▶▷▶▷ лабораторный блок питания полевой транзистор схема
▶▷▶▷ лабораторный блок питания полевой транзистор схема| Интерфейс | Русский/Английский |
| Тип лицензия | Free |
| Кол-во просмотров | 257 |
| Кол-во загрузок | 132 раз |
| Обновление: | 11-08-2019 |
лабораторный блок питания полевой транзистор схема – Лабораторный блок питания своими руками 3 – 18 Вольт sekret-masterarubez-rubrikilaboratornyj-blok Cached Простой лабораторный блок питания делаем своими руками с регулировкой напряжения Предоставлена схема , видео и пошаговая инструкция сборки Мощный лабораторный блок питания с MOSFET транзистором на wwwmastervintikrusamodelnyj-blok-pitaniya-na-mosfet Cached Мощный лабораторный блок питания с MOSFET транзистором на выходе своими руками В предыдущей статье мы рассматривали схемы ЗУ с использованием в качестве силового ключа мощные p-n-p или n-p-n транзисторы Лабораторный Блок Питания Полевой Транзистор Схема – Image Results Питание Комбинированный лабораторный блок data-pos2 data-9b15d5042fc38653 Питание Комбинированный лабораторный блок titleСхемы Питание Комбинированный лабораторный блок data-pos2 src More Лабораторный Блок Питания Полевой Транзистор Схема images Источники питания – radio-schemyru radio-schemyrusupplyhtml Cached Лабораторный блок питания 020 В Под таким заголовком в Радио, 1998, 5 было опубликовано описание несложного блока питания на микросхемах серии КР142 Источник питания на полевых транзисторах типа IRF3205 meandrorgarchives29134 Cached Для питания различных транзисторных конструкций решил собрать источник питания (далее ИП) со стабилизатором на полевых транзисторах, так как они имеют малое падение напряжения при больших токах в нагрузке Схема лабораторного блока питания работа и настройка texnicrukonstrpitalopit2html Cached В результате чего третий транзистор откроется и тем замкнет базовую цепь vt2, лимитируя нагрузочный ток на выходе блока питания Сигнализирует о перегрузки по току светодиод hl2 СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ radioskotrupublbpstabilizator_naprjazhenija Cached Схема регулируемого стабилизатора Основной радиодеталью данного устройства является полевой (mosfet) транзистор , в качестве которого можно использовать irlz243244 и другие подобные МОЩНЫЙ САМОДЕЛЬНЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ (power supply wwwyoutubecom watch?v_du2xA72_tc Cached Мощный полевой транзистор , так как в интернет-магазине нужного транзистора не оказалось я его заменил на Лабораторный Блок Питания С Полевым Транзистором – beeprikaz beeprikazweeblycombloglaboratornij-blok-pitaniya-s Cached Как сделать лабораторный блок питания своими руками Для переделки была применена простая, но мощная схема на полевом транзисторе и регулируемом параллельном стабилизаторе tl431 Лабораторный Блок Питания С Полевым Транзистором filipokklubweeblycombloglaboratornij-blok-pitaniya-s Cached Предлагаемый для повторения лабораторный блок питания с Поскольку приобрести n-канальный мощный полевой транзистор с малым пороговым ЛАБОРАТОРНЫЙ БП С ИНДИКАЦИЕЙ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ elworupublskhemy_blokov_pitanijalaboratornyj Cached Транзистор irf9540 допустимо заменить на irf4905, а транзистор irf1010n на buz11, irf540 Если потребуется блок питания с выходным током, превышающим 7,5 А, необходимо добавить еще один стабилизатор DA5 Promotional Results For You Free Download Mozilla Firefox Web Browser wwwmozillaorg Download Firefox – the faster, smarter, easier way to browse the web and all of 1 2 3 4 5 Next 5,400
- В предлагаемом стабилизаторе БП стоит полевой транзистор IRLR2905.
Используя в схеме стабилизатора м - ощный полевой транзистор, можно собрать простой стабилизатор, тем не менее имеющий очень хорошие параметры. Упрощения схемы и получения при этом значительного выходного тока до 1,5…2 А удалось до
- аметры.
Упрощения схемы и получения при этом значительного выходного тока до 1,5…2 А удалось добиться использованием в регулирующем элементе блока мощного полевого транзистора VT4, имеющего большую крутизну характеристики (100…150 мАВ). Это позволило получить довольно большой коэффициент стабилизации напряжения при …
Автору удалось значительно улучшить параметры стабилизатора, применив в качестве силового элемента мощный переключательный полевой транзистор. Лабораторный БП на К143ЕНЗ. Мой рабочий quot;лабораторныйquot; блок питания служит уже более 20 лет.
Но для того, чтобы регулирующий полевой транзистор обеспечивал большой выходной ток, необходимо подавать на затвор открывающее напряжение 10…20 В. По этой причине в блоке предусмотрены два источника на напряжение 20 В. Один из них – мощный на диодах VD3, VD4 -служит источником нагрузочного тока, а второй -маломощный на диодах…
Стабилитрон VD6 защищает полевой транзистор. В результате сравнения обоих уровней, сигнал рассогласования поступает на базу второго транзистора, который включен по схеме усилителя тока и управляет силовым транзистором VT4.
При применении обычного полевого транзистора на базу транзистора может подаваться обратное напряжение значительной величины (gt;5 вольт). Также в качестве управляющего транзистора можно использовать биполярный транзистор, включенный по схеме Дарлингтона.
Очень хорошо quot;ведетquot; себя на этом месте полевой транзистор IRF3205 – ему не нужен теплоотвод при токе до 1 А. Индуктивность дросселя L1 может быть любой от 40 до 600 мкГн…
Ключ на мощном полевом транзисторе (пробовались IRFP460A, IRF1407, 55N80 ) имеет стандартное включение по отношению к DA1 и пусть никого не смущает то обстоятельство, что выход ЛБП не имеет общего провода.
Основой служит ОУ LM324 и 4 полевых транзистора.
Используя в схеме стабилизатора м
Один из них – мощный на диодах VD3, VD4 -служит источником нагрузочного тока, а второй -маломощный на диодах…
Стабилитрон VD6 защищает полевой транзистор. В результате сравнения обоих уровней, сигнал рассогласования поступает на базу второго транзистора, который включен по схеме усилителя тока и управляет силовым транзистором VT4.
При применении обычного полевого транзистора на базу транзистора может подаваться обратное напряжение значительной величины (gt;5 вольт). Также в качестве управляющего транзистора можно использовать биполярный транзистор, включенный по схеме Дарлингтона.
Очень хорошо quot;ведетquot; себя на этом месте полевой транзистор IRF3205 – ему не нужен теплоотвод при токе до 1 А. Индуктивность дросселя L1 может быть любой от 40 до 600 мкГн…
Ключ на мощном полевом транзисторе (пробовались IRFP460A, IRF1407, 55N80 ) имеет стандартное включение по отношению к DA1 и пусть никого не смущает то обстоятельство, что выход ЛБП не имеет общего провода.
Основой служит ОУ LM324 и 4 полевых транзистора.
5…2 А удалось добиться использованием в регулирующем элементе блока мощного полевого транзистора VT4
55N80 ) имеет стандартное включение по отношению к DA1 и пусть никого не смущает то обстоятельство
- но мощная схема на полевом транзисторе и регулируемом параллельном стабилизаторе tl431 Лабораторный Блок Питания С Полевым Транзистором filipokklubweeblycombloglaboratornij-blok-pitaniya-s Cached Предлагаемый для повторения лабораторный блок питания с Поскольку приобрести n-канальный мощный полевой транзистор с малым пороговым ЛАБОРАТОРНЫЙ БП С ИНДИКАЦИЕЙ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ elworupublskhemy_blokov_pitanijalaboratornyj Cached Транзистор irf9540 допустимо заменить на irf4905
- превышающим 7
- так как они имеют малое падение напряжения при больших токах в нагрузке Схема лабораторного блока питания работа и настройка texnicrukonstrpitalopit2html Cached В результате чего третий транзистор откроется и тем замкнет базовую цепь vt2
Нажмите здесь , если переадресация не будет выполнена в течение нескольких секунд лабораторный блок питания полевой транзистор схема Поиск в Все Картинки Ещё Видео Новости Покупки Карты Книги Все продукты Картинки по запросу лабораторный блок питания полевой транзистор схема Мощный регулируемый блок питания на полевом Квант shema mocshnyj Мощный регулируемый блок питания на полевом транзисторе схема В нем в качестве силового применен мощный полевой транзистор IRLR Хотя он Мой рабочий лабораторный блок питания служит уже более лет Мощный лабораторный блок питания с MOSFET wwwmastervintikrusamodelnyjblok окт установить мощный pканальный полевой транзистор , Смотрите следующую схему ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК Самодельный блок питания на MOSFET транзисторе МОЩНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ samodelnieru tranzistor e Используя в схеме стабилизатора мощный полевой транзистор , можно собрать напряжения например для лабораторного блока питания резистор R нужно заменить переменным МОЩНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ pinterestru Источник питания В rclradioru Принципиальная Схема , Самодельный лабораторный блок питания Лабораторный блок питания своими руками Вольт май Простой лабораторный блок питания делаем своими руками с Вся скромная обвязка полевого транзистора размещена на Схема лабораторного блока питания sekretmasteraru Полевик В Блок Питания Песочница QA Форум по радиоэлектронике бло Скажите, можно сделать как то регулируемый блок питания с силовым полевым транзистором , Источник питания на полевых транзисторах типа IRF meandrorgarchives ноя Опубликовано в Источники питания Собрал и проверил схему стабилизатора RKUC , показанную на рис Но для нормальной работы полевых транзисторов VT и Источники питания Радиолюбительские схемы radioschemyrusupplyhtml Предлагаемая схема блока питания БП может служить как лабораторным источником напряжения с пределами Самодельный лабораторный блок питания vladikoms окт Когда то у меня был советский источник питания Б, он очень громко и противно пищал, Лабораторный блок питания на Lm и транзисторе апр Лабораторный блок питания на Lm и транзисторе ТА Схему скиньте пожалуйста! myoutubecom Однополярный лабораторный БП ВА РАДИО для radiokitsucozruindexlbp Однополярный лабораторный блок питания ВА с грубой и В качестве регулирующего элемента используется полевой транзистор IRLZN Обе схемы приведены ниже Компактный лабораторный блок питания В Схема power авг Два мощных полевых транзистора установлены с целью равномерно распределить выделяемое Схема лабораторного блока питания с описанием его wwwtexnicrukonstrpitalopithtml Приведены принципиальные схемы лабораторного блока питания На биполярном транзисторе VT собрана схема модуля сравнения который, шунтируя затвористок полевого транзистора VT и сопротивление канала Комбинированный лабораторный блок питания VA scheme s power a Этот лабораторный блок питания способен обеспечить стабилизацию как тока, так и Схема блока показана на рис Но для того, чтобы регулирующий полевой транзистор обеспечивал Ищу схему БП на полевых IRFZ CQHam wwwcqhamrushowthreadphp? авг Из разбомбленного УПСа на Вт выпали транзисторы IRFZ По четыре штуки на Лабораторный блок питания , Принципиальные схемы cxemamyru tranzistor e июл Лабораторный блок питания , В, А зарядное устройство Проще всего вместо силового pnp транзистора установить мощный pканальный полевой транзистор , Рецепт создания хорошего лабораторного бп vipcxemaorg vipcxemaorgretseptsozdaniya Оригинальные схемы и конструкции радиопередатчиков, зарядных устройств, сигнализаций, усилителей, блоков Блок питания на мосфетах схема Мощный лабораторный блок , В у составных транзисторов, что приводит к их pканальный полевой транзистор , мощные полевые транзисторы схемы регулируемого блока beachdomynoczmoshchnyepolevye мар мощные полевые транзисторы схемы регулируемого блока питания Блок питания POWER ICE ЗОА v Компактный лабораторный блок питания В Схема RadioHata PDF Схемы лабораторных блоков питания на полевых транзисторах tweakguukjppuapdf элемента используется полевой транзистор IRLZN Схема стабилизации напряжения собрана Лабораторный блок питания от Вольт от , Делаю лабораторный блок питания , нужна помощь power дек Вот схема промышленного лабораторного БП НР, думал просто пожалуйста, сэмулируйте эту схему Коэффициент усиления у полевых транзисторов вообщето Схемы лабораторных блоков питания на полевых konavebezubambukmodalrunethuzo Рассмотрены особенности работы полевых транзисторов типа Блок питания на полевых транзисторах irf Импульсный блок питания своими руками схема и принцип scheme s июн лабораторных источников питания и так далее В качестве блока управления полевых транзисторов , используется самотактируемый полумостовой драйвер IR Лабораторный блок питания на полевых транзисторах схема Лабораторный блок питания на полевых транзисторах схема лабораторный блок питания на полевых транзисторах схема Первое включение производится без LM и транзисторов Схема импульсного лабораторного блока питания на TL wwwradioradarnet power pulsed_ янв Импульсный лабораторный блок питания структурная схема и Здесь за выравнивание тока отвечают два полевых транзистора обязательно крепятся на теплоотвод tlcn схема блока питания на полевых Anapo anapoboliviaorgtlcnskhemablok апр tlcn схема блока питания на полевых транзисторах бп Рецепт создания хорошего лабораторного блока питания транзистором , так же от выбранной схемы будет, мощные полевые транзисторы схемы регулируемого блока prakardcomviewtopicphp? мощные полевые транзисторы схемы регулируемого блока питания tm транзисторы Самый простой самодельный лабораторный блок питания с Мощный лабораторный блок питания В А rclradioru янв Полевые транзисторы Биполярные транзисторы IGBT Блок питания состоит из схемы стабилизатора на R R служат для уравнивания тока через транзисторы, мощные полевые транзисторы схемы регулируемого блока wwwgardensspapl май биполярные транзисторы , полевые mosfet и igbt Лабораторный блок питания своими руками PDF Полевые транзисторы схема защиты питания СКАЧАТЬ langpenlkppuapdf фев Схема блока питания на Ампер с защитами; Схема блока питания от Источник питания на полевых Мощный Лабораторный Блок Питания С Mosfet Транзистором Простые импульсные блоки питания Журнал Datagorru power prostye При этом нижний по схеме транзистор PDF Схема транзистора вольт СКАЧАТЬ forzipazppua forzipazppuapdf Схема лабораторного блока питания Вольт Схема с общим транзистора Полевой транзистор с изолированным затвором mosfet Полевой Импульсный Блок Питания На Полевых Транзисторах ноя Стабилизатор напряжения для лабораторного блока Схема такого блока питания была найдена в одном из Это специальные высоковольтные полевые транзисторы PDF Схема регулируемого бп на полевых транзисторах СКАЧАТЬ guiwegtbppuapdf СКАЧАТЬ Схема регулируемого бп на полевых транзисторах PDF бесплатно Мощный Лабораторный Блок Питания С Mosfet Транзистором БП на Электронная нагрузка Блоки питания Источники питания vprlrupublistochniki Рисунок Принципиальная электрическая схема электронной нагрузки В качестве ключа используется полевой транзистор T с низким сопротивлением Двухполярный лабораторный блок питания своими руками транзистор Схемы источников питания shemuruistocnikitag транзистор С помощью такого устройства можно не только быстро настроить блок Проверка полевых транзисторов Стабилизированный лабораторный блок питания вольт radiohomeru дек Стабилизированный лабораторный блок питания вольт Упрощения схемы и получения при этом значительного элементе блока мощного полевого транзистора VT, Линейный стабилизатор для лабораторного блока питания мар Ещё один кубик для лабораторного блока питания , на этор раз Мощный проходной транзистор полевой , Рканальный Источник опорного напряжения ,в Принципиальная схема стабилизатора ЛБП лабораторный блок питания полевой транзистор схема wwwfronzekgutheildelaboratornyi апр лабораторный блок питания полевой транзистор схема Мощный лабораторный блок питания с схема регулированного бп на полевом транзисторе pellegrinetcomskhema май схема регулированного бп на полевом транзисторе напряжения на полевом транзисторе Известная схема лабораторный блок питания полевой транзистор схема Лабораторный блок питания ВА NewAuction Однополярный лабораторный блок питания В, А регулировками выходного напряжения, элемента используется пара полевых транзисторов IRF NKZ Схема стабилизации напряжения собрана на U и U VRTP Лабораторный блок питания Эта схема лабораторного блока питания , как я его вижу Рассчитан на проходной Дарлингтон О применении полевых транзисторов в качестве силовых Печатные платы лабораторный блок питания полевой транзистор схема dhkctuq masrolichieklablogcoma Скачать тут лабораторный блок питания полевой транзистор схема В предлагаемом стабилизаторе БП стоит полевой транзистор IRLR ZXYS, или развитие истории самодельного мощного kirichblogzxys фев Блок питания исправен и работает абсолютно самодельного мощного лабораторного блока питания Те схема выглядит так Входное напряжение установлен драйвер мощного полевого транзистора PDF схем для радиолюбителей LabKit labkitru power Istochniki_pitaniya_ в регулирующем элементе полевого транзистора V и высокоомной Схема блока питания изображена на рисунке Рабочие Этот лабораторный блок питания способен обеспечить схема блока питания на полевых транзисторах а nicepharmacomskhemablokapitanii май схема блока питания на полевых транзисторах а надежной микросхеме ir Лабораторный блок питания своими В новинке установлены дискретные транзисторы , Блок питания а на полевых транзисторах схема My First dasijugemjp?eid сен Блок питания на полевых транзисторах IRF Стабилизатор напряжения для лабораторного блока Используя в схеме стабилизатора мощный полевой транзистор , Схема блока питания на полевом транзисторе портал с shema tranzistor e Картинки по запросу схема блока питания на полевом транзисторе напряжения например для лабораторного блока питания резистор R нужно Стоит полевой транзистор IRLR схема мощного регулируемого блока питания на полевом wwwzsmarcinkowiceeduplskhema мар схема мощного регулируемого блока питания на полевом транзисторе схема Yahoo Search Запросы, похожие на лабораторный блок питания полевой транзистор схема лабораторный блок питания на полевом транзисторе блок питания на lm с мощным транзистором блок питания на полевом транзисторе своими руками блок питания для трансивера на полевых транзисторах блок питания на мосфетах мощный лабораторный блок питания на транзисторах импульсный блок питания на полевом транзисторе блок питания на lm с полевым транзистором След Войти Версия Поиска Мобильная Полная Конфиденциальность Условия Настройки Отзыв Справка
В предлагаемом стабилизаторе БП стоит полевой транзистор IRLR2905.
Используя в схеме стабилизатора мощный полевой транзистор, можно собрать простой стабилизатор, тем не менее имеющий очень хорошие параметры.
Упрощения схемы и получения при этом значительного выходного тока до 1,5…2 А удалось добиться использованием в регулирующем элементе блока мощного полевого транзистора VT4, имеющего большую крутизну характеристики (100…150 мАВ). Это позволило получить довольно большой коэффициент стабилизации напряжения при …
Автору удалось значительно улучшить параметры стабилизатора, применив в качестве силового элемента мощный переключательный полевой транзистор. Лабораторный БП на К143ЕНЗ. Мой рабочий quot;лабораторныйquot; блок питания служит уже более 20 лет.
Но для того, чтобы регулирующий полевой транзистор обеспечивал большой выходной ток, необходимо подавать на затвор открывающее напряжение 10…20 В. По этой причине в блоке предусмотрены два источника на напряжение 20 В. Один из них – мощный на диодах VD3, VD4 -служит источником нагрузочного тока, а второй -маломощный на диодах.
..
Стабилитрон VD6 защищает полевой транзистор. В результате сравнения обоих уровней, сигнал рассогласования поступает на базу второго транзистора, который включен по схеме усилителя тока и управляет силовым транзистором VT4.
При применении обычного полевого транзистора на базу транзистора может подаваться обратное напряжение значительной величины (gt;5 вольт). Также в качестве управляющего транзистора можно использовать биполярный транзистор, включенный по схеме Дарлингтона.
Очень хорошо quot;ведетquot; себя на этом месте полевой транзистор IRF3205 – ему не нужен теплоотвод при токе до 1 А. Индуктивность дросселя L1 может быть любой от 40 до 600 мкГн…
Ключ на мощном полевом транзисторе (пробовались IRFP460A, IRF1407, 55N80 ) имеет стандартное включение по отношению к DA1 и пусть никого не смущает то обстоятельство, что выход ЛБП не имеет общего провода.
Основой служит ОУ LM324 и 4 полевых транзистора. Схема электронной нагрузки на транзисторах. Лабораторный блок питания настроен на 5 В.
Нагрузку показывает 0.49A.
Легче на лм317 с плавным пуском и защитой собрать, или на мощном полевом транзисторе. (простые транзисторы прошлый век) Простой лабораторный регулируемый источник питания на двух транзисторах.
Электронная нагрузка
Устройство заменяет нагрузку в виде набора постоянных или переменных резисторов и поможет при испытании и налаживании блоков питания.
Выбор силового транзистора зависит от того какой максимальный ток нагрузки вы желаете получить, соответственно подбирается измерительная головка и шунт. Допустимо использовать параллельное включение силовых транзисторов, при этом нагрузка на каждый из них уменьшиться, а общий ток увеличиться.Испытуемый блок питания подключается к входным клеммам и резистором R2 выставляется желаемый ток.
Конструкцию
можно выполнить навесным монтажом в любом подходящем корпусе, например
от компьютерного блока питания, с вентилятором для обдува радиатора.
Основные параметры
транзистора TIP36.
Datasheet
Pc max | Ucb max | Uce max | Ueb max | Ic max | Tj max, °C | Ft max | Cc tip | Hfe |
90W | 80V | 40V | 5V | 25A | 150°C | 3MHz | – | 20/100 |
Общий вид транзистора TIP36. | Цоколевка транзистора TIP36. |
Обозначение контактов:
Международное: C – коллектор, B – база, E – эмиттер.
Российское: К – коллектор, Б – база, Э – эмиттер.
Источник: http://www.cqham.ru/
————————————————————
Улучшенная схема электронной нагрузки с плавной регулировкой тока.
В качестве
нагрузочного элемента здесь применен мощный полевой транзистор, обеспечивающий
значительные преимущества по сравнению с традиционно используемыми для
этой цели громоздкими реостатами. Однако в процессе испытаний
нагрузочные элементы нагреваются, и температурный дрейф их параметров
затрудняет проведение испытаний.
В предлагаемом устройстве ток через
нагрузочный элемент стабилизирован, поэтому он практически не подвержен
температурному дрейфу и не зависит от напряжения проверяемого
источника, что очень удобно при снятии нагрузочных характеристик и
проведении других испытаний, особенно длительных.
С помощью
эквивалента нагрузки можно проверять не только стабилизированные и
нестабилизированные блоки питания, но и батареи (гальванические,
аккумуляторные, солнечные и т. д.).
Схема эквивалента нагрузки показана на рис. 1.
По
принципу работы это — источник тока, управляемый напряжением (ИТУН).
Эквивалент нагрузки — мощный полевой транзистор IRF3205, который
выдерживает ток до 110А, напряжение до 55V и рассеиваемую мощность до
200W. Резистор R1 — датчик тока. Резистором R5 изменяют ток через
резистор R2 и соответственно напряжение на нем, которое равно Uпит =
R2/(R2+R3+R5), где Uпит — напряжение питания. На ОУ DA1.1 и транзисторе
VT1 собран усилитель с отрицательной обратной связью с истока этого
транзистора на инвертирующий вход ОУ. Действие ООС проявляется в том,
что напряжение на выходе ОУ вызывает такой ток через транзистор VT1,
чтобы напряжение на резисторе R1 было равно напряжению на резисторе R2.
Поэтому резистором R5 регулируют напряжение на резисторе R2 и
соответственно ток через нагрузку (транзистор VT1), равный Uпит =
R2/[R1(R2+R3+R5)].
Пока ОУ находится в линейном режиме, указанное
значение тока через транзистор VT1 не зависит ни от напряжения на его
стоке, ни от дрейфа параметров транзистора при его разогреве. Цепь R4C2
подавляет самовозбуждение транзистора и обеспечивает его устойчивую
работу в линейном режиме. Для питания устройства необходимо напряжение
9…12V, которое обязательно должно быть стабильным, поскольку от него
зависит стабильность тока нагрузки. Ток, потребляемый устройством, не
превышает 10 мА.
Рис.2 Конструкция и детали.
В
устройстве использованы детали для поверхностного монтажа, размещенные
на печатной плате (рис. 2) из фольгированного стеклотекстолита, которая
вместе с транзистором установлены на теплоотводе. Транзистор
прикрепляют к теплоотводу винтом. Плату допустимо приклеить к
теплоотводу для большей механической прочности. При изготовлении
теплоотвода в виде пластины его площадь должна быть не менее 100….150
см2 на 10 Вт рассеиваемой мощности. Для повышения эффективности при
длительных испытаниях желательно применить вентилятор.
Резистор R1
составлен из девяти сопротивлением по 0,1 Ом (мощностью 1 Вт),
включенных параллельно и последовательно, как показано на рис. 2.
Остальные постоянные резисторы — типоразмера 1206 и мощностью 0,125 Вт.
Переменный резистор R5 -СПО, СП4. Конденсатор — С2 К10-17В, остальные —
танталовые.
Вместо
компонентов для поверхностного монтажа можно применить обычные, но
тогда топологию печатной платы придется немного изменить. Номинальное
напряжение конденсатора С1 должно быть не меньше напряжения
проверяемого источника. Конденсатор С2 следует установить
непосредственно на выводах транзистора VT1.
В устройстве применен ОУ
LM358AM в случае использования других ОУ следует иметь в виду, что его
питание в этом устройстве однополярное, поэтому он должен быть
работоспособен при нулевом напряжении на обоих входах. Заменяя полевой
транзистор, будьте внимательны: для этого устройства подходит большое
число транзисторов фирмы IR, но некоторые из них могут работать
неустойчиво.
При отсутствии полевого можно применить составной
биполярный транзистор структуры n-p-n с коэффициентом передачи тока не
менее 1000 и соответствующим током коллектора, например, КТ827А—КТ827В.
Выводы такого транзистора подключают соответственно: затвор – база,
сток – коллектор, исток – эмиттер.
В этом случае сопротивление
резистора R4 надо уменьшить до 510 Ом. Сильноточные цепи выполняют
проводом соответствующего сечения.
Устройство
не требует налаживания. Проверяемый источник питания с напряжением от 3
до 35V подключают к устройству с соблюдением полярности. Для уменьшения
минимального значения напряжения контролируемого источника питания
следует пропорционально уменьшить сопротивление резисторов R1 и R2.
Ток, потребляемый эквивалентом нагрузки, регулируют резистором R5.
Интервал регулировки тока при указанных на схеме номиналах элементов и
напряжении питания 12V равен 0,5… 11А. Для уменьшения минимального
значения тока можно ввести дополнительный переключатель, с помощью
которого параллельно резистору R2 подключают резистор сопротивлением
100 Ом.
В этом случае минимальное и максимальное значения тока
уменьшатся в 10 раз.
Источник: журнал «Радио» №1 2005
Электронный предохранитель
Электронный предохранитель,
осуществляет эффективную защиту в цепях электропитания с напряжением до
45V. Номиналы деталей приведены в таблице для разных токов срабатывания
предохранителя.
| I макс (A) | R1 (Ом) | R2 (Ом) | VT1 | VT2 | VT3 |
| 5 | 100 | 0,12 | 2N1613 | 2N3055 | BC148 |
| 0,5 | 1000 | 1 | BC107 | 2N1613 | BC148 |
| 0,1 | 4700 | 4,7 | BC107 | 2N1613 | BC148 |
Источник: http://gete.
ru/
Еще один вариант решения проблемы защиты блока питания от короткого замыкания (КЗ) в нагрузке, это включение последовательно с нагрузкой полевого транзистора со встроенным каналом.
В транзисторах такого типа на вольтамперной характеристике есть участок, на котором ток стока не зависит от напряжения между стоком и истоком. Поэтому на этом участке транзистор будет работает как стабилизатор или ограничитель тока.
Рис.1
Схема
подключения транзистора к блоку питания показана на Рис.1, а
вольтамперные характеристики транзистора для различных сопротивлений
резистора R1 – на Рис.2.
Работает защита следующим образом. Если
сопротивление резистора равно нулю (т. е. исток соединен с затвором), а
нагрузка потребляет ток около 0,25А, то падение напряжения на полевом
транзисторе не превышает 1,5V, и практически на нагрузке будет все
выпрямленное напряжение. При появлении же в цепи нагрузки КЗ ток через
выпрямитель резко возрастает и при отсутствии транзистора может достичь
нескольких ампер.
Транзистор ограничивает ток короткого замыкания на
уровне 0,45…0,5А независимо от падения напряжения на нем. В этом
случае выходное напряжение станет равным нулю, а все напряжение упадет
на полевом транзисторе. Таким образом, в случае КЗ мощность,
потребляемая от источника питания, увеличится в данном примере не более
чем вдвое, что в большинстве случаев вполне допустимо и не отразится на
“здоровье” деталей блока питания.
Рис. 2
Уменьшить ток короткого замыкания можно увеличением сопротивления резистора R1.
Нужно выбирать такой резистор, чтобы ток короткого замыкания был примерно вдвое больше максимального тока нагрузки.
Подобный способ защиты особенно удобен для блоков питания со
сглаживающим RC-фильтром – тогда полевой транзистор включают вместо
резистора фильтра (пример показан на рис. 3).
Поскольку во время КЗ на полевом транзисторе падает почти все
выпрямленное напряжение, его можно использовать для световой или
звуковой сигнализации.
Вот, к примеру, схема включения световой
сигнализации – рис.7. Когда с нагрузкой все в порядке, горит светодиод
HL2 зеленого цвета. При этом падения напряжения на транзисторе
недостаточно для зажигания светодиода HL1. Но стоит появиться КЗ в
нагрузке, как светодиод HL2 гаснет, но зато вспыхивает HL1 красного
свечения.
Рис. 3
Резистор R2 выбирают в зависимости от нужного ограничения тока КЗ по высказанным выше рекомендациям.
Схема подключения звукового сигнализатора приведена на рис. 4. Его
можно подключать либо между стоком и истоком транзистора, либо между
стоком и затвором, как светодиод HL1.
При появлении
на сигнализаторе достаточного напряжения вступает в действие генератор
ЗЧ, выполненный на однопереходном транзисторе VT2, и в головном
телефоне BF1 раздается звук.
Однопереходный
транзистор может быть КТ117А – КТ117Г, телефон – низкоомный (можно
заменить динамической головкой небольшой мощности).
Рис. 4
Для
слаботочных нагрузок в блок питания можно ввести ограничитель тока КЗ
на полевом транзисторе КП302В.
При выборе транзистора для других блоков
следует учитывать его допустимую мощность и напряжение сток – исток.
Конечно, подобную автоматику можно ввести и в стабилизированный блок питания, не имеющий защиты от КЗ в нагрузке.
Источник: журнал “Радио” №7, 1989 г., стр.78
——————————————————————————————-
Простая электронная нагрузка для начинающих
РадиоКот >Схемы >Аналоговые схемы >Измерения >Простая электронная нагрузка для начинающих
Начну с цитаты: “Обычно при изготовлении (как впрочем и при ремонте) блоков питания или преобразователей напряжения требуется проверить их работоспособность под нагрузкой. И тут начинаются поиски. В ход идёт всё, что есть под рукой: различные лампочки накаливания, старые электронные лампы, мощные резисторы и тому подобное. Подбирать нужную нагрузку таким образом – это невероятно затратное (как по времени, так и по нервам) занятие.
(Лучше и не скажешь! Сам сталкивался с такой проблемой.) Вместо этого очень удобно пользоваться электронной регулируемой нагрузкой. Нет, нет, не надо ничего покупать. Сделать такую нагрузку сможет даже школьник. Всё, что нужно, – это мощный полевик, операционный усилитель, несколько резисторов и радиатор побольше. Схема – более чем простая и, тем не менее, отлично работает.” – https://radiohlam.ru/raznoe/nagruzka.htm
Эта статья является предисловием к более сложному устройству и предназначена для тех, кто постоянно тасует мощные резисторы и лампочки, используемые как нагрузка, а знаниями (опытом, решимостью) для сборки сложных схем еще не обладает.
Начиналось все с вышеуказаной статьи и вот такой схемы с расчетами (за описанием отсылаю к первоисточнику):
На основе этой схемы собрано устройство, практически идентичное авторскому, которое верой и правдой служило пару лет при напряжения на нем до 20-25В. Видно, что низкоомный резистор Rti собран аж из четырех! подручных.
К сожалению, при тестировании очередного блока и подаче с него напряжения более 30В нагрузка сгорела – пробился полевик, скорее всего из-за превышения напряжения затвор-сток. Кроме того, ток в этой схеме очень сильно зависит от поданого напряжения. Поэтому схема была немного доработана – добавлены стабилизаторы напряжения питания ОУ, опорного напряжения и индикатор высокого опасного (для схемы) напряжения.
Описывать здесь особо нечего. На стабилитроне VD2 собран источник опорного напряжения, который вполне сносно (достаточно для таких задач) работает при напряжениях от 7 до 30В. При напряжении менее 5В не выходит на режим стабилитрон VD2 и вследствие уменьшения напряжения на нем, а также недостаточного напряжения на выходе U1 максимальный ток, устанавливаемый нагрузкой снижается.
Операционный усилитель U1, транзистор Q1 и резисторы R6, R7 образуют источник стабильного тока, значение которого регулируется изменением напряжения, подаваемого с резистора R3.
Вспомогательными элементами схемы являются:
- диод VD1 защищающий схему от неправильной подачи питания;
- интегральный стабилизатор U2, ограничивающий напряжение питания микросхемы, вентилятора и напряжение на затворе полевого транзистора;
- светодиод HL1, индицирующий подачу питания;
- светодиод HL2, индицирующий опасно высокое входное напряжение.
Конечно, при входном напряжении менее 13В на выходе интегрального стабилизатора напряжение также будет снижено, но существенного вляиния на работу схемы это не оказывает.
Плата и расположение деталей (вид со стороны деталей, одна перемычка голубого цвета):
Рисунок платы – в прилагаемом файле, зеркалить не нужно.
Устройство собрано из того, что было под рукой вперемешку от блоков питания, мониторов и даже старых советских радиодеталей. Полевой транзистор практически любой такой структуры с током более 5А и напряжением более 30В, например IRFZ34, 44 и аналогичные – что есть под рукой.
Диодная сборка – от блока питания AT(X). Радиатор и вентилятор – от процессора (побольше). Для подачи напряжения имеет разъемы – стандартный Molex от винчестера (папа) и два винтовых.
Минимальный ток определяется током вентилятора. Нагрузка достаточно уверенно держит 12В/4А т.е. рассеиваемую мощность около 50Вт. в течении 10 мин. После этого по запаху чувствуется, что не хватает охлаждения. При больших напряжениях желательно не устанавливать большие токи, чтобы не превышать эту мощность и не допустить перегрева транзистора, или применить больший радиатор и вентилятор.
Таким образом, получилось простое устройство, собираемое из “хлама”, не требующее отдельного источника питания, не содержащее в себе импульсных преобразователей и в 95% случаем обеспечивающее потребности радиолюбителя при проверке и регулировке блоков питания.
А об аналогчной нагрузке с модульной структурой и расширеной функциональностью я расскажу в следующий раз.
Файлы:
Схема и плата в формате OrCAD 9
Рисунок дорожек для ЛУТ
Все вопросы в
Форум.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Стабилизатор напряжения на полевом транзисторе
Простая схема для регулировки и стабилизации напряжения показана на рисунке. Такую схему можно выполнить даже неопытному в электронике любителю. На вход подается 50 вольт, при этом на выходе получается 15,7 В.
Схема стабилизатора.
Главной деталью этого прибора стал полевой транзистор. В его качестве можно применять IRLZ 24 / 32 / 44 и аналогичные ему полупроводники. Чаще всего их изготавливают в корпусе ТО – 220 и D2 Pak. Его стоимость составляет менее одного доллара. Этот мощный полевик имеет 3 вывода. Он имеет внутреннее строение металл–изолятор–полупроводник.
Стабилизатор на микросхеме ТL 431 в корпусе ТО – 92 обеспечивает настраивание величины выходного напряжения.
Мощный полевой транзистор мы оставили на охлаждающем радиаторе и проводами припаяли к монтажной плате.
Напряжение на входе для такой схемы 6-50 В. На выходе получаем от 3 до 27 В, с возможностью регулировки переменным сопротивлением на 33 кОм. Ток выхода большой, и составляет величину до 10 А, зависит от радиатора.
Выравнивающие конденсаторы С1, С2 емкостью от 10 до 22 мкФ, С2 – 4,7 мкФ. Без таких деталей схема будет функционировать, однако не с таким качеством, как необходимо. Нельзя забывать про допустимое напряжение электролитических конденсаторов, которые должны быть установлены на выходе и входе. Мы взяли емкости, которые выдерживают 50 В.
Такой стабилизатор способен рассеивать мощность не выше 50 Вт. Полевик необходимо монтировать на радиатор охлаждения. Его площадь целесообразно выполнять не меньше 200 см2. При установке полевика на радиатор нужно промазать место касания термопастой, для лучшего теплоотвода.
Можно применять переменный резистор на 33 кОм типа WH 06-1.
Такие резисторы имеют возможность точной настройки сопротивления. Они бывают импортного и отечественного производства.
Для удобства монтажа на плату припаивают 2 колодки, вместо проводов. Так как провода быстро отрываются.
Вид платы дискретных компонентов и переменного сопротивления вида СП 5-2.
Стабильность напряжения в результате получается неплохой, а напряжение выхода колеблется на несколько долей вольта долгое время. Монтажная плата получается компактных размеров и удобна в работе. Дорожки платы окрашены зеленым цапонлаком.
Мощный стабилизатор на полевике
Рассмотрим сборку схемы стабилизатора, предназначенного для блока питания большой мощности. Здесь улучшены свойства прибора с помощью мощного электронного ключа в виде полевого транзистора.
При разработке мощных силовых стабилизаторов любители чаще всего применяют специальные серии микросхем 142, и ей подобные, которые усилены несколькими транзисторами, подключенными по параллельной схеме.
Поэтому получается силовой стабилизатор.
Схема такой модели прибора изображена на рисунке. В нем использован мощный полевик IRLR 2905. Он служит для переключения, однако в этой схеме он применен в линейном режиме. Полупроводник имеет незначительное сопротивление и обеспечивает ток до 30 ампер при нагревании до 100 градусов. Он нуждается в напряжении на затворе до 3 вольт. Его мощность достигает 110 ватт.
Полевиком управляет микросхема TL 431. Стабилизатор имеет следующий принцип действия. При подсоединении трансформатора на вторичной обмотке возникает переменное напряжение 13 вольт, которое выпрямляется выпрямительным мостом. На выравнивающем конденсаторе значительной емкости появляется постоянное напряжение 16 вольт.
Это напряжение проходит на сток полевого транзистора и по сопротивлению R1 идет на затвор, при этом открывая транзистор. Часть напряжения на выходе через делитель попадает на микросхему, при этом замыкая цепь ООС. Напряжение прибора повышается до тех пор, пока входное напряжение микросхемы не дойдет границы 2,5 вольт.
В это время микросхема открывается, уменьшая напряжение затвора полевика, то есть, немного закрывая его, и прибор работает в режиме стабилизации. Емкость С3 делает быстрее выход стабилизатора на номинальный режим.
Величина напряжения выхода устанавливается 2,5-30 вольт, путем выбора переменным сопротивлением R2, его величина может меняться в больших пределах. Емкости С1, С2, С4 дают возможность стабильному действию стабилизатора.
Для такого прибора наименьшее падение напряжения на транзисторе составляет до 3 вольт, хотя он способен работать при напряжении около нуля. Такой недостаток возникает поступлением напряжения на затвор. При малом падении напряжения полупроводник не будет открываться, так как на затворе должно быть плюсовое напряжение по отношению к истоку.
Для снижения падения напряжения цепь затвора рекомендуется подключать от отдельного выпрямителя на 5 вольт выше, чем напряжение выхода прибора.
Хорошие результаты можно получить при подключении диода VD 2 к мосту выпрямления.
При этом напряжение на конденсаторе С5 повысится, так как падение напряжения на VD 2 станет ниже, чем на диодах выпрямителя. Для плавного регулирования напряжения выхода постоянное сопротивление R2 нужно заменить переменным резистором.
Величину выходного напряжения определяют по формуле: U вых = 2,5 (1+R2 / R3). Если применить транзистор IRF 840, то наименьшее значение напряжения управления на затворе станет 5 вольт. Емкости выбирают танталовые малогабаритные, сопротивления – МЛТ, С2, Р1. Выпрямительный диод с небольшим падением напряжения. Свойства трансформатора, моста выпрямления и емкости С1 подбирают по нужному напряжению выхода и тока.
Полевик рассчитан на значительные токи и мощность, для этого необходим хороший теплоотвод. Транзистор служит для монтажа на радиатор путем пайки с промежуточной пластиной из меди. К ней припаивают транзистор с остальными деталями. После монтажа пластину размещают на радиаторе. Для этого пайка не нужна, так как пластина имеет значительную площадь контакта с радиатором.
Если использовать для наружной установки микросхему П_431 С, сопротивления Р1, и чип-конденсаторы, то их располагают на печатной плате из текстолита. Плату паяют к транзистору. Настройка прибора сводится к монтажу нужного значения напряжения. Необходимо проконтролировать прибор и проверить его, имеется ли самовозбуждение на всех режимах.
Набор для сборки линейного регулируемого БП 60 Вольт 20 Ампер. Как собрать блок питания, принципиальная схема и тестирование
Тема сегодняшнего обзора по своему довольно известна радиолюбителям. Обзоров регулируемых БП, как и конструкторов для их сборки, довольно много. Я тоже выкладывал пару подобных обзоров. Но сегодня у меня несколько необычный вариант, причем как в плане мощности, так и в плане схемотехники. Конечно все эти решения уже неоднократно применялись радиолюбителями, но вот все это в виде набора я встретил впервые, о чем и планирую рассказать.Для начала наверное стоит сказать, что фактически это первый обзор из как минимум трех, но в планах продолжить эту серию и в конце собрать мощный, линейный БП с цифровым управлением.
Каким он в итоге выйдет, я только предполагаю, отчасти на конечную конструкцию скорее всего окажут влияние не только мои мысли, а и предложения в комментариях.
Чтобы удобнее было разбираться что данный “конструктор” из себя представляет мне опять пришлось заняться реверсинженерингом и перечертить принципиальную схему.
Впрочем буду последователен и все покажу в своем время, а пока перейдем к товару.
Заказывался данный комплект на Таобао. Наткнулся я на него совершенно случайно и на других торговых площадках он мне не попадался.
У продавца есть разные варианты комплектации, но сегодня в обзоре комплект из трех плат сразу.
Прислали их в индивидуальных пакетиках, но в дороге эти пакетики несколько…. пострадали. Хотя самая главная плата была дополнительно упакована, но в любом случае все пришло целым.
Как я уже сказал, комплект состоит из трех плат. Все они имеют одинаковый размер – 100х71мм (без учета выступающих компонентов), но отличаются по высоте.
Фактически они задуманы для сборки “бутербродом”, но никто не мешает их мало того что ставить отдельно, так еще и использовать почти независимо.
И так, слева направо-
1. Плата коммутации обмоток трансформатора.
2. Силовая часть регулятора напряжения.
3. Плата управления и измерения.
Первая и третья платы имеют в комплекте стойки, но они рассчитаны только для установки на поверхность корпуса, так как имеют небольшую длину.
Так как такой набор мне попадался только на Тао, то на всякий случай взвесил, вдруг поможет при расчете цены доставки.
360 грамм, как по мне, то очень даже мало.
Кроме того в комплекте дали набор для межблочных соединений и подключения элементов индикации и регулировки.
Также в комплект входили –
1. Изолирующие прокладки из слюды – 13 штук (8 необходимо)
2. Шесть наконечников с изоляторами на кабели.
3. 14 винтов с шайбами (8 штук необходимо)
4. Два светодиода красного цвета.
Начну я с описания платы коммутации, так как по цепи она идет первая.
Ширина и длина платы написана выше, высота около 35мм без учета стоек, но с учетом выводов.
На странице товара плата выглядит чуть чуть по другому, но в основном из-за типа примененных компонентов.
Подключение силовых входов и выходов производится при помощи винтового клеммника.
Переключение обмоток производится при помощи четырех электромеханических реле.
А вот при дальнейшем осмотре вылезла проблема, а точнее ошибка. Попробую объяснить.
Для начала на фото видно реле, причем довольно неплохие реле, но с током контактов максимум 16 Ампер.
Рядом с реле имеется предохранитель, также нормальный и на вид довольно качественный, но на ток 15 Ампер, хотя место на плате промаркировано как 20 Ампер.
Для тех, кто еще не догадался, поясню. В характеристиках заявлено 20 Ампер и тут и есть главные “грабли”. Наверное многие знают, что если к трансформатору подключить диодный мост, а потом поставить конденсатор, то напряжение на нем будет больше, чем на обмотке трансформатора, примерно в 1.
4 раза больше.
На самом деле на выводах трансформатора мы видим действующее напряжение (допустим 10 Вольт), а на конденсатора амплитудное (примерно 14 Вольт).
Но как выяснилось, не все знают, что при этом ток в цепи трансформатора также будет в 1.4 раза выше, чем после конденсатора фильтра и чтобы получить на выходе 1 Ампер, ток в цепи трансформатора должен быть уже 1.4 Ампера.
Я многое упростил, но в любом случае ток до диодного моста будет выше, чем после конденсатора фильтра.
Вот теперь вернемся к нашей плате. У нее заявлено 20 Ампер, значит до выпрямителя ток будет уже до 28 Ампер, ну пусть даже немного меньше. Но в любом случае даже не 20 и тем более не 15 (как предохранитель) или 16 (как контакты реле). Потому по постоянному току максимально можно нагружать только 11-12 Ампер вместо 20.
Плата питается от своей обмотки трансформатора, соответственно на ней находится диодный мост, конденсатор фильтра и стабилизатор 12 Вольт, который установлен на радиаторе.
По большому счету этот радиатор и определяет высоту платы.
Для питания необходима отдельная обмотка трансформатора.
Кроме того данная плата имеет стандартный трехконтактный разъем для подключения вентилятора . Обороты не регулируются, вентилятор всегда питается от 12 Вольт стабилизатора.
Рядом расположено место под еще один такой же разъем, по задумке сюда можно подключить вольтметр, так как на три контакта выведена земля, 12 Вольт и выход 0-60 Вольт. Но разъем надо ставить другого типа, так как запросто можно спалить вентилятор (на контакт тахометра выведено 0-60 Вольт). В любом случае схема довольно неплохо продумана.
И собственно то, что управляет реле, четырехканальный компаратор, а рядом четыре подстроечных резистора для регулировки порогов срабатывания.
Собственно говоря принцип предельно прост. Плата измеряет выходное напряжение БП и подключает дополнительные обмотки трансформатора при необходимости. Изначально питание идет от 12 Вольт обмотки, дополнительно можно подключить до 4 обмоток с тем же напряжением и получить от 12 до 60 Вольт с дискретностью 12.
В итоге у вас даже при выходном токе в 20 Ампер на транзисторах рассеивается максимум около 300 Ватт.
Но я бы последние обмотки мотал не на 12, а скорее на 10-11 Вольт, так как на высоких напряжениях меньше влияние падения на диодном мосте.
Все силовые дорожки дополнительно пролужены большим количеством припоя, но я бы снял припой и припаял к ним медный провод, для надежности. Хотя в любом случае без замены реле выше 16 Ампер в этой цепи не будет.
Схема подключения платы.
На выходе платы имеем переменное напряжение, потому дальше должен быть диодный мост и несколько конденсаторов приличной емкости (30000-50000мкФ) на напряжение 100 Вольт.
Второй идет плата регулятора. На ней расположено восемь транзисторов, низкоомные резисторы и прочая мелочь.
Плата совпадает с фото продавца, но вот диод стоит у меня заметно менее мощный.
Собственно вся плата является одним мощным транзистором с большим коэфициентом усиления и служит только для одной цели, усилить выход платы управления рассеивая при этом все лишнее тепло.
На плате слева видно место под термостат 55 градусов в корпусе TO-220, который также должен быть прижат к радиатору. А ниже есть место под разъем вентилятора. Но термостата нет, потому кто хочет доработать плату, придется установить термостат, припаять разъем, а также подать 12 Вольт на плату (установлен укороченный разъем без этого контакта).
Термостат проще поставить обычный, в плоском корпусе, температура 55-60 градусов.
Так как транзисторы биполярные, то в цепи эмиттера каждого установлен токовыравнивающий резистор с сопротивлением 0.1 Ома. Но таких резисторов 7, а не 8, вместо восьмого стоит резистор номиналом 100 Ом.
Восьмой резистор подключен к первому транзистору, так как он управляет остальными семью. Т.е. семь транзисторов задействованы в силовой части, восьмой ими управляет повышая коэффициент усиления всего модуля.
Все транзисторы одинаковые, TIP35C, каждый имеет максимальную рассеиваемую мощность в 125 Ватт (при 25 градусах) и ток до 25 Ампер (кратковременный до 40).
Т.е. получается, что теоретически модуль может выдать до 175 Ампер и рассеять до 875 Ватт. Коэфициент усиления у транзисторов не очень большой, около 50, потому для “раскачки” стоит еще один, первый. С ним соответственно этот параметр поднимается до 2500 (в теории).
Плата сделана так, что все транзисторы находятся в одной плоскости и могут быть прижаты к общему радиатору, собственно для этого в комплекте дали винты и слюдяные прокладки.
Вообще коллекторы всех транзисторов соединены друг с другом и изоляция скорее нужна для безопасности, так как на коллекторе будет до 100 Вольт. Но если сам радиатор надежно изолирован и внутрь блока питания никто не лазит, то допускается (хотя и не рекомендуется) изоляцию не ставить. Я бы поставил, здоровье дороже.
Вообще у продавца много разных силовых модулей, и как вариант предлагается такой. Насколько я понимаю, они совместимы, но из-за веса цена доставки будет приличной.
Плата управления.
Данная плата также универсальна, так как может работать с разными модулями и я скорее всего это покажу в следующем обзоре.
Здесь уже компонентов куда как больше, только одних микросхем 6 корпусов. Но все полностью аналоговое, никаких микроконтроллеров 🙂
Да и разъемов побольше, но о них позже.
На одной из коротких сторон находятся разъемы:
1. Питания платы. Две обмотки по 15 Вольт, питание платы двухполярное. В крайнем случае можно питать от одной обмотки, тогда диодный мост и конденсаторы будут работать как удвоитель, но вырастут пульсации 100 Гц.
2. Вход 0-60 Вольт, он же выход на плату реле, так как два разъема соединены параллельно. Плата поддерживает четырехпроводное подключение выхода. В полном варианте к одному клеммнику подключаем провода от выхода БП, лучше поближе к нагрузке. Со второго клеммника берем сигнал для управления переключением обмоток.
3. Три клеммы, земля, вход и выход. Шунт установлен в положительном (регулируемом) полюсе БП, что очень полезно.
По выходу БП стоит конденсатор 100мкФ 100 Вольт + 0.1мкФ.
Как я уже сказал, питание платы двухполярное, стабилизированное, потому можно увидеть пару 12 Вольт стабилизаторов на радиаторах.
Управляющая и измерительная часть, что любопытно, применены самые разнообразные ОУ, а не все одного типа – TL072, TL082, OP07, LM258.
Но предположу, что “зоопарк” с ОУ задуман не просто так, так как на плате имеется и прецизионный ИОН AD586L. По виду он очень похож на БУ, но по характеристикам довольно неплох, 5ppm в диапазоне температур от -40 до +85, при этом еще и малошумящий. Рядом с ним расположен специальный конденсатор, который требуется ставить по даташиту.
Выходной каскад, эта часть управляет силовой платой, здесь же есть название платы управления, но я не нашел по нему никакой информации.
Разъемы с другого края платы.
1. Светодиод индикации CCCV. В комплекте было два светодиода, они включаются встречно-паралельно. Либо можно применить двухцветный двухвыводный.
2. Переменный резистор регулировки тока
3. Переменный резистор регулировки напряжения. Оба резистора 10кОм, номинал написан на плате.
4. Выход на силовую плату.
Часть контактов не распаяна, но с их назначением я уже не разбирался.
Слева от разъемов установлен резистор с номиналом 2.7 кОм, включенный между землей платы управления и землей выхода БП (они разные).
Пайка и монтаж в общих чертах неплохой. Единственно что раздражало, компоненты на плате не имеют порядковых номеров.
Принципиальная схема. Понимаю, выглядит жутко, но старался перечертить максимально близко к оригиналу, но плата разведена так, что процесс временами превращался в ад, хотя сама схема по сути не очень сложная.
Я немного ее упростил, выкинув стабилизаторы напряжения +/-12 Вольт и их диодный мост с конденсаторами.
Как можно понять, применено “плавающее” управление силовым модулем, потому и нужна отдельная обмотка на трансформаторе для питания платы управления. Земля платы связана с выходом блока питания.
Блок схема соединения модулей. В общем-то все предельно просто и собирается как конструктор.
Наверняка вы заметили на схеме непонятный переключатель.
Я сначала не совсем понял его назначение, но когда понял, то был приятно удивлен.
Дело в том, что данный БП умеет работать как электронная нагрузка. На блок схеме зелеными стрелками обозначено прохождение тока в нормальном режиме работы, как БП, а красными в режиме работы как электронная нагрузка.
В этом случае плата задает ток нагрузки до тех же 20 Ампер и той мощностью, на которую рассчитан силовой узел, а точнее его охлаждение. А так как для данного БП необходимо охлаждение с примерно 200-300 Ватт мощностью рассеивания, то мы имеем нагрузку с такими же параметрами. При этом амперметр будет работать в штатном режиме и отображать ток нагрузки.
В общем решение простое, красивое и функциональное. Единственный минус – отдельные клеммы на передней панели. При этом клемма положительного выхода БП является минусом входа электронной нагрузки.
Хот я и не планирую сейчас ничего собирать, но небольшой тест я все таки проведу. Хотя в данном случае у меня скорее цель сделать некую инструкцию по сборке.
Сначала я взял все, что может мне пригодиться.
1. Трансформатор. В данном случае их три, но все равно они не могут обеспечить весь диапазон как по току, так и по напряжению.
Я рекомендую два трансформатора – основной с пятью обмотками по 12 Вольт /10-20 Ампер и вспомогательный, с тремя обмотками по 15 Вольт, а лучше с четырьмя, чтобы было от чего запитать и амперметр.
2. Диодный мост, его я покажу позже.
3. Конденсатор фильтра. Я для эксперимента взял 2200мкФ х 50 Вольт, правда потом добавил к нему еще 1000мкФ. Но этого катастрофически мало. Как минимум рассчитывайте на 20000мкф, продавец же рекомендует более 40000мкФ.
4. Переменные резисторы. Я использовал обычные, но конечно лучше многообортные, а еще лучше цифровое управление, но об этом в другой раз.
Диодный мост KBPC3510 я купил на Алиэкспресс в “довесок” к какому-то товару, да и просто для проверки данной платы.
Резисторы и светодиод припаял временно, светодиод надо заменить, а с резисторами разобраться отдельно.
Вообще продавец мне даже понравился, так как продает не только платы и комплекты, а и более правильный вариант диодного моста и плату для переменных резисторов (резисторы продаются отдельно). Со всем этом сборка действительно начинает напоминать конструктор.
Сначала подключаем силовую часть и выпрямитель. Так как у меня в сумме получилось только 3 обмотки по 12 Вольт вместо пяти, то две клеммы остались свободны.
Силовой модуль я установил на “игрушечный” радиатор 🙂 Вообще радиатор нужен довольно приличный, так как рассеиваться на нем будет до 100-200 Ватт в зависимости от режима работы. А если вы планируете этот БП использовать как электронную нагрузку, то ее мощность и будет определяться размерами радиатора.
Подключаем все силовые соединения, здесь думаю и так все понятно. Главное внимательно отнестись с земляной клемме платы управления, если пропадет контакт в этом месте, то на выход скорее всего пойдет полное напряжение.
Затем надо соединить все три платы вместе чтобы они работали совместно.
При этом с платы управления трехжильный кабель идет к силовой плате регулятора, а двухжильный к плате реле. На самом деле у обоих кабелей используется только два провода, у трехжильного средний откушен около одного из разъемов. Так как все кабели имеют разъемы, то подключение совсем упрощено.
В конце у вас должно остаться три кабеля с одним разъемом на каждом.
На всякий случай поближе.
Подключаем вспомогательный трансформатор. Самый подходящий, который я нашел, выдавал 15, 9.5 и 19 Вольт. Для питания платы управления я использовал обмотку 15 Вольт, а для платы реле – 9.5 Вольта. Да, получилось несколько криво, так как для платы управления все таки лучше две обмотки по 15, а для платы реле 9.5 Вольта маловато и я не получил стабилизированные 12, но для проверки этого более чем достаточно.
Напоминаю, плата управления – две обмотки 15+15 Вольт соединенные последовательно, для плату реле одна обмотка 15 Вольт, при этом платы должны питаться именно от независимых обмоток!
В принципе можно все обмотки разместить на одном трансформаторе, но если планируется использование функции электронной нагрузки, то я бы использовал два трансформатора и мощный включал только в режиме работы как блок питания.
Можно совместить управление питанием и режимом работы в одном переключателе.
Вот собственно и все, питание подано, светодиод светит. Я случайно включил его так, что он отображает режим CV, хотя логичнее красный ставить на режим СС.
Попутно подключил вентилятор к штатному разъему, но в таком режиме он всегда включен, что раздражает.
В итоге у вас останется один провод, который нужен при четырехпроводном подключении нагрузки. Работать все будет и без него, но если вы хотите увеличить точность поддержания выходного напряжения, то лучше его использовать.
Небольшой совет. Провода от выпрямителя лучше делать как можно короче. Я на начальном этапе вместо выпрямителя подключил свой регулируемый БП с длинным проводом и получил генерацию в небольшом диапазоне выходного напряжения (если не путаю 20-23 Вольта). Подключение даже конденсатора с емкостью 1000мкФ к входным клеммам платы управления полностью устранило проблему.
В качестве первого теста я просто подключил автомобильную лампу к выходу БП и сходу получил небольшую проблему.
Дело в том, что плата реле приходит не настроенной, потому у меня мой блок питания не переключал обмотки.
При помощи подстроечных резисторов настраиваем пороги переключения. Для этого выставляем резистором определенное напряжение и вращением подстроечного резистора добиваемся переключения реле. Настраиваем снизу вверх, т.е. сначала реле 1, резистор 1, минимальное напряжение, затем реле 2, резистор 2. Вращение вправо – увеличение напряжение.
На странице товара есть рекомендуемые пороги –
8В первый этап, второй этап 21V, 35V третий этап, четвертый этап 48v
Еще немножко тестов. Если интересны другие тесты, то пишите. Так как планируется еще как минимум два обзора с этими платами, то в следующем обзоре дам результаты теста.
1. С тремя обмотками по 12 Вольт я получил максимум 46 Вольт. Но это на холостом ходу.
2. Ток при КЗ выходных клемм максимум был 17 Ампер. Трансформатор у меня совсем слабый, да и конденсатор фильтра ыл 3200мкФ (2200+1000).
Зато стабильность выходного напряжения просто на высшем уровне, но по крайней мере для этой цены 🙂
3. Выставляем без нагрузки 10.747 Вольта
4. Нагружаем током около 4 Ампер, и получаем те же 10.747 Вольта. Иногда плавал последний знак +/-1, но я не думаю что это существенно.
При этом помним что:
1. Конденсатор фильтра всего 3200мкФ
2. Плата управления питается не от двух обмоток, а от одной.
Видеоверсия обзора
Теперь можно подвести небольшие, предварительные итоги. Из преимуществ отмечу:
1. Неплохая конструкция и схемотехника
2. В комплекте есть почти все необходимое. Вернее все кроме трансформатора, радиаторов, конденсаторов фильтра, но их дешевле купить на месте.
3. Высокая точность поддержания напряжения.
4. Четырехпроводное подключение
5. Плата реле, позволяющая существенно снизить нагрев силового модуля.
6. Возможность использования в качестве электронной нагрузки.
Есть и недостатки.
1. Если с напряжением все нормально, то вот чтобы получить заявленные 20 Ампер придется заменить реле и предохранитель.
2. Переключение обмоток снижает нагрев, но могут быть небольшие выбросы в момент переключения.
3. Необходимость большого количества обмоток трансформатора, в сумме не менее 8, в идеале 9.
Иногда наблюдалось не очень четкое переключение обмоток под нагрузкой, вызванное очень малой емкостью фильтрующего конденсатора, пришлось немного снизить пороги переключения.
Даже с учетом недостатков могу сказать, что комплект весьма интересный. Возможно не очень дешевый, но собирать такое самому с нуля также выходит дорого, даже просто по компонентам. Очень понравилось то, что собирается все очень легко, фактически ничего особо и паять не надо. При этом в плане стабильности БП показал хороший результат. Кстати продавец рекомендует использовать проволочные резисторы для регулировки, так как обычные имеют хуже временную стабильность.
В следующей части расскажу об альтернативном варианте силового модуля, ну а дальше буду готовить обзор модуля для цифрового управления. А на сегодня у меня все, как обычно жду вопросов и комментариев.
Заказ делался через посредника yoybuy.com, ссылка реферальная, вам дает купон 10 от 50, я с нее ничего не имею.
Стоимость комплекта вместе с доставкой ориентировочно выходит 40-45 долларов.
Самодельный блок питания с эффективной защитой. Несколько защитных устройств блоков питания
Данная схема представляет собой простейший блок питания на транзисторах, оборудованный защитой от короткого замыкания (КЗ). Его схема представлена на рисунке.
Основные параметры:
- Выходное напряжение – 0..12В;
- Максимальный выходной ток – 400 мА.
Схема работает следующим образом. Входное напряжение сети 220В преобразуется трансформатором в 16-17В, затем выпрямляется диодами VD1-VD4. Фильтрация пульсаций выпрямленного напряжения осуществляется конденсатором С1. Далее выпрямленное напряжение поступает на стабилитрон VD6, который стабилизирует напряжение на своих выводах до 12В. Остаток напряжения гасится на резисторе R2. Далее осуществляется регулировка напряжения переменным резистором R3 до требуемого уровня в пределах 0-12В. Затем следует усилитель тока на транзисторах VT2 и VT3, который усиливает ток до уровня 400 мА. Нагрузкой усилителя тока служит резистор R5. Конденсатор С2 дополнительно фильтрует пульсации выходного напряжения.
Защита работает так. При отсутствии КЗ на выходе напряжение на выводах VT1 близко к нулю и транзистор закрыт. Цепь R1-VD5 обеспечивает смещение на его базе на уровне 0,4-0,7 В (падение напряжения на открытом p-n переходе диода). Этого смещения достаточно для открытия транзистора при определённом уровне напряжения коллектор-эмиттер. Как только на выходе происходит короткое замыкание, напряжение коллектор-эмиттер становится отличным от нулевого и равным напряжению на выходе блока. Транзистор VT1 открывается, и сопротивление его коллекторного перехода становится близким к нулю, а, значит, и на стабилитроне. Таким образом, на усилитель тока поступает нулевое входное напряжение, через транзисторы VT2, VT3 будет протекать очень маленький ток, и они не выйдут из строя. Защита отключается сразу же при устранении КЗ.
Детали
Трансформатор может быть любой с площадью сечения сердечника 4 см 2 и более. Первичная обмотка содержит 2200 витков провода ПЭВ-0,18, вторичная – 150-170 витков провода ПЭВ-0,45. Подойдёт и готовый трансформатор кадровой развёртки от старых ламповых телевизоров серии ТВК110Л2 или подобный. Диоды VD1-VD4 могут быть Д302-Д305, Д229Ж-Д229Л или любые на ток не менее 1 А и обратное напряжение не менее 55 В. Транзисторы VT1, VT2 могут быть любые низкочастотные маломощные, например, МП39-МП42. Можно использовать и кремниевые более современные транзисторы, например, КТ361, КТ203, КТ209, КТ503, КТ3107 и другие. В качестве VT3 – германиевые П213-П215 или более современные кремниевые мощные низкочастотные КТ814, КТ816, КТ818 и другие. При замене VT1 может оказаться, что защита от КЗ не работает. Тогда следует последовательно с VD5 включить ещё один диод (или два, если потребуется). Если VT1 будет кремниевый, то и диоды лучше применять кремниевые, например, КД209(А-В).
В заключение стоит заметить, что вместо указанных на схеме p-n-p транзисторов можно применять и аналогичные по параметрам транзисторы n-p-n (не вместо какого-либо из VT1-VT3, а вместо всех из них). Тогда нужно будет поменять полярности включения диодов, стабилитрона, конденсаторов, диодного моста. На выходе, соответственно, полярность напряжения будет другая.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VT1, VT2 | Биполярный транзистор | МП42Б | 2 | МП39-МП42, КТ361, КТ203, КТ209, КТ503, КТ3107 | Поиск в Fivel | В блокнот |
| VT3 | Биполярный транзистор | П213Б | 1 | П213-П215, КТ814, КТ816, КТ818 | Поиск в Fivel | В блокнот |
| VD1-VD4 | Диод | Д242Б | 4 | Д302-Д305, Д229Ж-Д229Л | Поиск в Fivel | В блокнот |
| VD5 | Диод | КД226Б | 1 | Поиск в Fivel | В блокнот | |
| VD6 | Стабилитрон | Д814Д | 1 |
Практически каждый начинающий радиолюбитель стремится вначале своего творчества сконструировать сетевой блок питания, чтобы впоследствии использовать его для питания различных экспериментальных устройств. И конечно, хотелось бы, чтобы этот блок питания “подсказывал” об опасности выхода из строя отдельных узлов при ошибках или неисправностях монтажа.
На сегодняшний день существует множество схем, в том числе и с индикацией короткого замыкания на выходе. Подобным индикатором в большинстве случаев обычно служит лампа накаливания, включенная в разрыв нагрузки. Но подобным включением мы увеличиваем входное сопротивление источника питания или, проще говоря, ограничиваем ток, что в большинстве случаев, конечно, допустимо, но совсем не желательно.
Схема, изображенная на рис.1, не только сигнализирует о коротком замыкании, абсолютно не влияя на выходное сопротивление устройства, но и автоматически отключает нагрузку при закорачивании выхода. Кроме того, светодиод HL1 напоминает, что устройство включено в сеть, a HL2 светится при перегорании плавкого предохранителя FU1, указывая на необходимость его замены.
Электрическая принципиальная схема самодельного блока питания с защитой от коротких замыканий
Рассмотрим работу самодельного блока питания . Переменное напряжение, снимаемое со вторичной обмотки Т1, выпрямляется диодами VD1…VD4, собранными по мостовой схеме. Конденсатеры С1 и С2 препятствуют проникновению в сети высокочастотных помех, а оксидный конденсатор С3 сглаживает пульсации напряжения, поступающего на вход компенсационного стабилизатора, собранного на VD6, VT2, VT3 и обеспечивающего на выходе стабильное напряжение 9 В.
Напряжение стабилизации можно изменить, подбирая стабилитрон VD6, например, при КС156А оно составит 5 В, при Д814А – 6 В, при ДВ14Б – В В, при ДВ14Г -10 В, при ДВ14Д -12 В. При желании выходное напряжение можно сделать регулируемым, для этого между анодом и катодом VD6 включают переменный резистор сопротивлением 3-5 кОм, а базу VT2 подключают к движку этого резистора.
Рассмотрим работу защитного устройстваблока питания . Узел защиты от КЗ в нагрузке состоит из германиевого п-р-п транзистора VT1, электромагнитного реле К1, резистора R3 и диода VD5. Последний в данном случае выполняет функцию стабистора, поддерживающего на базе VT1 неизменное напряжение около 0,6 – 0,7 В относительно общего.
В обычном режиме работы стабилизатора транзистор узла защиты надежно закрыт, так как напряжение на его базе относительно эмиттера отрицательное. При возникновении короткого замыкания эмиттер VT1, как и эмиттер регулирующего VT3, оказывается соединенным с общим минусовым проводом выпрямителя.
Другими словами, напряжение на его базе относительно эмиттера становится положительным, вследствие чего VT1 открывается, срабатывает К1 и своими контактами отключает нагрузку, светится светодиод HL3. После устранения короткого замыкания напряжение смещения на эмиттерном переходе VT1 снова становится отрицательным и он закрывается, реле К1 обесточивается, подключая нагрузку к выходу стабилизатора.
Детали для изготовления блока питания. Электромагнитное реле любое с возможно меньшим напряжением срабатывания. В любом случае должно соблюдаться одно непременное условие: вторичная обмотка Т1 должна выдавать напряжение, равное сумме напряжений стабилизации и срабатывания реле, т.е. если напряжение стабилизации, как в данном случае 9 В, а U сраб реле 6 В, то на вторичной обмотке должно быть не менее 15 В, но и не превышать допустимое на коллекторе-эмиттере применяемого транзистора. В качестве Т1 на опытном образце автор использовал ТВК-110Л2. Печатная плата устройства изображена на рис.2.
Печатная плата блока питания
Прус С. В.
У каждого радиолюбителя, регулярно занимающегося конструированием электронных устройств, думаю, имеется дома регулируемый блок питания. Штука действительно удобная и полезная, без которого, испробовав его в действии, обходиться становится трудно. Действительно, нужно ли нам проверить, например светодиод, то потребуется точно выставлять его рабочее напряжение, так как при значительном превышении подаваемого напряжения на светодиод, последний может просто сгореть. Также и с цифровыми схемами, выставляем выходное напряжение по мультиметру 5 вольт, или любое другое нужное нам и вперед.
Многие начинающие радиолюбители, сначала собирают простой регулируемый блок питания, без регулировки выходного тока и защиты от короткого замыкания. Так было и со мной, лет 5 назад собрал простой БП с регулировкой только выходного напряжения от 0,6 до 11 вольт. Его схема приведена на рисунке ниже:
Но несколько месяцев назад решил провести апгрейд этого блока питания и дополнить его схему небольшой схемкой защиты от короткого замыкания. Эту схему нашел в одном из номеров журнала Радио. При более детальном изучении выяснилось, что схема во многом напоминает приведенную выше принципиальную схему, собранного мной ранее блока питания. При коротком замыкании в питаемой схеме светодиод индикации КЗ гаснет, сигнализируя об этом, и выходной ток становится равен 30 миллиампер. Было решено, взяв часть этой схемы дополнить свою, что и сделал. Оригинал, схему из журнала Радио, в которую входит дополнение, привожу на рисунке ниже:
На следующем рисунке показывается часть этой схемы, которую нужно будет собрать.
Номинал некоторых деталей, в частности резисторов R1 и R2, нужно пересчитать в сторону увеличения. Если у кого-то остались вопросы, куда подсоединять выходящие провода с этой схемы, приведу следующий рисунок:
Еще дополню, что в собираемой схеме, вне зависимости, будет это первая схема, или схема из журнала Радио необходимо поставить на выходе, между плюсом и минусом резистор 1 кОм. На схеме из журнала Радио это резистор R6. Дальше осталось протравить плату и собрать все вместе в корпусе блока питания. Зеркалить платы в программе Sprint Layout не нужно. Рисунок печатной платы защиты от короткого замыкания:
Примерно месяц назад мне попалась на глаза схема приставки регулятора выходного тока, которую можно было использовать совместно с этим блоком питания. взял с этого сайта. Тогда собрал эту приставку в отдельном корпусе и решил подключать её по мере необходимости для зарядки аккумуляторов и тому подобных действий, где важен контроль выходного тока. Привожу схему приставки, транзистор кт3107 в ней заменил на кт361.
Но впоследствии пришла в голову мысль соединить, для удобства, все это в одном корпусе. Открыл корпус блока питания и посмотрел, места осталось маловато, переменный резистор не поместится. В схеме регулятора тока используется мощный переменный резистор, имеющий довольно большие габариты. Вот как он выглядит:
Тогда решил просто соединить оба корпуса на винты, сделав соединение между платами проводами. Также поставил тумблер на два положения: выход с регулируемым током и нерегулируемым. В первом случае, выход с основной платы блока питания соединялся с входом регулятора тока, а выход регулятора тока шел на зажимы на корпусе блока питания, а во втором случае, зажимы соединялись напрямую с выходом с основной платы блока питания. Коммутировалось все это шести контактным тумблером на 2 положения. Привожу рисунок печатной платы регулятора тока:
На рисунке печатной платы, R3.1 и R3.3 обозначены выводы переменного резистора первый и третий, считая слева. Если кто-то захочет повторить, привожу схему подключения тумблера для коммутации:
Печатные платы блока питания, схемы защиты и схемы регулировки тока прикрепил в архиве . Материал подготовил AKV.
Представленные ниже радиолюбительские схемы защиты блоков питания или зарядных устройств могут совместно работать практически с любыми источниками – сетевыми, импульсными и аккумуляторными батареями. Схемотехническая реализация этих конструкция относительна проста и доступна для повторения даже начинающим радиолюбителем.
Силовая часть выполнена на мощном полевом транзистор. В процессе работы он не перегревается, поэтому теплоотвод можно не использовать. Устройство одновременно является отлично защитой от переплюсовки, перегрузки и короткого замыкания в выходной цепи, ток срабатывания можно подобрать подбором резистора шунта, в нашем случае он составляет 8 Ампер, использовано 6 параллельно подключенных сопротивлений мощностью 5 ватт 0,1 Ом. Шунт можно сделать также из сопротивления мощностью 1-3 ватт.
Более точно защиту можно подстроить путем регулировки сопротивления подстроечного резистора. При коротком замыкании и перегрузке на выходе, защита почти сразу сработает, отключив блок питания. О сработавшей защите подскажет светодиод. Даже при замыкании выхода на 30-40 секунд, полевик остается почти холодным. Его тип не критичен, подойдут практически любые силовые ключи с током 15-20 Ампер на рабочее напряжение 20-60 Вольт. Отлично подойдут транзисторы из серии IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 или более мощные.
Данный вариант схемы будет полезен автолюбителям в роли защиты зарядного устройства для свинцовых аккумуляторов, если вдруг перепутаете полярность подсоединения, то с ЗУ ничего страшного не случится.
Благодаря быстрому срабатыванию защиты, ее можно отлично использовать для импульсных схем, при коротком замыкании защита сработает гораздо быстрее, чем перегорят силовые ключи импульсного БП. Конструкция подойдет также для импульсных инверторов, в роли токовой защиты.
Защита от короткого замыкания на MOSFET-транзисторе |
Если в ваших блоках питания и ЗУ для переключения нагрузки используется полевой транзистор (MOSFET), то вы можете легко добавить в такую схему защиту от короткого замыкания или перегрузки. В данном примере мы будем применять внутреннее сопротивление RSD, на котором возникает падение напряжения, пропорциональное току, идущему через MOSFET.
Напряжение, следующее через внутренний резистор, может регистрироваться с помощью компаратора или даже транзистора, переключающегося при напряжении уровнем от 0.5 В, т.е, можно отказаться от применения токочувствительного сопротивления (шунта), на котором обычно возникает излишек напряжения. За компаратором можно следить с помощью микроконтроллера. В случае КЗ или перегрузки программно можно запустить ШИМ-регулирование, сигнализацию, аварийную остановку). Возможно также подсоединение выхода компаратора к затвору полевого транзистора, если при возникновении КЗ нужно сразу же отключить полевик.
На сегодняшний день существует множество схем, в том числе и с индикацией короткого замыкания (КЗ) на выходе. Подобным индикатором в большинстве случаев обычно служит лампа накаливания, включенная в разрыв нагрузки. Но подобным включением мы увеличиваем входное сопротивление источника питания или, проще говоря, ограничиваем ток, что в большинстве случаев, конечно, допустимо, но совсем не желательно. Схема, изображенная на рис.1, не только сигнализирует о КЗ, абсолютно не влияя на выходное сопротивление устройства, но и автоматически отключает нагрузку при закорачивании выхода. Кроме того, светодиод HL1 напоминает, что устройство включено в сеть, а HL2 светится при перегорании плавкого предохранителя FU1, указывая на необходимость его замены.
Незаменимой частью множественных радиоустройств является стабилизированный блок питания , собранный, как правило, на транзисторах. В процессе работы таких устройств может случится перегрузка блока питания . Особенно частенько это случается с лабораторными блоками, предназначенными для отработки и налаживания самых различных конструкций.
Такие нарушения нормального режима работы устройства нередко приводят к повреждениям его элементов, чаще всего – регулирующего транзистора стабилизатора. При пробое этого транзистора к нагрузке окажется приложенным полное выходное напряжение выпрямителя, часто небезопасное и для нее.
Плавкие предохранители мало спасают от повреждения блока питания и нагрузки, так как нередко регулирующий транзистор стабилизатора выходит из строя раньше, чем перегорит предохранитель. Надежную защиту в этих случаях можно обеспечить с помощью специального электронного защитного устройства.
В помещенной ниже подборке заметок описаны различные по сложности устройства, предложенные радиолюбителями-читателями. Выпрямителям и стабилизаторам в заметках уделено минимум внимания.
Защитные устройства разделяются на две группы: встроенные в стабилизатор и воздействующие на его регулирующий транзистор (например, устройство В. Захарченко) и автономные, содержащие отдельный ключевой элемент (устройство В. Мельникова). Устройства второй группы чаще называют электронными предохранителями. Защитное устройство Н. Цесарука занимает промежуточное положение между этими группами.
Некоторые виды нагрузки имеют свойство сильно перегружать блок питания в момент включения в сеть, вызывая ложное срабатывание защитного устройства. Отмечены также случаи, когда в момент включения усилителя НЧ из-за резкого всплеска тока через громкоговоритель усилителя выходили из строя динамические головки громкоговорителей (разрушались их звуковые катушки). Защитное устройство Л. Выскубова и В. Макарова позволяет устранить эти недостатки.
Кажущаяся сложность защитного устройства Н. Цесарука окупается высокими эксплуатационными характеристиками, в частности быстродействием и надежностью защиты.
Нередко радиолюбители оснащают блоки питания только лампами накаливания или электронно-оптическими индикаторами, сигнализирующими о перегрузке. Подобные устройства целесообразны в большинстве случаев, иногда же индикатора вообще бывает достаточно, чтобы вовремя зафиксировать перегрузку блока питания и отключить его от сети. Поэтому редакция сочла возможным включить в подборку описания и этих индикаторов.
Защитное устройство стабилизатора блока питания, схема которого показана на рис. 1, обладает высоким быстродействием и хорошей “релейностью”, то есть малым влиянием на характеристики блока в рабочем режиме и надежным закрыванием регулирующего транзистора Т2 в режиме перегрузки. Защитное устройство состоит из тринистора Д1, диодов Д2 и Д3 и резисторов R2 и R3. Оно работает следующим образом. В рабочем режиме тринистор Д1 закрыт и напряжение на базе транзистора Т1 равно напряжению стабилизации цепочки стабилитронов Д4, Д5. При перегрузке ток через резистор R2 и падение напряжения на нем достигают величины, достаточной для открывания тринистора Д1 по цепи управляющего электрода. Открывшийся тринистор замыкает цепочку стабилитронов Д4, Д5. что приводит к закрыванию транзисторов Т1 и Т2.
Для того чтобы восстановить рабочий режим после устранения причины перегрузки, нужно нажать и отпустить кнопку Кн1. При этом тринистор закроется, а транзисторы Т1 и Т2 вновь откроются. Резистор R3 и диоды Д2, Д3 защищают управляющий переход тринистора Д1 от перегрузок по току и напряжению соответственно.
Стабилизатор обладает следующими основными параметрами: входное напряжение 28-38 В, выходное стабилизированное напряжение – 24 В; коэффициент стабилизации – около 30; ток срабатывания защиты – 2 А. быстродействие – несколько микросекунд.
Транзистор Т2 можно заменить на КТ802А, КТ805Б, а Т1 – на П307- П309. КТ601, КТ602 с любым буквенным индексом. Тринистор Д1 может быть любым из серии КУ201, кроме КУ201А и КУ201Б.
В. Захарченко г. Киев
* * *
Стабилизатор блока питания , схема которого представлена на рис. 2, может быть защищен от перегрузок и коротких замыканий нагрузки введением всего двух деталей – тринистора Д2 и резистора R5. Защитное устройство срабатывает, когда ток нагрузки превысит определенное пороговое значение, определяемое сопротивлением резистора R5. В этот момент падение напряжения на этом резисторе достигает напряжения открывания тринистора Д2 (около 1 В), он открывается и напряжение на базе транзистора Т1 уменьшается почти до нуля. Поэтому транзистор Т1, а вслед за ним и Т2 закрываются, отключая цепь нагрузки.
Для возвращения стабилизатора в исходный режим нужно кратковременно нажать на кнопку Кн1. Резистор R3 служит для ограничения тока базы транзистора Т2. Резистор R5 наматывают медным проводом.
Номинальное входное напряжение стабилизатора – 40 В, выходное можно регулировать от 27 В почти до нуля. Максимальный ток нагрузки – 2 А.
Вместо транзистора П701А можно использовать КТ801А, КТ801Б. Транзистор Т2 можно заменить на КТ803А, КТ805А, КТ805Б, П702, П702А.
А. Бизер г. Херсон
Примечание редакции. Выходное сопротивление стабилизатора можно уменьшить на величину сопротивления резистора R5, если изменить место его включения (как показано на рис. 2 штриховыми линиями). Чтобы избежать случаев ложного срабатывания защиты от зарядного тока конденсатора С2 при включении блока питания в сеть, этот конденсатор лучше изъять из устройства.
* * *
Особенностью электронного предохранителя стабилизатора, схема которого изображена на рис. 3, является возможность регулирования тока срабатывания. Предохранитель собран на транзисторах Т1 и Т2 (в его состав входят также резисторы R1-R4, стабилитрон Д1, переключатель В1 и лампа накаливания Л1). Устанавливают требуемое значение тока срабатывания переключателем В1. Работает устройство следующим образом. В рабочем режиме за счет базового тока, протекающего через резистор R1 (R2 или R3), транзистор Т1 открыт и падение напряжения на нем невелико. Поэтому ток в базовой цепи транзистора Т2 очень мал, стабилитрон Д1, включенный в прямом направлении, и транзистор Т2 закрыты.
С увеличением тока нагрузки стабилизатора падение напряжения на транзисторе Т1 увеличивается. В некоторый момент стабилитрон Д1 открывается, вслед за ним открывается транзистор Т2, что приводит к закрыванию транзистора Т1. Теперь на этом транзисторе падает почти все входное напряжение и ток через нагрузку резко уменьшается до нескольких десятков миллиампер. Лампа Л1 загорается, указывая на срабатывание предохранителя. Возврат его в исходный режим производят кратковременным отключением от сети.
Входное напряжение устройства, собранного по схеме на рис. 3, равно 50±5 В, выходное стабилизированное можно регулировать в пределах примерно от 1 до 27 В. Коэффициент стабилизации – около 20. Для повышения температурной стабильности выходного напряжения последовательно со стабилитроном Д3 включен еще один стабилитрон Д2 в прямом направлении.
Каскад на транзисторе Т1 сравнивает напряжение на резисторе R2, пропорциональное току нагрузки стабилизатора, с напряжением на стабилитроне Д2. включенном в прямом направлении. При перегрузке стабилизатора напряжение на резисторе R2 становится больше напряжения на стабилитроне и транзистор Т1 открывается. Благодаря действию положительной обратной связи между цепями коллектора и базы этого транзистора в системе транзистор Т1 – реле Р1 развивается блокинг-процесс.
Длительность импульса – около 30 мс (в случае применения реле РМУ, паспорт РС4.533.360СП). Во время импульса напряжение на коллекторе транзистора Т1 резко уменьшается. Это падение напряжения через диод Т3 передается на базу регулирующего транзистора Т2 стабилизатора (напряжение на базе транзистора становится положительным относительно эмиттера), транзистор закрывается и ток через цепь нагрузки резко уменьшается.
Одновременно с открыванием транзистора Т1 начинает увеличиваться ток через коллекторную обмотку реле Р1, и примерно через 10 мс оно срабатывает, самоблокируется и отключает цепь нагрузки контактами P1/1. По окончании блокинг-процесса транзистор Т1 закрывается, реле Р1 остается включенным, а стабилизатор – обесточенным. Для восстановления исходного режима на короткое время отключают блок питания от сети. Быстродействие электронной защиты зависит от частотных свойств транзисторов Т1 и Т2 и скорости нарастания тока через коллекторную обмотку реле P1 (то есть от собственной емкости и индуктивности рассеяния обмоток реле) и не превышает нескольких десятков микросекунд. Защитное устройство срабатывает при токе нагрузки, равном 0,4 А.
Стабилизатор блока обладает коэффициентом стабилизации около 50. Номинальное входное напряжение 20 В, выходное – 15 В. Порог срабатывания защиты можно сделать регулируемым, для чего параллельно резистору R2 включают переменный резистор сопротивлением 10-20 Ом, к среднему выводу которого и подключают провод от вывода к базовой обмотки реле Р1.
Как только ток нагрузки достигает порогового значения, падение напряжения на резисторах R5 и R6 увеличивается настолько, что яркость свечения светодиода оптрона становится достаточной для открывания фототиристора. Его сопротивление становится очень малым, и на базу транзистора Т1 поступает положительное напряжение, закрывающее электронный ключ. При этом напряжение на нагрузке резко уменьшается, лампа Л1 гаснет. Ток, протекающий через фототиристор и резисторы R4 и R1, достаточен для удержания оптрона во включенном состоянии
Для того чтобы вернуть устройство в исходное состояние, нужно на короткое время нажать на кнопку Кн1. При этом фототиристор оптрона оказывается замкнутым накоротко и закрывается, электронный ключ поддерживается закрытым, а конденсатор С1 разряжается. В первый момент после отпускания кнопки электронный ключ остается закрытым и плавно открывается по мере заряда конденсатора С1 через резистор R1 Напряжение на нагрузке плавно увеличивается до номинального (описанный процесс происходит и при включении блока питания в сеть). Этим полностью устраняется опасность первоначального броска тока через нагрузку, который нередко является причиной выхода из строя элементов нагрузки и блока питания. Отсутствие броска тока, кроме этого, позволяет избежать ложных срабатываний защитного устройства.
Диоды Д1 и Д2 ускоряют процесс перехода транзисторов электронного ключа от режима насыщения к закрыванию при возникновении перегрузки. Порог срабатывания ключа устанавливают переменным резистором R5. Лампу Л1 выбирают исходя из требуемого номинального напряжения на нагрузке. Транзисторы Т2 и Т3 следует устанавливать на теплоотвод площадью не менее 100-120 см2.
Максимальное входное напряжение, при котором возможно использование описываемого устройства, – 50 В; максимальный ток нагрузки – 5 А; минимальный ток срабатывания – 0.4 А. Паление напряжения на защитном устройстве при открытом электронном ключе не превышает 1,5 В. Устройство может применяться для защиты выпрямителей, стабилизаторов напряжения, транзисторов мощных каскадов усилителей НЧ.
В. Макаров, Л. Выскубов, г. Ленинград
Полевые транзисторы (FET) – проекты самодельных схем
Полевые транзисторы (FET) – это электронное устройство, в котором электрическое поле используется для регулирования протекания тока. Для реализации этого на выводы затвора и истока устройства прикладывается разность потенциалов, которая изменяет проводимость между выводами стока и истока, заставляя контролируемый ток течь через эти выводы.
Полевые транзисторыназываются униполярными транзисторами , потому что они предназначены для работы в качестве устройств с одной несущей.Вы найдете различные типы полевых транзисторов.
Символ
Графические символы для n-канальных и p-канальных полевых транзисторов JFET можно визуализировать на следующих рисунках.
Вы можете ясно заметить, что стрелки, указывающие внутрь для n-канального устройства, указывают направление, в котором I G (ток затвора) должен течь, когда p-n переход был смещен в прямом направлении.
В случае устройства с р-каналом условия идентичны, за исключением разницы в направлении символа стрелки.
Разница между полевым транзистором и биполярным транзистором
Полевой транзистор (FET) – это трехконтактное устройство, разработанное для широкого спектра схемных применений, которые в значительной степени дополняют возможности биполярного транзистора.
Хотя вы обнаружите значительные расхождения между BJT и JFET, на самом деле есть несколько характеристик соответствия, о которых мы поговорим в следующих обсуждениях. Основное различие между этими устройствами заключается в том, что BJT – это устройство с управлением по току, как показано на рис.5.1a, тогда как JFET-транзистор представляет собой устройство, управляемое напряжением, как показано на рис. 5.1b.
Проще говоря, ток I C на рис. 5.1a является непосредственной функцией уровня I B . Для полевого транзистора ток I является функцией напряжения V GS , подаваемого на входную цепь, как показано на рис. 5.1b.
В обоих случаях ток выходной цепи будет регулироваться параметром входной цепи. В одной ситуации уровень тока, а в другой – приложенное напряжение.
Так же, как npn и pnp для биполярных транзисторов, вы найдете n-канальные и p-канальные полевые транзисторы. Но вы должны помнить, что транзистор BJT – это биполярное устройство, приставка bi- указывает на то, что уровень проводимости является функцией двух носителей заряда, электронов и дырок.
Полевой транзистор, с другой стороны, представляет собой униполярное устройство , которое зависит исключительно от электронной (n-канальной) или дырочной (p-канальной) проводимости.
Фразу «полевой эффект» можно объяснить так: все мы знаем о способности постоянного магнита притягивать металлические опилки к магниту без какого-либо физического контакта.Совершенно аналогичным образом внутри полевого транзистора электрическое поле создается существующими зарядами, которые влияют на проводимость выходной цепи, не имея прямого контакта между управляющими и контролируемыми величинами. Вероятно, одной из наиболее важных особенностей полевого транзистора является его высокое входное сопротивление.
В диапазоне от 1 до многих сотен МОм он значительно превосходит обычные диапазоны входного сопротивления конфигураций BJT, что является чрезвычайно важным атрибутом при разработке моделей линейных усилителей переменного тока.
Однако BJT имеет большую чувствительность к изменениям входного сигнала. Это означает, что изменение выходного тока обычно значительно больше для BJT, чем для полевых транзисторов при той же величине изменения их входных напряжений.
Из-за этого стандартное усиление переменного напряжения для усилителей BJT может быть намного выше по сравнению с полевыми транзисторами.
Вообще говоря, полевые транзисторы значительно более термически устойчивы, чем биполярные транзисторы, а также часто имеют меньшие размеры по сравнению с биполярными транзисторами, что делает их особенно подходящими для встраивания в качестве интегральных схем (I C) микросхем.
С другой стороны, структурные характеристики некоторых полевых транзисторов могут позволить им быть более чувствительными к физическим контактам, чем биполярные транзисторы.
Подробнее Взаимосвязь BJT / JFET
- Для BJT V BE = 0,7 В является важным фактором для начала анализа его конфигурации.
- Аналогично, параметр I G = 0 A обычно является первым, что учитывается при анализе схемы JFET.
- Для конфигурации BJT I B часто является первым фактором, который необходимо определить.
- Аналогично, для JFET это обычно V GS .
В этой статье мы сосредоточимся на полевых транзисторах JFET или переходных полевых транзисторах, в следующей статье мы обсудим полевые транзисторы металл-оксид-полупроводник или MOS-FET.
КОНСТРУКЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ JFET
Как мы узнали ранее, JFET имеет 3 вывода. Один из них управляет током между двумя другими.
Так же, как BJT, в JFET-транзисторах n-канальное устройство используется более заметно, чем p-канальные аналоги, поскольку n устройств обычно более эффективны и удобны для пользователя по сравнению с p-устройством.
На следующем рисунке мы можем увидеть базовую структуру или конструкцию n-канального JFET. Мы можем видеть, что композиция n-типа формирует главный канал через слои p-типа.
Верхняя часть канала n-типа соединена омическим контактом с клеммой, называемой стоком (D), в то время как нижняя часть того же канала также подключена через омический контакт с другой клеммой, называемой истоком (S). .
Пара материалов p-типа соединена вместе с клеммой, называемой затвором (G).По сути, мы обнаруживаем, что выводы стока и истока присоединены к концам канала n-типа. Клемма затвора соединена с парой материала с р-каналом.
Когда на j-полевой транзистор не подается напряжение, его два p-n перехода не имеют условий смещения. В этой ситуации существует область обеднения на каждом переходе, как показано на приведенном выше рисунке, которая очень похожа на область p-n диода без смещения.
Водная аналогия
Рабочие и управляющие операции JFET можно понять с помощью следующей аналогии с водой.
Здесь давление воды можно сравнить с величиной приложенного напряжения от стока к источнику.
Поток воды можно сравнить с потоком электронов. Горловина крана имитирует вывод источника JFET, в то время как верхняя часть крана, куда нагнетается вода, изображает сток JFET.
Ручка ответвителя действует как затвор полевого транзистора. С помощью входного потенциала он управляет потоком электронов (зарядом) от стока к источнику, точно так же, как ручка крана управляет потоком воды на отверстии для рта.
Из структуры JFET мы можем видеть, что выводы стока и истока находятся на противоположных концах n-канала, и поскольку член основан на потоке электронов, мы можем записать:
В GS = 0 В, V DS Некоторое положительное значение
На рис. 5.4 мы можем видеть положительное напряжение V DS , приложенное к n-каналу. Вывод затвора напрямую соединен с источником для создания условия V GS = 0 В. Это позволяет клеммам затвора и истока иметь одинаковый потенциал и приводит к обеднению нижнего конца каждого p-материала, точно так, как мы видим на первой диаграмме выше, с условием отсутствия смещения.
Как только подается напряжение V DD (= V DS ), электроны притягиваются к выводу стока, создавая обычный поток тока ID, как показано на рис. 5.4.
Направление потока заряда показывает, что ток стока и истока равны по величине (I D = I S ). В соответствии с условиями, изображенными на рис. 5.4, поток заряда выглядит совершенно неограниченным и зависит только от сопротивления n-канала между стоком и истоком.
Вы можете заметить, что область истощения больше в верхней части обоих материалов p-типа. Эта разница в размерах области идеально поясняется рис. 5.5. Давайте представим, что в n-канале имеется однородное сопротивление, которое можно разделить на участки, указанные на рис. 5.5.
Ток I D может создавать диапазоны напряжения через канал, как показано на том же рисунке. В результате верхняя область материала p-типа будет смещена в обратном направлении на уровень около 1.5 В, при этом нижняя область просто смещена в обратном направлении на 0,5 В.
Точка, в которой p-n-переход имеет обратное смещение по всему каналу, вызывает ток затвора с нулевым током, как показано на том же рисунке. Эта характеристика, которая приводит к I G = 0 A, является важной характеристикой JFET.
Когда потенциал V DS увеличивается от 0 до нескольких вольт, ток увеличивается в соответствии с законом Ома, и график зависимости I D от V DS может выглядеть, как показано на рис.5.6.
Сравнительная прямолинейность графика показывает, что для областей низких значений V DS сопротивление в основном одинаковое. По мере того, как V DS поднимается и приближается к уровню, известному как VP на рис. 5.6, области истощения расширяются, как показано на рис. 5.4.
Это приводит к очевидному уменьшению ширины канала. Уменьшение пути проводимости приводит к увеличению сопротивления, что приводит к появлению кривой на рис. 5.6.
Чем горизонтальнее становится кривая, тем выше сопротивление, указывая на то, что сопротивление приближается к «бесконечным» омам в горизонтальной области.Когда V DS увеличивается до такой степени, что может показаться, что две области истощения могут «соприкасаться», как показано на рис. 5.7, возникает ситуация, известная как защемление.
Величина, на которую V DS развивает эту ситуацию, называется напряжением отсечки и обозначается V P , как показано на рис. 5.6. В общем, слово «отщипывание» вводит в заблуждение, потому что оно подразумевает, что ток I D «отсекается» и падает до 0 А.Как показано на рис. 5.6, в данном случае это вряд ли выглядит очевидным. I D сохраняет уровень насыщения, обозначенный как I DSS на рис. 5.6.
На самом деле очень маленький канал продолжает существовать, с током значительно высокой концентрации.
То, что ID не падает на отсечке и сохраняет уровень насыщения, как показано на рис. 5.6, подтверждается следующим доказательством:
Поскольку нет тока стока, исключает возможность различных уровней потенциала через Материал с каналом n-типа для определения изменяющейся величины обратного смещения вдоль p-n перехода.Конечным результатом является потеря распределения областей истощения, которая с самого начала инициировала отсечение .
По мере того, как мы увеличиваем V DS выше V P , область тесного контакта, где две области истощения будут встречаться друг с другом, увеличивается в длине вдоль канала. Однако уровень ID по-прежнему практически не меняется.
Таким образом, момент V DS выше, чем V p , JFET приобретает характеристики источника тока.
Как показано на рис. 5.8, ток в полевом транзисторе JFET определяется при I D = I DSS , но напряжение V DS выше, чем VP, устанавливается подключенной нагрузкой.
Выбор обозначения IDSS основан на том факте, что это ток от стока к источнику, имеющий короткозамкнутую перемычку между затвором и источником.
Дальнейшее исследование дает нам следующую оценку:
I DSS – это самый высокий ток стока для полевого транзистора JFET, который определяется условиями V GS = 0 В и V DS > | VP |.
Обратите внимание, что на Рис. 5.6 V GS составляет 0 В для всего участка кривой. В следующих разделах мы узнаем, как атрибуты на рис. 5.6 влияют на изменение уровня V GS .
В
GS <0 ВНапряжение, приложенное к затвору и истоку, обозначается как VGS, который отвечает за управление операциями JFET.
Если мы возьмем пример BJT, так же, как кривые I C против V CE определены для различных уровней I B , аналогично кривые I D против V DS для различные уровни V GS могут быть созданы для аналога JFET.
Для этого клемма затвора устанавливается на постоянный более низкий потенциал ниже уровня потенциала источника.
Ссылаясь на рисунок 5.9 ниже, на клеммы затвор / исток подается -1В для пониженного уровня V DS .
Целью отрицательного потенциального смещения V GS является развитие областей истощения, напоминающих ситуацию V GS = 0, но при значительно уменьшенном V DS .
Это заставляет вентиль достичь точки насыщения с более низкими уровнями V DS , как показано на рис.5.10 (V GS = -1 В).
Соответствующий уровень насыщения для I D может быть уменьшен и фактически продолжает уменьшаться, поскольку V GS становится более отрицательным.
Вы можете ясно видеть на рис. 5.10, как напряжение отсечки продолжает падать с параболической формой, поскольку V GS становится все более и более отрицательным.
Наконец, когда V GS = -V p , он становится достаточно отрицательным, чтобы установить уровень насыщения, который в конечном итоге составляет 0 мА.На этом уровне JFET полностью «выключен».
Уровень V GS , который заставляет I D достигать 0 мА, характеризуется V GS = V P , где V P является отрицательным напряжением для n-канальных устройств и положительным напряжение для полевых транзисторов с р-каналом.
Как правило, вы можете найти большинство таблиц данных JFET, в которых указано напряжение отсечки , указанное как V GS (выкл.) вместо V P .
Область справа от локуса отсечки на приведенном выше рисунке – это место, традиционно используемое в линейных усилителях для достижения сигнала без искажений.Эта область обычно называется областью постоянного тока , областью насыщения или линейного усиления.
Резистор, управляемый напряжением
Область, которая находится на левой стороне кривой отсечки на том же рисунке, называется омической областью или областью сопротивления, управляемой напряжением.
В этой области устройство может фактически работать как переменный резистор (например, в приложении автоматической регулировки усиления), с его сопротивлением, управляемым посредством приложенного потенциала затвор / исток.
Вы можете видеть, что наклон каждой из кривых, которые также обозначают сопротивление сток / исток JFET для V DS
По мере того, как мы повышаем VGS с отрицательным потенциалом, наклон каждой кривой становится все более и более горизонтальным, демонстрируя пропорционально возрастающие уровни сопротивления.
Мы можем получить хорошее начальное приближение к уровню сопротивления по отношению к напряжению VGS с помощью следующего уравнения.
P-Channel JFET Working
Внутренняя компоновка и конструкция p-канального JFET точно идентична n-канальному аналогу, за исключением того, что области материалов p- и n-типа поменяны местами, как показано ниже:
Направления тока также можно рассматривать как обратные, наряду с фактическими полярностями напряжения VGS и VDS. В случае p-канального JFET канал будет ограничен в ответ на увеличение положительного потенциала на затворе / истоке.
Обозначение с двойным нижним индексом для V DS вызовет отрицательное напряжение для V DS , как показано на характеристиках Рис. 5.12. Здесь вы можете найти I DSS при 6 мА, а напряжение отсечки при В GS = + 6 В.
Пожалуйста, не беспокойтесь из-за наличия знака минус у V DS . Это просто указывает на то, что источник имеет более высокий потенциал, чем сток.
Вы можете видеть, что кривые для высоких уровней V DS резко повышаются до значений, которые кажутся неограниченными.Указанный подъем, который является вертикальным, символизирует аварийную ситуацию, что означает, что ток через канальное устройство полностью контролируется внешней схемой в этот момент времени.
Хотя это не очевидно на рис. 5.10 для n-канального устройства, это возможно при достаточно высоком напряжении.
Эта область может быть исключена, если V DS (макс.) отмечен в техническом описании устройства, и устройство настроено так, что фактическое значение V DS ниже, чем это отмеченное значение для любого V GS. .
Полевой транзистор | Журнал Nuts & Volts
Необходимое устройство для современной ИС
Обычно используемый биполярный транзистор , в котором электроны или дырки проходят через два PN полупроводниковых перехода, по сути, является устройством усиления тока . Хотя напряжение может быть усилено косвенно, если используются конфигурации проводки «общий эмиттер» или «общий коллектор», все же верно, что небольшая величина входного тока всегда должна течь в базовую область транзистора для целей управления.
Другой тип полупроводникового устройства, полевой транзистор , или «полевой транзистор», не так хорошо знаком многим энтузиастам электроники, возможно, потому, что его легко повредить в результате неправильного использования. Полевой транзистор усиливает напряжение напрямую, а ток , необходимый для управления, настолько мал, что его невозможно измерить обычными приборами. Этот транзистор был фактически первым типом полупроводникового усилителя, теоретически предсказанным в Bell Labs еще в 1950-х годах, но он не был разработан в практическое устройство до тех пор, пока биполярный тип не стал популярным.Однако сейчас наиболее распространенным типом стали полевые транзисторы, их десятки миллионов находятся в каждой микросхеме микропроцессора.
С таким огромным количеством транзисторов, работающих в одной микросхеме, мы, конечно, не хотим, чтобы для управления каждым из них требовался большой ток – батарея быстро расходуется, а также необходимо выделять много тепла. удаленный. Кроме того, существует множество других приложений, в которых желателен сверхнизкий входной ток. Очевидный пример – первая ступень точного вольтметра, когда мы не хотим вызывать каких-либо новых падений напряжения путем отвода тока из исследуемой цепи.
Еще одним преимуществом полевого транзистора, вероятно, менее важным, является тот факт, что его входные и выходные характеристики аналогичны характеристикам электронных ламп. Поскольку лампы используются примерно с 1910 года, у нас есть большой опыт работы с ними, и некоторые конструкторы чувствуют себя более комфортно с полевыми транзисторами, чем с биполярными устройствами, особенно в усилителях звука. (Действительно ли это преимущество или нет, зависит не только от научных факторов, но и от эмоциональных факторов. Некоторые читатели могут признать автора настоящей статьи одним из первых сторонников этой активно обсуждаемой проблемы, поэтому мы не будем ее обсуждать. дальше сюда!)
В любом случае полевой транзистор полностью реагирует на напряжение на управляющем электроде, и это можно использовать для регулирования довольно больших значений выходного тока и / или напряжения в двух других проводах.
JFET
Вместо того, чтобы делать транзистор, который проводит через оба PN перехода, когда он включен («биполярный»), один тип полевого транзистора может быть изготовлен только с одним PN переходом («однопереходный»). Поскольку он имеет переход, он называется juncFET или JFET, и упрощенная диаграмма поперечного сечения показана на рис. 1 .
РИСУНОК 1. Упрощенное поперечное сечение полевого транзистора с рабочей схемой. Это N-канальный режим, режим истощения и обычно включен.Символ находится в правой части рисунка.
Прямоугольники, обведенные жирной линией, представляют собой твердые материалы, включая две области, которые представляют собой кремний P-типа, но не проводят заметного тока. Посередине находится область N-типа, которая может проводить весь ток. В очень простой схеме, показанной на схеме, которую читатель может легко построить, чтобы получить некоторый опыт работы с полевым транзистором, омметр выдает напряжение, а также показывает протекание тока нагрузки. Этот тип полевого транзистора обычно находится во включенном состоянии до подачи какого-либо управляющего напряжения.Если потенциометр 5K настроен так, что на «затворе» нет напряжения (перемещая его стрелку вниз, как показано на схеме), то «положительный» ток нагрузки от омметра переходит в верхний левый угол полевого транзистора, а затем вниз. в самый верхний металл, затем вниз через сплошной кремний N-типа и из транзистора через нижний металл. (Области «Бык» – изоляторы из диоксида кремния.)
Диаграмма построена не в масштабе, а прямоугольники показывают области, размер которых на самом деле составляет всего около микрона.(Более формальное обозначение размера – «микрометр», что составляет миллионную долю метра.) Металл обычно представляет собой тонкую алюминиевую или медную пленку толщиной около микрона, и вся конфигурация иногда бывает более сложной, чем показано на этой упрощенной диаграмме. Кремний P-типа (справа, как показано здесь) в основном является просто механической опорой для меньших активных областей, которые проводят. Его часто называют «субстратом».
Чтобы выключить транзистор, настройку потенциометра 5K можно увеличить, чтобы получить отрицательное управляющее напряжение.Это заряжает область P-типа, но электричество практически не течет, потому что имеется «обратносмещенный» PN переход (отрицательное напряжение на кремнии P-типа и положительное на N). Однако этот заряд сильно отталкивает электроны от очень тонкого проводящего «канала» N-типа в середине. Здесь образуется зона обеднения, содержащая меньше электронов, поэтому кремний внутри овала, изображенного пунктирной линией, становится внутренним (I-тип, как обозначено буквой I в скобках), который является изолирующим, и полевой транзистор перестает проводить.Такой тип поведения называется «режимом истощения». Поскольку управляющее действие осуществляется электрическим полем (а не носителями, текущими в базовую область), все устройство называется полевым транзистором или «полевым транзистором».
Один металлический электрод называется истоком, один – затвором, а третий – стоком, аналогично эмиттеру, базе и коллектору в биполярном транзисторе. Это «N-канальное» устройство, потому что ток проходит через кремний N-типа. Символ отображается справа от поперечного сечения.Другой тип JFET, устройство с «P-каналом», имеет полупроводниковые области P и N противоположного типа, поэтому стрелка в символе направлена в сторону от канала. Этот тип ворот должен быть заряжен положительно, чтобы перекрыть канал, отталкивая дыры. Он не так распространен, как показанный здесь, но он существует и может быть полезен для специальных целей.
Диод постоянного тока
Интересным применением JFET является «диод постоянного тока». Общий эффект от этого аналогичен эффекту биполярного регулятора напряжения, за исключением того, что здесь регулируется ток вместо напряжения.Это может быть очень простая схема, как показано на Рисунок 2 , диаграмма B.
РИСУНОК 2. N-канальный JFET-транзистор, подключенный к саморегулирующемуся устройству с постоянным током, с символом, показанным рядом с ним слева. Два других символа справа относятся к источникам постоянного тока, в том числе к источникам питания, например батареям.
Если посмотреть на отрицательный ток, который течет вверх через резистор, некоторая его часть будет направлена на затвор, который частично отключает полевой транзистор.Это отрицательная обратная связь, поэтому, если ток в цепи начинает расти, транзистор отключается еще больше. Таким образом, протекает меньше тока, пока не будет достигнут некоторый постоянный уровень тока. Полевой транзистор и потенциометр находятся внутри изоляционного пластикового «пакета». Все это вместе с источником питания, таким как батарея (здесь не показана), символизируется двумя перекрывающимися кругами, Рисунок 2 , диаграмма C. Иногда используется альтернативный символ со стрелкой вверх, особенно в Европе, как показано на диаграмме D.
МОП-транзистор
Другой тип полевого транзистора проиллюстрирован на рис. 3 , металл-оксид-полупроводник или «МОП» устройство.
РИСУНОК 3. Упрощенная диаграмма поперечного сечения полевого МОП-транзистора с рабочей схемой. Это N-канальный режим, режим улучшения и обычно выключен. Справа показаны два альтернативных символа.
В этом транзисторе вместо обратносмещенного перехода, который использовался в полевом транзисторе, используется изолирующий диоксид кремния для предотвращения попадания тока затвора в основной полупроводник.Его иногда называют IGFET из-за изолированного затвора. Это обычно выключенное устройство, которое необходимо включить каким-либо действием, поэтому оно называется устройством «улучшенного режима». (IGFET также может быть выполнен в конфигурации режима истощения.)
На рисунке, если потенциометр понижен до нуля, то ток батареи, имеющий тенденцию проходить как через лампочку, так и через транзистор, будет остановлен одним из PN-переходов. На этой диаграмме это верхний, который имеет обратное смещение.(Изначально пунктирная линия и область N посередине отсутствуют.)
Если стрелка потенциометра поднята, и теперь к затвору приложен положительный потенциал, дыры в кремнии P-типа отталкиваются, в результате чего эта область становится N-типа (на что указывает N в скобках). Теперь нет соединения PN непосредственно на пути между верхней и нижней областями N-типа, потому что все это одна непрерывная область N-типа (нарисованная как вертикальная черта, с пунктирной линией как один край).Этот транзистор также является N-канальным, потому что электричество проходит через кремний N-типа, когда он включен.
Если читатель желает получить некоторый опыт работы с полевым МОП-транзистором, можно установить амперметр, как показано на рис. 3 , чтобы показать, что в затвор не течет измеримый ток, даже если лампа горит. На этой схеме мультиметр был переключен на измерение тока, и он перемещен к выводу затвора. (Эта схема также может быть использована для эксперимента с полевым транзистором. Экспериментатор должен отметить, что меры предосторожности для предотвращения повреждения МОП-устройств описаны в разделе «Чувствительность к электростатическому разряду» ниже.)
Символы для полевого МОП-транзистора показаны справа. Стрелка в данном случае указывает на то, что электрод «истока» внутренне соединен с подложкой, что часто делается, если один из PN-переходов не будет использоваться.
Если бы устройство было P-каналом, исток и сток были бы P-типа, а стрелка была бы направлена в сторону от подложки N-типа.
Характеристические кривые и линия нагрузки
В типичных «спецификациях» полевых транзисторов используются форматы, аналогичные форматам электронных ламп.Форма кривых почти такая же, но напряжения обычно намного ниже. На входе – V GS , на выходе – I D . В этом случае MOSFET типа 2N7000 используется в N-канальном режиме расширения.
«Линия нагрузки» показана здесь пунктирной линией. Его наклон представляет собой эффект сопротивления нагрузки (например, лампочка на рис. 4 ), и он весьма полезен как способ показать величину тока в любой ситуации.
РИСУНОК 4. Характеристические кривые для полевого МОП-транзистора 2N7000 с линией нагрузки.
В случае, показанном здесь, сопротивление нагрузки составляет 1000 Ом, а V DS составляет 20 вольт. Пунктирная линия нагрузки проведена от максимально возможного напряжения (показано здесь как B) до максимально возможного тока с этой конкретной нагрузкой, который составляет 20 В / 1 кВт = 20 мА (показано как A). Если транзистор частично включен (V GS = 3 вольта), ток стока будет около 11 мА, как показано пересечением (кружок под буквой C).
КМОП
Два МОП-транзистора противоположного типа могут быть подключены, как показано на рис. 5 , в комплементарной конфигурации МОП («КМОП»).
РИСУНОК 5. Пара транзисторов CMOS. При отсутствии входного сигнала ток очень низкий.
Когда на вход не подается сигнал, один из транзисторов всегда «выключен», поэтому практически нулевой ток может проходить от источника питания вниз через резистор, а затем через пару транзисторов.Когда сигнал поступает на вход, ток нагрузки может поступать с выходной клеммы либо с высоким (V +), либо с низким (заземление) напряжением, в зависимости от полярности входного напряжения. Однако в ситуациях, когда нет входа, общий ток практически равен нулю.
В современных интегральных схемах миллионы транзисторов подключены параллельно, поэтому, если бы только микроампер «тока утечки» протекал через каждый из неиспользуемых транзисторов, ампер или более все равно потреблялись бы от источника питания или батареи.Это будет генерировать много тепла, а также слишком быстро разряжать батареи для портативных устройств. Поэтому почти все современные калькуляторы, портативные компьютеры, сотовые телефоны и т. Д. По возможности используют схемы CMOS.
Чувствительность к электростатическому разряду
МОП-транзистор особенно чувствителен к повреждению статическим электричеством, которое возникает, когда человек идет по ковру в сухую погоду. Искра, которую создает человек при прикосновении к металлической лицевой панели переключателя света, называется электростатическим разрядом , или «ESD», но МОП-транзистор может быть поврежден, даже если статического электричества недостаточно, чтобы образовалась видимая искра.
Статическое электричество может разрушить очень тонкий оксид кремния, изолирующий затвор. Некоторые МОП-транзисторы защищены стабилитронами, подключенными параллельно им внутри корпусов, но большинство из них не защищены. Чтобы предотвратить повреждение, люди, работающие с IGFET-транзисторами, всегда должны соблюдать эти две меры предосторожности:
- Касайтесь только пластиковой изоляции руками, а не металлическими проводами;
- Используйте заземленный браслет.
Последний представляет собой пластиковую ленту (обычно черного или розового цвета), которая проводит электричество и прикрепляется к длинному проводу.Его следует закрепить на любом запястье, касаясь кожи человека, а затем другой конец провода подсоединить к надежному заземлению, например к водопроводу. NV
Список деталей
| JFET | N-канал |
| Потенциометр | 5000 Ом |
| Силовой полевой МОП-транзистор | N-канал |
| Колба лампы | Вольфрам, 12 В, 40 мА |
| Аккумулятор | Девять вольт |
| Мультиметр | |
| Антистатический браслет |
[PDF] ЭКСПЕРИМЕНТ 9: ХАРАКТЕРИСТИКИ БИПОЛЯРНОГО И ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА
1 ЭКСПЕРИМЕНТ 9: ХАРАКТЕРИСТИКИ БИПОЛЯРНОГО И ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА В этом эксперименте мы будем изучать характеристики…
БИПОЛЯРНЫЕ И ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ5/9/06
ЭКСПЕРИМЕНТ 9: ХАРАКТЕРИСТИКИ БИПОЛЯРНЫХ И ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
В этом эксперименте мы изучим характеристики биполярных и переходных полевых транзисторов (JFET) и научимся использовать транзистор. трассировщик кривых. Обязательно соблюдайте правильную ориентацию выводов при установке транзисторов в испытательную установку и измеритель кривой.
ВИД Сверху (указывает от вас) ДВУСТОРОННИЙ
FET
I.БИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОР Схема, которую мы будем использовать для измерения свойств кремниевого PNP-транзистора (модель 2N3906), показана ниже. Используйте источник питания постоянного тока для V0. Для амперметра IB используйте ВОМ по шкале 0-50 мкА; для IE используйте второй VOM со шкалой, установленной на 1, 10 или 100 мА по мере необходимости. Используйте цифровые измерители для измерения напряжений VBE и VCE.
1
БИПОЛЯРНЫЕ И ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
1.
5/9/06
Первым шагом является измерение IE и VBE как функции базового тока для фиксированного значения VCE.Поверните потенциометр 10 кОм до упора (т. Е. До упора против часовой стрелки). Затем подключите амперметры, соблюдая правильную полярность, а затем подключите источник питания, снова соблюдая полярность. Выполните оставшиеся соединения, затем включите источник питания и отрегулируйте V0 так, чтобы VCE = -12 В. Регулируя потенциометр, вы можете изменить напряжение база-эмиттер, VBE, и, следовательно, базовый ток IB. Измерьте и сведите в таблицу IE и VBE как функцию IB с шагом 2 мкА для 0 ≤ IB ≤ 10 мкА и с шагом 5 мкА для 10 мкА ≤ IB ≤ 50 мкА.Вы заметите, что VBE медленно смещается в течение некоторого времени после увеличения или уменьшения IB. Этот дрейф связан с изменением температуры, вызванным рассеиванием мощности в транзисторе. После каждого изменения IB следует делать короткую паузу (≤ 1 минуту), чтобы дать температуре стабилизироваться, прежде чем снимать показания. Вы также заметите, что VCE меняет некоторые (особенно, когда вы меняете шкалы в IE амперметра). Вы можете сбрасывать VCE на -12 В на каждом шаге, если хотите, но также можно просто игнорировать изменения, поскольку IE и VBE почти не зависят от VCE.Вычислить hFE (или β) в каждой точке по формуле β = IE / IB и построить график β как функции IE.
2.
Для сигнальных транзисторов, таких как тот, который мы используем в этом эксперименте, соотношение между VBE и IE (или IC) приблизительно равно:
IE = I0 (eVBE / VkT – 1) при условии, что T равно постоянная (I0 и VkT оба зависят от температуры). Постройте график зависимости IE от VBE на полулогарифмической бумаге и убедитесь, что слаботочная (то есть с постоянной температурой) часть графика является линейной.Определите величину VkT по наклону линейной части графика, предполагая, что VBE / VkT 1. Как ваш результат соотносится с ожидаемым значением, VkT = kT / e = 26 мВ? 3.
Величины IE и VBE приблизительно не зависят от VCE. На этом этапе мы измерим два параметра, выходную проводимость (hoe) и коэффициент обратного напряжения (hre), которые определяют чувствительность IE и VBE к изменениям VCE. Отрегулируйте напряжение источника питания V0, чтобы получить VCE = –8 В, а затем отрегулируйте потенциометр 10 кОм, чтобы получить IB 15 мкА.Запишите значения IE, IB, VBE и VCE. Затем отрегулируйте источник питания и потенциометр, чтобы получить VCE = −16 В и то же значение IB, что и при первом измерении, и снова запишите параметры.
2
БИПОЛЯРНЫЕ И ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
5/9/06
Рассчитайте выходную проводимость, h oe = [∆IE / ∆VCE], постоянную IB,
и коэффициент обратного напряжения, h re = [∆VBE / ∆VCE] постоянная IB.
Типичные значения этих параметров: hoe ~ 10-4 S и hre ~ 5-10 x 10-4.4.
Входное сопротивление транзистора (hie или rin) можно измерить следующим образом. Сохраняя постоянное значение VCE (например, при –8 В), установите для IB значение 6 мкА, а затем 10 мкА и запишите значения IE и VBE в каждой точке. Рассчитайте hie для вашего транзистора по формуле: h ie = [∆VBE / ∆I B] константа VCE
Типичное значение этого параметра составляет 3,5 кОм. 5.
Как обсуждалось в классе, входное сопротивление связано с hfe (или β) и величиной, называемой транссопротивлением, согласно rin = hfe rtr.Вычислите hfe = ∆IE / ∆IB из измерений, выполненных на шаге 4, и определите транссопротивление. Сравните полученный результат с расчетным сопротивлением, rtr = 26 мВ / IE, где IE – это среднее из двух значений из шага 4.
6.
Используя измеритель кривой транзистора, измерьте характеристики коллектора вашего транзистора. Трассировщик кривой создает график зависимости IC от VCE для нескольких значений IB. Приложение к этому эксперименту описывает, как настроить измеритель кривой для биполярных транзисторов и полевых транзисторов.Сделайте копию результатов трассировщика кривой и закрепите изображение в записной книжке. Обозначьте оси названием нанесенной величины, а также укажите масштаб. Обозначьте каждую кривую соответствующим значением IB. Из графика кривой определите значение β для IB = 20 мкА и VCE = -12 В. Сравните результат со значением, полученным на шаге 1.
3
БИПОЛЯРНЫЕ И ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
5/9/06
II. ПОЛЕВЫЙ ЭФФЕКТНЫЙ ТРАНЗИСТОР В этом разделе мы измерим некоторые свойства полевого транзистора с p-каналом (модель 2N4360).1.
Используйте измеритель кривой транзистора, чтобы получить график характеристик стока для полевого транзистора. Трассировщик кривой строит график зависимости ID от VDS для нескольких значений VGS. Сделайте копию выходных данных измерителя кривой, запишите ее в записную книжку, пометьте шкалы и укажите соответствующее значение VGS для каждой кривой. Характеристики данного полевого транзистора могут значительно отличаться от «типичных» значений, приведенных в Приложении к этому эксперименту. Перед тем, как перейти к шагу 2, посоветуйтесь со своим инструктором, чтобы узнать, нужно ли изменить приведенную ниже процедуру для конкретного используемого полевого транзистора.
Установите печатную плату, как показано на схеме выше. Для полевого транзистора напряжения затвора и стока должны иметь противоположные знаки, поэтому нам нужно использовать два источника питания. Начните с поворота потенциометра 10 кОм до упора против часовой стрелки. Заземлите положительную клемму питания V1 и отрицательную клемму питания V2. Как и в разделе I, мы будем использовать VOM для измерения тока и цифровые измерители для измерения напряжения. После выполнения всех подключений включите источник питания и установите V2 примерно на 8 вольт.2.
Полевой транзистор можно использовать в качестве «переменного резистора», в котором сопротивление канала сток-исток регулируется путем изменения напряжения затвора, VGS. На этом этапе мы будем измерять сопротивление канала для VGS = 0. Когда потенциометр полностью повернут против часовой стрелки, вы должны получить VGS = 0. Измените VDS (регулируя V1) от 0 до -2,0 В с шагом 0,2 В и создайте график. ID по сравнению с VDS. Определите
4
БИПОЛЯРНЫЕ И ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
5/9/06
сопротивление сток-исток, RDS, из омической (линейной) области графика.На основании графика кривой, созданного на шаге 1, определите, увеличивается или уменьшается RDS при уменьшении напряжения затвора. 3.
Далее мы измерим некоторые характеристики полевого транзистора в области отсечки. В этой области идентификатор практически не зависит от VDS (т.е. транзистор действует как источник постоянного тока). Это область, где полевой транзистор можно использовать в качестве усилителя. Установите VGS на 1,5 В, регулируя потенциометр 10 кОм, а затем измените VDS от -2 В до -20 В с шагом 2 В. При проведении измерений обратите внимание, что (как и ожидалось) ток затвора практически равен нулю.Составьте график зависимости ID от VDS. Для источника постоянного тока выходное сопротивление должно быть большим. Определите выходной импеданс полевого транзистора в области отсечки, r0S = ∆VDS / ∆ID, используя свои измерения при VDS = −10 В и −20 В.
4.
Полевые транзисторы иногда используются в качестве переключателей или ворота. Переключатель замыкается, когда VGS = 0, и размыкается, когда VGS превышает некоторое значение отсечки VGS (выключено). При VDS = -12 В измените потенциометр, чтобы изменить напряжение затвор-исток, VGS. Измерьте и сведите в таблицу ID как функцию VGS для VGS = 0 В и напряжения отсечки, используя 0.Шаги 5 В для VGS (вы можете настроить V1 на каждом шаге, чтобы поддерживать VDS = -12 В). Постройте график зависимости ID от VGS (график должен быть приблизительно параболическим) и определите напряжение отсечки.
5
БИПОЛЯРНЫЕ И ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ: s
5/9/06
СВОЙСТВА ТРАНЗИТОРОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ЭТОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Кремниевый планарный эпитаксиальный сигнал 2N3904 (NP90N) и 2N транзисторы имеют почти 2P идентичные характеристики. Они составляют комплиментарную пару.В таблице ниже приведены некоторые важные характеристики и стандартные символы. Если не указано иное, значения являются максимальными при 25 C. Напряжения Коллектор-Эмиттер VCEO 40 В Коллектор-База VCBO 60 В Эмиттер-База VEBO 5 В Токосъемник IC 200 мА Рассеиваемая мощность PT 200 мВт Коллектор тока отсечки ICEV 50 нА База IBEV 50 нА Напряжение насыщения коллектор-эмиттер VCE (SAT) 0,20 В база-эмиттер VBE (SAT) 0,85 В Коэффициент передачи прямого тока IC = 1 мА hfe или β 100 типичный 200 типичный IC = 10 мА Емкость коллектор-база Ccb 4.5 пФ эмиттер-база Ceb 10 пФ
JFET с P-каналом 2N4360 представляет собой низкочастотный полевой транзистор с режимом истощения с низким уровнем шума. Напряжения сток-исток Затвор-исток Пробой затвор-исток Отсечка затвор-исток
VDS VGS V (SSBR) G VGS (выкл.)
20 В 20 В 20 В Мин. 0,7 В Мин. 10 В Макс. Напряжение затвора Drain
IGSS IDSS
Drain-Source ON Сопротивление Прямая крутизна Входная емкость
rds или ro gm или Re (yfs) Ciss
10 нА 3 мА Мин. 30 мА Макс. 700 Ом 1.5 мСм 20 пФ
6
БИПОЛЯРНЫЕ И ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
5/9/06
CURVE TRACER ПРИЛОЖЕНИЕ
В таблице ниже указаны соответствующие настройки Curve Tracer.
Развертка коллектора или дренажа (FET) Селектор чувствительности (сигнала)
2N3904 2N3906 20 В 20 В
2N4360 20 В
10 мА / В 10 мА / В 10 мА / В
Транзистор Транзистор
Полярность
NPN
Базовый ток или напряжение затвора
10 мкА / шаг
7
PNP
FET P Channel
10 0.5 В / шаг мкА / шаг
Полевой транзистор – обзор
Входные каскады полевых транзисторов
Полевые транзисторы (FET) имеют гораздо более высокий входной импеданс, чем биполярные переходные транзисторы (BJT), и поэтому кажутся идеальными устройства 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 транзисторыобладают высоким входным сопротивлением, низким током смещения и хорошими высокочастотными характеристиками.(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 пар полевых транзисторов с длинными хвостами 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 с полевым транзистором (JFET), показывающий подстройки смещения и дрейфа
Операционные усилители с полевым транзистором на полевых транзисторах (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 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 обо 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.
Для полевых транзисторов требуется больше места, чем для биполярных транзисторов, поскольку их напряжение отсечки обычно больше, чем напряжение база-эмиттер биполярных транзисторов.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.
Крутые коммутационные устройства для приложений с низким энергопотреблением: полевые транзисторы с отрицательной дифференциальной емкостью / сопротивлением | Нано конвергенция
G.E. Мур, Электроника 38 , 114–117 (1965)
Google ученый
С.Auth, A. Aliyarukunju, M. Asoro, D. Bergstrom, V. Bhagwat, J. Birdsall, N. Bisnik, M. Buehler, V. Chikarmane, G. Ding, Q. Fu, H. Gomez, W. Han, Д. Ханкен, М. Харан, М. Хаттендорф, Р. Хойсснер, Х. Хирамацу, Б. Хо, С. Джаловиар, И. Джин, С. Джоши, С. Кирби, С. Косараджу, Х. Котари, Г. Лезерман, К. Ли, Дж. Лейб, А. Мадхаван, К. Марла, Х. Мейер, Т. Мул, К. Паркер, С. Партасарати, К. Пелто, Л. Пайпс, И. Пост, М. Принс, А. Рахман, С. Раджамани, А. Саха, Дж. Д. Сантос, М. Шарма, В. Шарма, Дж. Шин, П.Шинха, П. Смит, М. Спринкл, А.С. Амур, К. Стаус, Р. Сури, Д. Таунер, А. Трипати, А. Тура, К. Уорд, А. Йео, В: Proc. IEEE IEDM 29.1 (2017)
W.Y. Чой, Б. Парк, Дж.Д. Ли, Т.Дж.К. Лю, разработчик IEEE Electron. Lett. 28 , 743–745 (2007)
Артикул Google ученый
E. Ko, H. Lee, J.D. Park, C. Shin, IEEE Trans. Избрать. Dev. 63 , 5030–5035 (2016)
Артикул Google ученый
T.J.K. Лю, Д. Маркович, В. Стоянович, Э. Алон, IEEE Spectr. 49 , 40 (2012)
Артикул Google ученый
С. Салахуддин, С. Датта, Nano Lett. 8 , 405–410 (2008)
Артикул Google ученый
В.В. Жирнов, Р. Кавин, Нат. Наноэлектрон. 3 , 77–78 (2008)
Статья Google ученый
Т.Н. Тайс, П. Solomon, Science 327 , 1600–1601 (2010)
Статья Google ученый
Т.Н. Тайс, П. Соломон, Proc. IEEE. 98 , 2005–2014 (2010)
Артикул Google ученый
G. Catalan, D.J. Хименес, А. Груверман, Nat. Матер. 14 , 137–139 (2015)
Статья Google ученый
А.И. Хан, К. Чаттерджи, Б. Ван, С. Драпчо, Л. Ю, К. Серрао, С.Р. Бакаул, Р. Рамеш, С. Салахуддин, Nature Mater. 14 , 182–186 (2015)
Статья Google ученый
D.J.R. Эпплби, Н. Понон, К.С.К. Ква, Б. Цзоу, П.К. Петров, Т. Ван, Н. М. Алфорд, А. О’Нил, Nano Lett. 14 , 3864–3868 (2014)
Статья Google ученый
З. Чжао, В. Бускалья, М. Вивиани, М.Т. Buscaglia, L. Mitoseriu, A. Testino, M. Nygren, M. Johnsson, P. Nanni, Phys. Ред. 70 , 024107 (2004)
Артикул Google ученый
W. Gao, A. Khan, X. Marti, C. Nelson, C. Serrao, J. Ravichandran, R. Ramesh, S. Salahuddin, Nano Lett. 14 , 5814–5819 (2014)
Артикул Google ученый
Х. Ку, К. Шин, IEEE J. Electron Dev. Soc. 5 , 232–236 (2017)
Статья Google ученый
П. Шарма, Дж. Чжан, К.Н. Ни, С. Датта, IEEE Elect. Dev. Lett. https://doi.org/10.1109/LED.2017.2782261
Дж. Джо, W.Y. Чой, Дж. Д. Парк, Дж. У. Шим, Х. Yu, C. Shin, Nano Lett. 15 , 4553–4556 (2015)
Статья Google ученый
С. Хориучи, Ю. Токура, Нац. Матер. 7 , 357–366 (2008)
Статья Google ученый
A.I. Khan, K. Chatterjee, J.P. Duarte, Z. Lu, A. Sachid, S. Khandelwal, R. Ramesh, C. Hu, S. Salahuddin, IEEE Electron Dev. Lett. 37 , 111–114 (2016)
Артикул Google ученый
Дж. Джо, К. Шин, IEEE Electron Dev. Lett. 37 , 245–248 (2016)
Артикул Google ученый
Дж. Джо, К. Шин, Curr. Прил. Phys. 15 , 352–355 (2015)
Статья Google ученый
С. Дасгупта, А. Раджашекхар, К. Маджумдар, Н. Агравал, А. Разавие, С.Т. Маккинстри, С. Датта, IEEE J. Explor. SolidState Comp. Dev. Circ. 1 , 43–48 (2015)
Google ученый
П. Шарма, К. Тапилы, А.К. Саха, Дж. Чжан, А. Шонесси, А.Азиз, Г.Л. Снайдер, С. Гупта, Р.Д. Кларк, С. Датта, IEEE VLSI, T154 – T155 (2017)
М. Кобаяши, Т. Хирамото, AIP Adv. 6 , 025113 (2016)
Артикул Google ученый
К.С. Ли, П. Чен, Т. Лай, Ч. Лин, К. Ченг, К. Чен, Ю.Дж. Вэй, Ю.Ф. Хоу, М. Ляо, М. Ли, М. Чен, Дж.М.Шей, В.К. Ага, Ф. Ян, С. Салахуддин, К. Ху, IEEE IEDM 22 , 6 (2015)
Google ученый
Э. Ко, Дж. У. Ли, С. Шин, IEEE Electron Dev. Lett. 38 , 418–421 (2017)
Статья Google ученый
Z. Krivokapic, U. Rana, R. Galatage, A. Razavieh, A. Aziz, J. Liu, J. Shi, J.H. Ким, Р. Спорер, К. Серрао, А. Буске, П. Полаковски, Дж. Мюллер, В. Клемайер, А. Джейкоб, Д. Браун, А. Норр, Р. Картер, С. Банна, IEEE IEDM 15 , 1 (2017)
Google ученый
F.A. McGuire, Z. Cheng, K. Price, A.D. Franklin, Appl. Phys. Lett. 109 , 093101 (2016)
Артикул Google ученый
FA McGuire, YC Lin, B. Rayner, AD Franklin, на 75-й ежегодной конференции по исследованиям устройств IEEE, 7999478 (2017)
F.A. McGuire, Y.C. Лин, К. Прайс, Г. Rayner, S. Khandelwal, S. Salahuddin, A.D. Franklin, Nano Lett. 17 , 4801–4806 (2017)
Артикул Google ученый
A.M. Ионеску, Нат. Nanotechnol. 13 , 7–8 (2018). https://doi.org/10.1038/s41565-017-0046-2
М. Масудуззаман, М.А. Алам, Nano Lett. 14 , 3160–3165 (2014)
Артикул Google ученый
К. Чоу, К. Шин, IEEE Trans. Электрон Дев. 64 , 5270–5273 (2017)
Артикул Google ученый
Т. Шримани, Дж. Хиллс, доктор медицины Бишоп, У. Радхакришна, А. Зубайр, Р.С. Парк, Ю. Штейн, Т. Паласиос, Д. Антониадис, М. Шулакер, IEEE Electron Dev. Lett. https://doi.org/10.1109/LED.2017.2781901
Х. Ота, С. Мигита, Дж. Хаттори, К. Фукуда, А. Торими, в материалах 16-й международной конференции по нанотехнологиям, 2016 г.
RCG Naber, C. Tanase, P.W.M. Блом, Г. Гелинк, А. Marsman, F.J. Touwslager, S. Setayesh, D.M.D. Леу, Нат.Матер. 4 , 243–248 (2005)
Статья Google ученый
A. Saeidi, F. Jazaeri, F. Bellando, I. Stolichnov, C.C. Энц, А. Ионеску, на 47-й Европейской конференции по исследованию твердотельных устройств (ESSDERC) 78–81
Т.С. Boscke, J. Muller, D. Brauhaus, U. Schroder, U. Bottger, Appl. Phys. Lett. 99 , 102903 (2011)
Артикул Google ученый
P. Polakowski, J. Muller, Appl. Phys. Lett. 106 , 232905 (2015)
Артикул Google ученый
Дж. Мюллер, У. Шредер, Т.С. Boscke, I. Muller, U. Bottger, L. Wilde, J. Sundqvist, M. Lemberger, P. Kucher, T. Mikolajick, L. Frey, J. Appl. Phys. 110 , 114113 (2011)
Артикул Google ученый
Т.С. Боске, С. Тейхерт, Д.Браухаус, Дж. Мюллер, У. Шредер, У. Боттгер, Т. Миколаджик, Appl. Phys. Lett. 99 , 112904 (2011)
Артикул Google ученый
M.H. Ли, С. Fan, C.H. Тан, П. Чен, Ю. Чжоу, H.H. Chen, J.Y. Куо, М.Дж. Се, С. Лю, М. Ляо, К.А. Чен, К. Ли, М. Чен, К.В. Лю, IEEE IEDM 12 , 1 (2016)
Google ученый
А.Шарма, К. Рой, IEEE Electron Dev. Lett. 38 , 1165–1167 (2017)
Артикул Google ученый
E. Ko, H. Lee, Y. Goh, S. Jeon, C. Shin, J. Electron Dev. Soc. 5 , 306–309 (2017)
Google ученый
M.H. Ли, П. Чен, С. Изысканный. Kuo, H.H. Chen, S.S. Gu, Y.C. Чоу, Ч. Тан, Р. Хонг, З.Я. Ван, М. Ляо, К. Ли, М.C. Chen, C.W. Liu, IEEE VLSI-TSA 7942466 (2017)
S. Kasamatsu, S. Watanabe, C.S. Hwang, S. Han, Adv. Матер. 28 , 335–340 (2016)
Статья Google ученый
Y.H. Шин, И. Гринберг, И.В. Чен, А. Rappe, Nature 449 , 881–884 (2007)
Статья Google ученый
Ю.Л. Ли, С.Ю. Ху, З.К. Лю, Л.Q. Chen, Acta Mater. 50 , 395–411 (2002)
Артикул Google ученый
Y. Ishibashi, Y. Takagi, J. Phys. Soc. Япония 31 , 506–510 (1971)
Артикул Google ученый
D. Damjanovic, Rep. Prog. Phys. 61 , 1267–1324 (1998)
Артикул Google ученый
М. Даубер, К.М. Rabe, J.F. Scott, Rev. Mod. Phys. 77 , 1083–1128 (2005)
Артикул Google ученый
А.И. Хан, У. Радхакришана, К. Чаттерджи, С. Салахуддин, Д.А. Антониадис, IEEE Trans. Избрать. Dev. 63 , 4416–4422 (2016)
Артикул Google ученый
S. Khandelwal, J.P. Duarte, A.I. Хан, С. Салахуддин, К.Ху, разработчик IEEE Electron. Lett. 38 , 142–144 (2017)
Статья Google ученый
S.C. Chang, U.E. Avci, D.E. Никонов, И. Янг, IEEE J. Elxplor. SolidState Comput. Dev. Circ. 3 , 56–64 (2017)
Google ученый
Х. Ли, Ю. Юн, К. Шин, IEEE Electron Dev. Lett. 38 , 669–672 (2017)
Статья Google ученый
G. Pahwa, T. Dutta, A. Agarwal, S. Khandelwal, S. Salahuddin, C. Hu, Y.S. Чаухан, IEEE Trans. Избрать. Dev. 63 , 4981–4985 (2016)
Артикул Google ученый
G. Pahwa, T. Dutta, A. Agarwal, S. Khandelwal, S. Salahuddin, C. Hu, Y.S. Чаухан, IEEE Trans. Избрать. Dev. 63 , 4986–4992 (2016)
Артикул Google ученый
С. Смит, К. Чаттерджи, С. Салахуддин, IEEE Trans. Избрать. Dev. 65 , 295–298 (2018). https://doi.org/10.1109/TED.2017.2772780
Y. Li, K. Yao, G.S. Smudra, IEEE Trans. Избрать. Dev. 64 , 2403–2408 (2017)
Артикул Google ученый
G. Pahwa, T. Dutta, A. Agarwal, Y.S. Чаухан, IEEE Trans. Электрон Дев. 64 , 1366–1374 (2017)
Статья Google ученый
T Dutta, G Pahwa, A Agarwal, YS Chauhan, IEEE Electron Dev. Lett. 39 , 147–150 (2018). https://doi.org/10.1109/LED.2017.2770158
Т. Датта, Г. Пахва, А.Р. Триведи, С. Синха, А. Агарвал, Ю.С. Чаухан, IEEE Electron Dev. Lett. 38 , 1161–1164 (2017)
Артикул Google ученый
Y. Li, Y. Kang, X. Gong, IEEE Trans. Электрон Дев. 64 , 4317–4321 (2017)
Артикул Google ученый
S.K. Самал, С. Хандельвал, А.И. Хан, С. Салахуддин, Ч. Ху, С.К. Лим, в 2017 г. на международном симпозиуме IEEE / ACM по маломощной электронике и проектированию (ISLPED)
F.J. Morin, Phys. Rev. Lett. 3 , 34–36 (1959)
Артикул Google ученый
I.S. Inoue, M.J. Rozenberg, Adv. Funct. Матер. 18 , 2289–2292 (2008)
Статья Google ученый
П. Марков, Р.Е. Марвел, Х.Дж. Конли, К.Дж. Миллер, Р.Ф. Хаглунд-младший, С. Weiss, ACS Photonics 2 , 1175–1182 (2015)
Статья Google ученый
Y. Muraoka, Z. Hiroi, Appl. Phys. Lett. 80 , 583–585 (2002)
Артикул Google ученый
J. Leroy, A. Crunteanu, A. Bessaudou, F. Cosset, C. Champeaux, J.C. Orlianges, Appl.Phys. Lett. 100 , 213507 (2012)
Артикул Google ученый
А. Гупта, Р. Аггарвал, П. Гупта, Т. Дутта, Р.Дж. Нараян, Дж. Нараян, Прил. Phys. Lett. 95 , 111915 (2009)
Артикул Google ученый
G. Seo, B.J. Kim, Y.W. Ли, Х. Kim, Appl. Phys. Lett. 100 , 011908 (2012)
Артикул Google ученый
J. Yoon, G. Lee, C. Park, B.S. Mun, H. Ju, Appl. Phys. Lett. 105 , 083503 (2014)
Артикул Google ученый
H. Paik, J.A. Мойер, Т. Спила, Дж. У. Ташман, Дж. Манди, Э. Фриман, Н. Шукла, Дж. М. Лапано, Р. Энгель-Герберт, У. Цандер, Дж. Шуберт, Д.А. Мюллер, С. Датта, П. Шиффер, Д.Г. Schlom, Appl. Phys. Lett. 107 , 163101 (2015)
Артикул Google ученый
F.H. Chen, L.L. Fan, S. Chen, G.M. Ляо, Ю. Чен, П. Ву, Л. Сон, К. В. Цзоу, З. Я. Ву, заявл. Матер. Интер. 7 , 6875–6881 (2015)
Артикул Google ученый
W.A. Vitale, C.F. Молдован, М. Таманьоне, А. Паоне, А. Шулер, А.М. Ионеску, IEEE Electron Dev. Lett. 36 , 972–974 (2015)
Статья Google ученый
X.Лю, С. Садаф, С. Парк, С. Ким, Э. Ча, Д. Ли, Г.Ю. Юнг, Х. Хван, IEEE Electron Dev. Lett. 34 , 235–237 (2013)
Артикул Google ученый
А. Пракаш, Дж. Парк, Дж. Сонг, Дж. Ву, Э. Дж. Ча, Х. Хван, IEEE Electron Dev. Lett. 36 , 32–34 (2015)
Статья Google ученый
Д. Рузметов, Г. Гопалакришнан, Дж. Дэн, В.Narayanamurti, S. Ramanathan, J. Appl. Phys. 106 , 083702 (2009)
Артикул Google ученый
J.H. Парк, Дж.М. Кой, Т.С. Касирга, К. Хуанг, З. Фей, С. Хантер, Д. Х. Кобден, Nature 500 , 431–434 (2013)
Статья Google ученый
D.M. Ньюнс, Дж. Misewich, C.C. Цуэй, А. Гупта, Б.А. Скотт, А. Шротт, Appl. Phys.Lett. 73 , 780–782 (1998)
Артикул Google ученый
Z. Yang, Y. Zhou, S. Ramanathan, J. Appl. Phys. 111 , 014506 (2012)
Артикул Google ученый
Х. Цзи, Дж. Вей, Д. Нателсон, Nano Lett. 12 , 2988–2992 (2012)
Статья Google ученый
Ю. Чжоу, С. Раманатан, J. Appl. Phys. 111 , 084508 (2012)
Артикул Google ученый
Н. Шукла, А.В. Татхачари, А. Агравал, Х. Пайк, А. Азиз, Д.Г. Шлом, С. Гупта, Р. Энгель-Герберт, С. Датта, Nat. общ. 6 , 7812 (2015)
Артикул Google ученый
Дж. Фружье, Н. Шукла, Д. Дэн, М. Джерри, А. Азиз, Л.Лю, Г. Лавалле, Т.С. Майер, С. Гупта, С. Датта, на симпозиуме IEEE по VLSI Tech. 228–229 (2016)
А. Азиз, Н. Шукла, С. Датта, С.К. Гупта, IEEE Trans. Избрать. Dev. 64 , 1350–1357 (2017)
Артикул Google ученый
А. Азиз, Н. Шукла, С. Датта, С.К. Гупта, IEEE Trans. Избрать. Dev. 64 , 1358–1365 (2017)
Артикул Google ученый
H. Sun, Q. Liu, C. Li, S. Long, H. Lv, C. Bi, Z. Huo, L. Li, M. Liu, Adv. Funct. Матер. 24 , 5679–5686 (2014)
Артикул Google ученый
Дж. Сонг, Дж. Ву, С. Ли, А. Пракаш, Дж. Ю, К. Мун, Х. Хван, Elect. Dev. Lett. 37 , 932–934 (2016)
Статья Google ученый
С. Лим, Дж. Ю, Дж. Сон, Дж. Ву, Дж. Пак, Х.Хван, IEEE IEDM 34 , 7 (2016)
Google ученый
Н. Шукла, Б. Грисафе, Р.К. Гош, Н. Джао, А. Азиз, Дж. Фружье, М. Джерри, С. Сонд, С. Рувимов, Т. Орлова, С. Гупта, С. Датта, IEEE IEDM 34 , 6 (2016)
Google ученый
Дж. Пак, Д. Ли, Дж. Ю, Х. Хван, IEEE IEDM 23 , 7 (2017)
Google ученый
К. Юн, J.H. Ли, С. Ли, Дж. Х. Jeon, J.T. Jang, D.H. Kim, Y.H. Ким, Б. Park, Nano Lett. 17 , 1949–1955 (2017)
Артикул Google ученый
Дж. Шин, Э. Ко, К. Шин, IEEE Trans. Избрать. Dev. 65 , 19–22 (2018)
Статья Google ученый
W.A. Vitale, E.A. Касу, А. Бисвас, Т. Рошка, К. Альпер, А. Краммер, Г.В. Луонг, Q.T. Чжао, С. Мантл, А. Шулер, А. Ionescu, Sci. Отчет 7 , 355 (2017)
Статья Google ученый
Дж. Сонг, Дж. Пак, К. Мун, Дж. Ву, С. Лим, Дж. Ю, Д. Ли, Х. Хван, IEEE IEDM 25 , 3 (2016)
Google ученый
W. Devulder, K. Opsomer, J. Meersschaut, D. Deduytsche, M. Jurczak, L. Goux, C. Detavernier, ACS Comb Sci. 17 , 334–340 (2015)
Статья Google ученый
Маломощный туннельный транзистор для высокопроизводительных устройств возможен
ВАШИНГТОН, округ Колумбия – новый тип транзистора, который может сделать возможными быстрые и маломощные вычислительные устройства для приложений с ограниченным энергопотреблением, таких как интеллектуальные сенсорные сети, имплантируемые медицинские По мнению исследователей из Пенсильванского университета, электроника и ультрамобильные вычисления возможны. Новое устройство, получившее название туннельного полевого транзистора с почти разорванным зазором (TFET), использует квантово-механическое туннелирование электронов через сверхтонкий энергетический барьер для обеспечения высокого тока при низком напряжении.
Penn State, Национальный институт стандартов и технологий и IQE, производитель специализированных пластин, совместно представили свои выводы на Международной встрече по электронным устройствам в Вашингтоне, округ Колумбия. Встреча IEDM включает представителей всех основных компаний-производителей микросхем и является признанным форумом. для сообщения о прорыве в полупроводниковых и электронных технологиях.
Туннельные полевые транзисторы считаются потенциальной заменой нынешним КМОП-транзисторам, поскольку производители устройств ищут способ и дальше уменьшать размер транзисторов и размещать больше транзисторов в заданной области.Основная проблема, с которой сталкивается современная технология изготовления микросхем, заключается в том, что при уменьшении размера мощность, необходимая для работы транзисторов, не уменьшается скачкообразно. Результаты можно увидеть в батареях, которые разряжаются быстрее и увеличивают тепловыделение, что может повредить хрупкие электронные схемы. Различные новые типы транзисторной архитектуры с использованием материалов, отличных от стандартного кремния, изучаются для решения проблемы энергопотребления.
«Этот транзистор ранее был разработан в нашей лаборатории для замены МОП-транзисторов в логических приложениях и для решения проблем с питанием», – сказал ведущий автор и аспирант Пенсильванского университета Биджеш Раджамоханан.«В этой работе мы пошли дальше и продемонстрировали возможность работы на высоких частотах, что удобно для приложений, где важны проблемы с питанием, таких как обработка и передача информации от устройств, имплантированных в человеческое тело».
Для имплантированных устройств генерирование слишком большого количества энергии и тепла может привести к повреждению контролируемой ткани, в то время как разряд батареи требует частой операции по замене. Исследователи под руководством профессора электротехники Сумана Датта настроили материальный состав арсенида индия-галлия / арсенида галлия сурьмы так, чтобы энергетический барьер был близок к нулю – или почти разорван, что позволяло электронам туннелировать через барьер. при желании.Чтобы улучшить усиление, исследователи переместили все контакты в одну плоскость на верхней поверхности вертикального транзистора.
Это устройство было разработано в рамках более крупной программы, спонсируемой Национальным научным фондом через Исследовательский центр наносистемных инженерных разработок передовых автономных систем интегрированных датчиков и технологий (NERC-ASSIST). Более широкая цель программы ASSIST заключается в разработке безбатарейных носимых систем мониторинга здоровья с питанием от тела с участием учреждений штата Пенсильвания, Университета штата Северная Каролина, Университета Вирджинии и Международного университета Флориды.
Документ «Демонстрация полевого транзистора InGaAs / GaAsSb с почти разорванным зазором туннеля с ионами = 740 мкА / мкм, GM = 700 мкСм / мкм и характеристиками коммутации гигагерц при VDS = 0,5 В» будет доступен в публикации материалов конференции IEDM. .
2.9: Соединительные полевые транзисторы – Workforce LibreTexts
Полевой транзистор (FET) представляет собой униполярное устройство , проводящее ток, используя только один вид носителя заряда. Если он основан на пластине полупроводника N-типа, носителями являются электроны.И наоборот, устройство на основе P-типа использует только отверстия.
На схемном уровне работа полевого транзистора проста. Напряжение, приложенное к затвору , входному элементу, управляет сопротивлением канала , униполярной области между областями затвора. (Рисунок ниже) В N-канальном устройстве это слегка легированная пластина кремния N-типа с выводами на концах. Выводы 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.
«Чистота рядом с благочестием» относится к производству полевых транзисторов. Хотя возможно изготовление биполярных транзисторов вне 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 диоде затвора. (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 (d) приведет к отсечке тока канала. 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 электронный ток, протекающий от (-) клеммы батареи к источнику полевого транзистора, через сток, возвращаясь к (+) клемме батареи. Этим потоком тока можно управлять, изменяя напряжение затвора. Нагрузка, включенная последовательно с батареей, видит усиленную версию изменяющегося напряжения затвора.
Также доступны полевые транзисторыс P-каналом. 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 интегральной схемы 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.
Соединительный полевой транзистор (тип статической индукции): (а) поперечное сечение, (б) 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 полевой транзистор JFET, за исключением того, что затвор представляет собой диод Шоттки, а не переходной диод. Диод Шоттки представляет собой металлический выпрямляющий контакт с полупроводником 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 из 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.
- Приложение обратного смещения к затвору изменяет сопротивление канала за счет расширения области обеднения затворного диода.
