Khi làm việc với các mạch điện phức tạp, sẽ rất hữu ích khi sử dụng các thủ thuật kỹ thuật khác nhau cho phép bạn đạt được mục tiêu mà không cần cố gắng nhiều. Một trong số đó là việc tạo ra các công tắc bóng bán dẫn. Họ là ai? Tại sao chúng phải được tạo ra? Tại sao chúng còn được gọi là "chìa khóa điện tử"? Các tính năng của quy trình này là gì và tôi nên chú ý đến điều gì?
Công tắc bóng bán dẫn được làm bằng gì
Chúng được tạo ra bằng bóng bán dẫn hiệu ứng trường hoặc bóng bán dẫn lưỡng cực. Các khóa trước đây được chia thành MIS và các khóa có điểm nối p-n điều khiển. Trong số những cái lưỡng cực, những cái không bão hòa được phân biệt. Một phím bán dẫn 12 Volt sẽ có thể đáp ứng các nhu cầu cơ bản của một người nghiệp dư về radio.
Chế độ hoạt động tĩnh
Nó phân tích trạng thái riêng tư và công khai của khóa. Đầu vào đầu tiên chứa mức điện áp thấp, cho biết tín hiệu logic 0. Trong chế độ này, cả hai quá trình chuyển đổi đều theo hướng ngược lại (thu được một điểm cắt). Và chỉ có nhiệt mới có thể ảnh hưởng đến dòng điện của bộ thu. Ở trạng thái mở, ở đầu vào của phím có mức điện áp cao tương ứng với tín hiệu đơn vị logic. Có thể làm việc ở hai chế độđồng thời. Hiệu suất như vậy có thể nằm trong vùng bão hòa hoặc vùng tuyến tính của đặc tính đầu ra. Chúng tôi sẽ xem xét chi tiết hơn về chúng.
Độ bão hòa chính
Trong những trường hợp như vậy, các điểm nối bóng bán dẫn được phân cực thuận. Do đó, nếu dòng điện cơ bản thay đổi, thì giá trị bộ thu sẽ không thay đổi. Trong bóng bán dẫn silicon, cần xấp xỉ 0,8 V để có được phân cực, trong khi đối với bóng bán dẫn germani, điện áp dao động trong khoảng 0,2-0,4 V. Nói chung, độ bão hòa chính đạt được như thế nào? Điều này làm tăng dòng điện cơ bản. Nhưng mọi thứ đều có giới hạn của nó, cũng như độ bão hòa ngày càng tăng. Vì vậy, khi đạt đến một giá trị hiện tại nhất định, nó sẽ ngừng tăng. Và tại sao phải thực hiện bão hòa chính? Có một hệ số đặc biệt hiển thị trạng thái của sự việc. Với sự gia tăng của nó, khả năng chịu tải của các công tắc bóng bán dẫn tăng lên, các yếu tố gây mất ổn định bắt đầu ảnh hưởng với lực ít hơn, nhưng hiệu suất giảm đi. Do đó, giá trị của hệ số bão hòa được chọn từ các cân nhắc thỏa hiệp, tập trung vào nhiệm vụ sẽ cần thực hiện.
Nhược điểm của khóa không bão hòa
Và điều gì sẽ xảy ra nếu chưa đạt được giá trị tối ưu? Sau đó sẽ có những bất lợi như vậy:
- Điện áp của khóa công khai sẽ giảm và mất khoảng 0,5 V.
- Khả năng chống ồn sẽ kém đi. Điều này là do điện trở đầu vào tăng lên được quan sát thấy trong các phím khi chúng ở trạng thái mở. Do đó, nhiễu như tăng điện cũng sẽ dẫn đếnthay đổi các thông số của bóng bán dẫn.
- Phím bão hòa có độ ổn định nhiệt độ đáng kể.
Như bạn có thể thấy, quá trình này vẫn tốt hơn nên thực hiện để cuối cùng có được một thiết bị hoàn hảo hơn.
Hiệu suất
Thông số này phụ thuộc vào tần số tối đa cho phép khi chuyển đổi tín hiệu có thể được thực hiện. Điều này, đến lượt nó, phụ thuộc vào thời gian của quá độ, được xác định bởi quán tính của bóng bán dẫn, cũng như ảnh hưởng của các thông số ký sinh. Để đặc trưng cho tốc độ của phần tử logic, người ta thường chỉ ra thời gian trung bình xảy ra khi tín hiệu bị trễ khi nó được truyền đến công tắc bóng bán dẫn. Biểu đồ hiển thị nó thường chỉ hiển thị một phạm vi phản hồi trung bình như vậy.
Tương tác với các phím khác
Các phần tử kết nối được sử dụng cho việc này. Vì vậy, nếu khóa đầu tiên ở đầu ra có mức điện áp cao, thì khóa thứ hai sẽ mở ở đầu vào và hoạt động ở chế độ xác định. Và ngược lại. Một mạch giao tiếp như vậy ảnh hưởng đáng kể đến các quá trình nhất thời xảy ra trong quá trình chuyển mạch và tốc độ của các phím. Đây là cách hoạt động của công tắc bóng bán dẫn. Phổ biến nhất là các mạch trong đó sự tương tác chỉ diễn ra giữa hai bóng bán dẫn. Nhưng điều này không có nghĩa là điều này không thể được thực hiện bởi một thiết bị trong đó ba, bốn hoặc thậm chí nhiều phần tử sẽ được sử dụng. Nhưng trong thực tế, rất khó để tìm thấy một ứng dụng cho việc này,do đó, hoạt động của công tắc bóng bán dẫn loại này không được sử dụng.
Chọn gì
Điều gì tốt hơn để làm việc với? Hãy tưởng tượng rằng chúng ta có một công tắc bóng bán dẫn đơn giản, điện áp cung cấp của nó là 0,5 V. Sau đó, sử dụng một máy hiện sóng, có thể nắm bắt được tất cả các thay đổi. Nếu dòng điện thu được đặt thành 0,5mA, thì điện áp sẽ giảm 40mV (cơ sở sẽ là khoảng 0,8V). Theo tiêu chuẩn của nhiệm vụ, chúng ta có thể nói rằng đây là một sai lệch khá đáng kể, dẫn đến hạn chế việc sử dụng trong một số mạch, ví dụ, trong các bộ chuyển mạch tín hiệu tương tự. Do đó, họ sử dụng các bóng bán dẫn hiệu ứng trường đặc biệt, nơi có một điểm nối p-n điều khiển. Ưu điểm của họ so với người anh em họ lưỡng cực là:
- Lượng điện áp dư nhỏ trên phím ở trạng thái nối dây.
- Điện trở cao và kết quả là một dòng điện nhỏ chạy qua một phần tử đóng.
- Tiêu thụ điện năng thấp, do đó không cần điện áp điều khiển đáng kể.
- Có thể chuyển đổi tín hiệu điện mức thấp là đơn vị của microvolt.
Phím rơ le bóng bán dẫn là ứng dụng lý tưởng cho lĩnh vực này. Tất nhiên, thông báo này được đăng ở đây chỉ để độc giả có ý tưởng về ứng dụng của họ. Một chút kiến thức và sự khéo léo - và khả năng triển khai trong đó có công tắc bóng bán dẫn, rất nhiều thứ sẽ được phát minh.
Ví dụ về công việc
Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn,cách hoạt động của một công tắc bóng bán dẫn đơn giản. Tín hiệu chuyển mạch được truyền từ một đầu vào và loại bỏ khỏi một đầu ra khác. Để khóa chìa khóa, một điện áp được áp dụng cho cổng của bóng bán dẫn, vượt quá giá trị của nguồn và thoát ra một giá trị lớn hơn 2-3 V. Nhưng trong trường hợp này, cần lưu ý không vượt ra ngoài phạm vi cho phép. Khi khóa được đóng, điện trở của nó tương đối lớn - hơn 10 ôm. Giá trị này có được do thực tế là dòng điện phân cực ngược của đường giao nhau p-n ảnh hưởng thêm. Ở trạng thái tương tự, điện dung giữa mạch tín hiệu chuyển mạch và điện cực điều khiển dao động trong khoảng 3-30 pF. Bây giờ chúng ta hãy mở công tắc bóng bán dẫn. Mạch và thực hành sẽ cho thấy rằng khi đó điện áp của điện cực điều khiển sẽ gần bằng không, và phụ thuộc nhiều vào điện trở tải và đặc tính điện áp chuyển mạch. Điều này là do toàn bộ hệ thống tương tác của cổng, cống và nguồn của bóng bán dẫn. Điều này tạo ra một số vấn đề cho hoạt động của chế độ ngắt chương trình.
Để giải quyết vấn đề này, nhiều mạch khác nhau đã được phát triển để ổn định điện áp chạy giữa kênh và cổng. Hơn nữa, do các đặc tính vật lý, thậm chí một diode có thể được sử dụng trong khả năng này. Để làm điều này, nó phải được bao gồm trong hướng chuyển tiếp của điện áp chặn. Nếu tình huống cần thiết được tạo ra, diode sẽ đóng lại và đường giao nhau p-n sẽ mở ra. Để khi điện áp chuyển mạch thay đổi, nó vẫn mở và điện trở của kênh của nó không thay đổi, giữa nguồn và đầu vào của khóa, bạn có thểbật điện trở cao trở. Và sự hiện diện của tụ điện sẽ tăng tốc đáng kể quá trình sạc lại bình.
Tính toán phím bóng bán dẫn
Để dễ hiểu, tôi đưa ra một ví dụ về phép tính, bạn có thể thay thế dữ liệu của mình:
1) Bộ phát - 45 V. Tổng công suất tiêu thụ - 500 mw. Bộ thu - phát - 0,2 V. Tần số hoạt động giới hạn - 100 MHz. Bộ phát gốc - 0,9 V. Dòng thu - 100 mA. Hệ số chuyển nhượng vãng lai thống kê - 200.
2) Điện trở 60mA: 5-1, 35-0, 2=3, 45.
3) Xếp hạng điện trở của bộ thu: 3,45 / 0,06=57,5 ohm.
4) Để thuận tiện, chúng tôi lấy giá trị 62 Ohm: 3, 45 / 62=0, 0556 mA.
5) Chúng tôi coi dòng điện cơ bản: 56 / 200=0,28 mA (0,00028 A).
6) Điện trở cơ bản sẽ là bao nhiêu: 5 - 0, 9=4, 1V.
7) Xác định điện trở của điện trở cơ bản: 4, 1 / 0, 00028 \u003d 14, 642, 9 Ohm.
Kết
Và cuối cùng là về cái tên "chìa khóa điện tử". Thực tế là trạng thái thay đổi dưới ảnh hưởng của dòng điện. Và anh ta đại diện cho cái gì? Đúng vậy, tổng các khoản phí điện tử. Đây là nơi xuất phát cái tên thứ hai. Đó là tất cả. Như bạn thấy, nguyên lý hoạt động và cách bố trí các công tắc của transistor không phải là một cái gì đó phức tạp nên việc hiểu rõ đây là một nhiệm vụ khả thi. Cần lưu ý rằng ngay cả tác giả của bài viết này cũng cần sử dụng một số tài liệu tham khảo để làm mới trí nhớ của chính mình. Do đó, nếu bạn có thắc mắc về thuật ngữ, tôi khuyên bạn nên nhớ lại sự sẵn có của các từ điển kỹ thuật và tìm kiếm một từ mới.thông tin về công tắc bóng bán dẫn có ở đó.
