Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
транзистором, (а) Слабый ток через тело не вызывает свечения лампы. (Ь)
Транзистор усиливает ток, текущий через тело, так что лампа светится.
Теперь посмотрим на схему, представленную на рис. 1.3(A), где лампа
включена в коллекторную цепь транзистора. Возьмите снова свободные
провода в руки; на этот раз небольшой ток течет через сопротивление
вашего тела от батареи в базу транзистора. Транзистор действует как
усилитель тока, и лампа будет светиться, хотя тускло. Увлажнение кожи
уменьшает ее сопротивление и дает лучший результат. Слабый ток,
протекающий через ваше тело, вызывает в несколько сот раз больший ток
через лампу.
Цепь, приведенная на рис. 1.4(a), дает еще один пример использования
8 Усиление и транзисторы
транзистора для создания простого светового выключателя. В базовую цепь
транзистора включен кадмиево-сульфидный фотоэлемент ORP12, который ведет
себя как резистор, сопротивление которого зависит от освещенности. Когда
фотоэлемент находится в темноте, его сопротивление составляет несколько
мегаом и через транзистор течет пренебрежимо малый ток. При достаточно
ярком освещении сопротивление фотоэлемента падает до нескольких килоом и
базовый ток порядка миллиампера вызывает свечение лампы благодаря
усилению транзистора.
Полоса
___________------------------
Анод Катод
-------------М---------------
Выводы диода
Рис. 1.4. (а) Лампа, управляемая светом. (Ь) Реле, управляемое светом.
Повернув фотоэлемент к лампе, можно получить "электронную свечу": если
лампа выключена, а на фотоэлемент на короткое время попадает свет, то она
включится и будет светить, поскольку ток освещенного фотоэлемента будет
поддерживать это свечение. Чтобы погасить "свечу", необходимо просто
преградить путь свету между лампой и фотоэлементом.
На рис. 1.4(A) коллекторный ток используется для управления катушкой
Транзистор как усиливающее устройство 9
реле: контакты реле можно использовать для включения или выключения
любого устройства, такого, например, как мотор для открывания дверей
гаража, когда свет передних фар автомобиля освещает фотоэлемент ORP12.
Диод 1N4148 (аналог КД521А - Прим. перев.), подключенный параллельно
катушке реле, служит для ограничения выброса напряжения, возникающего в
катушке индуктивности при выключении тока. Параллельно соленоиду, которым
управляет транзистор, всегда должен быть подключен диод, иначе бросок
напряжения может вызвать пробой транзистора.
На рис. 1.5 показан способ еще большего увеличения коэффициента усиления
тока.
Рис. 1.5. (а) Схема Дарлингтона увеличивает коэффициент усиления тока.
(Ь) Подключение фотодиода и фототранзистора к схеме Дарлингтона.
У схемы из двух транзисторов, известной как схема Дарлингтона,
коэффициент усиления тока равен произведению коэффициентов усиления тока
этих транзисторов. Это связано с тем, что ток базы транзистора Тг равен
эмиттерному току транзистора Tv Если взяться руками за контакты 1 и 2, то
лампа будет светить ярко: эта схема намного чувствительнее, чем приведен-
10 Усиление и транзисторы
ная на рис. 1.4(a). Большое усиление тока означает, что в качестве
датчиков света можно использовать фотодиод и фототранзистор, если
подключить их так, как показано на рис. 1.5(6).
Коэффициент усиления тока транзистора обычно обозначают символом hFP и
его величина может принимать значения от 10 до 1000 в зависимости от типа
транзистора. Коэффициент усиления тока транзистора ВС 107 обычно лежит в
диапазоне от 100 до 400, причем этот параметр не задается точно
производителем. Для схемы Дарлингтона
^retotal = V/i l х hFE2 ¦
1.3 Введение в твердотельную электронику
1.3.1 Вступление
Транзистор изготавливается из полупроводникового материала двух различных
типов. Для понимания работы транзистора необходимо рассмотреть некоторые
свойства этого необычного класса материалов, называемых полупроводниками.
1.3.2 Полупроводники
По своим электрическим свойствам твердые вещества можно разделить на три
класса: проводники, изоляторы и полупроводники. Класс, в который попадает
тот или иной материал, зависит от поведения электронов на внешней орбите
атома. В случае изолятора, такого как полиэтилен, эти валентные электроны
прочно связаны с ядром и лишь немногие из них способны порвать связь со
своими атомами и участвовать в движении, образующем электрический ток. В
проводнике, таком как медь, очень много свободных электронов при любой
температуре выше абсолютного нуля, поскольку валентные электроны совсем
слабо связаны со своими атомами и свободно дрейфуют.
Полупроводники являются необычными материалами. Полупроводником, чаще все
применяемым в транзисторах, является кремний, хотя используется и
германий. Оба эти элемента - четырехвалентные, то есть на внешней орбите
их атомов находятся по четыре электрона. Кристаллы кремния и германия
имеют очень ясную и стройную структуру, благодаря которой атомы
удерживаются вместе в устойчивом образовании; говорят, что устойчивость
