Сонячна батарея з транзисторів своїми руками: покрокова інструкція, відео по збірці. Як зробити сонячну батарею з транзисторів або діодів? Як зробити транзистор домашніх умовах

Електроніка оточує нас усюди. Але практично ніхто не замислюється про те, як вся ця штука працює. Насправді все досить просто. Саме це ми і постараємося сьогодні показати. А почнемо з такого важливого елемента, як транзистор. Розповімо, що це таке, що робить, і як працює транзистор.

Що таке транзистор?

транзистор - напівпровідниковий прилад, призначений для управління електричним струмом.

Де застосовуються транзистори? Так скрізь! Без транзисторів не обходиться практично жодна сучасна електрична схема. Вони повсюдно використовуються при виробництві обчислювальної техніки, аудіо- і відео-апаратури.

Часи, коли радянські мікросхеми були найбільшими в світі, Пройшли, і розмір сучасних транзисторів дуже малий. Так, найменші з пристроїв мають розмір порядку нанометра!

префікс нано- позначає величину порядку десять в мінус дев'ятого ступеня.

Однак існують і гігантські екземпляри, які використовуються переважно в галузях енергетики та промисловості.

Існують різні типи транзисторів: біполярні і полярні, прямий і зворотній провідності. Проте, в основі роботи цих приладів лежить один і той же принцип. Транзистор - прилад напівпровідниковий. Як відомо, в напівпровіднику носіями заряду є електрони або дірки.

Область з надлишком електронів позначається буквою n (Negative), а область з доречнийпровідністю - p (Positive).

Як працює транзистор?

Щоб все було гранично ясно, розглянемо роботу біполярного транзистора (найпопулярніший вид).

(Далі - просто транзистор) являє собою кристал напівпровідника (найчастіше використовується кремній або германій), Розділений на три зони з різною електропровідністю. Зони називаються відповідно колектором, базою і емітером. Пристрій транзистора і його схематичне зображення показані на малюнку ні ж

Розділяють транзистори прямого і зворотного провідності. Транзистори p-n-p називаються транзисторами з прямою провідністю, а транзистори n-p-n - зі зворотним.

Тепер про те, які є два режими роботи транзисторів. Сама робота транзистора схожа на роботу водопровідного крана або вентиля. Тільки замість води - електричний струм. Можливі два стану транзистора - робоче (транзистор відкритий) і стан спокою (транзистор закритий).

Що це означає? Коли транзистор закритий, через нього не тече струм. У відкритому стані, коли на базу подається малий керуючий струм, транзистор відкривається, і великий струм починає текти через емітер-колектор.

Фізичні процеси в транзисторі

А тепер докладніше про те, чому все відбувається саме так, тобто чому транзистор відкривається і закривається. Візьмемо біполярний транзистор. Нехай це буде n-p-n транзистор.

Якщо підключити джерело живлення між колектором і емітером, електрони колектора почнуть притягатися до плюса, однак струму між колектором і емітером не буде. Цьому заважає прошарок бази і сам шар емітера.

Якщо ж підключити додаткове джерело між базою і емітером, електрони з n області емітера почнуть проникати в область баз. В результаті область бази збагатитися вільними електронами, частина з яких рекомбинирует з дірками, частина потече до плюса бази, а частина (більша частина) попрямує до колектора.

Таким чином, транзистор виходить відкритий, і в ньому тече струм емітер колектор. Якщо напруга на базі збільшити, збільшиться і ток колектор емітер. Причому, при малій зміні керуючої напруги спостерігається значне зростання струму через колектор-емітер. Саме на цьому ефекті і заснована робота транзисторів в підсилювачах.

Ось коротко і вся суть роботи транзисторів. Потрібно розрахувати підсилювач потужності на біполярних транзисторах за одну ніч, або виконати лабораторну роботу по дослідженню роботи транзистора? Це не проблема навіть для новачка, якщо скористатися допомогою фахівців нашого студентського сервісу.

Не соромтеся звертатися за професійною допомогою в таких важливих питаннях, як навчання! А тепер, коли у вас вже є уявлення про транзисторах, пропонуємо розслабитися і подивитися кліп групи Korn "Twisted transistor"! Наприклад, ви вирішили купити звіт по практиці, звертайтеся в Заочник.

Кількість областей застосування пристроїв, званих сонячними батареями, збільшується з кожним днем. Вони знаходять все більш широке застосування в військово-космічних галузях, промисловості, сільському господарстві, в побуті. Незважаючи на те що придбати таку батарею за розумною ціною стає все простіше, цікаво виготовити її своїми руками.

У цій статті даються практичні поради з виготовлення своїми руками сонячної батареї, яка може використовуватися як джерело струму для малопотужних радіоаматорських конструкцій.

Саморобна сонячна батарея з діодів або транзисторів - пристрій, цікаве не тільки з точки зору практичного застосування, але і для розуміння принципу її роботи. Причому для її виготовлення краще використовувати напівпровідникові прилади, випущені 30-40 років тому.

Як працює сонячна батарея?

Сонячна батарея як пристрій, що перетворює енергію світла в електричну енергію, відомо вже досить давно. Її робота заснована на явищі внутрішнього фотоефекту в p-n переході. Внутрішній фотоефект - явище виникнення в напівпровіднику додаткових носіїв струму (електронів або дірок) при поглинанні світла.

Електрони і дірки розділяються p-n переходом так, що електрони концентруються в n-області, а дірки - в p-області, в результаті між цими областями виникає ЕРС. Якщо до них підключити зовнішню навантаження, то при освітленні p-n переходу в ній виникне струм. Енергія сонця перетворюється в електричну енергію.

ЕРС і сила струму в такому напівпровіднику визначається наступними факторами:

• матеріалом напівпровідника (германій, кремній і т.д.);
• площею поверхні р-n переходу;
• освітленістю цього переходу.

Сила струму, створювана одним елементом, дуже мала, і для досягнення бажаного результату потрібно збирати модулі з великого числа таких елементів. Таке джерело струму не боїться коротких зауважень, оскільки величина сили струму, створюваного ним, обмежена деяким максимальним значенням - зазвичай кілька міліампер.

Саморобна сонячна батарея з напівпровідникових діодів або транзисторів

Необхідні для створення сонячної батареї р-n переходи є і у напівпровідникових діодів, і у транзисторів. У діода 1 р-n перехід, а транзистор має 2 таких переходу - між базою і колектором, між базою і емітером. Можливість використання напівпровідникового приладу в цій якості визначається 2-ма умовами:

• повинна існувати можливість відкрити р-n перехід;
• площа р-n переходу повинна бути досить великою.

Саморобна транзисторная сонячна батарея

Друга умова зазвичай виконується для потужних площинних транзисторів. Кремнієвий n-р-n транзистор КТ801 (а) цікавий тим, що у нього легко відкрити перехід. Досить натиснути плоскогубцями кришку і акуратно зняти її. У потужних германієвих транзисторів П210-П217 (б) потрібно акуратно розрізати кришку по лінії АА і зняти її.

Підготовлені транзистори, перш ніж використовувати їх в якості елементів сонячної батареї, слід перевірити. Для цього можна використовувати звичайний мультиметр. Переключивши прилад в режим вимірювання струму (межа кілька міліампер), включити його між базою і колектором або емітером транзистора, перехід якого добре освітлений. Прилад повинен показати невеликий струм - зазвичай частки міліампера, рідше трохи більше 1 мА. Переключивши мультиметр в режим вимірювання напруги (межа 1-3 В), ми повинні отримати значення вихідної напруги порядку декількох десятих часток вольта. Бажано розсортувати їх по групах з близькими значеннями вихідних напруг.

Для збільшення вихідного струму і робочої напруги застосовується змішане з'єднання елементів. Всередині груп елементи з близькими значеннями вихідних напруг з'єднуються паралельно. Загальний вихідний струм групи дорівнює сумі струмів окремих елементів. Групи між собою включаються послідовно. Їх вихідні напруги складаються. Для транзисторів зі структурою n-р-n полярність вихідної напруги буде протилежною.

Для складання джерела струму краще розробити монтажну плату з фольгованого склотекстоліти. Після розпаювання елементів, плату краще помістити в корпус відповідних розмірів і закрити зверху пластиною з оргскла. Джерело струму з декількох десятків транзисторів генерує напруга в кілька вольт при вихідному струмі в декілька міліампер. Її можна використовувати для підзарядки малопотужних акумуляторів, для харчування малопотужного радіоприймача та інших малопотужних електронних пристроїв.

Саморобна діодний сонячна батарея

Може бути виготовлена \u200b\u200bсвоїми руками і сонячна батарея на діодах. Як приклад опишемо виготовлення батарей на площинних кремнієвих діодах КД202. . Замість них можна використовувати інші напівпровідникові випрямлячі: Д242, Д237, Д226 і т.д.

Щоб відкрити р-n перехід діода КД202, потрібно виконати наступні операції:

1. Затиснувши діод в лещатах за фланець, відрізати, а потім акуратно розправити висновок анода, щоб потім можна було легко звільнити припаяний до р-n переходу мідний дріт.
2. Приклавши до зварного з'єднання ніж або інший гострий предмет, легкими ударами, повертаючи в лещатах діод, відокремити захисний фланець.

Приблизно так само можна відокремити захисний фланець і інших діодів.

У сонячній батареї підготовлені діоди, як і транзистори в поступовим зниженням дози, з'єднуються змішано. У кожній групі елементи також з'єднуються паралельно: з одного боку між собою з'єднуються аноди діодів, а з іншого - катоди. Вибирати елементи по групах можна так само, як і транзистори. Чим більше в такому джерелі струму окремих елементів, тим більше його потужність.

Джерело струму з 5 груп по 10 діодів генерує напруга близько 2,5 В при силі струму 20-25 мА. Для виготовлення саморобного джерела струму допустимо використання випрямних діодів малої потужності типу Д223. Вони зручні тим, що у них легко відкрити для світла р-n перехід. Для цього достатньо потримати їх якийсь час в ацетоні, після чого захисна фарба легко очищається з скляного корпусу.

Не забувайте, що при роботі з напівпровідниковими приладами, не слід забувати, що вони легко виходять з ладу при перегріванні. Для пайки слід застосовувати легкоплавкий припій і малопотужний паяльник, намагаючись не прогрівати занадто довго місце спайки.

Неважко помітити, що виготовлення та складання саморобної напівпровідникової сонячної батареї - завдання не дуже складна для людини, знайомого з азами конструювання електронних пристроїв. Спробуйте - у вас все вийде!

У всіх експериментах використовуються транзистори КТ315Б, діоди Д9Б, мініатюрні лампи розжарювання на 2,5 В х 0,068А. Головні телефони - високоомні, типу ТОН-2. Змінний конденсатор - будь-який, ємністю 15 ... 180 пФ. Батарея харчування складається з двох послідовно з'єднаних батарей по 4,5 В типорозміру 3R12. Лампи можна замінити на послідовні з'єднані світлодіод типу АЛ307 і резистор номіналом 1 кОм.

ЕКСПЕРИМЕНТ 1
Електрична схема (провідники, напівпровідники і ізолятори)

Електричний струм - це спрямований рух електронів від одного полюса до іншого під дією напруги (батарея 9 В).

Всі електрони мають однаковий негативний заряд. Атоми різних речовин мають різне число електронів. Більшість електронів міцно пов'язано з атомами, але є і так звані «вільні», або валентні, електрони. Якщо до кінців провідника прикласти напругу, то вільні електрони почнуть рухатися до позитивного полюса батареї.

У деяких матеріалах переміщення електронів відносно вільне, їх називають провідниками; в інших - переміщення утруднене, їх називають напівпровідниками; по-третє - взагалі неможливо, такі матеріали називають ізоляторами, або діелектриками.

Метали є хорошими провідниками струму. Такі речовини, як слюда, фарфор, скло, шовк, папір, бавовна, відносяться до ізоляторів.

До напівпровідників відносяться германій, кремній і ін. Провідниками дані речовини стають за певних умов. Ця властивість використовується при виробництві напівпровідникових приладів - діодів, транзисторів.

Мал. 1. Визначення провідності води

Цей експеримент демонструє роботу простий електричного кола і відмінність в провідності провідників, напівпровідників і діелектриків.

Зберіть схему, як показано на рис. 1, і виведіть оголені кінці проводів на передню частину плати. З'єднайте оголені кінці разом, лампочка буде горіти. Це говорить про те, що через ланцюг проходить електричний струм.

За допомогою двох проводів можна перевірити провідність різних матеріалів. Для точного визначення провідності тих чи інших матеріалів необхідні спеціальні прилади. (За яскравості горіння лампочки можна лише визначити, чи є досліджуваний матеріал хорошим або поганим провідником.)

Приєднайте оголені кінці двох провідників до шматка сухого дерева на невеликій відстані один від одного. Лампочка горіти не буде. Це означає, що сухе дерево є діелектриком. Якщо оголені кінці двох провідників приєднати до алюмінію, міді або стали, лампочка буде горіти. Це говорить про те, що метали є хорошими провідниками електричного струму.

Опустіть оголені кінці провідників в стакан з водопровідною водою (рис. 1, а). Лампочка не горить. Це означає, що вода є поганим провідником струму. Якщо в воду додати трохи солі і повторити досвід (рис. 1, б), лампочка буде горіти, що говорить про протікання струму в ланцюзі.

Резистор 56 Ом в цій схемі і у всіх наступних експериментах служить для обмеження струму в ланцюзі.

ЕКСПЕРИМЕНТ 2
ДІЯ діоди

Метою даного експерименту є наочна демонстрація того, що діод добре проводить струм в одному напрямку і не проводить - в зворотному.

Зберіть схему, як показано на рис. 2, а. Лампа горітиме. Поверніть діод на 180 ° (рис. 2, б). Лампочка горіти не буде.

А тепер спробуємо розібратися у фізичній сутності експерименту.

Мал. 2. Дія напівпровідникового діода в електронній ланцюга.

Напівпровідникові речовини германій і кремній мають по чотири вільних, або валентних, електрона. Атоми напівпровідника зв'язуються в щільні кристали (кристалічну решітку) (рис. 3, а).

Мал. 3. Кристалічна решітка напівпровідників.

Якщо в напівпровідник, який має чотири валентних електрони, ввести домішка, наприклад миш'яку, що має п'ять валентних електронів (рис. 3, б), то п'ятий електрон в кристалі виявиться вільним. Такі домішки забезпечують електронну провідність, або провідність n-типу.

Домішки, що мають меншу валентність, ніж атоми напівпровідника, мають здатність приєднувати до себе електрони; такі домішки забезпечують дірковий провідність, або провідність p-типу (рис. 3, в).

Мал. 4. p-n-переходи в напівпровідниковому діоді.

Напівпровідниковий діод складається з спаяний матеріалів p- і n- типів (p-n-перехід) (рис. 4, а). Залежно від полярності прикладеної напруги p-n-перехід може або сприяти (рис. 4, г), або перешкоджати (рис. 4, в) проходженню електричного струму. На кордоні двох напівпровідників ще до подачі зовнішнього напруги створюється двійковий електричний шар з місцевим електричним полем напруженістю Е 0 (рис. 4, б).

Якщо через діод пропустити змінний струм, то діод буде пропускати тільки позитивну півхвилю (рис. 4 г), а негативна проходити не буде (див. Рис. 4, в). Діод, таким чином, перетворює, або «випрямляє», змінний струм в постійний.

ЕКСПЕРИМЕНТ 3
ЯК ПРАЦЮЄ ТРАНЗИСТОР

Цей експеримент наочно демонструє основну функцію транзистора, що є підсилювачем струму. Невеликий керуючий струм в ланцюзі бази може викликати великий струм в ланцюзі емітер - колектор. Змінюючи опір базового резистора, можна змінювати струм колектора.

Зберіть схему (рис. 5). Поставте в схему по черзі резистори: 1 МОм, 470 кОм, 100 кОм, 22 кОм, 10 кОм. Можна помітити, що з резисторами 1 МОм і 470 кОм лампочка не горить; 100 кОм - лампочка ледь горить; 22 кОм - лампочка горить яскравіше; повна яскравість спостерігається при підключенні базового резистора 10 кОм.

Мал. 6. Транзистор зі структурою n-p-n.

Мал. 7. Транзистор зі структурою p-n-p.

Транзистор являє собою, по суті, два напівпровідникових діода, що мають одну загальну область - базу. Якщо при цьому загальної виявиться область з p-провідністю, то вийде транзистор зі структурою n-p-n (рис. 6); якщо загальна область буде з n-провідністю, то транзистор буде зі структурою p-n-p (рис. 7).

Область транзистора, що випромінює (емігрує) носії струму, називається емітером; область, що збирає носії струму, називається колектором. Зона, укладена між цими областями, називається базою. Перехід між емітером і базою називається емітерним, а між базою і колектором - колекторним.

На рис. 5 показано включення транзистора типу n-p-n в електричний ланцюг.

При включенні в ланцюг транзистора типу p-n-p полярність включення батареї Б змінюється на протилежну.

Для струмів, що протікають через транзистор, існує залежність

I е \u003d I б + I до

Транзистори характеризуються коефіцієнтом посилення по току, що позначається буквою β, являє собою відношення приросту струму колектора до зміни струму бази.

Значення β лежить в межах від декількох десятків до декількох сотень одиниць в залежності від типу транзистора.

ЕКСПЕРИМЕНТ 4
властивості КОНДЕНСАТОРА

Вивчивши принцип дії транзистора, можна продемонструвати властивості конденсатора. Зберіть схему (рис. 8), але не приєднуйте електролітичний конденсатор 100 мкФ. Потім підключіть його на деякий час в положення А (рис. 8, а). Лампочка загориться і згасне. Це говорить про те, що в ланцюзі йшов струм заряду конденсатора. Тепер помістіть конденсатор в положення В (рис. 8, б), при цьому руками не торкайтеся висновків, інакше конденсатор може розрядитися. Лампочка загориться і згасне, стався розряд конденсатора. Тепер знову помістіть конденсатор в положення А. Відбувся його заряд. Покладіть конденсатор на деякий час (10 с) в сторону на ізолюючий матеріал, потім помістіть в положення В. Лампочка загориться і згасне. З цього експерименту видно, що конденсатор здатний накопичувати і зберігати електричний заряд довгий час. Накопичений заряд залежить від ємності конденсатора.

Мал. 8. Схема, яка пояснює принцип дії конденсатора.

Мал. 9. Зміна напруги і струму на конденсаторі в часі.

Проведіть заряд конденсатора, встановивши його в положення А, потім розрядите його, приєднавши до висновків конденсатора провідники з оголеними кінцями (провідник тримайте за ізольовану частину!), І помістіть його в положення В. Лампочка не займеться. Як видно з цього експерименту, заряджений конденсатор виконує роль джерела живлення (батареї) в ланцюзі бази, але після використання електричного заряду лампочка гасне. На рис. 9 представлені залежності від часу: напруги заряду конденсатора; струму заряду, що протікає в ланцюзі.

ЕКСПЕРИМЕНТ 5
ТРАНЗИСТОР ЯК вимикача

Зберіть схему згідно рис. 10, але поки не встановлюйте резистор R1 і транзистор Т1 в схему. Ключ В повинен бути приєднаний до схеми в точці А і Е, щоб точку з'єднання резисторів R3, R1 можна було замикати на загальний провід (мінусова шина друкованої плати).

Мал. 10. Транзистор в схемі працює як вимикач.

Підключіть батарею, лампочка в ланцюзі колектора Т2 буде горіти. Тепер замкніть ланцюг вимикачем В. Лампочка погасне, так як вимикач з'єднує точку А з мінусовою шиною, тим самим зменшуючи потенціал точки А, отже, і потенціал бази Т2. Якщо вимикач повернути в початкове положення, лампочка загориться. Тепер від'єднайте батарею і підключіть Т1, резистор R1 Не підключайте. Підключіть батарею, лампочка знову загориться. Як і в першому випадку, транзистор Т1 відкритий і через нього проходить електричний струм. Поставте тепер резистор R1 (470 кОм) в точках С і D. Лампочка погасне. Зніміть резистор, і лампочка загориться знову.

Коли напруга на колекторі Т1 падає до нуля (при установці резистора 470 кОм), транзистор відкривається. База транзистора Т2 підключається через Т1 до мінусової шини, і Т2 закривається. Лампочка гасне. Таким чином, транзистор Т1 виконує роль вимикача.

У попередніх експериментах транзистор використовувався як підсилювач, тепер він використаний в якості вимикача.

Можливості застосування транзистора в якості ключа (вимикача) наведені в експериментах 6, 7.

ЕКСПЕРИМЕНТ 6
АВАРІЙНА СИГНАЛІЗАЦІЯ

Особливістю даної схеми є те, що транзистор Т1, який використовується в якості ключа, управляється фоторезистором R2.

Наявний в даному наборі фоторезистор змінює свій опір від 2 кОм при сильному освітленні до декількох сотень кОм в темряві.

Зберіть схему згідно рис. 11. Залежно від освітлення приміщення, де ви проводите експеримент, підберіть резистор R1 таким чином, щоб лампочка горіла нормально без затемнення фоторезистора.

Мал. 11. Схема аварійної сигналізації на основі фоторезистора.

Стан транзистора Т1 визначається дільником напруги, що складається з резистора R1 і фоторезистора R2.

Якщо фоторезистор освітлений, опір його мало, транзистор Т1 закритий, струму в його колекторної ланцюга немає. Стан транзистора Т2 визначається подачею позитивного потенціалу резисторами R3 і R4 на базу Т2. Отже, транзистор Т2 відкривається, тече колекторний струм, лампочка горить.

При затемненні фоторезистора його опір сильно збільшується і досягає величини, коли дільник подає напругу на базу Т1, достатню для його відкривання. Напруга на колекторі Т1 падає майже до нуля, через резистор R4 замикає транзистор Т2, лампочка гасне.

На практиці в подібних схемах в колекторний ланцюг транзистора Т2 можуть бути встановлені інші виконавчі механізми (дзвінок, реле і т. Д.).

У цій та в наступних схемах може бути використаний фоторезистор типу СФ2-9 або аналогічний.

ЕКСПЕРИМЕНТ 7
Автоматичне ПРИСТРІЙ ВКЛЮЧЕННЯ СВІТЛА

На відміну від експерименту 6, в данном- експерименті при затемненні фоторезистора R1 лампочка горить (рис. 12).

Мал. 12. Схема, що включає світло автоматично.

При потраплянні світла на фоторезистор його опір сильно зменшується, що призводить до відкривання транзистора Т1, а отже, до закриття Т2. Лампочка не горить.

У темряві лампочка включається автоматично.

Це властивість може використовуватися для включення і виключення ламп в залежності від освітленості.

ЕКСПЕРИМЕНТ 8
сигнальних пристроїв

Відмінною особливістю даної схеми є велика чутливість. В цьому і багатьох наступних експериментів використовується комбіноване з'єднання транзисторів (складовою транзистор) (рис. 13).

Мал. 13. оптоелектронних сигнальний пристрій.

Принцип дії даної схеми не відрізняється від схеми. При певному значенні опору резисторів R1 + R2 і опору фоторезистора R3 в ланцюзі бази транзистора Т1 протікає струм. У ланцюзі колектора Т1 теж тече струм, але в (3 разів більший струму бази Т1. Припустимо, що (β \u003d 100. Весь струм, що йде через емітер Т1, повинен пройти через перехід емітер - база Т2. Тоді струм колектора Т2 в β разів більше струму колектора Т1, струм колектора Т1 в β разів більше струму бази Т1, струм колектора Т2 приблизно в 10 000 разів більше струму бази Т1. Таким чином, складовою транзистор можна розглядати як єдиний транзистор з дуже великим коефіцієнтом посилення і велику чутливість. Другою особливістю складеного транзистора є те, що транзистор Т2 повинен бути досить потужним, в той час як керуючий їм транзистор Т1 може, бути малопотужним, так як струм, що проходить через нього, в 100 разів менше струму, що проходить через Т2.

Працездатність схеми, наведеної на рис. 13, визначається освітленістю приміщення, де проводиться експеримент, тому важливо підібрати опір R1 дільника верхнього плеча так, щоб в освітленій кімнаті лампочка не горіла, а горіла при затемненні фоторезистора рукою, затемненні кімнати шторами або при виключенні світла, якщо експеримент проводиться ввечері.

ЕКСПЕРИМЕНТ 9
ДАТЧИК ВОЛОГОСТІ

У цій схемі (рис. 14) для визначення вологості матеріалу також використовується складовою транзистор, що володіє великою чутливістю. Зсув бази Т1 забезпечується резистором R1 і двома провідниками з оголеними кінцями.

Перевірте електричний ланцюг, злегка стискаючи пальцями обох рук оголені кінці двох провідників, при цьому не поєднуючи їх один з одним. Опір пальців досить для спрацьовування схеми, і лампочка загоряється.

Мал. 14. Схема датчика вологості. Неізольовані кінці провідників пронизують промокальний папір.

Тепер оголені кінці пропустіть через промокальний папір на відстані приблизно 1,5-2 см, інші кінці приєднаєте до схеми згідно рис. 14. Потім зволожите промокальний папір між проводами водою. Лампочка загоряється (В даному випадку зменшення опору відбулося за рахунок розчинення водою наявних в папері солей.).

Якщо промокальний папір просочити соляним розчином, а потім висушити і повторити досвід, ефективність експерименту підвищується, кінці провідників можна рознести на більшу відстань.

ЕКСПЕРИМЕНТ 10
сигнальних пристроїв

Дана схема аналогічна попередній, різниця лише в тому, що лампа горить при освітленні фоторезистора і гасне при затемненні (рис. 15).

Мал. 15. Сигнальний пристрій на фоторезистори.

Схема працює в такий спосіб: при звичайному освітленні фоторезистора R1 лампочка буде горіти, так як опір R1 мало, транзистор Т1 відкритий. При виключенні світла лампочка згасне. Світло кишенькового ліхтарика або запалених сірників змусить лампочку знову горіти. Чутливість ланцюга регулюється збільшенням або зменшенням опору резистора R2.

ЕКСПЕРИМЕНТ 11
ЛІЧИЛЬНИК ВИРОБІВ

Цей експеримент треба проводити в полузатемнённом приміщенні. Весь час, коли світло падає на фоторезистор, індикаторна лампочка Л2 горить. Якщо помістити шматок картону між джерелом світла (лампочкою Л1 і фоторезистором, лампочка Л2 гасне. Якщо прибрати картон, лампочка Л2 загоряється знову (рис. 16).

Мал. 16. Лічильник виробів.

Щоб експеримент пройшов вдало, треба відрегулювати схему, т. Е. Підібрати опір резистора R3 (найбільш підходящим в цьому випадку є 470 Ом).

Ця схема практично може бути використана для счта партії виробів на конвеєрі. Якщо джерело світла і фоторезистор розміщені таким чином, що між ними проходить партія виробів, ланцюг то включається, то вимикається, так як потік світла переривається проходять виробами. Замість індикаторної лампочки Л2 використовується спеціальний лічильник.

ЕКСПЕРИМЕНТ 12
ПЕРЕДАЧА СИГНАЛУ ЗА ДОПОМОГОЮ СВІТЛА

Мал. 23. Дільник частоти на транзисторах.

Транзистори Т1 і Т2 відкриваються по черзі. Керуючий сигнал посилається в тригер. Коли транзистор Т2 відкритий, лампочка Л1 не горить. Лампочка Л2 загоряється, коли транзистор Т3 відкрито. Але транзистори Т3 і Т4 відкриваються і закриваються по черзі, отже, лампочка Л2 загоряється при кожному другому керуючому Сигнали, що посилаються мультивібратором. Таким чином, частота горіння лампочки Л2 в 2 рази менше частоти горіння лампочки Л1.

Це властивість може використовуватися в електрооргані: частоти всіх нот верхньої октави органу діляться навпіл і створюється тон на октаву нижче. Процес може повторюватися.

ЕКСПЕРИМЕНТ 18
СХЕМА «І» по одиницях

В цьому експерименті транзистор використовується в якості ключа, а лампочка є індикатором виходу (рис. 24).

Ця схема є логічною. Лампочка буде горіти, якщо на базі транзистора (точка С) буде високий потенціал.

Припустимо, точки А і В не з'єднані з негативною шиною, вони мають високий потенціал, отже, в точці С також високий потенціал, транзистор відкритий, лампочка горить.

Мал. 24. Логічний елемент 2І на транзисторі.

Приймемо умовно: високий потенціал - логічна «1» - лампочка горить; низький потенціал - логічний «0» - лампочка не горить.

Таким чином, при наявності в точках А і В логічних «1», в точці С теж буде «1».

Тепер з'єднаємо точку А з негативною шиною. Її потенціал стане низьким (впаде до «0» В). Точка В має високий потенціал. По ланцюгу R3 - Д1 - батарея потече струм. Отже, в точці С буде низький потенціал або «0». Транзистор закритий, лампочка не горить.

З'єднаємо з землею точку В. Струм тепер тече по ланцюгу R3 - Д2 - батарея. Потенціал в точці С низький, транзистор закритий, лампочка не горить.

Якщо обидві точки з'єднати із Землею, в точці С також буде низький потенціал.

Подібні схеми можуть бути використані в електронному екзаменаторів і інших логічних схемах, де сигнал на виході буде лише при наявності одночасних сигналів в двох і більше вхідних каналах.

Можливі стану схеми відображені в таблиці.

Таблиця істинності схеми І

ЕКСПЕРИМЕНТ 19
СХЕМА «АБО» по одиницях

Ця схема протилежна попередньої. Щоб в точці С був «0», необхідно, щоб в точках А і В також був «0», т. Е. Точки А і В треба з'єднати з негативною шиною. У цьому випадку транзистор закриється, лампочка згасне (рис. 25).

Якщо тепер тільки одну з точок, А чи В, з'єднати з негативною шиною, то в точці С все одно буде високий рівень, т. Е. «1», транзистор відкритий, лампочка горить.

Мал. 25. Логічний елемент 2ИЛИ на транзисторі.

При приєднанні точки В до негативної шині ток піде через R2, Д1 і R3. Через діод Д2 струм не піде, тому що він включений в зворотному для провідності напрямку. У точці С буде близько 9 В. Транзистор відкритий, лампочка горить.

Тепер точку А з'єднаємо з негативною шиною. Струм піде через R1, Д2, R3. Напруга в точці С буде близько 9 В, транзистор відкритий, лампочка горить.

Таблиця істинності схеми АБО

ЕКСПЕРИМЕНТ 20
СХЕМА «НЕ» (ИНВЕРТОР)

Цей експеримент демонструє роботу транзистора в якості інвертора - пристрою, здатного змінювати полярність вихідного сигналу щодо вхідного на протилежний. В експериментах і транзистор не був частиною діючих логічних схем, він лише служив для включення лампочки. Якщо точку А з'єднати з негативною шиною, то потенціал її впаде до, «0», транзистор закриється, лампочка згасне, в точці В - високий потенціал. Це означає логічну «1» (рис. 26).

Мал. 26. Транзистор працює як інвертор.

Якщо точка А не вставлений у негативній шиною, т. Е. В точці А - «1», то транзистор відкритий, лампочка горить, напруга в точці В близько до «0» або це становить логічний «0».

В цьому експерименті транзистор є складовою частиною логічної схеми і може використовуватися для перетворення схеми АБО в АБО-НЕ і схеми І в І-НЕ.

Таблиця істинності схеми НЕ

ЕКСПЕРИМЕНТ 21
СХЕМА «І-НЕ»

Цей експеримент поєднує в собі два експерименти: 18 - схема І і 20 - схема НЕ (рис. 27).

Дана схема функціонує аналогічно схемі, формуючи на базі транзистора «1» або «0».

Мал. 27. Логічний елемент 2І-НЕ на транзисторі.

Транзистор використовується в якості інвертора. Якщо на базі транзистора з'являється «1», то на виході точка - «0» і навпаки.

Якщо потенціали в точці D порівняти з потенціалами в точці С, видно, що вони інвертовані.

Таблиця істинності схеми І-НЕ

ЕКСПЕРИМЕНТ 22
СХЕМА «АБО-НЕ»

Цей експеримент поєднує в собі два експерименти: - схема АБО і - схема НЕ (рис. 28).

Мал. 28. Логічний елемент 2ИЛИ-НЕ на транзисторі.

Схема функціонує точно так же, як в експерименті 20 (на базі транзистора виробляється «0» або «1»). Різниця лише в тому, що транзистор використовується в якості інвертора: якщо «1» на вході транзистора, то «0» на його виході і навпаки.

Таблиця істинності схеми АБО-НЕ

ЕКСПЕРИМЕНТ 23
СХЕМА «І-НЕ», зібраний на транзисторах

Ця схема складається з двох логічних схем НЕ, колектори транзисторів яких з'єднані в точці С (рис. 29).

Якщо обидві точки, А і В, з'єднати з негативною шиною, то їх потенціали стануть рівними «0». Транзистори закриються, в точці С буде високий потенціал, лампочка горіти не буде.

Мал. 29. Логічний елемент 2І-НЕ.

Якщо лише точку А з'єднати з негативною шиною, в точці В логічна «1», Т1 закритий, а Т2 відкритий, тече колекторний струм, лампочка горить, в точці С логічний «0».

Якщо точку В з'єднати з негативною шиною, то на виході також буде «0», лампочка буде горіти, в цьому випадку Т1 відкритий, Т2 закритий.

І, нарешті, якщо точки А і В мають логічну «1» (пов'язані з негативною шиною), обидва транзистора відкриті. На їх колекторах «0», ток тече через обидва транзистора, лампочка горить.

Таблиця істинності схеми І-НЕ

ЕКСПЕРИМЕНТ 24
ДАТЧИК ТЕЛЕФОНУ І УСИЛИТЕЛЬ

У схемі експерименту обидва транзистора використовуються в якості підсилювача звукових сигналів (рис.30).

Мал. 30. Індуктивний датчик телефону.

Сигнали уловлюються і подаються на базу транзистора Т1 за допомогою індуктивної котушки L, потім вони посилюються і подаються в телефон. Коли ви закінчили збирати схему на платі, розташуйте феритовий стрижень поблизу телефону перпендикулярно входять проводам. Буде чути мова.

У цій схемі і в подальшому в якості індуктивного котушки L використовується феритовий стрижень діаметром 8 мм і довжиною 100-160 мм, марки 600НН. Обмотка містить приблизно 110 витків мідного ізольованого проводу діаметром 0,15..0,3 мм типу ПЕЛ або ПЗВ.

ЕКСПЕРИМЕНТ 25
мікрофонний підсилювач

Якщо є в наявності зайвий телефон (рис. 31), він може бути використаний замість котушки індуктивності в попередньому експерименті. В результаті цього матимемо чутливий мікрофонний підсилювач.

Мал. 31. Мікрофонний підсилювач.

В межах зібраної схеми можна отримати подібність пристрої двостороннього зв'язку. Телефон 1 можна використовувати як приймальний пристрій (підключення в точці А), а телефон 2 - як вихідний пристрій (підключення в точці В). При цьому другі кінці обох телефонів повинні бути з'єднані з негативною шиною.

ЕКСПЕРИМЕНТ 26
ПІДСИЛЮВАЧ ДЛЯ ПРОГРАВАЧА

За допомогою грамофона підсилювача (рис. 32) можна слухати записи, не порушуючи спокою оточуючих.

Схема складається з двох каскадів звукового посилення. Вхідним сигналом є сигнал, що йде зі звукознімача.

Мал. 32. Підсилювач для програвача.

На схемі буквою А позначений датчик. Цей датчик і конденсатор С2 є ємнісним дільником напруги для зменшення початкової гучності. Підлаштування конденсатор С3 і конденсатор С4 є вторинним дільником напруги. За допомогою С3 регулюється гучність.

ЕКСПЕРИМЕНТ 27
«ЕЛЕКТРОННА СКРИПКА»

Тут схема мультивібратора призначена для створення електронної музики. Схема аналогічна. Головною відмінністю є те, що резистор зміщення бази транзистора Т1 є змінним. Резистор 22 кОм (R2), з'єднаний послідовно з перемінним резистором, забезпечує мінімальний опір зсуву бази Т1 (рис. 33).

Мал. 33. Мультивибратор для створення музики.

ЕКСПЕРИМЕНТ 28
Блимає зумер МОРЗЕ

У цій схемі мультивібратора призначений для генерування імпульсів з тональної частотою. Лампочка загоряється при включенні живлення схеми (рис. 34).

Телефон в цій схемі включається в ланцюг між колектором транзистора Т2 через конденсатор С4 і негативною шиною плати.

Мал. 34. Генератор для вивчення абетки Морзе.

За допомогою цієї схеми можна практикуватися у вивченні абетки Морзе.

Якщо вас не влаштовує тон звуку, поміняйте місцями конденсатори С2 і С1.

ЕКСПЕРИМЕНТ 29
МЕТРОНОМ

Метроном - це прилад для завдання ритму (темпу), наприклад, в музиці. Для цих цілей раніше застосовувався маятниковий метроном, який давав як візуальне, так і чутне позначення темпу.

В даній схемі зазначені функції виконує мультивибратор. Частота темпу дорівнює приблизно 0,5 с (рис. 35).

Мал. 35. Метроном.

Завдяки телефону і індикаторної лампочки є можливість чути і візуально відчувати заданий ритм.

ЕКСПЕРИМЕНТ 30
Звукових сигнальних пристроїв з автоматичним поверніться у вихідне положення

Ця схема (рис. 36) демонструє застосування одновібратора, робота якого описана в експерименті 14. У початковому стані транзистор Т1 відкритий, а Т2 закритий. Телефон тут використовується в якості мікрофону. Свист в мікрофон (можна просто подути) або легке постукування збуджує змінний струм в ланцюзі мікрофона. Негативні сигнали, вступаючи на базу транзистора Т1, закривають його, а отже, відкривають транзистор Т2, в ланцюзі колектора Т2 з'являється струм, і лампочка загоряється. У цей час відбувається заряд конденсатора С1 через резистор R1. Напруга зарядженого конденсатора С2 досить для відкривання транзистора Т1, т. Е. Схема повертається в своє початкове стан мимовільно, лампочка при цьому гасне. Час горіння лампочки становить близько 4 с. Якщо конденсатори С2 і С1 поміняти місцями, то час горіння лампочки збільшиться до 30 с. Якщо резистор R4 (1 кОм) замінити на 470 кОм, то час збільшиться з 4 до 12 с.

Мал. 36. Акустичний сигнальний пристрій.

Цей експеримент можна представити у вигляді фокуса, який можна показати в колі друзів. Для цього необхідно зняти один з мікрофонів телефону і покласти його під плату близько лампочки таким чином, щоб отвір в платі збігалося з центром мікрофона. Тепер, якщо подути на отвір в платі, буде здаватися, що ви дуеті на лампочку і тому вона загоряється.

ЕКСПЕРИМЕНТ 31
Звукових сигнальних пристроїв З ручним поверніться у вихідне положення

Ця схема (рис. 37) за принципом дії аналогічна попередній, з тією лише різницею, що при перемиканні схема не повертається автоматично в початковий стан, а виробляється це за допомогою вимикача В.

Мал. 37. Акустичний сигнальний пристрій з ручним скиданням.

Стан готовності схеми або початковий стан буде, коли транзистор Т1 відкритий, Т2 закритий, лампа не горить.

Легкий свист в мікрофон дає сигнал, який замикає транзистор Т1, при цьому відкриваючи транзистор Т2. Сигнальна лампочка загоряється. Вона буде горіти до тих пір, поки транзистор Т2 ви не вийдете. Для цього необхідно закоротити базу транзистора Т2 на негативну шину ( «землю») за допомогою ключа В. До подібних схем можна підключати інші виконавчі пристрої, наприклад реле.

ЕКСПЕРИМЕНТ 32
ПРОСТІЙШИЙ детекторний приймач

Початківцю радіоаматорові конструювання радіоприймачів слід починати з найпростіших конструкцій, наприклад з детекторного приймача, схема якого представлена \u200b\u200bна рис. 38.

Працює детекторний приймач наступним чином: електромагнітні хвилі, що посилаються в ефір радіостанціями, перетинаючи антену приймача, наводять у ній напруга з частотою, що відповідає частоті сигналу радіостанції. Наведене напруга надходить у вхідний контур L, С1. Іншими словами, цей контур називається резонансним, так як він заздалегідь налаштовується на частоту бажаної радіостанції. У резонансному контурі вхідний сигнал посилюється в десятки разів і після цього надходить на детектор.

Мал. 38. Детекторний приймач.

Детектор зібраний на напівпровідниковому діоді, який служить для випрямлення модульованого сигналу. Низькочастотна (звукова) складова пройде через головні телефони, і ви почуєте мова або музику в залежності від передачі даної радіостанції. Високочастотна складова продетектированного сигналу, минаючи головні телефони, пройде через конденсатор С2 на землю. Ємність конденсатора С2 визначає ступінь фільтрації високочастотної складової продетектированного сигналу. Зазвичай ємність конденсатора С2 вибирають таким чином, щоб для звукових частот він представляв великий опір, а для високочастотної складової його опір було мало.

Як конденсатора С1 можна використовувати будь-який малогабаритний конденсатор змінної ємності з межами вимірювання 10 ... 200 пФ. В даному конструкторі для настройки контуру використовується керамічний підлаштування конденсатор типу КПК-2 ємністю від 25 до 150 пФ.

Котушка індуктивності L має наступні параметри: число витків - 110 ± 10, діаметр дроту - 0,15 мм, тип - ПЕВ-2, діаметр каркаса з ізоляційного матеріалу - 8,5 мм.

АНТЕНА

Правильно зібраний приймач починає працювати відразу при підключенні до нього зовнішньої антени, яка представляє собою шматок мідного дроту діаметром 0,35 мм, довжиною 15-20 м, підвішеного на ізоляторах на деякій висоті над землею. Чим вище буде знаходитися антена над землею, тим краще буде прийом сигналів радіостанцій.

ЗАЗЕМЛЕННЯ

Гучність прийому зростає, якщо до приймача підключити заземлення. Провід заземлення повинен бути коротким і мати невеликий опір. Його кінець з'єднується з мідною трубою, що йде в глиб грунту.

ЕКСПЕРИМЕНТ 33
Детекторний приймач З підсилювача низької частоти

Ця схема (рис. 39) аналогічна попередньою схемою детекторного приймача з тією лише різницею, що тут доданий найпростіший підсилювач низької частоти, зібраний на транзисторі Т. Підсилювач низької частоти служить для збільшення потужності сигналів, продетектірованних діодом. Схема налаштування коливального контуру з'єднана з діодом через конденсатор С2 (0,1 мкФ), а резистор R1 (100 кОм) забезпечує диоду постійний зсув.

Мал. 39. Детекторний приймач з однокаскадним УНЧ.

Для нормальної роботи транзистора використовується джерело живлення напругою 9 В. Резистор R2 необхідний для того, щоб забезпечити подачу напруги на базу транзистора для створення необхідного режиму його роботи.

Для цієї схеми, як і в попередньому експерименті, необхідні зовнішня антена і заземлення.

ЕКСПЕРИМЕНТ 34

ПРОСТИЙ транзисторні приймачі

Приймач (рис. 40) відрізняється від попереднього тим, що замість діода Д встановлений транзистор, який одночасно працює і як детектор високочастотних коливань, і як підсилювач низької частоти.

Мал. 40. однотранзісторний приймач.

Детектування високочастотного сигналу в цьому приймачі здійснюється на ділянці база - емітер, тому спеціального детектора (діода) такий приймач не вимагає. Транзистор з коливальним контуром пов'язаний, як і в попередній схемі, через конденсатор ємністю 0,1 мкФ і є розв'язуючим. Конденсатор С3 служить для фільтрації високочастотної складової сигналу, яка також посилюється транзистором.

ЕКСПЕРИМЕНТ 35
регенеративної приймач

У цьому приймачі (рис. 41) регенерація використовується для поліпшення чутливості і вибірковості контуру. Цю роль виконує котушка L2. Транзистор в цій схемі включений трохи інакше, ніж у попередній. Напруга сигналу з вхідного контуру надходить на базу транзистора. Транзистор детектирует і підсилює сигнал. Високочастотна складова сигналу не відразу надходить на фільтруючий конденсатор С3, а проходить спочатку через обмотку зворотного зв'язку L2, яка знаходиться на одному сердечнику з контурною котушкою L1. Завдяки тому, що котушки розміщені на одному сердечнику, між ними існує індуктивна зв'язок, і частина посиленого напруги високочастотного сигналу з колекторної ланцюга транзистора знову надходить у вхідний контур приймача. При правильному включенні решт котушки зв'язку L2 напруга зворотного зв'язку, що надходить в контур L1 за рахунок індуктивного зв'язку, збігається за фазою з приходять з антени сигналом, і відбувається як би збільшення сигналу. Чутливість приймача при цьому підвищується. Однак при великій індуктивного зв'язку такий приймач може перетворитися в генератор незатухаючих коливань, і в телефонах прослуховується різкий свист. Щоб усунути надмірне збудження, необхідно зменшити ступінь зв'язку між котушками L1 і L2. Досягається це або видаленням котушок один від одного, або зменшенням числа витків котушки L2.

Мал. 41. Регенеративний приймач.

Може трапитися, що зворотний зв'язок не дає бажаного ефекту і прийом станцій, добре чутних раніше, при введенні зворотного зв'язку припиняється зовсім. Це говорить про те, що замість позитивного зворотного зв'язку утворилася негативна і потрібно поміняти місцями кінці котушки L2.

На невеликих відстанях від радіостанції описуваний приймач добре працює без зовнішньої антени, на одну магнітну антену.

Якщо чутність радіостанції низька, до приймача все ж потрібно підключити зовнішню антену.

Приймач з одного ферритовой антеною необхідно встановити так, щоб приходять від радіостанції електромагнітні хвилі створювали в котушці коливального контуру найбільший сигнал. Таким чином, коли ви за допомогою змінного "конденсатора налаштувалися на сигнал радіостанції, якщо чутність погана, повертайте схему для отримання сигналів в телефонах потрібної для вас гучності.

ЕКСПЕРИМЕНТ 36
Двухтранзісторного регенеративної приймач

Ця схема (рис. 42) відрізняється від попередньої тим, що тут використовується підсилювач низької частоти, зібраний на транзисторах Т2.

За допомогою двухтранзісторного регенеративного приймача можна вести прийом великої кількості радіостанцій.

Мал. 42. Регенеративний приймач з підсилювачем низької частоти.

Хоча в даному конструкторі (набір № 2) є лише котушка для довгих хвиль, схема може працювати як на середніх, так і на коротких хвилях, при використанні відповідних підлаштування котушок. Їх можна виготовити самим.

ЕКСПЕРИМЕНТ 37
«Пеленгатором»

Схема цього експерименту аналогічна схемі експерименту 36 без антени і «землі».

Налаштуйтеся на потужну радіостанцію. Візьміть плату в руки (вона повинна перебувати горизонтально) і обертайте, поки не зникне звук (сигнал) або, по крайней мере, зменшиться до мінімуму. У цьому положенні вісь фериту точно вказує на передавач. Якщо тепер повернути плату на 90 °, сигнали будуть добре чутні. Але більш точно місцезнаходження радіостанції можна визначити графоматематіческім методом, використовуючи при цьому компас для визначення кута по азимуту.

Для цього необхідно знати напрямок розташування передавача з різних позицій - А і В (рис. 43, а).

Припустимо, ми знаходимося в точці А, визначили напрямок розташування передавача, воно становить 60 °. Перемістимося тепер в точку В, при цьому заміряємо відстань АВ. Визначимо другий напрямок розташування передавача, воно становить 30 °. Перетин двох напрямків і є місцезнаходженням передавальної станції.

Мал. 43. Схема пеленгації радіостанції.

Якщо у вас є карта з розташуванням на ній радіомовних станцій, тобто можливість точно визначити ваше місцезнаходження.

Налаштуйтеся на станцію А, нехай вона буде розташована під кутом 45 °, а потім налаштуйтеся на станцію В; її азимут, припустимо, дорівнює 90 °. З огляду на ці кути, проведіть на карті через точки А і В лінії, їх перетин і дасть ваше місцезнаходження (рис. 43, б).

Таким же способом кораблі і літаки орієнтуються в процесі руху.

КОНТРОЛЬ ЦЕПИ

Щоб під час експериментів схеми працювали надійно, необхідно упевнитися, що батарея заряджена, всі з'єднання чисті, а все гайки надійно загвинчені. Висновки батареї повинні бути правильно з'єднані; при підключенні необхідно строго дотримуватись полярності електролітичних конденсаторів і діодів.

ПЕРЕВІРКА КОМПОНЕНТІВ

Діоди можуть бути перевірені в; транзистори - в; електролітичні конденсатори (10 і 100 мкФ) - в. Головний телефон також можна перевірити, підключивши його до батареї, - в навушнику буде чутно «потріскування».

Після того, як ми з вами стали вивчати біполярні транзистори, в особисті повідомлення стало приходити дуже багато повідомлень саме про них. Найпоширеніші питання звучать приблизно так:

Якщо транзистор складається з двох діодів, тоді чому б просто не використовувати два діоди і не зробити з них простий транзистор?

Чому електричний струм тече від колектора до емітера (або навпаки), якщо транзистор складається з двох діодів, які з'єднані або катодами або анодами? Адже ток потече тільки через діод, включений в прямому напрямку, через інший він адже текти не може?

Але ж правда ваша ... Все логічно ... Але щось мені здається, що десь є підступ ;-). А ось де ця сама "родзинка" ми і розглянемо в цій статті ...

будова транзистора

Отже, як ви всі пам'ятаєте з попередніх статей, будь біполярний транзистор, скажімо так, складається з двох діодів. для

еквівалентна схема виглядає ось так:

А для NPN транзистора

як-то ось так:

А що мудрувати? Давайте проведемо простий досвід!

У нас є усіма нами улюблений радянський транзистор КТ815Б. Він представляє з себе кремнієвий транзистор NPN провідності:

Збираємо просту схемку з ОЕ (Пробщім Еміттером), щоб продемонструвати його деякі властивості. Цей досвід я показував в попередніх статтях. Але як то кажуть, повторення - мати навчання.

Для демонстрації досвіду нам знадобиться малопотужна лампочка розжарювання і парочка Блоків живлення. Збираємо все це справа ось за такою схемою:

де у нас Bat1 - це блок живлення, який у нас включається між базою і емітером, а Bat2 - блок живлення, який у нас включається між колектором і емітером, і на додачу послідовно чіпляється ще лампочка.

Все це виглядає ось так:

Так як лампочка нормально світить при напрузі в 5 В, на Bat 2 я також виставив 5 В.

На Bat 1 плавно підвищуємо напруга ... і при напрузі в 0,6 В

у нас загоряється лампочка. Отже, наш транзистор "відкрився"

Але якщо вже транзистор складається з діодів, то чому б нам не взяти два діода і не "зробити" з них транзистор? Сказано зроблено. Збираємо еквівалентну схему транзистора КТ815Б з двох діодів марки 1N4007.

На малюнку нижче я позначив висновки діодів, як анод і катод, а також позначив висновки "транзистора".

Збираємо все це справа за такою ж схемою:

Так як наш транзистор КТ815Б були кремнієвий, і діоди 1N4007 теж кремнієві, то по ідеї транзистор з діодів повинен відкритися при напрузі 0,6-0,7 В. Додаємо напруга на Bat1 до 0,7 В ...

і ...

немає, лампочка не горить ((

Якщо зверніть увагу на блок живлення Bat1, то можна побачити, що споживання при 0,7 В становила вже 0,14 А.

Простіше кажучи, якщо б ми ще трохи піддали напруга, то спалили б діод "база-емітер", якщо, звичайно, згадати вольтамперная характеристику (ВАХ) діода.

Але чому, в чому справа? Чому транзистор КТ815Б, який по суті складається з таких же кремнієвих діодів пропускає через колектор-емітер електричний струм, а два діода, спаяних також, не працюють як транзистор? Де ж зарита собака?

А ви знаєте, як в транзисторі розташовані ці "діоди"? Якщо врахувати, що N напівпровідник - це хліб, а тонкий шар шинки - це P напівпровідник, то в транзисторі вони розташовуються приблизно ось так (на салат не дивимося):

Справа вся в тому, що база в транзисторі по ширині дуже тонка, Як ця шинка, а колектор і емітер по ширині як ці половинки хліба (трохи перебільшую звичайно, вони трохи менше), тому, транзистор, поводиться як транзистор :-), тобто відкривається і пропускає струм через колектор-емітер.

Завдяки тому, що база дуже тонка по ширині, значить два P-N переходу знаходяться на дуже маленькій відстані один від одного і між ними відбувається взаємодія. Ця взаємодія називається транзисторним ефектом. А який може бути транзисторний ефект між діодами, у яких відстань між двома P-N переходами як до Місяця?

Ця стаття буде цікавою для в першу чергу тих, хто любить і вміє майструвати. Звичайно, можна купити різні готові пристрої та прилади, в тому числі і вироби сонячної фотовольтаїки в зборі або розсипом. Але умільцям набагато цікавіше створити власний пристрій, не схоже на інші, але що володіє унікальними властивостями. Наприклад, з транзисторів своїми руками може бути виготовлена \u200b\u200bсонячна батарея, на базі цієї сонячної батареї можуть бути зібрані різні пристрої, наприклад, датчик освітленості або малопотужне зарядний пристрій.

Збираємо сонячну батарею

У промислових гелієвих модулях як елемент, що перетворює сонячне світло в електрику, використовується кремній. Природно, цей матеріал пройшов відповідну обробку, яка перетворила природний елемент в кристалічний напівпровідник. Цей кристал нарізається на найтонші пластини, які потім служать основою для складання великих сонячних модулів. Цей же матеріал використовується і при виготовленні напівпровідникових приладів. Тому, в принципі, з достатньої кількості кремнієвих транзисторів можна виготовити сонячну батарею.

Для виготовлення гелиевой батареї найкраще використовувати старі потужні прилади, що мають маркування «П» або «КТ». Чим могутніше транзистор, тим більшу площу має кремнієвий кристал, а отже, тим більшу площу матиме фотоелемент. Бажано, щоб вони були робочі, в іншому випадку їх використання може стати проблематичним. Можна, звичайно, спробувати використовувати і несправні транзистори. Але при цьому кожен з них слід перевірити на предмет відсутності короткого замикання на одному з двох переходів: емітер - база або колектор - база.

Від того, яка структура використовуваних транзисторів (р-n-р або n-р-n), залежить полярність створюваної батареї. Наприклад, KT819 має структуру n-р-n, тому для нього позитивним ( «+») виходом буде висновок бази, а негативними ( «-») - висновки емітера і колектора. А транзистори типу П201, П416 мають структуру р-n-р, тому для них негативним ( «-») виходом буде висновок бази, а позитивними ( «+») - висновки емітера і колектора. Якщо взяти в якості фотоперетворювача вітчизняні П201 - П203, то при хорошому освітленні можна отримати на виході струм до трьох міліампер при напрузі в 1.5 вольта.

транзистор П202М

Після того, як буде обраний тип і зібрано достатню кількість транзисторів, наприклад, П201 або П416, можна приступати до виготовлення сонячної батареї. Для цього на розточувальному верстаті слід сточити фланці транзисторів і видалити верхню частину корпусу. Потім потрібно провести рутинну, але необхідну операцію з перевірки всіх транзисторів на придатність використання їх в якості фотоелементів. Для цього слід скористатися цифровим мультиметром, встановивши його в режим миллиамперметра з діапазоном вимірювання до 20 міліампер. З'єднуємо «плюсової» щуп з колектором перевіряється транзистора, а «мінусової» - з базою.

Якщо освітлення досить гарне, то мультиметр покаже значення струму в межах від 0.15 до 0.3 міліампер. Якщо значення струму виявиться нижче мінімального значення, то цей транзистор краще не використовувати. Після перевірки струму слід перевірити напругу. Не знімаючи щупів з висновків, мультиметр слід переключити на вимір напруги в діапазоні до одного вольта. При цьому ж освітленні прилад повинен показати напругу, рівну приблизно 0.3 вольта. Якщо показники струму і напруги відповідають наведеним значенням, то транзистор придатний для використання в якості фотоелемента в складі сонячної батареї.

Схема з'єднань транзисторів в сонячну батарею

Якщо є можливість, то можна спробувати вибрати транзистори з максимальними показниками. У деяких транзисторів в плані розташування висновків для монтажу батареї може виявитися більш зручним перехід база - емітер. Тоді вільним залишається висновок колектора. І останнє зауваження, яке потрібно мати на увазі при виготовленні гелиевой батареї з транзисторів. При складанні батареї слід подбати про відвід тепла, так як при нагріванні кристал напівпровідника, починаючи приблизно з температури + 25 ° С, на кожному наступному градусі втрачає близько 0.5% від початкової напруги.

Транзистори П203Е з радіаторами охолодження

У літній сонячний день кристал кремнію може нагріватися до температури + 80 ° С. При такій високій температурі кожен елемент, що входить до складу гелиевой батареї, може втрачати в середньому до 0.085 вольта. Таким чином, коефіцієнт корисної дії такої саморобної батареї буде помітно знижуватися. Саме для того, щоб мінімізувати втрати, і потрібен тепловідвід.

Звичайний транзистор як елемент сонячної фотовольтаїки

Крім того, що звичайний транзистор досить просто можна перетворити в фотоелектричний перетворювач, при невеликій фантазії його можна використовувати і в інших корисних схемах, використовуючи фотоелектричні властивості напівпровідника. І область застосування цих властивостей може бути сама несподівана. Причому застосовувати модифікований транзистор можна в двох варіантах - в режимі сонячної батареї і в режимі фототранзистор. У режимі сонячної батареї з двох висновків (база - колектор або база - емітер) без будь-яких модифікацій знімається електричний сигнал, що виробляється полупроводником при висвітленні його.

Фототранзистор є напівпровідниковий пристрій, що реагує на світловий потік і працює у всіх діапазонах спектру. Цей прилад перетворює випромінювання в електричний сигнал постійного струму, одночасно посилюючи його. Струм колектора фототранзистор залежить від потужності випромінювання. Чим інтенсивніше висвітлюється область бази фототранзистор, тим більше стає струм колектора.

Зі звичайного транзистора можна зробити не тільки фотоелемент, що перетворює світлову енергію в енергію електричну. Звичайний транзистор можна легко перетворити в фототранзистор і використовувати в подальшому вже його нові функціональні можливості. Для такої модифікації підходять практично будь-які транзистори. Наприклад, серії MП. Якщо повернути транзистор висновками догори, то ми побачимо, що висновок бази припаяний безпосередньо до корпусу транзистора, а висновки емітера і колектора ізольовані і заведені всередину. Електроди транзистора розташовані трикутником. Якщо повернути транзистор так, щоб вершина цього трикутника - база - була повернута до вас, то колектор виявиться зліва, а емітер - справа.

Корпус транзистора, сточеними з боку емітера

Тепер надфілем слід акуратно сточити корпус транзистора з боку емітера до отримання наскрізного отвору. Фототранзистор готовий до роботи. Як і фотоелемент з транзистора, так і саморобний фототранзистор може бути використаний в різних схемах, що реагують на світло. Наприклад, в датчиках освітленості, які керують включенням і вимиканням, наприклад, зовнішнього освітлення.

Схема найпростішого датчика освітлення

І ті, і інші транзистори можуть бути використані в схемах стеження за положенням сонця для управління поворотом сонячних батарей. Слабкий сигнал з цих транзисторів досить просто посилюється, наприклад, складеним транзистором Дарлінгтона, який, в свою чергу, вже може керувати силовими реле.

Прикладів використання таких саморобок можна навести безліч. Сфера їх застосування обмежується тільки фантазією і досвідом людини, що взявся за таку роботу. Миготливі ялинкові гірлянди, регулятори освітленості в кімнаті, управління освітленням дачної ділянки ... Все це можна зробити своїми руками.