัยสำคัญในการเคลื่อนย้าย ไดโอดและทรานซิสเตอร์มีคุณสมบัติที่สำคัญหลายประการคล้ายกัน:

ทางแยกฐานปล่อยซึ่งคล้ายกับทางแยกไดโอดจะไม่อนุญาตให้มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนเว้นแต่แรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าจะเกิน 0.7 โวลต์ กระแสไฟฟ้าที่มากเกินไปทำให้ทรานซิสเตอร์ร้อนขึ้นและทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ในกรณีที่อุณหภูมิทรานซิสเตอร์สูงขึ้นอย่างมากอาจจำเป็นต้องปิดวงจร! ในที่สุดกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดความเสียหายถาวรกับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งประกอบเป็นทรานซิสเตอร์

สามารถพบทรานซิสเตอร์ประเภทต่างๆได้ในปัจจุบัน ตัวอย่างทั่วไป ได้แก่ :

สัญญาณขนาดเล็กและการสลับ : ทรานซิสเตอร์เหล่านี้ใช้สำหรับขยายสัญญาณอินพุตระดับต่ำไปยังระดับที่ค่อนข้างใหญ่กว่า ทรานซิสเตอร์แบบสวิตชิ่งถูกสร้างขึ้นเพื่อให้สวิตช์เปิดเต็มหรือปิดอย่างเต็มที่ ทรานซิสเตอร์หลายตัวสามารถใช้ในการขยายและเปลี่ยนได้อย่างเท่าเทียมกัน

ทรานซิสเตอร์กำลัง : ทรานซิสเตอร์เหล่านี้ใช้ในเครื่องขยายเสียงและอุปกรณ์จ่ายไฟกำลังสูง โดยทั่วไปแล้วทรานซิสเตอร์เหล่านี้จะมีขนาดใหญ่และมีปลอกโลหะขยายเพื่อให้ระบายความร้อนและระบายความร้อนได้ดีขึ้นและยังติดตั้งฮีทซิงค์ได้ง่ายอีกด้วย

ความถี่สูง : ทรานซิสเตอร์เหล่านี้มักใช้อุปกรณ์ที่ใช้ RF เช่นวิทยุทีวีและไมโครเวฟ ทรานซิสเตอร์เหล่านี้สร้างขึ้นด้วยพื้นที่ฐานที่บางลงและลดขนาดของร่างกาย สัญลักษณ์แผนผังสำหรับทรานซิสเตอร์ npn และ pnp สามารถดูได้ด้านล่าง:

โปรดจำไว้ว่าเครื่องหมายลูกศรที่ระบุพินตัวปล่อยชี้ไปทางทิศทางการไหลของรูเสมอ เมื่อเครื่องหมายลูกศรแสดงทิศทางที่ตรงข้ามกับฐาน BJT จะมีตัวปล่อยที่ประกอบด้วยวัสดุประเภท n

เครื่องหมายนี้ระบุเฉพาะทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ n-p-n โดยมีฐานที่มีวัสดุประเภท p ในทางกลับกันเมื่อเครื่องหมายลูกศรชี้ไปที่ฐานนั่นแสดงว่าฐานประกอบด้วยวัสดุประเภท n และรายละเอียดที่ตัวปล่อยและตัวเก็บรวบรวมทั้งสองประกอบด้วยวัสดุประเภท p และเป็นผลให้อุปกรณ์ pnp BJT.

ทำอย่างไร ใช้ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์

เมื่อนำศักย์กราวด์หรือ 0V ไปใช้กับฐานของทรานซิสเตอร์ npn จะยับยั้งการไหลของกระแสผ่านขั้วของตัวสะสมตัวปล่อยและทรานซิสเตอร์จะถูกปิด '

ในกรณีที่ฐานมีความเอนเอียงไปข้างหน้าโดยใช้ความต่างศักย์อย่างน้อย 0.6 โวลต์กับพินตัวปล่อยฐานของ BJT มันจะเริ่มต้นการไหลของกระแสจากตัวปล่อยไปยังขั้วตัวเก็บทันทีและทรานซิสเตอร์จะถูกเปลี่ยน ' บน.'

แม้ว่า BJT จะใช้พลังงานเพียงสองวิธีนี้ แต่ทรานซิสเตอร์จะทำงานเหมือนสวิตช์เปิด / ปิด ในกรณีที่ฐานมีความเอนเอียงไปข้างหน้าขนาดกระแสของตัวสะสมตัวปล่อยจะขึ้นอยู่กับรูปแบบที่ค่อนข้างเล็กกว่าของกระแสฐาน

ทรานซิสเตอร์ในกรณีเช่นนี้ทำงานเหมือนเครื่องขยายเสียง . หัวข้อนี้เกี่ยวข้องกับทรานซิสเตอร์ที่ตัวปล่อยควรเป็นขั้วกราวด์ทั่วไปสำหรับอินพุตและสัญญาณเอาต์พุตทั้งสองและเรียกว่า วงจรปล่อยสัญญาณทั่วไป . วงจรตัวปล่อยสัญญาณทั่วไปพื้นฐานบางส่วนสามารถมองเห็นได้จากไดอะแกรมต่อไปนี้

ทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์

การกำหนดค่าวงจรนี้จะยอมรับสัญญาณอินพุตเพียงสองประเภทคือ 0V หรือสัญญาณกราวด์หรือแรงดันไฟฟ้าบวก + V ที่สูงกว่า 0.7V ดังนั้นในโหมดนี้ทรานซิสเตอร์สามารถเปิดหรือปิดได้ ตัวต้านทานที่ฐานอาจเป็นอะไรก็ได้ระหว่าง 1K ถึง 10K โอห์ม

เครื่องขยายเสียง DC ทรานซิสเตอร์

ในวงจรนี้ ตัวต้านทานตัวแปร สร้างการให้น้ำหนักไปข้างหน้าให้กับทรานซิสเตอร์และควบคุมขนาดของกระแสฐาน / ตัวปล่อย มิเตอร์ แสดงปริมาณกระแส จัดส่งผ่านลีดตัวปล่อยตัวรวบรวม

ตัวต้านทานแบบมิเตอร์ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความปลอดภัยของมิเตอร์จากกระแสไฟฟ้าที่มากเกินไปและป้องกันความเสียหายต่อขดลวดมิเตอร์

ในวงจรการใช้งานจริงคุณสามารถเพิ่มโพเทนชิออมิเตอร์ด้วยเซ็นเซอร์ตัวต้านทานซึ่งความต้านทานจะแตกต่างกันไปตามปัจจัยภายนอกเช่นแสงอุณหภูมิความชื้นเป็นต้น

อย่างไรก็ตามในสถานการณ์ที่สัญญาณอินพุตแตกต่างกันอย่างรวดเร็ววงจรขยาย AC จะใช้งานได้ตามที่อธิบายไว้ด้านล่าง:

เครื่องขยายเสียง AC ทรานซิสเตอร์

แผนภาพวงจรแสดงวงจรเครื่องขยายเสียง AC แบบทรานซิสเตอร์ขั้นพื้นฐาน ตัวเก็บประจุที่อยู่ในตำแหน่งอินพุตจะบล็อก DC ทุกรูปแบบไม่ให้เข้าสู่ฐาน ตัวต้านทานที่ใช้สำหรับไบแอสพื้นฐานถูกคำนวณเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าระดับอุปทานครึ่งหนึ่ง

สัญญาณที่ขยาย 'ร่อน' ตามแรงดันไฟฟ้าคงที่นี้และเปลี่ยนแอมพลิจูดของมันไปเรื่อย ๆ ภายใต้ระดับแรงดันอ้างอิงนี้

หากไม่ได้ใช้ตัวต้านทานการให้น้ำหนักเพียงครึ่งหนึ่งของอุปทานที่สูงกว่าระดับ 0.7V จะได้รับการขยายทำให้เกิดการบิดเบือนที่ไม่พึงประสงค์จำนวนมาก

เกี่ยวกับทิศทางของกระแส

เรารู้ว่าเมื่ออิเล็กตรอนเดินทางผ่านตัวนำมันจะสร้างกระแสไหลผ่านตัวนำ

เนื่องจากในทางเทคนิคแล้วการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนนั้นมาจากบริเวณที่มีประจุลบไปยังบริเวณที่มีประจุบวกแล้วเหตุใดเครื่องหมายลูกศรในสัญลักษณ์ไดโอดจึงปรากฏเพื่อบ่งชี้การไหลของอิเล็กตรอนในทางตรงกันข้าม

สิ่งนี้สามารถอธิบายได้ด้วยสองประเด็น

1) ตามทฤษฎีเริ่มต้นของเบนจามินแฟรงคลินสันนิษฐานว่าการไหลของกระแสไฟฟ้ามาจากพื้นที่บวกไปยังบริเวณที่มีประจุลบ อย่างไรก็ตามเมื่อค้นพบอิเล็กตรอนก็เปิดเผยความจริงที่แท้จริง

ถึงกระนั้นการรับรู้ก็ยังคงเหมือนเดิมและแผนผังยังคงดำเนินไปตามจินตนาการแบบเดิมซึ่งการไหลของกระแสจะแสดงจากเชิงบวกไปสู่เชิงลบเนื่องจากการคิดตรงกันข้ามทำให้เราจำลองผลลัพธ์ได้ยาก

2) ในกรณีของเซมิคอนดักเตอร์มันเป็นรูที่เคลื่อนที่ตรงข้ามกับอิเล็กตรอน สิ่งนี้ทำให้อิเล็กตรอนดูเหมือนจะเปลี่ยนจากบวกเป็นลบ

เพื่อความแม่นยำต้องสังเกตว่าการไหลของกระแสคือการไหลของประจุที่สร้างขึ้นจากการมีอยู่หรือไม่มีอิเล็กตรอน แต่เท่าที่สัญลักษณ์อิเล็กทรอนิกส์เกี่ยวข้องเราก็พบว่าวิธีการทั่วไปนั้นง่ายกว่าที่จะปฏิบัติตาม

ไทริสเตอร์

เช่นเดียวกับทรานซิสเตอร์ไทริสเตอร์ยังเป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีสามขั้วและมีบทบาทสำคัญในโครงการอิเล็กทรอนิกส์มากมาย

เช่นเดียวกับที่ทรานซิสเตอร์เปิดสวิตช์ด้วยกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กที่ลีดตัวใดตัวหนึ่งไทริสเตอร์ก็ทำงานในลักษณะเดียวกันและเปิดใช้งานกระแสไฟฟ้าที่ใหญ่กว่ามากเพื่อดำเนินการผ่านลีดเสริมอีกสองตัว

ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือไทริสเตอร์ไม่มีความสามารถในการขยายสัญญาณ AC แบบสั่น พวกเขาตอบสนองต่อสัญญาณอินพุตควบคุมโดยการเปิดเต็มหรือปิดเต็มที่ นี่คือเหตุผลว่าทำไมไทริสเตอร์จึงเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า 'โซลิดสเตตสวิตช์'

วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิคอน (SCR)

SCR เป็นอุปกรณ์ที่แสดงถึงไทริสเตอร์พื้นฐานสองรูปแบบ โครงสร้างของพวกมันมีลักษณะคล้ายกับทรานซิสเตอร์สองขั้ว แต่ SCR มีชั้นที่สี่ด้วยเหตุนี้สามทางแยกดังแสดงในรูปต่อไปนี้

เค้าโครงภายใน SCR และสัญลักษณ์แผนผังสามารถมองเห็นได้ในภาพต่อไปนี้

โดยปกติพิน SCR จะแสดงด้วยตัวอักษรเดี่ยวเป็น A สำหรับขั้วบวก K (หรือ C) สำหรับแคโทดและ G สำหรับเกต

เมื่อใช้ขั้วบวกพิน A ของ SCR ที่มีศักย์เป็นบวกที่สูงกว่าพินแคโทด (K) จุดเชื่อมต่อด้านนอกสุดทั้งสองจะกลายเป็นแบบเอนเอียงไปข้างหน้าแม้ว่าจุดเชื่อมต่อ p-n กลางจะยังคงเอนเอียงแบบย้อนกลับเพื่อยับยั้งการไหลของกระแสใด ๆ

อย่างไรก็ตามทันทีที่ใช้ขาเกต G ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่เป็นบวกน้อยที่สุดมันจะช่วยให้สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าผ่านพินขั้วบวก / แคโทดได้มากขึ้น

ณ จุดนี้ SCR จะถูกสลักและส่วนที่เหลือจะเปิดอยู่แม้หลังจากที่เอาเกตไบแอสออกแล้ว สิ่งนี้อาจดำเนินต่อไปเรื่อย ๆ จนกว่าขั้วบวกหรือแคโทดจะถูกตัดการเชื่อมต่อจากสายจ่ายชั่วขณะ

โครงการถัดไปด้านล่างแสดง SCR ที่กำหนดค่าไว้เช่นสวิตช์สำหรับควบคุมหลอดไส้

สวิตช์ด้านซ้ายเป็นสวิตช์แบบกดเพื่อปิดซึ่งหมายความว่าจะเปิดขึ้นเมื่อผลักในขณะที่สวิตช์ด้านขวาเป็นสวิตช์แบบกดเพื่อเปิดซึ่งทำงานเมื่อกด เมื่อกดสวิตช์นี้ชั่วขณะหรือเพียงหรือวินาทีสวิตช์จะเปิดหลอดไฟ

สลัก SCR และหลอดไฟจะเปิดอย่างถาวร หากต้องการปิดหลอดไฟให้อยู่ในสภาพเริ่มต้นให้กดสวิตช์ด้านซ้ายชั่วขณะ

SCR ผลิตขึ้นโดยมีการจัดอันดับพลังงานและความสามารถในการจัดการที่แตกต่างกันตั้งแต่ 1 แอมป์ 100 โวลต์ถึง 10 แอมป์หรือสูงกว่าและหลายร้อยโวลต์

ไทรแอก

Triacs ใช้เฉพาะในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการการสลับโหลด AC แรงดันสูง

โครงสร้างภายในของ triac ดูเหมือน SCR สองตัวที่เชื่อมต่อกันแบบขนานย้อนกลับ ซึ่งหมายความว่าไตรแอกได้รับความสามารถในการนำไฟฟ้าทั้งในทิศทางสำหรับ DC และอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับ

ในการใช้งานคุณสมบัตินี้ triac ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ชั้นเซมิคอนดักเตอร์ห้าชั้นที่มีพื้นที่ n-type พิเศษ ไตรแอคพินเอาท์เชื่อมต่อเพื่อให้แต่ละพินสัมผัสกับคู่ของพื้นที่เซมิคอนดักเตอร์เหล่านี้

แม้ว่าโหมดการทำงานของเทอร์มินัลประตูไตรแอคจะคล้ายกับ SCR แต่เกตไม่ได้อ้างอิงเฉพาะกับขั้วแอโนดหรือขั้วแคโทดเนื่องจากไตรแอกสามารถทำงานได้ทั้งสองวิธีดังนั้นประตูจึงสามารถเปิดใช้งานกับเทอร์มินัลใดก็ได้ขึ้นอยู่กับ ไม่ว่าจะใช้สัญญาณบวกหรือสัญญาณลบสำหรับทริกเกอร์ประตู

ด้วยเหตุนี้เทอร์มินัลรับน้ำหนักหลักสองเครื่องของ Triac จึงถูกกำหนดให้เป็น MT1 และ MT2 แทนที่จะเป็น A หรือ K ตัวอักษร MT หมายถึง 'เทอร์มินัลหลัก' ดังแสดงในแผนภาพวงจรต่อไปนี้

เมื่อใช้ triac สำหรับการเปลี่ยน AC traic จะดำเนินการตราบเท่าที่ประตูยังคงเชื่อมต่อกับอินพุตแหล่งจ่ายขนาดเล็ก เมื่อสัญญาณเกตถูกถอดออกแล้วจะยังคงเปิด Triac ไว้ แต่จนกว่าวงจรรูปคลื่น AC จะถึงเส้นตัดศูนย์

เมื่อแหล่งจ่ายไฟ AC ถึงเส้นศูนย์ Triac จะปิดตัวเองและโหลดที่เชื่อมต่ออย่างถาวรจนกว่าสัญญาณเกตจะถูกนำมาใช้อีกครั้ง

Triacs สามารถใช้ควบคุมเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านส่วนใหญ่พร้อมกับมอเตอร์และปั๊ม

แม้ว่าไตรแอกจะถูกจัดประเภทตามความสามารถในการจัดการในปัจจุบันหรือการให้คะแนนเช่น SCRs แต่โดยทั่วไปแล้ว SCR จะมีให้บริการที่มีการให้คะแนนปัจจุบันสูงกว่าไตรแอกมาก

สารกึ่งตัวนำ อุปกรณ์เปล่งแสง

เมื่อสัมผัสกับแสงความร้อนอิเล็กตรอนและพลังงานที่คล้ายคลึงกันในระดับสูงเซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่จะแสดงแนวโน้มของการเปล่งแสงที่ความยาวคลื่นที่มนุษย์มองเห็นหรือความยาวคลื่น IR

เซมิคอนดักเตอร์ที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสิ่งนี้คือสารที่มาในตระกูลของไดโอดชุมทาง p-n

ไดโอดเปล่งแสง (LED) ทำได้โดยการแปลงกระแสไฟฟ้าให้เป็นแสงที่มองเห็นได้โดยตรง LED มีประสิทธิภาพอย่างมากโดยมีกระแสไฟถึงแสงมากกว่าแหล่งกำเนิดแสงรูปแบบอื่น ๆ

ใช้สำหรับไฟ LED สีขาวสว่างสูง ไฟส่องสว่างภายในบ้าน จุดประสงค์ในขณะที่ LED หลากสีใช้ในงานตกแต่ง

ความเข้มของ LED สามารถควบคุมได้โดยการลดอินพุต DC หรือผ่าน การมอดูเลตความกว้างของพัลส์ อินพุตเรียกอีกอย่างว่า PWM

เครื่องตรวจจับแสงเซมิคอนดักเตอร์

เมื่อพลังงานรูปแบบใด ๆ สัมผัสกับคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์จะนำไปสู่การสร้างกระแสในคริสตัล นี่คือหลักการพื้นฐานเบื้องหลังการทำงานของอุปกรณ์เซ็นเซอร์แสงเซมิคอนดักเตอร์ทั้งหมด

เครื่องตรวจจับแสงเซมิคอนดักเตอร์สามารถแบ่งออกเป็นประเภทหลัก:

ตัวที่สร้างขึ้นโดยใช้เซมิคอนดักเตอร์ pn และอีกตัวที่ไม่ใช่

ในคำอธิบายนี้เราจะจัดการเฉพาะตัวแปร p-n เท่านั้น เครื่องตรวจจับแสงที่ใช้ทางแยก P-n เป็นสมาชิกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในตระกูลเซมิคอนดักเตอร์โฟโตนิก

ส่วนใหญ่ทำจากซิลิคอนและสามารถตรวจจับได้ทั้งแสงที่มองเห็นได้และใกล้อินฟราเรด

โฟโตไดโอด:

โฟโตไดโอด ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับโครงการอิเล็กทรอนิกส์ที่ออกแบบมาสำหรับตรวจจับแสง คุณสามารถพบได้ในแกดเจ็ตทุกประเภทเช่นในกล้องถ่ายรูป สัญญาณกันขโมย , มีชีวิต การสื่อสาร ฯลฯ

ในโหมดตรวจจับแสงโฟโตไดโอดทำงานโดยสร้างรูหรืออิเล็กตรอนร่วมกันที่จุดเชื่อมต่อ pn สิ่งนี้ทำให้กระแสเคลื่อนทันทีที่ขั้วต่อด้านข้างของจุดต่อ p และ n เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายภายนอก

เมื่อใช้ในโหมดโฟโตวอลเทอิกโฟโตไดโอดจะทำหน้าที่เหมือนแหล่งกำเนิดกระแสเมื่อมีแสงตกกระทบ ในแอปพลิเคชันนี้อุปกรณ์จะเริ่มทำงานในโหมดอคติย้อนกลับเพื่อตอบสนองต่อการส่องสว่างของแสง

ในกรณีที่ไม่มีแสงกระแสไฟฟ้าจำนวนหนึ่งนาทียังคงไหลที่เรียกว่า 'กระแสมืด'

โฟโตไดโอดโดยทั่วไปผลิตขึ้นในรูปแบบบรรจุภัณฑ์ที่แตกต่างกัน โดยส่วนใหญ่จะมีอยู่ในตัวเครื่องพลาสติกเลนส์ที่ติดตั้งไว้ล่วงหน้าและการกรองและอื่น ๆ

ความแตกต่างที่สำคัญคือขนาดของเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้สำหรับอุปกรณ์ โฟโตไดโอดที่มีไว้สำหรับเวลาตอบสนองความเร็วสูงในการดำเนินการโฟโตคอนดักเตอร์แบบไบอัสย้อนกลับถูกสร้างขึ้นโดยใช้เซมิคอนดักเตอร์ในพื้นที่ขนาดเล็ก

โฟโตไดโอดที่มีพื้นที่ขนาดใหญ่มักจะตอบสนองช้าเล็กน้อย แต่อาจมีความสามารถในการให้ความไวแสงในระดับที่สูงขึ้น

โฟโตไดโอดและ LED ใช้สัญลักษณ์แผนผังที่เหมือนกันยกเว้นว่าทิศทางของลูกศรที่อยู่ด้านในสำหรับโฟโตไดโอด โฟโตไดโอดมักคุ้นเคยกับการรับรู้พัลส์ที่แตกต่างกันอย่างรวดเร็วแม้ในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดใกล้เช่นเดียวกับการสื่อสารด้วยคลื่นแสง

วงจรด้านล่างแสดงให้เห็นถึงวิธีที่โฟโตไดโอดสามารถนำไปใช้ในการตั้งค่าเครื่องวัดแสงได้ ผลลัพธ์ของวงจรนี้ค่อนข้างเป็นเส้นตรง

โฟโต้ทรานซิสเตอร์

โฟโตทรานซิสเตอร์ถูกนำไปใช้ในโครงการอิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการความไวในระดับที่สูงขึ้น อุปกรณ์เหล่านี้ถูกสร้างขึ้นโดยเฉพาะเพื่อใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติความไวต่อแสงในทรานซิสเตอร์ทั้งหมด โดยทั่วไปโฟโตทรานซิสเตอร์สามารถพบได้ในอุปกรณ์ npn ที่มีส่วนฐานกว้างซึ่งสามารถสัมผัสกับแสงได้

แสงที่เข้าสู่ฐานจะแทนที่กระแสของตัวปล่อยเบสตามธรรมชาติที่มีอยู่ในทรานซิสเตอร์ npn ปกติ

เนื่องจากคุณสมบัตินี้โฟโต้ทรานซิสเตอร์จึงสามารถขยายการเปลี่ยนแปลงของแสงได้ทันที โดยทั่วไปมีโฟโตทรานซิสเตอร์ชนิด npn สองประเภทที่สามารถรับได้ หนึ่งคือด้วยโครงสร้าง npn มาตรฐานตัวแปรทางเลือกมาพร้อมกับทรานซิสเตอร์ npn เพิ่มเติมเพื่อเพิ่มการขยายและเรียกว่าทรานซิสเตอร์ 'โฟโตดาร์ลิงตัน'

สิ่งเหล่านี้มีความอ่อนไหวอย่างมากแม้ว่าจะซบเซาเล็กน้อยเมื่อเทียบกับโฟโตทรานซิสเตอร์ npn ทั่วไป สัญลักษณ์แผนผังโดยทั่วไปใช้สำหรับโฟโตทรานซิสเตอร์มีดังต่อไปนี้:

โฟโตทรานซิสเตอร์มักใช้ในการตรวจจับแรงกระตุ้นของแสงสลับ (ac) นอกจากนี้ยังใช้เพื่อระบุแสงต่อเนื่อง (dc) เช่นวงจรต่อไปนี้ที่ใช้โฟโตดาร์ลิงตันเพื่อเปิดใช้งานรีเลย์

บทช่วยสอนนี้จะได้รับการอัปเดตข้อมูลจำเพาะของส่วนประกอบใหม่ ๆ เป็นประจำดังนั้นโปรดคอยติดตาม