Tranzistorová sonda s efektom poľa. Prahové napätie Ako sú navrhnuté napäťové relé
V energetických sieťach sa aj dnes vyskytujú prepätia alebo prepätia. Nikto ich nemá rád, pretože keď je napätie príliš nízke, žiarovky začnú slabo horieť a keď je napätie príliš vysoké, mnoho elektronických zariadení jednoducho horí. Táto záležitosť nás zasiahne do vreciek, nie do vreciek sieťové organizácie. Pokúsil sa niekto dokázať, že napätie bolo mimo normy a preto vyhorel televízor? Dostal niekto náhradu za zhorené zariadenie? Ja takých ľudí nepoznám.
Preto stojí za to premýšľať o ochrane vášho majetku pred škodlivými účinkami nestabilného napätia v sieti. Na tento účel môžete použiť stabilizátory alebo napäťové relé. Tu budeme hovoriť o druhých zariadeniach. Poďme zistiť, aké typy napäťových relé existujú, ako sú navrhnuté, ako ich používať a kde ich umiestniť. Nájdete tu aj vizuálnu schému zapojenia napäťového relé UZM-51M a RV-32A.
Aké typy napäťových relé existujú?
Dnes tieto zariadenia vyrába mnoho výrobcov. Sú to RV-32A od EKF, UZM-51M od Meander, CM-PVE od ABB, RM17UAS15 od Schneider Electric a ďalšie. Všetky z nich sú mikroprocesorové zariadenia určené na neustále monitorovanie napätia a ochranu elektrických inštalácií pred prepätím. Ak je sieťové napätie v rámci nastavených hodnôt na zariadení, potom všetko funguje. Ak napätie v sieti prekročí tieto limity, relé otvorí svoje napájacie kontakty a tým vypne záťaž.
Napäťové relé sa vyrábajú na monitorovanie jednofázových aj trojfázových sietí. Podľa toho, aký typ siete máte, vyberte vhodné relé. Môžu byť použité s akýmkoľvek uzemňovacím systémom vo vašej domácnosti.
Pamätajte, že napäťové relé nenahrádzajú ističe, RCD, RCBO, SPD).
Ako sú konštruované napäťové relé?
V ich vnútri sa nachádza výkonné relé s riadiacou cievkou. Výkonové kontakty relé spínajú fázový obvod. Nulový vodič zvyčajne prechádza cez zariadenia. Toto je implementované pre ľahkú inštaláciu.
Nižšie je snímka obrazovky z pasu UZM-51M
Aj na tele RV-32A je schému zapojenia, čo ukazuje, že neutrálny vodič cez zariadenie jednoducho prechádza prievan.
Ako pripojiť napäťové relé?
Toto zariadenie má dva kontakty na hornej a spodnej strane. Jedna je pripojená k „fáze“ a „nule“ prichádzajúcej zo siete a k druhej „fáze“ a „nule“ smerujúcej k záťaži. Sú podpísaní na prípade. Tu musíte byť opatrní, pretože pre jedného výrobcu je vstup pripojený k dolným kontaktom a pre iného - k hornému.
Pre relé UZM-51M je vstup pripojený k horným kontaktom a záťaž je pripojená k dolným.
Pre relé RV-32A je to naopak. Jeho vstup je pripojený k spodným kontaktom a záťaž je pripojená k horným.
Kde by malo byť nainštalované napäťové relé?
Takéto zariadenia by mali byť inštalované ihneď po vstupnom stroji. Je to potrebné, aby v kritickej situácii mohol chrániť všetky elektronické zariadenia v byte.
Moderné elektromery sú tiež elektronické zariadenia a pre nich je kritické príliš vysoké napätie. Preto stojí za to nainštalovať napäťové relé pred elektromer. Len tento bod je potrebné dohodnúť so sieťovou spoločnosťou, pretože relé bude musieť byť tiež zapečatené. Voliteľne môžete nainštalovať vstupný istič a napäťové relé do samostatnej plastovej krabice na utesnenie.
Všimnite si tiež, že napájacie kontakty UZM-51M sú navrhnuté pre maximálny zaťažovací prúd 63A a RV-32A iba pre 32A. Určite tomu venujte svoj čas Osobitná pozornosť. Ak máte menovitý prúd vstupného ističa väčší ako 32A, relé od EKF už nie je možné použiť.
Oba typy relé sú namontované na štandardnej DIN lište a zaberajú dva moduly v skrini.
Nižšie uvádzam dva vizuálne diagramy, ktoré vám môžu pomôcť pochopiť podstatu spojenia. V prvom diagrame je pripojený UZM-51M a v druhom RV-32A.
Konfigurácia a činnosť napäťového relé UZM-51M
Zapnuté toto zariadenie K dispozícii sú dva manuálne ovládače.
Horný regulátor používa skrutkovač na nastavenie horného prahu napätia. Ide o 240, 250, 255, 260, 265, 270, 275, 280, 285, 290 V. Chyba je ± 3V.
Spodný regulátor nastavuje dolný prah vypínacieho napätia. Sú to 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 175, 190, 210 V. Chyba je ± 3V.
Po pripojení napájania relé najskôr podrží 5 sekúnd a až potom začne blikať zelená kontrolka, čo znamená, že sa počíta zadaný čas zopnutia. Ak je napätie v rámci nastavených prahových hodnôt, rozsvietia sa žlté a zelené indikátory a záťaž je napájaná. Spustenie zariadenia môžete urýchliť aj stlačením tlačidla „Test“.
Ak bolo relé vypnuté v dôsledku prekročenia prahových hodnôt sieťového napätia, automaticky sa zapne 10 sekúnd po tom, čo sa sieťové napätie vráti na určené limity.
Toto relé má schopnosť nezávisle meniť čas oneskorenia zapnutia zariadenia. Oneskorenie môže byť len 10 sekúnd alebo 6 minút. Ako to nastaviť? Robí sa to takto:
- Vypnite relé stlačením tlačidla "Test".
- Znova stlačte a podržte tlačidlo „Test“, kým indikátor nezačne blikať. Ak zelený indikátor začne blikať, čas oneskorenia je nastavený na 10 sekúnd. Ak červený indikátor začne blikať, oneskorenie je 6 minút.
- Uvoľnite tlačidlo "Test".
- Opätovným stlačením tlačidla "Test" zapnete relé a prepnete ho do prevádzkového režimu.
Upozorňujeme tiež, že keď stlačíte tlačidlo "Test" v núdzovom režime, relé nezapne záťaž.
Keď sa napätie v sieti priblíži k hornej hranici, červený indikátor začne blikať. Keď sieť prekročí limity, záťaž sa odpojí, žltý indikátor zhasne a červený indikátor začne nepretržite svietiť.
Keď sa sieťové napätie priblíži k spodnej hranici, zelený indikátor začne blikať. Keď napätie prekročí limity, začne sa počítať oneskorenie vypnutia a začne blikať červený indikátor. Po uplynutí doby oneskorenia sa záťaž vypne, žltý indikátor zhasne a každé dve sekundy sa rozsvieti červený indikátor.
Striedavé blikanie červeného a zeleného indikátora znamená, že ste násilne odpojili záťaž od siete stlačením tlačidla "Test". Opätovným stlačením a podržaním na 2 sekundy sa zariadenie vráti do pracovného stavu.
Teraz si myslím, že sa nenecháte zmiasť blikaním týchto indikátorov.
Nastavenie a obsluha napäťového relé RV-32A
Manuálne ovládače sú už štyri.
Ľavý horný regulátor používa malý štrbinový skrutkovač na nastavenie horného prahu vypínacieho napätia. Ide o 225, 235, 245, 255, 265, 275 V.
Ľavý dolný regulátor nastavuje dolný prah vypínacieho napätia. Ide o 165, 175, 185, 195, 205, 215 V.
Pravý horný gombík nastavuje oneskorenie odozvy zariadenia v prípade núdze. Sú to 0,1, 2, 4, 6, 8, 10 sekúnd.
Pravý dolný gombík nastavuje čas oneskorenia napájania záťaže po návrate sieťového napätia do stanovených limitov. Sú to 0,3, 6, 12, 18, 24, 30 sekúnd.
Toto relé má chybu 3% nastaveného prahu.
Signalizácia indikátora RV-32A:
- V prevádzkovom režime svieti žltý indikátor „R/T“ na zariadení.
- Keď napätie v sieti prekročí nastavenú hornú hranicu, rozsvieti sa červený indikátor „U>“ a začne blikať žltý indikátor „R/T“.
- Keď napätie v sieti prekročí dolnú hranicu, rozsvieti sa červený indikátor „U“.<" и начнет мигать желтый индикатор "R/T".
Teraz si myslím, že sa nebudete zmiasť ani blikajúcimi indikátormi tohto napäťového relé.
Používate doma napäťové relé?
Usmejme sa:
Muža prijali do nemocnice so zlomeninou čeľuste na troch miestach. Keď sa prebral a bol schopný hovoriť, chirurg sa spýtal, čo sa stalo.
- Pracujem ako obsluha bagra. V piatok večer, keď som išiel z práce, som si všimol otvorený poklop blízko staveniska. Aby do nej nespadol nejaký okoloidúci, priviezol si bager a poklop zakryl vedrom. V pondelok prídem do práce, naštartujem bager, zdvihnem vedro a z poklopu vylezú traja elektrikári...
Polovodičové diódy sú komerčne dostupné komponenty elektronických obvodov. Práve na nich sú postavené usmerňovače. Ponuka diód je mimoriadne široká. Aby ste ich správne používali v usmerňovačoch, musíte poznať a pochopiť význam ich základných technických charakteristík.
Hlavné statické charakteristiky polovodičových diód sú uvedené nižšie.
2.1. Prahové napätie
Prahové napätie U pg je hodnota napätia na prechode, od ktorej polovodičová dióda vedie prúd. Pri priepustnom napätí pod prahovou hodnotou dióda prakticky nevedie prúd. Všeobecne sa uznáva, že prahové napätie je 0,7 V pre kremíkové zariadenia a 0,3 V pre germániové zariadenia. Ako bolo uvedené vyššie, skutočný pokles napätia medzi svorkami diódy Ud je vždy väčší ako prahová hodnota U pg (obr. 10, a).
U Pre kremíkové zariadenia je skutočný pokles napätia
1 V. Prahové napätie sa líši od vzorky k vzorke, dokonca aj pre zariadenia rovnakého typu (obr. 10, b). Pre diskrétne diódy môže tento rozdiel dosiahnuť 0,1 V. Pre diódy vyrobené integrovanou technológiou nepresahuje 0,01 V. Preto sa priame vetvy charakteristík prúdového napätia polovodičových zariadení nezhodujú.
Prahové napätie polovodičových diód závisí aj od teploty. S rastúcou teplotou prechodu klesá rýchlosťou – 2,5 mV/0 C. To znamená, že aj keď sa priame vetvy charakteristík dvoch diód na začiatku zhodovali (obr. 10, c), potom keď sa napríklad dióda 1 zahreje na teplotu presahujúcu teplotu diódy 2, priama vetva prúdu -napäťová charakteristika 1. diódy sa posunie doľava (bodkovaná čiara na obr. 10, c).
2.2. Menovitý prúd
Menovitým rozumieme maximálny jednosmerný prúd, ktorý môže pretekať diódou ľubovoľne dlho bez zničenia zariadenia. Koncepcia menovitého prúdu súvisí s pojmom prípustná strata výkonu v dióde.
Keď zariadením preteká prúd I pr v dôsledku konečného poklesu napätia U pr cez zariadenie, v zariadení sa uvoľní výkon P v =U pr I pr. To vedie k zahrievaniu spoja, t.j. jeho teplota Tp presahuje teplotu okolia TO. Ten spôsobuje odtok tepla z prechodu do okolia, teda stratu výkonu. Čím vyššia je teplota prechodu Tp v porovnaní s teplotou okolia T0, tým väčší je stratový výkon. Je zrejmé, že pri P v =konst, zvýšenie rozptylovej sily P pretekov, spôsobené zvýšením teploty prechodu, môže viesť k tepelnej rovnováhe P v =P pretekoch, pozorované pri určitej prechodovej teplote. Predpokladá sa, že vzťah medzi rozptylovým výkonom P a teplotným rozdielom T = T p –T 0 je lineárny pre malé teplotné rozdiely T . Tento vzťah sa zvyčajne zapisuje vo forme vzťahu T=RT P závody podobného Ohmovmu zákonu pre odporové elektrické obvody. Koeficient RT sa nazýva tepelný odpor úseku prechodového média. RT je prakticky určené povrchom tela diódy. Keďže kryty diód sú zjednotené, každý konkrétny typ diódy zodpovedá veľmi špecifickej hodnote RT.
Ako je známe, teplota p-n prechodov je obmedzená na určitú prípustnú hodnotu T p dp, ktorej prekročenie znamená poruchu zariadenia. Pre kremíkové zariadenia T p dp ≈ (175÷ 200) °C a pre germánium
niev T p dp ≈ (125÷ 150) °C.
Z toho vyplýva, že pri izbovej teplote existuje pre každý konkrétny typ diódy koncept prípustného rozptylu výkonu
T pdp − T 0 P dis.dp(T pdp) RT .
V podmienkach tepelnej rovnováhy je teda výkon uvoľnený v zariadení obmedzený:
T dp − T 0 |
|||||
Berúc do úvahy približnú stálosť poklesu napätia v priepustnom smere cez polovodičové diódy
P ex dp = I d dpU p = I d dp const ≈ I d dp 1B = | I d dp |.
Z toho vyplýva: I ddp = T ddp − T 0 . Vzhľadom na stálosť U p = 1V výkon
Výkon uvoľnený v dióde je určený priemerným prúdom cez diódu.
Potom I d dp = I av dp.
Z tohto dôvodu je priemerný prúd cez diódu uvedený v technickej dokumentácii prípustnou hodnotou priemerného prúdu pri izbovej teplote. Keď sa teplota okolia zvýši, tento prúd sa musí primerane znížiť, aby sa predišlo poruche diódy. Zvýšenie I avg dp je možné v dôsledku zníženia RT. To znamená, že je potrebné zväčšiť povrch diódy odvádzajúci teplo, to znamená pridať k nej chladič.
Ako vyplýva z vyššie uvedeného, I av dp je miera prípustnej straty výkonu v dióde. Takže dióda s priemerným prúdom 1A je schopná rozptýliť výkon približne rovný 1 W pri izbovej teplote.
Pre každý konkrétny typ zariadenia teda existuje koncepcia prúdu, ktorá je prípustná pri izbovej teplote, ktorej prebytok vedie k vyhoreniu diódy. Menovitý prúd, ako prúd, ktorý zaručuje spoľahlivú prevádzku diódy, je zvolený menej ako je prípustné.
Menovitý prúd cez diódu klesá so zvyšujúcou sa teplotou okolia. Môže sa tiež zvýšiť znížením RT. Dosahuje sa to zväčšením povrchu diódy odvádzajúcej teplo - na telo diódy je pripevnený špeciálny konštrukčný prvok nazývaný chladič.
2.3. Špičkový (maximálny) prúd
Špičkové alebo maximálne prúdy cez diódu môžu výrazne prekročiť ich menovité hodnoty. Problém špičkových prúdov je zložitejší ako problém menovitých prúdov. Prípustné hodnoty špičkových prúdov v diódach závisia nielen od veľkosti, ale aj od trvania, ako aj od frekvencie ich opakovania. Takže pri frekvencii asi 50 Hz môžu špičkové prúdy trvajúce 5 ms prekročiť menovité prúdy 10 až 20-krát. Keď sa trvanie skráti na 2 ms, prúdové impulzy môžu prekročiť menovitý prúd 50 až 100-krát. Najčastejšie je ťažké určiť skutočné charakteristiky impulzných prúdov v elektrických obvodoch. Z tohto dôvodu je lepšie neprekračovať ich oficiálne prípustné hodnoty.
2.4. Reverzný prúd diódy
Spätný prúd pri izbovej teplote je zanedbateľný v kremíkových zariadeniach, ale významný v germániových zariadeniach. Žiaľ, tento prúd
rastie exponenciálne so zvyšujúcou sa teplotou prechodu. Dá sa to zhruba odhadnúť podľa vzorca
I o (T 1) = I o (T 0) 2 (T 1 − T 0)/10,
kde I® (T1) je spätný prúd pri teplote prechodu T1; I® (T 0 ) – spätný prúd meraný pri teplote prechodu T 0 . Prirodzene, hodnotenie prúdu pomocou tohto vzorca je tým spoľahlivejšie, čím je menšie T = T 1 – T 0.
2.5. Reverzné napätie
Spätné napätie U rev, ako technická charakteristika diódy, je v súlade s jej prierazným napätím. Prirodzene je to menšie ako prierazné napätie, pretože v prieraznom režime dióda stráca vlastnosť jednosmernej vodivosti - prestáva byť diódou. Zvyčajne sa U asi určuje s určitou rezervou.
Okrem uvedených statických technických charakteristík diódy existujú aj dynamické. Najdôležitejšie z nich sú uvedené nižšie.
2.6. Dynamický odpor diódy
Keďže pri U pr >0,1 V je priama vetva prúdovo-napäťovej charakteristiky diódy určená vzťahom (2), dynamický odpor zariadenia - jeho odolnosť proti prírastkom dopredného prúdu cez prechod - možno určiť pomocou a jednoduchý postup:
∂i |
/ϕ T |
I pr |
|||||||||||||||||
alebo r = |
|||||||||||||||||||
∂u |
|||||||||||||||||||
2.7. Čas vypnutia diódy
Ideálna dióda zapojená do série s odporovou záťažou (obr. 11, a) prechádza prúdom iba v priepustnom smere. Pri zmene znamienka napätia v obvode U c sa spätný prúd diódou zastaví.
sa objaví (obr. 11, b a c).
V skutočných polovodičových diódach sa otvorenie obvodu, keď sa znamienko napätia obvodu okamžite zmení z priameho na reverzné, nevyskytuje okamžite. Faktom je, že pri prechode cez kryštál ho jednosmerný prúd nasýti hlavnými nosičmi. Ich koncentrácia v kryštáli je úmerná veľkosti dopredného prúdu. Aby dióda otvorila obvod tak, aby sa kryštál stal nevodivým, je potrebné z kryštálu odstrániť hlavné prúdové nosiče, to znamená vytvoriť zónu vyčerpania na hranici kontaktu vrstiev kryštálu. p a n polovodič. Tento proces si vyžaduje čas. Počas tejto doby - doby resorpcie nosnej t r - vedie dióda prúd v spätnom smere, ako aj v priepustnom smere (obr. 12).
U c |
||||||||
U c |
||||||||
Na konci procesu resorpcie nastáva pomalý pokles spätného prúdu cez diódu na hodnotu I 0 (obr. 12, a). Resorpčný čas a čas doznievania spolu tvoria čas vypnutia diódy. Čas vypnutia diódy t off je technickou charakteristikou diódy.
U c |
||
t na |
||
U c |
||
Testovací obvod pre tranzistory s efektom poľa (redukované)
Doma je možné zmerať približne hlavné parametre PT a vybrať ich. Aby ste to dosiahli, musíte mať aspoň dva prístroje, z ktorých jeden meria prúd a druhý napätie, a dva zdroje energie. Po zostavení obvodu (1, 2) musíte najskôr nastaviť nulové napätie na bráne VT1 s odporom R1, posúvač R1 v spodnej polohe s odporom R2 nastaviť napätie zdroja odtoku Usi VT1 podľa referenčnej knihy, pre testovaný tranzistor, zvyčajne 10-12 voltov. Potom pripojte zariadenie PA2, prepnuté do režimu merania prúdu, k obvodu kolektora a odčítajte hodnotu, Ic.init je počiatočný odberový prúd, nazýva sa tiež saturačný prúd jednosmerného prúdu pri danom napätí zdroja kolektora a nulovom hradlovom zdroji. Napätie. Potom pomaly posúvajte posúvač R1 za údaj PA2 a akonáhle prúd klesne takmer na nulu (10-20 μA), zmerajte napätie medzi hradlom a zdrojom, toto napätie bude medzné napätie Uots.
Pre meranie strmosti charakteristiky SmA/V DC musíte opäť nastaviť nulové napätie U rezistorom R1, PA2 zobrazí Is.start. Rezistor R1 tiež pomaly zvyšuje napätie Uzi na jeden volt na PA1, pre zjednodušenie výpočtu bude PA2 vykazovať nižší prúd Ic. Ak teraz vydelíme rozdiel medzi dvoma hodnotami PA2 napätím Uzi, výsledný výsledok bude zodpovedať sklonu charakteristiky:
SmA/B=Is.začiatok - Is.measurement/Uzi.
Takto sa kontrolujú tranzistory s riadiacim p-n prechodom a kanálom typu p pre PT typu n, musíte obrátiť polaritu spínania Upit.
Existujú tiež izolované tranzistory s efektom hradlového poľa. Existujú dva typy tranzistorov MOS s indukovanými a vstavanými kanálmi.
Tranzistory prvého typu je možné použiť iba v režime obohatenia. Tranzistory druhého typu môžu pracovať v režime vyčerpania kanála aj v režime obohatenia kanála. Preto sa tranzistory s izolovaným hradlovým poľom často nazývajú tranzistory MOS alebo tranzistory MOS (polovodič z oxidu kovu).
V tranzistoroch MOS so vstavaným kanálom vodivý kanál vyrobený technologicky sa vytvorí, keď sa napätie na bráne rovná nule. Odtokový prúd môže byť riadený zmenou hodnoty a polarity napätia medzi bránou a zdrojom. Pri nejakom kladnom hradlovom napätí zdroja tranzistora s p-kanálom alebo zápornom napätí tranzistora s n-kanálom sa prúd v drenážnom obvode zastaví. Toto napätie sa nazýva medzné napätie (Uots). Tranzistor MOS so zabudovaným kanálom môže pracovať v režime obohacovania aj v režime vyčerpania kanála hlavnými nosičmi náboja.
Činnosť MOSFET indukovaného p-kanálom. Pri absencii predpätia (Usi = 0; Usi = 0) je povrchová vrstva polovodiča zvyčajne obohatená o elektróny. Vysvetľuje sa to prítomnosťou kladne nabitých iónov v dielektrickom filme, čo je dôsledkom predchádzajúcej oxidácie kremíka a jeho fotolitografického spracovania.
Napätie hradla, pri ktorom je kanál indukovaný, sa nazýva prahové napätie Unop. Keďže kanál sa objavuje postupne so zvyšujúcim sa napätím hradla, aby sa eliminovala nejednoznačnosť v jeho definícii, zvyčajne sa nastavuje určitá hodnota odtokového prúdu, nad ktorou sa má za to, že potenciál hradla dosiahol prahové napätie Unop.
Keď sa aplikuje záporné napätie, kanál sa rozširuje a prúd sa zvyšuje. Tranzistory MOS so vstavanými kanálmi teda pracujú v režime vyčerpania aj obohatenia.
Niekedy má štruktúra MOSFET zabudovanú diódu medzi zdrojom a odtokom. Dióda neovplyvňuje činnosť tranzistora, pretože je pripojená v opačnom smere k obvodu. Posledné generácie výkonových MOSFETov používajú na ochranu tranzistora vstavanú diódu.
Za hlavné parametre tranzistorov s efektom poľa sa považujú;
1 . Počiatočný odtokový prúd Is.init - odtokový prúd, keď je napätie medzi bránou a zdrojom nulové. Merané pri danej hodnote konštantného napätia Uc pre tranzistor daného typu.
2 . Zvyškový odtokový prúd Is.res. - odtokový prúd, keď napätie medzi bránou a zdrojom prekročí vypínacie napätie.
3 . Zvodový prúd brány Iz.ut - hradlový prúd pri danom napätí medzi hradlom a zvyšnými svorkami, navzájom uzavretými.
4 . Spätný prúd prechodu brána-odtok Iзс.о - prúd tečúci v obvode hradlo-odtok pri danom spätnom napätí medzi hradlom a odtokom a zvyšnými otvorenými svorkami.
5 . Spätný prúd prechodu brána-zdroj Izi.o - prúd tečúci v obvode hradlo-zdroj pri danom spätnom napätí medzi hradlom a zdrojom a zvyšnými otvorenými svorkami.
6 . Medzné napätie Uots - napätie medzi hradlom a zdrojom p-n prechodu alebo izolovaného hradlového tranzistora pracujúceho v režime vyčerpania, pri ktorom odberový prúd dosahuje špecifikovanú nízku hodnotu (zvyčajne 10 μA).
7 . Prahové napätie tranzistora s efektom poľa Upor - napätie medzi hradlom a zdrojom izolovaného hradlového tranzistora pracujúceho v režime obohatenia, pri ktorom odberový prúd dosiahne špecifikovanú nízku hodnotu (zvyčajne 10 μA).
8
. Strmosť charakteristík tranzistora s efektom poľa
S
- pomer zmeny odberového prúdu k zmene hradlového napätia pri striedavom skrate na výstupe tranzistora v obvode so spoločným zdrojom.
Pre tieto merania je tiež potrebné zaviesť medzi hradlo a zdroj prepínač polarity napätia. Prepínaním týmto spínačom polarity privádzanej na hradlo testovaného tranzistora sa merajú parametre PT. Postup je dosť dlhý, ale čo ak je k dispozícii iba jeden tester. A v tomto prípade je možné skontrolovať tranzistor s efektom poľa, proces overenia je rovnaký, ako je opísané vyššie, ale len ešte dlhšie, pretože bude potrebné vykonať veľa prepínaní a iných operácií. Tento spôsob kontroly a výberu PT nie je vhodný pri nákupe v obchodoch a na rádiových trhoch.
Ako viete, zostavenie jednosmerného voltmetra je oveľa jednoduchšie ako miliameter, ktorý má rovnakú hlavu a každý rádioamatér, dokonca aj začiatočník, má kombinované nástroje. Zložením zariadenia podľa schémy znázornenej na obrázku môžete výrazne zjednodušiť postup kontroly PT mnohonásobne. Toto zariadenie môžu vyrobiť aj začínajúci rádioamatéri, ktorí nemajú skúsenosti s prácou s PT. Zariadenie je napájané 9 voltami zo stabilizovaného meniča napätia zostaveného podľa obvodu z časopisu Radio (3).
Princíp merania parametrov PT. Po nastavení prepínačov SA1-SA3, SB2 do požadovanej polohy, v závislosti od typu a kanálu testovaného PT, pripojte ľubovoľný tester, ukazovateľ alebo digitálny (uprednostňuje sa), do zásuviek XS1, XS2, prepnite do režimu merania DC, pripojte k zásuvky XS3 v súlade s PT základňou a zapnite zariadenie vypínačom SA4.
Všetky komponenty zariadenia sú inštalované vo vhodnom puzdre, ktorého veľkosť závisí od veľkosti komponentov a použitej hlavy PA1. Na prednej strane sú PA1, SA1-SA3, XS1-XS2, R1, R2 s príslušnými nápismi označujúcimi funkcie. Prevodník je inštalovaný v tele zariadenia, z ktorého je konektor na pripojenie k batérii GB1.
Podrobnosti sondy
PA1 - mikroampérmeter typ M4200 s prúdom 300 μA, so stupnicou 15 V, je možné použiť aj iné, veľkosť puzdra bude závisieť od jeho rozmerov, pri výbere R3, R4 pri nastavovaní, R1, R2 - SP4-1, SPO-1 s odporom 4, 7 kOhm až 47 kOhm, R3, R4 - MLT-0,25, S2-23 a iné. Prepínače SA1 - 3P12NPM, 12P3N,PG2, PG3, P2K, SB1 - P2K. Páčkové spínače SA2 - SA4 - MT-1, P1T-1-1 a iné.
Transformátor TP1 v prevodníku je vyrobený z feritového pancierového magnetického jadra s vonkajším priemerom 30 a výškou 18 mm. Vinutie I obsahuje 17 závitov drôtu PEL 1,0, vinutie II obsahuje 2x40 závitov drôtu PEL 0,23. Je možné použiť ďalšie jadro s príslušným prepočtom.
Tranzistory VT1 - KT315, KT3102, VT2, VT3 - KT801A, KT801B, VT4 - KT805B a iné, diódy VD1, VD2 - KD522, KD521, VD4-VD7 - KD105, KD709 - dióda 5r 55LN1, K155LN1 .
Ako XS3 sa používa postieľka pre mikroobvody, inštalovaná na doske plošných spojov a prispájkovaná na typ PT (rozloženie kolíkov), aby sa neohli vodiče PT alebo iný zodpovedajúcim spôsobom spájkovaný konektor. Inštalácia je rozsiahla. Doska prevodníka je nainštalovaná na spodnej strane (zadný kryt).
Nastavenie testera FET
Nastavenie zariadenia sa prakticky nevyžaduje. Správne zostavený menič vyrobený z opraviteľných dielov začne pracovať okamžite, výstupné napätie 15 V sa nastaví trimovacím odporom R4, ktorý monitoruje napätie voltmetrom.
Potom sa posúvače rezistorov R1, R2 nastavia do najnižšej polohy podľa schémy, ktorá zodpovedá nulovému napätiu. Prepínač SA3 sa presunie do polohy 1,5 V a spínač SA2 do polohy Uzi. Po pripojení riadiaceho voltmetra k motoru R1 ním pohybujte sledovaním hodnoty PA1 na riadiacom voltmetri a ak sa líši, vyberte odpor odporu R3. Po výbere odporu R3 prepnite SA3 do polohy 15 V a potom posuňte posúvač R3, ovládajte napätie a ak sa tiež nezhoduje, vyberte R4. Týmto spôsobom sa nastavuje vnútorný voltmeter zariadenia. Po všetkých nastaveniach zatvorte zadný kryt, zariadenie je pripravené na použitie.
Ako ukazuje prax, pre rádioamatérov sú dôležité tieto ustanovenia:
1. Skontrolujte prevádzkyschopnosť PT. Na to zvyčajne stačí uistiť sa, že jeho parametre sú stabilné, „neplávajú“ a sú v rámci referenčných údajov.
2. Na základe určitých charakteristík vyberte z mála kópií PT, ktoré má rádioamatér k dispozícii, tie, ktoré sú vhodnejšie na použitie v zostavenom obvode. Zvyčajne tu funguje kvalitatívny princíp „viac je menej“.
Napríklad potrebujete tranzistor s efektom poľa s vyšším medzným napätím S alebo nižším. A z niekoľkých kópií sa vyberie ten s najlepšie (viac-menej) vybraným ukazovateľom. Vysoká presnosť meraných parametrov v praxi teda často nie je taká dôležitá, ako by sa mohlo zdať.
Napriek tomu navrhované zariadenie umožňuje kontrolovať výkon a najdôležitejšie vlastnosti PT s pomerne vysokou presnosťou.
Práca so zariadením
Pred zapnutím prístroja prepínačom SA1 nastavte typ kanála, SB2 sa nastaví do obohateného režimu, rezistory R1, R2 sa nastavia do nulových polôh, do zásuviek XS1 a XS2 sa pripojí tester prepnutý do režimu merania prúdu na limit ako je uvedené v referenčnej knihe pre tento PT, je vhodnejší digitálny tester s automatickou zmenou limitu, pretože počas meraní nebude potrebné prepínať limity. Presuňte SA2 do polohy Uс a SA3 do polohy 15 V. Vložte tranzistor s efektom poľa do konektora XS3 v súlade so základňou testovaného PT. Zapnutím zariadenia nastaví rezistor R2 napätie zdroja kolektora Usi špecifikované v príručke pre tento tranzistor. Presuňte SA2 do polohy Uzi a SA3 na 1,5 V. Stlačte tlačidlo SB1 „Measure“. v tomto prípade tester PA2 ukáže nejakú hodnotu, napríklad 0,8 mA na hranici 1 mA, táto hodnota udáva počiatočný odberový prúd Is.init. Zaznamenajte túto hodnotu pre daný PT. Potom sa posúvač R1 „Uzi“ pomaly pohybuje, pričom sa ovláda hradlové napätie cez PA1, napätie Uzi sa zvyšuje, kým odberový prúd Ic meraný testerom PA2 neklesne na špecifikované minimum, zvyčajne 10-20 µA, čím sa PA2 prepne na spodné limity. . Akonáhle prúd klesne na špecifikovanú hodnotu, odoberie sa údaj z PA1 (napríklad 0,9 V), toto napätie je jednosmerné medzné napätie Uots., tiež sa zaznamená.
Na meranie strmosti charakteristiky SmA/B nastavte tester PA2 na limit, ktorý bol pôvodne nastavený pre tento tranzistor a znížte Uzi na nulu, PA2 zobrazí Is.beginning. Rezistor R1 pomaly zvyšuje Uzi na 1 V podľa PA1, PA2 bude vykazovať nižší prúd Ic.meranie. Ak teraz odpočítame Is.measurement od Is.initial, bude to zodpovedať číselnej hodnote sklonu charakteristiky SmA/V DC. Uprednostňuje sa digitálny tester s automatickými zmenami limitov.
Týmto spôsobom bude možné vybrať PT s podobnými parametrami z rovnakej šarže s rovnakými alebo rôznymi písmenovými indexmi, pretože rôzne indexy indikujú iba rozptyl parametrov PT, takže KP303A má Uots. - 0,3-3,0 V, SmA/V - 1-4 a KP303V Uots. - 1,0 - 4,0 V, SmA/V - 2-4, ale niektoré PT s rôznymi indexmi môžu mať rovnaké hodnoty pre dané napätie zdroja odberu Usi. čo je pri výbere PT dosť dôležité.
Meranie parametrov MOSFETov so vstavaným kanálom, režim vyčerpania. Prepínač SA1 nastavuje typ kanálu, SB2 je nastavený do režimu vyčerpania, rezistory R1, R2 sú nastavené do nulových polôh, pripojte k zásuvkám XS1 a XS2 tester prepnutý do režimu merania prúdu na limit uvedený v príručke k tomuto PT. Presuňte SA2 do polohy Uс a SA3 do polohy 15 V Vložte PT do konektora XS3 v súlade so základňou testovaného PT. Pre dvojbránu alebo s PT substrátom je druhé hradlo, substrát pripojený ku kontaktu krytu „K“ konektora XS3. Rezistor R2 nastavuje napätie zdroja kolektora Usi špecifikované v príručke pre tento tranzistor. Potom prepnite SA2 do polohy Uzi a SA3 do polohy 1,5 V sa prepne do režimu merania minimálneho prúdu. Po zapnutí prístroja stlačte tlačidlo SB1, mikroampérmeter PA2 ukáže nejaký prúd, bude to počiatočný odberový prúd Is.init.
Keď sa napätie Ui zvýši, odberový prúd Ic sa zníži a pri určitej hodnote bude minimálny, asi 10 μA odčítané hodnoty z PA2 budú medzné napätie Uots.
Na kontrolu tranzistora v režime obohatenia sa prepínač SB2 presunie do polohy „Obohacovanie“ a zvýši sa hradlové napätie Uzi, pričom sa zvýši odberový prúd Ic.
Ako je uvedené vyššie, indukované kanálové MOSFETy môžu fungovať iba v režime obohatenia. Meranie parametrov poľom riadených tranzistorov typu MOS s indukovaným kanálom. Prepínač SA1 nastavuje typ kanálu, SB2 je nastavený do režimu obohatenia, rezistory R1, R2 sú nastavené do nulových polôh, pripojte k zásuvkám XS1 a XS2 tester prepnutý do režimu merania prúdu na limit uvedený v príručke k tomuto PT. Presuňte SA2 do polohy Uс a SA3 do polohy 15 V Vložte PT do konektora XS3 v súlade so základňou testovaného PT.
Pre dvojbránu alebo s PT substrátom je druhé hradlo, substrát pripojený ku kontaktu krytu „K“ konektora XS3. Rezistor R2 nastavuje napätie zdroja kolektora Usi špecifikované v príručke pre tento tranzistor. Potom prepnite SA2 do polohy Uzi a SA3 do polohy 1,5 V sa prepne do režimu merania minimálneho prúdu. Po zapnutí zariadenia stlačte tlačidlo SB1. Keď Uzi = 0, odberový prúd Iс = 0.
Zvyšovaním napätia Ui sledujte zmenu odtokového prúdu Ic a pri určitom napätí Ui sa odtokový prúd začne zvyšovať, bude to prahové napätie Uthr. S jeho ďalším zvyšovaním sa zvýši odberový prúd Ic.
Toto zariadenie dokáže merať parametre Is.init, Uots., S ma/V DC stredného a vysokého výkonu privedením požadovaného napätia na externý konektor XP1 podľa referenčných kníh pre tento jednosmerný prúd s pridaním potrebných limitov merania s interný voltmeter PA1, pridaním požadovaného počtu rezistorov do spínača SA3. Diódy VD5, VD6 chránia menič pred vonkajším napätím.
Ak nepotrebujete merať presné hodnoty Is.init a Uots., ale iba vybrať PT s podobnými parametrami, môžete namiesto PA2 zaradiť indikátory používané v domácich spotrebičoch na sledovanie úrovne signálu, M4762, M68501, M4248, M4223 a podobne, pričom k týmto indikátorom sa pridá spínač a bočníky pre rôzne prúdy. Všetky ostatné merania sa uskutočňujú podľa vyššie opísanej metódy. Toto zariadenie používam už viac ako šesť rokov. Je veľmi nápomocný pri návrhu tranzistorových zariadení s efektom poľa, kde sa na ne vzťahujú špeciálne požiadavky.
Literatúra:
1. Najjednoduchšie spôsoby kontroly prevádzkyschopnosti elektrických rádiových prvkov v opravárenských a amatérskych podmienkach, s. 70, 300 praktických rád. Bastanov V.G. - Moskva robotník 1986
2. Meranie parametrov a aplikácia tranzistorov s efektom poľa, - "Rádio", 1969, č. 03, s. 49-51
3. Stabilizovaný menič napätia - Rádio č.11 1981 str.61 (zahraničie).
4. Zábavné experimenty: niektoré možnosti tranzistora s efektom poľa - "Rádio", číslo 11, 1998. B. Ivanov
5. Nástavec na testovanie tranzistorov. Rádio č.1 – 2004, s.58-59.
6. Tester tranzistorov s efektom poľa - A. P. Kashkarov, A. L. Butov - Obvody pre domácich rádioamatérov str. 242-246, MRB-1275 2008
7. Meranie parametrov tranzistorov s efektom poľa, - "Rádio", 2007, č. 09, s. 24-26.
8. Meerson A.M. Rádiová meracia technika (3. vydanie). MRB - Vydanie 0960, s. 363-367. (1978)
Návrh do súťaže zaslali: Alexander Vasilievič Slinčenkov, Ozersk, Čeľabinská oblasť.
Tranzistor s efektom poľa. Definícia. Označenie. Klasifikácia (10+)
Tranzistor s efektom poľa
Tranzistor s efektom poľa (FET) je elektronické zariadenie, ktoré umožňuje regulovať prúd zmenou riadiaceho napätia. Ako som už napísal, na navrhovanie elektronických obvodov nie je potrebné rozumieť fyzikálnym princípom činnosti a návrhu elektronického zariadenia. Stačí vedieť, že ide o čiernu skrinku s určitými vlastnosťami. Nič sa nezmení, ak zrazu vynájdu novú technológiu, ktorá umožní vyrábať zariadenia s charakteristikami podobnými tranzistorom s efektom poľa, ale založených na iných princípoch. Zaradíme ich do rovnakých schém a nazveme ich terénnymi pracovníkmi.
Definícia tranzistora s efektom poľa
Tranzistor s efektom poľa je zariadenie so štyrmi vývodmi: Source, Drain, Gate, Substrát. Riadiace napätie sa aplikuje medzi Gate a Source. Vo väčšine prípadov je substrát vo vnútri balenia spojený so zdrojom, takže trčia tri vodiče. Niektoré typy tranzistorov s efektom poľa nemajú substrát (tranzistory s prechodom p-n).
Bohužiaľ, v článkoch sa pravidelne vyskytujú chyby, opravujú sa, články sa dopĺňajú, rozvíjajú a pripravujú sa nové. Prihláste sa na odber noviniek, aby ste boli informovaní.
