Электронный латр на полевом транзисторе: устройств и принципы работы, схема подключения, как сделать своими руками

Электронный ЛАТР — Меандр — занимательная электроника

В статье рассмотрена конструкция регулируемо­го источника питания переменного тока промыш­ленной частоты синусоидальной формы, который способен заменить ЛАТР небольшой мощности.

После выхода из строя ЛАТРа, установленного в стенде СИ-СЦБ, предназначенного для испыта­ния приборов железнодорожной автоматики, ав­тор задался целью заменить его электронным ана­логом и успешно воплотил ее в жизнь. Описываемое устройство имеет следующие основные технические характеристики:

• напряжение питания — ~19…24 В;
• выходное напряжение переменного тока — ре­гулируемое от 0 до 300 В;
• максимальная мощность нагрузки — 30 Вт.

Такие параметры, как максимальная мощность нагрузки и максимальное выходное напряжение, будут зависеть от мощности источника питания и параметров выходного трансформатора.

Описание схемы устройства

Идея регулятора напряжения переменного то­ка довольно проста: необходимо взять регулируе­мый по уровню синусоидальный сигнал и подать его на усилитель мощности низкой частоты, нагру­женный на повышающий трансформатор.

Таким образом, можно получить напряжение переменно­го тока, регулируемое от 0 до значения, определяе­мого параметрами выходного трансформатора.

Принципиальная электрическая схема устрой­ства показана на рис.1. Схема состоит из двух блоков: модуля питания и регулирования, и усили­теля низкой частоты (УНЧ).

Рис. 1

В качестве УНЧ использована конструкция двухтактного транзисторного усилителя мощнос­ти звуковой частоты, работающего в режиме В. Выбор схемы и конструкции УНЧ обусловлен его простотой, высоким КПД, большой выходной мощ­ностью и высокой температурной стабильнос­тью. Принцип работы такого усилителя подробно описан в [1].

Модуль питания и регулирования служит для преобразования поступающего напряжения пере­менного тока в двухполярное напряжение посто­янного тока, выделения синусоидального сигнала с регулируемой амплитудой для подачи на вход усилителя мощности, и питания вентилятора ох­лаждения.

Для создания двухполярного напряжения ис­пользована однополупериодная схема выпрямле­ния на диодах VD1, VD2 с фильтрующими конден­саторами С2, С3.

Синусоидальный сигнал управления УНЧ снима­ется с регулируемого делителя R1-R3. Подстроен­ный резистор R2 служит для установки максималь­ного уровня входного сигнала, обеспечивающего отсутствие нелинейных искажений выходного сиг­нала УНЧ.

Схема питания вентилятора охлаждения состо­ит из токоограничивающего резистора R4 и филь­трующего конденсатора С5.

Выход УНЧ защищен от короткого замыкания предохранителем FU1. Для предотвращения воз­можного протекания через нагрузку постоянной составляющей выходного сигнала, в ее цепи уста­новлен разделительный конденсатор С4.

Конструкция, детали и наладка

Оба функциональных блока устройства собра­ны на печатных платах из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Чертеж печатной пла­ты УНЧ показан на рис.2, а схема расположения элементов — на рис.3.

Рис. 2

Рис. 3

Резистор R5 использован для поверхностного монтажа, все остальные компоненты схемы — вы­водные. Особых требований к используемым де­талям нет, и они могут быть заменены любыми ана­логичными по параметрам. В качестве предвыходных транзисторов можно использовать импортные аналоги, например, комплементарную пару SS8050, SS8550. Для замены выходных тран­зисторов подойдет пара BD912, BD911, или более мощные 2SA1943, 2СА5200.

Выходные транзисторы VT3, VT4 должны быть установлены на радиатор. Для обеспечения компактности конструкции удобно использовать ради­атор охлаждения центрального процессора персо­нального компьютера с установленным на нем вентилятором. Так как коллекторы выходных тран­зисторов соединены, то изолировать их от ради­атора нет необходимости.

Схема УНЧ допускает параллельное включение выходных транзисторов для обеспечения большей выходной мощности. На плате предусмотрена возможность монтажа двух пар транзисторов.

Наладка УНЧ заключается в установке напряже­ния между базами транзисторов VT1, VT2 на уров­не 0,4…0,5 В. Она осуществляется подбором но­миналов резисторов R10, R11.

Чертеж платы модуля питания и регулирования не приводится, так как ее размеры и компоновка будут зависеть от типа используемых компонентов и схемы реализации низковольтного питания. В большинстве случаев разводку этого модуля удоб­ней будет произвести навесным монтажом.

Окончательная наладка устройства сводится к регулировке уровня входного сигнала УНЧ для обеспечения необходимой мощности нагрузки при отсутствии нелинейных искажений. Для это­го устройство нагружают требуемой максималь­ной нагрузкой. Затем движок регулятора R3 пере­водят в верхнее по схеме положение и, контролируя осциллографом форму сигнала на на­грузке. Подстроечным резистором R2 регулируют амплитуду входного сигнала таким образом, что­бы в выходном сигнале отсутствовали искажения.

Регулировка амплитуды входного сигнала УНЧ приведет к изменению уровня выходного напряже­ния устройства, поэтому лучше использовать вы­ходной трансформатор, имеющий обмотку с отво­дами, чтобы была возможность регулировки необходимого максимального уровня выходного напряжения.

Следует отметить, что в связи с отсутствием стабилизации питающего напряжения и свойств выходного трансформатора, уровень выходного напряжения будет достаточно сильно зависеть от мощности нагрузки. Но так как ЛАТР обычно используется для плавной регулировки напряже­ния от нуля на уже подключенной к нему нагруз­ке с контролем напряжения и тока, то это не име­ет значения.

В авторской реализации для питания устройст­ва от сети ~220 В был использован сигнальный трансформатор СТ-6 номинальной мощностью 40 ВА, а выход УНЧ нагружался на часть вторичной обмотки трансформатора Тр2 стенда. На самом деле выбор схемы питания и типа выходного трансформатора будет зависеть от целей приме­нения устройства.

Во время экспериментов и тестирования ре­гулятора его питание осуществлялось от само­дельного трансформатора мощностью около 100 Вт, имеющего выходное напряжение около 17 В, а для нагрузки использовалась вторичная обмотка типового трансформатора ТС-40-2. Пер­вичная обмотка трансформатора Т2 нагружалась лампой накаливания мощностью 40 Вт. Получены следующие результаты тестирования экспери­ментальной схемы:

• на «холостом ходу» при выведенном на ноль регуляторе уровня: ~U1 = 17,3 В, ~I1=30 мА, =U1=±23 В, ~U2=0, ~I2=30 мА, ~Uвых=0, где: ~U1/~I1 — напряжение/ток во вторичной обмотке трансформатора Т1, =U1 — напряжение питания УНЧ, ~U2/~I2 — напряжение/ток в первичной об­мотке трансформатора Т2, ~Uвых — напряжение на вторичной обмотке Т2;
• при установленном на максимум регуляторе (до момента появления искажений выходного сигнала): ~U1 = 17 В, ~I1= 1,4 A, =U1=±20,5 В, ~U2=16 В, ~I2=1,2 А, ~Uвых=220 В;
• при нагрузке вторичной обмотки выходного трансформатора лампой накаливания мощностью 40 Вт: ~U1=16,8 В, ~I1=2,5 A, =U1=±17,7 В, ~U2=14 В, ~I2=2,1 А, ~Uвых=170 В.

Как видно из выше приведенных эксперимен­тальных данных, КПД устройства, при потреблении нагрузкой около 30 Вт, составляет приблизитель­но 70%.

Заключение

Автором было изготовлено и успешно исполь­зуется уже три таких устройства.

Они хорошо се­бя показали, так как в сравнении с ЛАТРом имеют лучшую плавность регулирования.

В современных условиях для питания УНЧ удобнее использовать импульсный двухполярный источник питания. Однако в этом случае придет­ся изготовить генератор синусоидального сигна­ла или же брать сигнал из сети через дополнитель­ный маломощный сетевой трансформатор.

Литература

1. Дорофеев. М. Режим В в усилителях мощно­сти 34 // Радио. — 1991. — №3. — С.53-56.

Автор: Дмитрий Карелов, г. Кривой Рог
Источник: журнал Радиоаматор №11-12, 2015

Power Electronics • Просмотр темы

п’ятниця, 7 листопада 2014 р.
Звіт №2
Драйвер ТГР
Драйвер был сделан на основе идей из известного документа an-950 от IR. см. рисунки 6 и 7 в документе.
Трансформатор.
Кольцо размерами 14/9/5мм, провод ПЭЛШО 0,4мм, три обмотки по 15 витков, бифилярная обмотка, равномерно размещена по кольцу.
Результат превзошел ожидание.
Индуктивность обмотки (фото 1):

Индуктивность рассеяния (фото 2):

Для раскачки трансформатора использовался сдвоенный 4 амперный драйвер FAN3224 от Fairchild Semiconductor, включенный по мостовой схеме.
Плата драйвера верх (фото 3)

Плата драйвера низ (фото 4):

трансформатор в схеме(фото 5):

Силовая часть
Т.к. оптические драйверы вместе с DC/DC преобразователями в предыдущем варианте располагались на силовой плате, сделал новый вариант силы под трансформаторную развязку. При этом в схему добавил входные и выходные фильтры EMI.
Новый вариант схемы с фильтрами:

Размеры платы уменьшились в полтора раза и большую часть занимают именно фильтры. Дроссель намотан на сердечнике ETD44 только потому, что именно такой был под рукой, реально можно использовать значительно меньший.
Ключи SPP20N60C3, расчетный ток регулятора 2 А, и определяется входными/выходными EMI фильтрами, токовая защита 5А.
Сила верх (фото 6):

Сила низ (фото 7):

Вместе с системой управления (фото 8):

Результаты
Ни чего не сгорело, не дымилось, все буднично и просто.
Драйвер с ТГР нормально работает, при изменении Кзап. в диапазоне 0,1 … 0,9.
Преимущество, по сравнению с оптическим вариантом, только в относительной дешевизне, примерно раз в 5 и в меньшей потребляемой мощности (раза в 2).
В предыдущем варианте, при работе регулятора были наводки в колонках компьютера, зависания мыши, хаотичное изменение показаний цифрового мультиметра при измерении напряжений на входе/выходе регулятора. Применение EMI фильтров все эти явления устранило.
Так как, радиаторы, на которых установлены ключи, очень маленькие и без обдува нагружать регулятор не имеет смысла, пока измерил кпд силовой части при небольшой нагрузке(100 Вт). Получилось 0,95.
Испытал регулятор в работе на асинхронный трехфазный двигатель 250 Вт, все работает. Видео могу выложить.
Теперь буду делать стабилизацию выходного напряжения, благо одна ножка у микроконтроллера, после применения нового драйвера, освободилась.

Регуляторы мощности, напряжения

Регулятор напряжения	ЛАТР, блок управления на 4-х транзисторах, двигатель. 127+-5 В 220+-9 В при колебаниях в сети 50 – 250 В	“Радио”	1964	2	Испуганов Е.
Электронный регулятор напряжения в трехфазном выпрямителе	Используются 6 транзисторов П201 и 3 тиристора	“Радио”	1965	1	Скуратовский Н.
Тиристорный выпрямитель с регулируемым выходным напряжением	Простая схема регулировки с помощью фазовращателя. образованного дополнительной обмоткой трансформатора, конденсатора и переменным резистором	“Радио”	1971	12	Алексеев Г.
Симисторный регулятор переменного напряжения	0 – 210 В, 40 А. Выполнен на симисторе ВКДУС-150-4. Управление – блокинг-генератор на П416	“Радио”	1973	11	Фролов В.
Тиристорные регуляторы напряжения	Приведены описания семи схем регуляторов различных авторов	“Радио”	1975	10	Нет автора
Стабилизированный регулятор мощности	КП302, КТ315, КТ326	“Радио”	1978	2	Межлумян А.
Регулятор мощности на симисторе	(Дополнения в №9 1982г стр.62, №3,6 1983г стр.63, усовершенствование в №11 1986г стр.62). Простой регулятор на аналогах однопереходных транзисторов.	“Радио”	1981	9	Тихонов В.
Блок управления тиристорами	Универсальное устройство для управления тиристорами различной мощности.	“Радио”	1982	10	Шичков Л.
Универсальный регулятор мощности	3 КВт, на Т25 и транзисторах.	“В помощь радиолюбителю”	1983	83	Гребенщиков В.
Двухканальный регулятор мощности на тринисторе	(Дополнения в №4 1990г стр.73). Один КУ202 работает на две независимых нагрузки.	“Радио”	1984	2	Илаев М.
Регулятор мощности с малым уровнем помех	К155ЛА3, К155ИЕ8, транзисторы	“Радио”	1986	4	Евсеев А.
Регулятор мощности, не создающий помех	К176ЛЕ5, К176ИЕ8, КУ202М	“Радио”	1987	12	Лукашенко С.
Регулятор мощности для электронагревательных приборов	КУ202М, КТ605Б, КТ315х3.	“Радио”	1988	7	Дробница Н.
Простой регулятор мощности	(Дополнения в №11 1990г стр.47, №11 1991г стр.74, №5 1993г стр.39). К561ЛА7, КТ361В, КУ202Н	“Радио”	1989	7	Леонтьев А.
Простой регулятор не создающий помех	К176ЛЕ5, КТ315Б, КУ202К	“Радио”	1991	2	Нечаев И. (UA3WIA)
Симисторный регулятор мощности	На ИН-3 и КУ208Г	“Радио”	1991	7	Фомин В.
Регулятор напряжения с фазоимпульсным управлением	К561ЛА7, КТ315Б, КУ202Н	“Радио”	1992	9	Леонтьев А.
Регуляторы температуры жала сетевых паяльников	(Дополнения в №1 1993г стр. 45). На напряжение 220 В и 20…36 В	“Радио”	1992	2	Нечаев И. (UA3WIA)
Выходной узел регулятора мощности	К176ЛЕ5, КУ202Н	“Радио”	1993	4	Леонтьев А.
Мощный регулятор	КТ361, КТ605, КУ202Н, Т160	“Радиолюбитель”	1993	8	Нет автора
Регулятор мощности	КУ202нх2, КН102Ах2	“Радиолюбитель”	1993	7	Андриенко А.
Регулятор повышенной мощности	АОУ103В, КУ202Нх2	“Радио”	1993	12	Винокуров Л.
Симисторный регулятор мощности	Описание работы, несколько схем.	“Радиолюбитель”	1995	8	Пухаев Д.
Тиристорный регулятор мощности	КУ202Тх2, и двух аналогах динисторов на КТ315, КТ361	“Радиолюбитель”	1995	5	Пухаев Д.
Регулятор мощности	(Продолжение в РЛ №1 1997г.). Фазоимпульсный, 80 кВт	“Радиолюбитель”	1996	12	Крегерс Я.
Симисторные регуляторы мощности	(Дополнение в №1 1999г.). Рассмотрено несколько вариантов управления симистором	“Радио”	1996	1	Бирюков С.
Регулятор мощности нагревательных приборов	На симисторе, для уменьшения помех используется генератор на 1 кГц.	“Радиолюбитель”	1997	7	Пухаев Д.
Регулятор мощности с обратной связью	Для управления двигателями (например швейных машин).	“Радиолюбитель”	1997	12	Семенов И.
Симисторный регулятор мощности	КТ361Г, КТ315Г, КУ208Г, мост	“Радиолюбитель”	1997	8	Стась А.
Две функции в одном регуляторе	Приведена схема проверки симисторов и схема регулятора, который совмещает функции управления яркостью и плавного включения.	“Радио”	1998	10	Жгулев В.
Симисторный регулятор мощности с низким уровнем помех	Описана схема с фазоимпульсным управлением на симметричном динисторе 32V и симистре TIC226M.	“Радио”	1998	6	Кузнецов А. (UW3RO)
Цифровой регулятор мощности паяльника	(Дополнение в №2 1999г.). Широтно-импульсное управление. КТ315, КТ361, КТ815, К561ИЕ8,К561ЛЕ5, КУ208Г	“Радио”	1998	2	Полянский П.
Беспомеховый регулятор напряжения	(Дополнение в №6 2001г. стр.47). Регулировка с помощью транзистора, включенного в диагональ диодного моста.	“Радио”	1999	11	Чекаров А.
Электронный регулятор	В зависимости от датчика может выполнять функции регулятора температуры, освещенности или напряжения. КТ361, КТ315, КУ202	“Радио”	1999	6	Бородай В.
Двухканальный симисторный регулятор	(Дополнение в №11 2000г.). Можно использовать в двухкомфорочной плите.	“Радио”	2000	2	Бирюков С.
Регулятор мощности	(Дополнение в №1,4 2001г. ). Описан регулятор на МДП транзисторе. КП707А1, К176ЛЕ5, КТ3102Б, КТ3107Б.	“Радио”	2000	8	Зорин С.
Регуляторы мощности на микроконтроллере	На AT89C2051	“Радио”	2000	10	Ридико Л.
Регуляторы мощности на микросхеме КР1182ПМ1	Различные схемы использования, умощнение.	“Радио”	2000	3	Нечаев И. (UA3WIA)
Симисторный регулятор повышенной мощности	(Усовершенствование в №8 2003г. стр.45). КТ117А, КТ817Г, ТС132-50-6	“Радио”	2000	7	Сорокоумов В.
Регулятор мощности на КР1006ВИ1		“Радио”	2001	7	Шитов А.
Симисторный стабилизированный регулятор мощности	Со стабилизатором в нагрузке.	“Радио”	2001	8	Межлумян А.
Возрождение тиристорного регулятора	(Дополнение в РМ №1 2003г. стр.21). КТ9179Ах2, КТ315, КТ361, КУ202Нх2, 2 кВт.	“Радиомир”	2002	10	Бутов А.
Сенсорный регулятор мощности	К145АП2, КТ503А, КУ208Г.	“Радио”	2002	1	Бутов А.
Симисторный регулятор мощности	На симисторных твердотельных реле S26MD02	“Радиомир”	2002	2	Дунаев К.
Стабилизированный регулятор мощности		“Радио”	2002	4	Евсеев А.
Тиристорный регулятор со стабилизацией	КТ316Гх2, КТ117А, КТ315Г, ТС142-80	“Радиомир”	2002	4	Абрамов С.
Малогабаритный регулятор мощности	Включается последовательно в цепи постоянного тока. На К564ЛЕ5, IRLR2905.	“Радио”	2003	7	Нечаев И. (UA3WIA)
Регулятор мощности на полевом транзисторе	К561ТЛ1, КП707В2	“Радиоконструктор”	2003	4	Тищенко И.
Регулятор мощности на тринисторах КУ221		“Радиоконструктор”	2003	3	Бутов А.
Регулятор мощности паяльника на КР1182ПМ1		“Радиоконструктор”	2003	4	Сомов А.
Симисторный регулятор большой мощности	На ТС2-80, КН102Б.	“Радиомир”	2003	2	Абрамов С.
Фазовый регулятор мощности	К561ИЕ8, ТС2-25	“Радиомир”	2003	3	Абрамов С.
Фазовый регулятор мощности на сильноточных тринисторах	8 кВт, Т123-250х2, КТ117Г	“Радиоконструктор”	2003	2	Бутов А.
Симисторные регуляторы мощности	Описано несколько схем разных авторов.	“Радио”	2004	4	Смоляков К.
Двухканальный регулятор мощности с ДУ	На PIC16F84A	“Радио”	2005	10	Гончаров А.
Регулятор мощности на полевых транзисторах	На IRF840х2	“Радио”	2005	4	Нечаев И. (UA3WIA)
Ступенчатый регулятор мощности	К561ИЕ8, КП740	“Радио”	2005	12	Мовсун-Заде К.
Таймер – регулятор мощности		“Радио”	2005	12	Соколов Б.
Безтрансформаторный стабилизатор мощности в нагрузке с ЖК-индикатором	На PIC12F675	“Радиоконструктор”	2006	1	Абрамов С.
Повышающий регулятор напряжения		“Радио”	2006	5	Луста С.
Регулятор мощности для водонагревателя	Ступенчатая, 10 шагов. На К561ИЕ8, АОТ101АС, МОС3083, ВТ139-800	“Радиоконструктор”	2006	5	Игнатов Н.
Регулятор мощности на транзисторе IRF840	30…220 В, К561ЛЕ5	“Радио”	2006	8	Нечаев И. (UA3WIA)
Регулятор на три двигателя	Использование КР1506ХЛ2 для управления скважностью.	“Радиоконструктор”	2006	3	Комичев А.
Электронный регулятор мощности	Цифровой десятиступенчатый с индикацией.	“Радио”	2006	4	Озолин М.

Латр2м как сделать сопративление

Латр 2м схема подключения. Мои поделки: ЛАТР 3А, вх.127,220В …

Схема подключения латр 2м

Латр 2м схема подключения. Мои поделки: ЛАТР 3А, вх.127,220В …

Схема подключения латр 2м

Латр 2м схема подключения. Мои поделки: ЛАТР 3А, вх.127,220В …

ЛАТРы

Схема подключения латр 2м

Электронный ЛАТР – Своими Руками

Латр 2м схема подключения. Мои поделки: ЛАТР 3А, вх.127,220В …

Автотрансформаторы (ЛАТР). Типы и работа. Применение

ЛАТР на полевом транзисторе: устройств и принципы работы …

ЛАТР на полевом транзисторе: устройств и принципы работы …

Самодельный станок для резки пенопласта \u2013 электрическая схема

Мои поделки: ЛАТР 2А, вх.127,220В вых.0..250В, стандартный …

Электронный ЛАТР – Своими Руками

Лабораторный трансформатор ЛАТР-2М, Автотрансформатор ЛАТР …

ЛАТР (Лабораторный автотрансформатор) | Виды, описание работы

помогите подключить латр – Электропривод – Металлический форум

Электронный ЛАТР – Своими Руками

Лабораторный автотрансформатор для измерений и испытаний

Схема подключения латр 2м

ЛАТР-1М \\ реанимирую дедовский транс 1979г.

Латр 2м схема подключения. Мои поделки: ЛАТР 3А, вх.127,220В …

Электронный ЛАТР – Своими Руками

Электронный ЛАТР – Своими Руками

Электронный ЛАТР – Современная техника

АОСН-8-220-82 УХЛ4 стационарный ЛАТР 8 Ампер, регулируемый …

Электронный латр своими руками схема. Самодельный сварочный …

Автотрансформаторы (ЛАТР). Типы и работа. Применение

Лабораторный автотрансформатор Мегомметр ЛАТР-2.5

Схема подключения латр 2м

Автотрансформатор своими руками – steelfactoryrus.com

Латр 2м схема подключения. Мои поделки: ЛАТР 3А, вх.127,220В …

Лабораторный автотрансформатор для измерений и испытаний

Мои поделки: ЛАТР 2А, вх.127,220В вых.0..250В, стандартный …

ЛАТР-2М автотрансформатор \u003e\u003e 9999руб, 4999грн, 5шт. в наличии.

Лабораторный автотрансформатор для измерений и испытаний

Контактная сварка из латра своими руками – Станки, сварка …

Лабораторный автотрансформатор Мегомметр ЛАТР-2.5 – YouTube

ЛАТР на полевом транзисторе: устройств и принципы работы …

помогите подключить латр – Электропривод – Металлический форум

Самодельный станок для резки пенопласта \u2013 электрическая схема

Лабораторный автотрансформатор для измерений и испытаний

автотрансформаторы: низкие цены, в наличии на складе …

ЛАТР на полевом транзисторе: устройств и принципы работы …

помогите подключить латр – Электропривод – Металлический форум

автотрансформаторы: низкие цены, в наличии на складе …

Питание часов от сети + развязанный источник переменки до …

Латр 2м схема подключения. Мои поделки: ЛАТР 3А, вх.127,220В …

Лабораторный автотрансформатор для измерений и испытаний

Самодельный станок для резки пенопласта \u2013 электрическая схема

Схема подключения латр 2м

Мои поделки: ЛАТР 2А, вх.127,220В вых.0..250В, стандартный …

Лабораторный автотрансформатор для измерений и испытаний

ЛАТР на полевом транзисторе: устройств и принципы работы …

помогите подключить латр – Электропривод – Металлический форум

автотрансформаторы: низкие цены, в наличии на складе …

Лабораторный автотрансформатор для измерений и испытаний

Электронный ЛАТР – Своими Руками

Варистор как проверить тестером. Как правильно проверить …

Схема подключения латр 2м

Как перемотать ЛАТР своими руками в домашних условиях

Электронный ЛАТР – Современная техника

Бюджетные станки для резки пенопласта: сделай сам …

Электронный ЛАТР – Своими Руками

АОСН-8-220-82 УХЛ4 стационарный ЛАТР 8 Ампер, регулируемый …

Точечная сварка своими руками из латра – respect-kovka.com

Латр 2м схема подключения. Мои поделки: ЛАТР 3А, вх.127,220В …

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Латр 2м схема подключения. Мои поделки: ЛАТР 3А, вх.127,220В …

АТСН-16-220-75УХЛ4 автотрансформатор \u003e\u003e 2шт. в наличии.

Латр-1М автотрансформатор

АОСН-8-220-82 УХЛ4 стационарный ЛАТР 8 Ампер, регулируемый …

Контактная сварка из латра своими руками – ccm-msk.com

ЛАТР на полевом транзисторе: устройств и принципы работы …

Схема подключения латр 2м

Самодельный станок для резки пенопласта \u2013 электрическая схема

КАК СДЕЛАТЬ РЕГУЛИРУЕМЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ СВОИМИ РУКАМИ

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Как сделать зарядное устройство для автомобильного …

Латр-1М автотрансформатор

Латр 2м схема подключения. Мои поделки: ЛАТР 3А, вх.127,220В …

Автотрансформаторы – устройство, приницип действия …

автотрансформаторы: низкие цены, в наличии на складе …

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора | Онлайн …

Как перемотать ЛАТР своими руками в домашних условиях

Автотрансформаторы (ЛАТР). Типы и работа. Применение

Варистор как проверить тестером. Как правильно проверить …

помогите подключить латр – Электропривод – Металлический форум

Самодельный станок для резки пенопласта \u2013 электрическая схема

Контактная сварка своими руками: изготовление, чертежи

Поиск приборов \u003e\u003e автотрансформаторы

Форум РадиоКот \u2022 Просмотр темы – Регулятор мощьности хитренький.

Латр 2м схема подключения. Мои поделки: ЛАТР 3А, вх.127,220В …

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Устройство для поиска витковых замыканий в катушках индуктивностей

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для поиска витковых замыканий в катушках индуктивностей.

Устройства по поиску витковых замыканий (в.з.) с использованием емкостных накопителей и, работающих по принципу заряд накопительного конденсатора от силового трансформатора и затем его разряд через электронный ключ на проверяемую обмотку или индуктор, индуктивно связанный с проверяемой обмоткой, известны давно.

Например, в устройстве (АС СССР 82724, заявлено 11.03.1948 по №378531, опубл. 31.05.49 г.), накопительный конденсатор заряжается через газотрон, а затем через электронный ключ (тиратрон) разряжается на испытываемую обмотку.

Позже в устройствах вместо электронных ламп стали использоваться полупроводниковые элементы (диоды, тиристоры, транзисторы).

Например, в устройстве (Шустов М.А. Практическая схемотехника. Преобразователи напряжения. Книга 3. Альтекс-А. Москва, 2002, рис. 11.13) приведена схема генератора на емкостном накопителе. Во время положительного полупериода сетевого напряжения накопительный конденсатор заряжается через резистор и диод при закрытом тиристоре. При отрицательной полуволне диод закрывается, а тиристор открывается, и накопительный конденсатор разряжается на нагрузку.

Это пример классической схемы генератора с емкостным накопителем, которая используется в устройствах поиска в.з.

Наиболее близким к заявляемому является устройство, созданное под руководством В.В. Шумейко (А.П. Зеленченко. Устройства диагностики тяговых двигателей электрического подвижного состава. Учебное пособие. Москва, 2002, с. 19).

В положительный полупериод сети через открытый диод от выходной обмотки силового трансформатора заряжается накопительный конденсатор. При этом тиристор разряда накопительного конденсатора закрыт.

В отрицательный полупериод сети диод закрывается, и накопительный конденсатор перестает заряжаться (он уже заряжен в положительном полупериоде сети до амплитуды напряжения с выходной обмотки силового трансформатора).

При этом блоком управления формируются импульсы, которые открывают тиристор и накопительный конденсатор разряжается на индуктор, который индуктивно связан с проверяемой обмоткой – формируется ток разряда накопительного конденсатора.

Сигнал, пропорциональный току разряда, снимается с датчика, индуктивно связанного с проверяемой обмоткой, и поступает на блок индикации.

При наличии в.з. ток разряда увеличивается и увеличивается сигнал с датчика, что регистрируется блоком индикации.

Этому устройству, как и другим аналогичным, базирующимся на описанных выше емкостных накопителях энергии, присущи следующие недостатки:

– КПД цепи заряда накопительного конденсатора (вторичная обмотка силового трансформатора – диод – накопительный конденсатор) теоретически менее 50%, что доказано в книге (Схемотехника и применение мощных импульсных устройств. Хансиохим Блум, пер. С англ. М. Додека. XXI, 2008, стр. 203).

– силовой трансформатор из-за однополярной нагрузки (диод – накопительный конденсатор) работает по частичной петле гистерезиса при размахе индукции в 4 раза меньше максимальной (Расчет электромагнитных элементов источников вторичного электропитания. А.Н. Горский и др. М.Радио и связь, 1988, с. 21).

Поэтому массу магнитопровода трансформатора нужно увеличить в 4 раза по сравнению с трансформатором, работающим по полной петле гистерезиса при той же потребляемой мощности.

– Нестабильность напряжения на накопительном конденсаторе обусловлена отсутствием стабилизации напряжения на нем, которую выполнить в этой конфигурации цепи заряда накопительного конденсатора сложно. Поэтому снижается чувствительность устройства из-за флуктуации измеряемого тока разряда накопительного конденсатора.

– Сложность регулировки напряжения на накопительном конденсаторе. Обычно это выполняется введением в цепь первичной обмотки силового трансформатора ЛАТРа, который как и трансформатор будет иметь увеличенную массу. Поэтому в переносных устройствах, как и в прототипе, регулировка этого напряжения не выполняется.

– Снижение чувствительности устройства из-за естественного разряда конденсатора хранения в пиковом детекторе, который фиксирует ток разряда накопительного конденсатора. В прототипе цепь фиксации тока разряда является составной частью блока индикации и отдельно не показана.

В основу изобретения поставлена задача повышения чувствительности устройства и повышение его КПД путем устранения всех вышеупомянутых недостатков за счет применения высокочастотного метода заряда накопительного конденсатора с применением обратной связи слежения за напряжением на накопительном конденсаторе и отслеживанием величины напряжения на опорном входе компаратора за амплитудой напряжения на накопительном конденсаторе и за напряжением разряда конденсатора хранения пикового детектора фиксации тока разряда.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для поиска витковых замыканий, содержащим трансформатор, вторичная обмотка которого через диод подключена к накопительному конденсатору и на последовательную цепочку, состоящую из проверяемой обмотки электронного ключа силового с управлением от блока управления, согласно изобретению, первичная обмотка трансформатора через электронный ключ преобразователя подключена к источнику постоянного напряжения, а сам электронный ключ преобразователя управляется с выхода ШИМ контроллера, дополнительно последовательно с электронным ключом силовым включен датчик тока, выход датчика тока через пиковый детектор второй поступает на информационный вход компаратора второго, напряжение с накопительного конденсатора через делитель напряжения на резисторах и через блок согласования поступает на вход обратной связи ШИМ контроллера, на вход пикового детектора первого и на вход дифференциатора, а с выхода последнего через выпрямитель, компаратора третий поступает на вход блока управления, выход пикового детектора первого подключен на вход компаратора первого и на опорный вход компаратора второго, выход компаратора первого поступает на индикатор цепи и на первый вход логического блока, а на его второй вход подключен сигнал с выхода компаратора второго, выход логического блока подключен к индикатору витковых замыканий.

Повышение чувствительности обеспечивается тем, что выполняется стабилизация напряжения полного заряда накопительного конденсатора и обеспечивается отслеживание величины напряжения на опорном входе компаратора, как за амплитудой напряжения на накопительном конденсаторе, так и за напряжением разряда конденсатора хранения пикового детектора, предназначенного для фиксации тока разряда.

Повышение КПД до 90% осуществляется за счет применения высокочастотного метода заряда накопительного конденсатора. При этом трансформатор имеет малые габариты, так как работает на высокой частоте.

Кроме того, легко обеспечивается регулировка амплитуды стабилизированного напряжения на накопительном конденсаторе изменением глубины обратной связи ШИМ контроллера, например, изменением величины одного из резисторов делителя, если его заменить на подстроечный. Это позволяет настроить устройство для поиска в.з. в катушках с широким диапазоном индуктивностей и с разными требованиями на величину испытательного напряжения между витками проверяемой катушки.

Заявляемое устройство иллюстрируется следующими графическими материалами:

Фиг. 1 – схема устройства, где:

1 – источник постоянного напряжения

2 – трансформатор

3 – электронный ключ преобразователя

4 – ШИМ контроллер

5 – диод

6 – накопительный конденсатор

7, 8 – резисторы делителя напряжения

9 – блок согласования

10 – дифференциатор

11 – пиковый детектор первый

12 – компаратор первый

13 – компаратор второй

14 – индикатор цепи

15 – логический блок

16 – индикатор витковых замыканий

17 – проверяемая обмотка

18 – электронный ключ силовой

19 – датчик тока

20 – пиковый детектор второй

21 – выпрямитель

22 – компаратора третий

23 – блок управления.

Фиг. 2 – эпюры напряжений, где:

24 – импульсы управления

25 – напряжение на накопительном конденсаторе

26 – напряжение на выходе выпрямителя 21

27 – порог компаратора третьего 22

28 – импульсы с выхода компаратора третьего 22

29 – ток разряда

30 – напряжение на информационном входе компаратора второго 13 при наличии в.з.

31 – напряжение на опорном входе компаратора второго 13

32 – напряжение на информационном входе компаратора второго 13 при отсутствии в.з.

Источник постоянного напряжения 1 создает ток через первичную обмотку трансформатора 2, когда электронный ключ преобразователя 3 открыт. Ток отсутствует, когда последний закрыт.

Управление электронным ключом выполняется по микросхеме ШИМ контроллера 4.

Выход трансформатора через диод 5 заряжает накопительный конденсатор 6, и это напряжение через делитель на резисторах 7 и 8 и через блок согласования 9 поступает в качестве сигнала обратной связи по напряжению на вход ШИМ контроллера.

Одновременно это напряжение подключено на вход дифференциатора 10 и на вход пикового детектора первого 11, выход которого соединен со входом компаратора первого 12 и с опорным входом компаратора второго 13.

Выход компаратора первого поступает на индикатор цепи 14 и на первый вход логического блока 15, а на второй его вход – сигнал с выхода компаратора второго.

Выход логического блока поступает на индикатор в.з. 16.

Накопительный конденсатор разряжается на проверяемую обмотку 17 через электронный ключ силовой 18, например, тиристор.

Ток разряда с датчика тока 19 через пиковый детектор второй 20 поступает на информационный вход компаратора второго.

Устройство работает следующим образом:

Высокочастотный преобразователь выполнен на микросхеме ШИМ контроллера 4, электронном ключе преобразователя 3, например, полевом транзисторе, трансформаторе 2, источнике постоянного напряжения 1, выпрямителе 5 и накопительном конденсаторе 6 по одной известной схеме обратноходового преобразователя (в англоязычной литературе – flyback converter), которая зависит от выбранной микросхемы ШИМ контроллера.

Когда электронный ключ преобразователя 3 открыт, то ток через первичную обмотку трансформатора 2 линейно нарастает и в трансформаторе накапливается энергия. Когда электронный ключ преобразователя закрывается, то энергия с трансформатора от его вторичной обмотки через открытый диод 5 разряжается на накопительный конденсатор 6.

На фиг. 2 показаны импульсы управления 24 с выхода ШИМ контроллера. Каждым импульсом управления порция энергии с трансформатора подзаряжает накопительный конденсатор. Напряжение на накопительном конденсаторе имеет вид 25 (ступени заряда не показаны). Количество таких тактов передачи энергии зависит от требуемой энергии на конденсаторе при его полном заряде и порцией энергии, передаваемой за один такт и выбирается исходя из оптимальных критериев при расчете высокочастотного преобразователя с требуемым временем заряда накопительного конденсатора.

Применение обратноходового преобразователя обусловлено тем, что он не боится коротких замыканий по выходу. Например, когда открывается электронный ключ силовой 18 и происходит разряд накопительного конденсатора 6 на проверяемую обмотку, и создается ток разряда, то ток с выходной обмотки обратноходового преобразователя не превышает величины, обусловленной запасом энергии за один такт, а этот ток значительно меньше тока разряда.

Если используется другой вариант преобразователя, например, прямоходовой преобразователь, то потребуется усложнение схемы устройства – необходимо отключать преобразователь на время разряда накопительного конденсатора для исключения короткого замыкания по выходу преобразователя.

Когда напряжение на накопительном конденсаторе 6 достигает требуемой величины, то наступает стабилизация этого напряжения (горизонтальный участок на линии напряжения 25) за счет обратной связи по цепочке: резисторы делителя 7 и 8 – блок согласования, 9 – вход обратной связи ШИМ контроллера 4.

Амплитуда этого напряжения запоминается конденсатором пикового детектора первого 11 и с его выхода в виде напряжения 31 подается как опорное на вход компаратора второго и на вход компаратора первого.

Кроме того, напряжение на накопительном конденсаторе через делитель и блок согласования дифференцируется дифференциатором 10 и после выпрямления выпрямителем 21 будет иметь вид напряжения 26. Это напряжение поступает на вход компаратора третьего 22, где сравнивается с пороговым напряжением 27 (на фиг. 1 опорный вход компаратора третьего для подачи напряжения 27 не показан, так как это может быть обеспечено различными схемотехническими решениями, например, ограничением входного напряжения 27) и на выходе этого компаратора при напряжении 26 меньше порогового 27 формируются импульсы 28, которые через блок управления 23 открывают ключ силовой 18. Как видно с эпюр напряжений, импульсы 28 формируются, когда напряжение на накопительном конденсаторе достигает напряжения стабилизации. В блоке управления 23 может быть предусмотрена задержка на открытие электронного ключа силового 18 для гарантированного выхода в режим стабилизации (эта задержка на открытие реализована в блоке управления 23 устройства и по времени равна продолжительности горизонтального участка на линии напряжения 25).

Когда после этой задержки электронный силовой ключ открывается, то накопительный конденсатор разряжается, импульсы 28 с выхода компаратора третьего автоматически снимаются, и формируется ток разряда 29, который показан для варианта использования тиристора в качестве электронного ключа силового 18. Отрицательная полуволна этого тока закрывает тиристор, и напряжение на накопительном конденсаторе перезарядится на обратную полярность (энергия из проверяемой обмотки 17 возвращается в энергию на накопительном конденсаторе 6). Поэтому начало каждого цикла заряда накопительного конденсатора начинается с его перезаряда с обратной полярности до нуля, а затем и заряда, как это показано на кривой напряжения 25 на накопительном конденсаторе.

Амплитуда разрядного тока с выхода датчика тока 19 запоминается на конденсаторе пикового детектора второго 20 и в виде напряжения 32 (если нет в.з.) или напряжения 30 (если есть в.з.) поступает на информационный вход компаратора второго 13.

На опорный вход этого компаратора поступает напряжение 31 с выхода пикового детектора первого 11.

Если есть цепь (есть напряжение 31 с выхода пикового детектора первого 11), то на выходе компаратора первого 12 будет логическая единица (положительное напряжение) и будет светиться индикатор цепи 14, а логическая единица на первом входе логического блока разрешает его работу (логический блок повторяет уровень сигнала с выхода компаратора второго).

Если нет цепи (напряжение 31 близко к нулю), например, преобразователь не работает, то на выходе компаратора первого 12 будет логический нуль (нулевое напряжение) и индикатор цепи не будет светиться, а логический нуль запрещает работу логического блока (на выходе логического блока всегда будет нулевое напряжение и индикатор витковых замыканий не будет светиться).

Если есть в.з. в проверяемой обмотке 17, то ток разряда увеличивается, и напряжение 30 на информационном входе компаратора второго 13 станет больше напряжения 31 на его опорном входе и на выходе этого компаратора будет логическая единица, которая при наличии цепи повторяется логическим блоком и будут светиться оба индикатора (индикатор цепи и индикатор витковых замыканий).

Если нет в.з. в проверяемой обмотке 17, то ток разряда будет меньше, чем при в.з. и напряжение 32 на информационном входе компаратора второго 13 станет меньше напряжения 31 на его опорном входе и на выходе этого компаратора будет логический нуль, который при наличии цепи повторяется логическим блоком и будет светиться индикатор цепи и не будет светиться индикатор витковых замыканий.

Для устранения влияния помех на опорный вход компаратора первого 12 подается напряжение выше уровня помех, но ниже уровня полезного сигнала с выхода пикового детектора первого 11, когда преобразователь работает (на фиг. 1 опорный вход компаратора первого не показан, так как это не принципиально). Это легко обеспечить, так как уровень этого полезного сигнала значительно превышает уровень помех.

Существенным фактором, повышающим чувствительность устройства является условие равенства постоянной времени разряда конденсатора пикового детектора первого 11 постоянной времени разряда конденсатора пикового детектора второго 20. В этом случае, как показано на фиг. 2, опорное напряжение 31 на опорном входе компаратора второго 13 снижается, так же как снижается напряжение на информационном входе этого компаратора 30 или 32 (линии этих напряжений практически параллельны). Таким образом, напряжение на опорном входе компаратора 13 косвенным образом следит за его входным напряжением по информационному входу.

Следовательно, напряжение 32 без витковых замыканий или 30 при витковых замыканиях на информационном входе компаратора 13 могут максимально близко располагаться к уровню напряжения 31 на его опорном входе, а значит, устройство будет выявлять минимальные изменения тока разряда, что повышает чувствительность устройства.

С учетом того фактора, что флуктуации тока разряда из-за колебаний напряжения на накопительном конденсаторе незначительны, что обусловлено стабилизацией напряжения на этом конденсаторе, то это дополнительно повышает чувствительность устройства.

В целом устройство имеет большую чувствительность по сравнению с прототипом.

ШИМ контроллер 4 – стандартная микросхема для импульсных источников питания, например, ее можно выбрать из описанных в справочнике (Микросхемы для импульсных источников питания и их применение. 2-е изд., испр. и доп. – М.: издательский дом “Додека-XXI “, 2001, 608 с.).

В качестве дифференциатора может быть использована самый цепочка конденсатор-резистор, а простейшими вариантами пиковых детекторов 11, 20 – это цепочка диод-конденсатор. Для повышения точности дифференциатор 10, пиковые детекторы 11 и 20 и компараторы 12, 13, 22 могут быть выполнены на операционных усилителях, например, по схемам (Шустов М.А. Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. – СПб.: Наука и техника, 2013. – 352 с.).

Логический блок 15 выполняет простейшую логическую функцию и легко реализуется на логических элементах.

Управление тиристором или другим электронным силовым ключом выполняется по широко известным стандартным схемам.

В качестве датчика тока 19 может использоваться резистор.

Трансформатор 2 высокочастотный и выполняется, например, с использованием в качестве магнитопровода ферритового материала.

Источник постоянного напряжения 1 – это, например, аккумулятор, или бестрансформаторный выпрямитель с емкостным фильтром или любой другой вариант. При этом стабилизация источника постоянного напряжения 1 не требуется.

Таким образом, практическая реализация устройства не представляет трудностей.

Для исследований был изготовлен опытный образец устройства ИВЗ-МУ-02, в котором электронный ключ преобразователя выполнен на полевом транзисторе IRFBC40, электронный ключ силовой – на тиристоре ТБ2333-250, ШИМ контроллер – на микросхеме МС33063.

Испытания проводились на заводе “Электротяжмаш”. Поиск в.з. выполнялся в катушках тяговых агрегатов А723МУ2, А721АУ2, А728АУ2 до и после установки их в статор.

При емкости накопительного конденсатора 8 мкФ импульсное испытательное напряжение превышало 500 B при амплитуде тока разряда более 300 A. Экспериментально подтверждена высокая чувствительность устройства, а высокий КПД обеспечил его малые габариты.

Устройство для поиска витковых замыканий в катушках индуктивностей, содержащее трансформатор, вторичная обмотка которого через диод подключена к накопительному конденсатору и на последовательную цепочку, состоящую из проверяемой обмотки, электронного ключа силового с управлением от блока управления, отличающееся тем, что первичная обмотка трансформатора через электронный ключ преобразователя подключена к источнику постоянного напряжения, а сам электронный ключ преобразователя управляется с выхода ШИМ контроллера, дополнительно последовательно с электронным ключом силовым включен датчик тока, выход датчика тока через пиковый детектор второй поступает на информационный вход компаратора второго, напряжение с накопительного конденсатора через делитель напряжения на резисторах и через блок согласования поступает на вход обратной связи ШИМ контроллера, на вход пикового детектора первого и на вход дифференциатора, а с выхода последнего через выпрямитель, компаратор третий поступает на вход блока управления, выход пикового детектора первого подключен на вход компаратора первого и на опорный вход компаратора второго, выход компаратора первого поступает на индикатор цепи и на первый вход логического блока, а на его второй вход подключен сигнал с выхода компаратора второго, выход логического блока подключен к индикатору витковых замыканий.

Транзисторный фильтр питания с высоким КПД для аудиоаппаратуры

При создании прибора для ремонта телевизоров мне потребовался регулируемый источник питания 30-300 Вольт с током до 300 мА. Собрал простейший мостовой выпрямитель ЛАТР – диодный мост – конденсатор 220 мкф 400 Вольт. При испытании на максимальном токе выяснилось, что пульсации достигают 10-12 Вольт. При больших напряжениях это было нормально, но при малых напряжениях на выходе это было очень много.

Попытки применить транзисторный фильтр из опубликованных в литературе и в интернете мне не понравились – большое падение напряжения на транзисторе фильтра, зависимость качества фильтрации от входного напряжения.

Поэтому был создан довольно сложный фильтр, который имеет широкий диапазон изменения входного напряжения с большим КПД и высокой степенью подавления пульсаций.

Содержание / Contents

Входное напряжение 20 – 240 Вольт.
Уровень пульсаций на выходе, не более 100 мВ (размах)
Ток нагрузки до 300 мА
КПД: 0,92 – 0,95Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
Особенности схемного решения:
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
При таком схемном решении обеспечивается минимальное влияние выходного транзистора на опорное напряжение. (построено в программе Proteus)

Входное напряжение – фиолетовый цвет – точка A на схеме
Опорное напряжение – розовый цвет- точка B на схеме
Напряжение питания транзистор T1 – зеленый цвет – точка C на схеме
Выходное напряжение – оранжевый цвет – точка D на схеме

При таком построении схемы падение напряжения на транзисторе U k-e T2 очень мало:

Нижняя линия оси – нулевой уровень, цена деления 2в/дел.
При этом уровень пульсаций с частотой 100 Гц

Измерения проводились при закрытом входе, цена деления 100мв/дел.Вместо резистора R1 подключается переменный резистор 150 – 200 ком и при нагруженном фильтре добиваемся минимальных пульсаций и затем заменяем резистор постоянным. Как правило, величина резистора лежит в пределах 10 – 120 ком и зависит от применяемых транзисторов.
При измерениях в качестве нагрузки использовалась лампа накаливания 220 В, 60 Вт, а при малых напряжениях резистор 39 Ом 5 Вт.
Транзистор T2 установлен на радиаторе площадью 80 кв. см, при токе 300 мА нагревается до температуры 40-50 градусов.

Схема в Splan7
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

• Форум Датагора
• Журнал “Радио” №8, 1991 г, И. МЕДВЕДЕВ, г. Брянск
• Книга “Транзисторные сглаживающие фильтры”, Векслер Г.С., Штильман Г.И.
• Статья “Электронный дроссель”, Е. Карпов

Иван Внуковский, г. Днепропетровск

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌻 Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress

Никогда не затаривался у китайцев? Пришло время начать!
Камрад, регистрируйся на Али по нашей ссылке. Ты получишь скидочный купон на первый заказ. Не тяни, условия акции меняются.

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.

 

Преобразователи для газоразрядных индикаторов

Преобразователи для газоразрядных индикаторов используются для “поджига” самих индикаторов. В этой статье мы как раз с вами и поговорим, как же их собрать простому рядовому электронщику.

Принцип работы преобразователя

Лучше всего начать объяснение с самых примитивных принципов работы данных преобразователей. Обратимся к примеру, далекому от электроники. Представим себе качели. Дочка сидит на качелях, а мама начинает раскачивать, прикладывая к качелям некоторое усилие. Каждый, кто качал другого, знает, что надо приложить небольшое усилие в определенный момент. Если все идет как по маслу, то через некоторое время качели, с достаточно большой массой на борту, приобретают внушительный размах и большую скорость.

Можно увидеть, что приложив небольшое усилие, мы разогнали серьезную массу до весьма сильных и опасных скоростей.

Ах да, к чему мы все это? Почти так же работают и высоковольтные преобразователи. Давайте рассмотрим их более подробно. Для начала рассмотрим примитивную схему:

В качестве качелей и массы у нас будет выступать дроссель (разновидность катушки индуктивности). На вход схемы идет постоянное напряжение.  На схеме катушка L и ключ S. Как только мы замыкаем ключ, тем самым мы прикладываем усилие к нашим качелям, отпускаем ключ, получаем возвратное движение. Теперь, если постоянно включать и выключать ключ, будем получать все возрастающие импульсы повышенного напряжения на выходе. Здесь работает такой принцип: в результате исчезновения магнитного поля в катушке индуктивности возникает ЭДС самоиндукции, которая, как известно, превышает напряжение, которое подается на саму катушку.

Однако электрический ток не качели.  Если энергию не сохранить – она будет потеряна. В результате возникают две задачи:

1. Энергию надо поймать
2. Не пустить ее назад в катушку

Решается все достаточно просто. Копить энергию может конденсатор, плавно освобождая ее по мере необходимости. Не пустит назад ток такой элемент, как диод. Исправим схему в соответствии написанному:

Если вовремя щелкать ключом, то у нас напряжение на выходе U_вых будет больше, чем напряжение на входе U_вх.  То есть U_вых >U_вх .

Более подробно про этот принцип можно прочитать на сайте Easyelectronics здесь.

Микросхема MC34063 в помощь

Однако, мы не можем в готовой схеме сидеть и постоянно замыкать и размыкать ключ.  Кто-то должен делать это за нас. Вот для этой цели и существуют специализированные микросхемы, которые за нас будут постоянно включать и выключать ключ. Одна из таких микросхем MC34063. На данном фото она представлена в корпусе SOIC

На ее примере и рассмотрим работу повышающего преобразователя.

[quads id=1]

MC34063 это специализированная микросхема, позволяющая повышать, понижать и инвертировать напряжение. Мы рассмотрим самую простую схему преобразователя, которую будем использовать в часах. Это, так называемая схема без драйвера полевого транзистора. Для увеличения кликните по самой схеме.

Минус этой схемы в том, что полевой транзистор будет нагреваться, плюс – отсутствие лишних деталей. Изучив более подробно эту схему, можно собрать что-то более мощное уже самостоятельно.

Можно  увидеть, что в данной схеме есть дроссель и микросхема 34063. Так же мы можем заметить, что дроссель сидит на полевом транзисторе. Сделано это с целью повышения мощности. Затвор полевого транзистора сидит на выходе тактовой частоты микросхемы. Элементы R10, R11 и RP1  – это обратная связь, благодаря которой микросхема знает, какое напряжение ей нужно выдавать.

C6 – это накопитель энергии. Чем больше ёмкость конденсатора, тем меньше пульсаций на выходе. Назначение диода очевидно. C9 – конденсатор, который задает частоту работы преобразователя, то есть скорость, с которой будет включаться и выключаться ключ. Преобразователь рассчитан на входное напряжение 12 Вольт. Напряжение на выходе зависит от подстроечного резистора RP1.

Сборка преобразователя

Запаяем частото-задающий конденсатор

Полевой транзистор будет усиливать ток. Если его не ставить, микросхема будет сильно нагреваться. Для больших токов полевой транзистор обязателен

А здесь уже запаяли диод, который не дает накопителю (конденсатору) разряжаться в обратную сторону

А вот и наши качели (дроссель), которые мы будем дергать туда-сюда с помощью микросхемы с определенной частотой, которая задана конденсатором

Вот, так называемый, полудрайвер полевого транзистора. Более подробно можно узнать из даташитов. На больших токах так же помогает полевому транзистору не нагреваться как утюг. В нашей схеме в статье его нет, но в ответственных схемах я предпочитаю его ставить

А тут мы установили саму микросхему и обратную связь

Накопительный конденсатор собственной персоной

А тут добавили фильтрующие конденсаторы на вход. Конденсаторов в цепях питания много не бывает

В обратную связь добавлен подстроечный резистор для регулировки напряжения. Так же виден электролитический конденсатор по питанию на входе

Ну а теперь самое интересное… Так как наш преобразователь рассчитан на входное напряжение 12 Вольт, то мы и подаем 12 Вольт с копейками;-)

Прошу прощения за творческий ужасающий бардак…  Смотрим что на выходе

И у нас 143 Вольта… из каких-то 12 Вольт. Вот это да! Но… имейте ввиду фанаты free energy, мощность на выходе от этого не меняется. Скорее всего даже будет меньше, так как КПД схемы точно уж меньше единицы. Если вспомнить формулу, мощность равняется произведению силы тока на напряжение: P=IU. Поэтому увеличивая напряжение, мы во столько же раз уменьшаем максимальную силу тока, которую можно выдать в нагрузку.

При желании, напряжение на выходе схемы можно уменьшить или увеличить поворотом подстроечного резистора. Теперь от данного преобразователя можно запитать до 8 ламп (больше я не пробовал).

Ну что ж, поздравим меня, у нас получился повышающий преобразователь 😉 Будьте внимательны, так как на накопительном конденсаторе у нас высокое напряжение! Хоть и не убьет, но тряханет так, что настроение на весь день точно будет испорчено)).

Заключение

Если у вас нет времени, умения и желания на сборку часов на газоразрядных индикаторах, то вы всегда можете сделать на них предзаказ по вашим параметрам. Никакие часы на светодиодных индикаторах не сравнятся по теплому, согревающему свечению газоразрядных индикаторов.

Также мной уже разработаны образцы термометра, которые показывают температуру дома и на улице

Моя страничка в ВК El Kotto,  а также моя группа по газоразрядным лампам Nixie Tube.

Полевые транзисторы (современные)

дюйм 1945 год, у Шокли появилась идея сделать твердотельное устройство. полупроводников. Он рассудил, что сильное электрическое поле может вызвать электрический ток в соседнем полупроводнике. Он попытался построить один, а затем попросил Уолтера Браттейна построить его, но это не сработало.

Три года спустя Браттейн и Бардин построили первый рабочий транзистор, германиевый точечный транзистор, который выпускался как серия “А”.Шокли тогда разработан переходной (сэндвич) транзистор, который был изготовлен в течение нескольких лет после этого. Но в 1960 году ученый из Белла Джон Аталла разработал новый дизайн, основанный на оригинальных теориях Шокли о полевом эффекте. К концу 1960-х годов производители перешли из интегральные схемы переходного типа к полевым устройствам. Сегодня, большинство транзисторов являются полевыми транзисторами. Вы используете миллионы из них сейчас.

МОП-транзисторы

Большинство современных транзисторов – это “МОП-полевые транзисторы”, или металлооксидные полупроводниковые полевые транзисторы. Они были разработан в основном Bell Labs, Fairchild Semiconductor и сотнями Кремниевой долины, японских и других производителей электроники.

Полевые транзисторы названы так потому, что слабый электрический сигнал, проходящий через один электрод, создает электрическое поле через остальную часть транзистора. Это поле меняется с положительного на отрицательное, когда входящий сигнал делает и управляет вторым током, проходящим через остальные транзистора. Поле модулирует второй ток, чтобы имитировать первый – но он может быть существенно больше.

Как это работает

На днище транзистора находится П-образный участок. (хотя он более плоский, чем истинная буква “U”) полупроводника N-типа с избытком электронов.В центре буквы U находится секция, известная как «база», сделанная из P-типа (положительно заряженная) полупроводник со слишком малым количеством электронов. (Собственно, N- и P-типы можно перевернуть, и устройство будет работать точно так же, за исключением того, что дырки, а не электроны, вызовут ток.)

Три электрода прикреплены к верхней части этого полупроводниковый кристалл: один к средней положительной секции и по одному в каждое плечо U.Путем подачи напряжения на электроды на U ток будет течь через него. Сторона, где электроны входящий известен как источник, и сторона, где электроны выходит называется стоком.

Если ничего не происходит, ток будет течь от с одной стороны на другую. Из-за того, как электроны ведут себя при переход между полупроводниками N- и P-типа, однако ток не будет течь особенно близко к базе.Он путешествует только через тонкий канал посередине U.

К основанию также прикреплен электрод, клин из полупроводника P-типа посередине, отделенный от остальная часть транзистора тонким слоем оксида металла, например в виде диоксида кремния (играющего роль изолятора). Этот электрод называется «затвор». Слабый электрический сигнал, который мы хотим усилить, проходит через гейт.Если заряд, проходящий через ворота, отрицательный, он добавляет больше электронов к базе. Поскольку электроны отталкиваются друг от друга, электроны в U отойдите как можно дальше от базы. Это создает зона обеднения вокруг базы – целая область, где электроны не может путешествовать. Канал посередине U через ток, который может течь, становится еще тоньше. Добавить достаточно отрицательный заряд к базе и канал полностью перещипнется, остановка всего тока.Это как наступить на садовый шланг чтобы остановить поток воды. (Раньше транзисторы управлялись эту зону истощения, используя то, как движутся электроны, когда два полупроводниковые пластины кладут рядом друг с другом, создавая то, что известен как соединение P-N. В MOS-FET переход P-N заменен оксидом металла, который оказалось, что массовое производство в микрочипах проще.)

А теперь представьте, если заряд проходит через ворота положительный.Положительное основание притягивает много электронов – внезапно область вокруг базы, которая раньше была нейтральной зоной открывается. Канал для тока через U становится больше, чем было изначально, и может течь гораздо больше электричества через.

Переменный заряд на базе, следовательно, меняется сколько тока проходит через U. Входящий ток может использоваться как кран для включения или выключения тока по мере его прохождения остальной транзистор.

С другой стороны, транзистор можно использовать в и более сложным образом – в качестве усилителя. Текущий путешествие через U становится больше или меньше в идеальной синхронизации с зарядом, входящим в базу, что означает, что он имеет идентичный шаблон как исходный слабый сигнал. А со второй ток подключен к другому источнику напряжения, это может быть сделано, чтобы быть больше.Ток, проходящий через U-образный идеальная копия оригинала, только в усилении. Транзистор используется таким образом для стереоусиления в динамиках и микрофонах, а также для усиления телефонных сигналов при их перемещении по Мир.

Сноска на Шокли

Шокли наблюдал за ростом Кремниевой долины, но мог не похоже, чтобы войти в Землю Обетованную, которую он вообразил.Он никогда удалось сделать полевые транзисторы, в то время как другие компании спроектирован, рос и процветал. Фред Зейтц назвал Шокли Моисей из Кремниевой долины “.

Другие типы транзисторов:
– Точечный Транзистор
– Переходный («Сэндвич»). Транзистор

Ресурсы:
– Как все работает Дэвида Маколея
– Научная энциклопедия Ван Ностранда
– The Полевой транзистор
– Интервью, Уолтер Браун, 3 мая 1999 г.

---

Авторские права 1999 г., ScienCentral, Inc. и Американский институт физики.Нет часть этого веб-сайта может воспроизводиться без письменного разрешения. Все права защищены.

Полевые транзисторы – Основы – Полупроводниковые технологии от А до Я

1. Подложка

Основой n-канального полевого транзистора является кремниевая подложка, легированная p-примесью (бором).

2. Окисление

Поверх подложки за счет термического окисления создается тонкий слой диоксида кремния SiO ₂ (оксид затвора).Он используется для изоляции позже нанесенного затвора и подложки.

3. Депонирование

В процессе LPCVD осаждается нитрид, который позже используется в качестве маскировки во время полевого окисления.

4. Фотолитография

Поверх нитрида наматывают, экспонируют и проявляют фоторезист. Таким образом формируется слой структурированного покрытия, который служит маской для травления.

5. Офорт

Только на участках, свободных от резиста, нитрид удаляют реактивным ионным травлением.

6. Сопротивление удалению

После этого резистная маска удаляется в растворе влажного химического проявителя.

7. Окисление

Во время полевого окисления нитрид служит маскирующим слоем, термическое влажное окисление происходит только на оксиде без покрытия. Выращенный полевой оксид используется для боковой изоляции соседних устройств.

8. Офорт

После окисления нитрид удаляется в процессе влажного химического травления.

9. Депонирование

Посредством CVD низкого давления осаждается поликристаллический кремний, который представляет собой электрод затвора.

10. Фотолитография

Снова нанесен узор на слой фоторезиста поверх поликремния.

11. Офорт

Фоторезист, в свою очередь, служит маскирующим слоем, с помощью реактивного ионного травления затвор формируется.

12. Сопротивление удалению

Резист удален методом влажного химического травления.

13.Окисление

Тонкий оксид (пост-оксид) наносится в качестве изолирующего слоя для электрода затвора, а также в качестве прокладки для последующей имплантации истока и стока.

14. Ионная имплантация

Путем ионной имплантации с фосфором введены области истока и стока (n-тип). Поскольку электрод затвора действует как маска во время имплантации, ширина n-канала между истоком и стоком задается заранее. Это называется «самовыравнивание».

15.Окисление

В качестве изоляции наносится неметалл (например, оксид). Это происходит в процессе LPCVD с TEOS, который обеспечивает хорошее покрытие этапов.

16. Фотолитография и травление

На следующем этапе структурируется слой резиста, а края контактных отверстий закругляются в процессе изотропного травления.

17. Офорт

Затем контактные отверстия открываются в процессе сильно анизотропного травления.

18. Металлизация

Контактные отверстия заполнены алюминием напылением.

19. Фотолитография

На заключительном этапе литографии формируется новая маска резиста.

20. Офорт

Рисунок переносится на нижележащую металлизацию в процессе анизотропного сухого травления.

21. Сопротивление удалению

Наконец, резистор удаляется, и остаются алюминиевые проводники для срабатывания транзистора.

Фактическая конструкция транзистора намного сложнее, поскольку для точной регулировки порогового напряжения необходимы дополнительные слои планаризации для фотолитографии или вторичный сток и имплантация истока.На откосах электродов затвора могут быть сформированы дополнительные распорки (боковые стенки) для установки точной длины канала или точной настройки профиля легирования соответственно.

Пособие по проектированию схем на полевых транзисторах »Примечания по электронике

Полевые транзисторы

широко используются как в дискретных, так и в микросхемах, где они обеспечивают усиление по напряжению и высокие входные сопротивления.

---

Конструкция схемы полевого транзистора, полевого транзистора Включает: Основы проектирования схемы полевого транзистора
Конфигурации схемы Общий источник Общий дренажный / истоковый повторитель Общие ворота

---

Полевые транзисторы используются в схемотехнике, так как они могут обеспечивать очень высокие уровни входного импеданса наряду со значительными уровнями усиления по напряжению.

В отличие от биполярного транзистора, который является устройством с контролем тока, полевой транзистор управляется напряжением. Это приводит к тому, что конструкция схем на полевых транзисторах сильно отличается от конструкции схем на биполярных транзисторах.

Однако схемы с усилением по току и напряжению все еще могут быть спроектированы и приняты аналогичные форматы схем.

Основы схемы полевого транзистора

При рассмотрении использования схемы полевого транзистора необходимо учитывать технологию полевого транзистора, и тип полевого транзистора будет наиболее подходящим.

Примечание по технологии полевых транзисторов:

Полевой транзистор FET – это трехконтактное устройство, обеспечивающее усиление по напряжению. Имея высокий входной импеданс, электрическое поле рядом с входным выводом, называемым затвором, изменяет ток, протекающий в так называемом канале между выводами, называемом истоком и стоком.

Подробнее о полевом транзисторе и принципах его работы

Полевой транзистор имеет три электрода:

• Источник: Источник – это электрод на полевом транзисторе, через который в канал попадают основные носители, т.е.е. at выступает в качестве источника носителей для устройства. Ток, поступающий в канал через источник, обозначается IS.
• Дренаж: Дренаж – это электрод полевого транзистора, через который большинство носителей покидают канал, т.е. они выводятся из канала. Обычный ток, поступающий в канал через сток, обозначается буквами ID. Также напряжение от стока к источнику часто обозначается буквами VDS
.
• Gate: Gate – это терминал, который контролирует проводимость канала, следовательно, уровень напряжения на затворе управляет током, протекающим на выходе устройства.

Обозначение схемы соединения полевого транзистора

Параметры конструкции схемы полевого транзистора

При разработке схемы на полевом транзисторе необходимо определить основные требования к схеме. Они будут определять многие решения, касающиеся типа используемой топологии схемы, а также типа используемого полевого транзистора.

Требования к конструкции схемы транзистора могут содержать ряд параметров:

• Коэффициент усиления по напряжению: Коэффициент усиления по напряжению часто является ключевым требованием.Это напряжение выходного сигнала, деленное на напряжение входного сигнала.
• Коэффициент усиления по току: Это коэффициент усиления схемы полевого транзистора по току. Может потребоваться подать на нагрузку ток высокого уровня.
• Входное сопротивление: Это импеданс, который будет видеть предыдущий каскад, когда он подает сигнал на эту рассматриваемую схему полевого транзистора. Полевые транзисторы по своей природе имеют высокий входной импеданс затвора, поэтому полевые транзисторы часто используются там, где это имеет первостепенное значение.
• Выходное сопротивление: Выходное сопротивление также важно. Если схема на полевом транзисторе управляет схемой с низким импедансом, то ее выход должен иметь низкий импеданс, в противном случае на выходном каскаде транзистора произойдет большое падение напряжения.
• Частотная характеристика: Частотная характеристика – еще один важный фактор, который влияет на конструкцию схемы полевого транзистора. Конструкции схем низкочастотных или звуковых транзисторов могут отличаться от схем, используемых для радиочастотных приложений.Кроме того, на выбор номиналов полевого транзистора и конденсатора в конструкции схемы будет сильно влиять требуемая частотная характеристика.
• Напряжение и ток питания: Во многих цепях напряжение питания определяется тем, что доступно. Также может быть ограничен ток, особенно если готовая схема на полевом транзисторе должна питаться от батареи.

Типы полевых транзисторов для схемотехники

Поскольку существует несколько различных типов полевых транзисторов, которые можно использовать, необходимо определить, по крайней мере, некоторые из полевых транзисторов, которые могут использоваться в процессе проектирования схемы.

В таблице ниже описаны некоторые из различных типов и характеристик, с которыми можно встретиться.

Полевые транзисторы для использования в схемотехнике
Характеристика	Детали
N-канал	Полевой транзистор с N-каналом имеет канал, сделанный из полупроводника N-типа, в котором основными носителями являются электроны.
P-канал	Полевой транзистор с P-каналом имеет канал, сделанный из полупроводника P-типа, в котором основными носителями являются дырки.
J-FET	J-FET или переходной полевой транзистор – это форма полевого транзистора, в которой затвор формируется с помощью диодного перехода на канал. Изоляция поддерживается за счет того, что диодный переход остается смещенным в обратном направлении при работе в цепи. Ключевым требованием конструкции схемы полевого транзистора является обеспечение того, чтобы переход оставался смещенным в обратном направлении для удовлетворительной работы.
МОП-транзистор	Полевой транзистор этого типа основан на оксиде металла между затвором и каналом.Он предлагает очень высокое входное сопротивление.
МОП-транзистор с двойным затвором	Как следует из названия, эта форма полевого МОП-транзистора имеет два затвора. В схемотехнике на полевых транзисторах это дает дополнительные возможности.
Режим улучшения	Полевые транзисторы режима расширения выключены при нулевом напряжении затвор-исток. Они включаются путем вытягивания напряжения затвора в направлении напряжения стока, то есть по направлению к шине питания, что положительно для устройств с N-каналом и отрицательно для устройств с P-каналом.Другими словами, подтягивая напряжение затвора к напряжению стока, количество несущих в активном слое канала увеличивается.
Режим истощения	В режиме истощения MOSFET устройство обычно включено при нулевом напряжении затвор-исток. Любое напряжение затвора в направлении напряжения стока будет иметь тенденцию к истощению активной области канала носителей и уменьшению протекающего тока.

При проектировании схемы полевого транзистора сначала необходимо выбрать требуемый тип полевого транзистора.Факторы, включая базовый тип полевого транзистора, включая то, является ли он транзисторным полевым транзистором или полевым МОП-транзистором или другим типом, а также тип режима и другие факторы, должны быть определены до того, как можно будет приступить к проектированию схемы.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы».. .

Полевой транзистор – обзор

Входные каскады полевых транзисторов

Полевые транзисторы (FET) имеют гораздо более высокое входное сопротивление, чем биполярные переходные транзисторы (BJT), и поэтому кажутся идеальными устройствами для входных каскадов операционных усилителей. Однако они не могут быть изготовлены на всех процессах биполярных ИС, и когда процесс позволяет их производство, у них часто возникают собственные проблемы.

Полевые транзисторы имеют высокое входное сопротивление, низкий ток смещения и хорошие характеристики на высоких частотах.(В операционном усилителе более низкий g _m полевых транзисторов допускает более высокие хвостовые токи, тем самым увеличивая максимальную скорость нарастания напряжения.) Полевые транзисторы также имеют гораздо более низкий токовый шум.

С другой стороны, входное напряжение смещения длиннохвостых пар полевых транзисторов не так хорошо, как смещение соответствующих BJT, и подстройка для минимального смещения одновременно не минимизирует дрейф. Для дрейфа требуется отдельная подстройка, и в результате смещение и дрейф в операционном усилителе с полевым транзистором с полевыми транзисторами, хотя и хороши, но не так хороши, как лучшие биполярные транзисторы.Упрощенная процедура подстройки для входного каскада операционного усилителя на полевых транзисторах показана на Рисунке 1-26.

Рисунок 1-26. Входной каскад операционного усилителя на полевом транзисторе (JFET), показывающий подстройки смещения и дрейфа

Операционные усилители с полевым транзистором JFET можно сделать с очень низким уровнем шума, но задействованные устройства очень большие и имеют довольно высокую входную емкость, которая зависит от входа. напряжение, и поэтому существует компромисс между шумом напряжения и входной емкостью.

Ток смещения операционного усилителя на полевом транзисторе – это ток утечки диффузионного затвора (или утечка защитного диода затвора, который имеет аналогичные характеристики для полевого МОП-транзистора).Такие токи утечки удваиваются при повышении температуры кристалла на каждые 10 ° C, так что ток смещения операционного усилителя на полевом транзисторе в раз в тысячу раз больше при 125 ° C, чем при 25 ° C. Очевидно, это может быть важно при выборе между операционным усилителем с биполярным или полевым транзистором, особенно в высокотемпературных приложениях, где входной ток смещения биполярного операционного усилителя фактически уменьшается.

До сих пор мы говорили в основном о всех типах полевых транзисторов, то есть о переходах (JFET) и MOS (MOSFETS). На практике операционные усилители с комбинированной биполярной / JFET-технологией (т.е.е., BiFET) обеспечивают лучшую производительность, чем операционные усилители, использующие чисто MOSFET или CMOS технологию. Хотя ADI и другие производят высокопроизводительные операционные усилители с входными каскадами MOS или CMOS, в целом эти операционные усилители имеют худшие смещение и дрейф, шум напряжения и высокочастотные характеристики, чем биполярные аналоги. Потребляемая мощность обычно несколько ниже, чем у биполярных операционных усилителей с сопоставимой или даже лучшей производительностью.

JFET-транзисторы требуют большего запаса по сравнению с BJT, поскольку их напряжение отсечки обычно больше, чем напряжение BJT-базой-эмиттером.Следовательно, их труднее работать при очень низких напряжениях источника питания (1-2 В). В этом отношении КМОП имеет то преимущество, что требует меньшего запаса по сравнению с полевыми транзисторами.

2.9: Соединительные полевые транзисторы – Workforce LibreTexts

Полевой транзистор (FET) – это униполярное устройство , проводящее ток с использованием только одного типа носителя заряда. Если он основан на пластине полупроводника N-типа, носителями являются электроны. И наоборот, устройство на основе P-типа использует только отверстия.

На уровне схемы работа полевого транзистора проста. Напряжение, приложенное к затвору , входному элементу, регулирует сопротивление канала , униполярной области между областями затвора. (Рисунок ниже) В N-канальном устройстве это слегка легированная пластина кремния N-типа с выводами на концах. Клеммы истока и стока аналогичны эмиттеру и коллектору, соответственно, BJT. В N-канальном устройстве тяжелая область P-типа по обе стороны от центра плиты служит управляющим электродом, затвором.Ворота аналогичны основанию BJT.

Код

«Чистота рядом с благочестием» относится к производству полевых транзисторов. Хотя возможно изготовление биполярных транзисторов за пределами чистой комнаты , для полевых транзисторов это необходимо. Даже в таких условиях производство затруднено из-за проблем с контролем загрязнения. Униполярный полевой транзистор концептуально прост, но труден в изготовлении. Большинство современных транзисторов представляют собой разновидность металлооксидных полупроводников (см. Следующий раздел) полевых транзисторов, содержащихся в интегральных схемах.Однако доступны дискретные полевые транзисторы.

Поперечное сечение переходного полевого транзистора.

Правильно смещенный полевой транзистор с N-канальным переходом (JFET) показан на рисунке выше. Затвор представляет собой диодный переход между истоком и стоком полупроводниковой пластины. Затвор имеет обратное смещение. Если бы между истоком и стоком было приложено напряжение (или омметр), полоска N-типа могла бы проводить в любом направлении из-за легирования.Для проведения проводимости не требуется ни затвор, ни смещение затвора. Если затворный переход сформирован, как показано, проводимостью можно управлять с помощью степени обратного смещения.

На рисунке ниже (а) показана область истощения в затворном переходе. Это происходит из-за диффузии дырок из области затвора P-типа в канал N-типа, обеспечивая разделение зарядов вокруг перехода с непроводящей обедненной областью на переходе. Область обеднения простирается глубже в сторону канала из-за сильного легирования затвора и легкого легирования канала.

N-канальный полевой транзистор JFET: (a) Обеднение на затворном диоде. (b) Затворный диод с обратным смещением увеличивает область обеднения. (c) Увеличение обратного смещения увеличивает область истощения. (d) Увеличение обратного смещения отсекает канал S-D.

Толщина обедненной области может быть увеличена на рис. Выше (b) путем применения умеренного обратного смещения. Это увеличивает сопротивление истока к дренажному каналу за счет сужения канала. Увеличение обратного смещения в (c) увеличивает область обеднения, уменьшает ширину канала и увеличивает сопротивление канала.Увеличение обратного смещения V _GS в точке (d) приведет к отсечению тока в канале. Сопротивление канала будет очень высоким. Это V _GS , при котором происходит отсечка, составляет V _P , напряжение отсечки. Обычно это несколько вольт. В итоге, сопротивление канала можно регулировать степенью обратного смещения затвора.

Исток и сток взаимозаменяемы, и ток от истока к стоку может течь в любом направлении при низком уровне напряжения стока батареи (<0.6 В). То есть разрядная батарея может быть заменена источником переменного тока низкого напряжения. Для напряжения источника питания с высоким стоком, до 10 вольт для небольших сигнальных устройств, полярность должна быть такой, как показано на рисунке ниже (а). Этот источник питания стока, не показанный на предыдущих рисунках, искажает область истощения, увеличивая ее на стороне стока затвора. Это более правильное представление для обычных напряжений питания стока постоянного тока от нескольких до десятков вольт. По мере увеличения напряжения стока V _DS область истощения затвора расширяется в сторону стока.Это увеличивает длину узкого канала, немного увеличивая его сопротивление. Мы говорим «немного», потому что большие изменения сопротивления происходят из-за изменения смещения затвора. На рисунке ниже (b) показано схематическое изображение N-канального полевого транзистора по сравнению с кремниевым поперечным сечением в точке (a). Стрелка затвора указывает в том же направлении, что и переходной диод. «Указывающая» стрелка и «не указывающая» полоса соответствуют полупроводникам P- и N-типа соответственно.

N-канальный поток электронов на полевом транзисторе JFET от истока к стоку в поперечном сечении (а), схематический символ (б).

На рисунке выше показан большой поток электронов от (-) клеммы батареи к истоку на полевом транзисторе, от стока и обратно к (+) клемме батареи. Этим током можно управлять, изменяя напряжение на затворе. Нагрузка, включенная последовательно с батареей, видит усиленную версию изменяющегося напряжения затвора.

P-канальные полевые транзисторы также доступны. Канал изготовлен из материала P-типа. Затвор представляет собой сильно легированную область N-типа. Все источники напряжения перевернуты в схеме P-канала (рисунок ниже) по сравнению с более популярным N-канальным устройством.Также обратите внимание, что стрелка указывает на затвор схематического символа (b) полевого транзистора P-канала.

P-канальный JFET: (a) затвор N-типа, канал P-типа, источники обратного напряжения по сравнению с N-канальным устройством. (b) Обратите внимание на перевернутую стрелку затвора и источники напряжения на схеме.

По мере увеличения положительного напряжения смещения затвора сопротивление P-канала увеличивается, уменьшая ток, протекающий в цепи стока.

Дискретные устройства изготавливаются с поперечным сечением, показанным на рисунке ниже.Поперечное сечение, ориентированное так, чтобы соответствовать условному обозначению, перевернуто по отношению к полупроводниковой пластине. То есть соединения затвора находятся наверху пластины. Затвор сильно легирован, P ⁺ , для хорошей диффузии дырок в канал для большой обедненной области. Соединения истока и стока в этом N-канальном устройстве сильно легированы N ⁺ для снижения сопротивления соединения. Однако канал, окружающий затвор, слегка легирован, чтобы отверстия от затвора могли проникать глубоко в канал.Это регион N ^– .

Соединительный полевой транзистор: (a) поперечное сечение дискретного устройства, (b) схематическое обозначение, (c) поперечное сечение интегрального устройства.

Все три вывода на полевых транзисторах доступны на верхней части кристалла для версии с интегральной схемой, так что слой металлизации (не показан) может соединять между собой несколько компонентов. (Рисунок выше (c)) Полевые транзисторы на интегральных схемах используются в аналоговых схемах для высокого входного сопротивления затвора.. Область N-канала под затвором должна быть очень тонкой, чтобы внутренняя область вокруг затвора могла контролировать и ограничивать канал. Таким образом, области затвора с обеих сторон канала не нужны.

Распределительный полевой транзистор (тип статической индукции): (a) Поперечное сечение, (b) схематическое изображение.

Полевой транзистор со статической индукцией (SIT) представляет собой устройство с коротким каналом и скрытым затвором. (Рисунок выше) Это силовое устройство, в отличие от небольшого сигнального устройства.Низкое сопротивление затвора и малая емкость затвора относительно истока делают устройство быстрой коммутации. SIT способен выдавать сотни ампер и тысячи вольт. И, как говорят, способен работать на невероятной частоте 10 ГГц.

Металлический полупроводниковый полевой транзистор (MESFET): (a) схематическое обозначение, (b) поперечное сечение.

Металлический полупроводниковый полевой транзистор (MESFET) похож на JFET, за исключением того, что затвор представляет собой диод Шоттки, а не переходной диод.Диод Шоттки представляет собой металлический выпрямляющий контакт полупроводника по сравнению с более распространенным омическим контактом. На рисунке выше исток и сток сильно легированы (N ⁺ ). Канал слаболегированный (N ^– ). MESFET имеют более высокую скорость, чем JFET. MESET – это устройство в режиме истощения, обычно включенное, как JFET. Они используются как усилители мощности СВЧ до 30 ГГц. MESFET могут быть изготовлены из кремния, арсенида галлия, фосфида индия, карбида кремния и аллотропа углерода алмаза.

Обзор

• Полевой транзистор с униполярным переходом (FET или JFET) называется так, потому что проводимость в канале обусловлена ​​одним типом несущей
• Исток, затвор и сток JFET соответствуют эмиттеру, базе и коллектору BJT соответственно.
• Применение обратного смещения к затвору изменяет сопротивление канала за счет расширения области обеднения затворного диода.

Конструкция из органических металлов для улучшения характеристик полевых транзисторов

Ключевым компонентом устройства в органических полевых транзисторах (OFET) является интерфейс органический полупроводник / металл, поскольку он должен обеспечивать эффективную инжекцию заряда.Традиционно в этих устройствах использовались неорганические металлы с использованием традиционных методов литографического производства. Металлы с низкой или высокой работой выхода были выбраны в зависимости от типа измеряемого полупроводника, и в некоторых случаях металл был покрыт молекулярными самоорганизующимися монослоями для настройки работы выхода, улучшения молекулярного порядка на границе раздела и уменьшения контактное сопротивление. Однако в последние несколько лет некоторые подходы были сосредоточены на использовании органических металлов в этих устройствах, которые были изготовлены с помощью методов как испарения, так и обработки в растворе.Часто наблюдаются более высокие характеристики устройства, что объясняется рядом факторов, таких как более благоприятная органическая / органическая граница раздела, лучшее согласование уровней энергии или / и снижение контактного сопротивления. Кроме того, в отличие от своих неорганических аналогов, органические металлы допускают химическую модификацию и, таким образом, настройку уровня Ферми. В этой перспективной статье будет выполнен обзор недавних работ, посвященных изготовлению оптических транзисторов с органическими металлами в качестве электродов.Будет показано, что в этих устройствах важно не только согласование HOMO или LUMO полупроводника с работой выхода металла, но и другие аспекты, такие как морфология интерфейса, также могут играть решающую роль. Также будут кратко описаны недавние подходы, в которых использование органических солей для переноса заряда в качестве буферных слоев на металлических контактах или на диэлектрике или в качестве легирующих добавок для органических полупроводников, которые использовались для улучшения характеристик устройства, будут кратко описаны.

Эта статья в открытом доступе

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуй еще раз?

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

.