Konventionel Transistor Oversigt og Special Transistorer

Why Concrete Needs Reinforcement (Juni 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Konventionel Transistor Oversigt og Special Transistorer

Diskrete halvleder enheder og kredsløb


Spørgsmål 1

En mikrocontroller er en specialiseret type digital computer, der bruges til automatisk sekventering eller styring af et system. Mikrocontrollere adskiller sig fra almindelige digitale computere ved at være meget små (typisk en enkelt integreret kredsløbschip), med flere dedikerede stifter til indgang og / eller udgang af digitale signaler og begrænset hukommelse. Instruktioner programmeret i mikrocontrollerens hukommelse fortælle det, hvordan man reagerer på indgangsforhold, og hvilke typer signaler der skal sendes til udgange.

Den enkleste type signal "forstået" af en mikrocontroller er et diskret spændingsniveau: enten "højt" (ca. + V) eller "lavt" (ca. jordpotentiale) målt ved en bestemt pin på chippen. Transistorer interne til mikrocontroller producerer disse "høje" og "lave" signaler ved udgangsstifterne, deres handlinger bliver modelleret af SPDT-switches for enkelhedens skyld:

Det kræver ikke meget fantasi at visualisere, hvordan mikrocontrollere kan bruges i praktiske systemer: Slå eksterne enheder til og fra i henhold til indgangsstift og / eller tidsforhold. Eksempler er apparatkontrol (ovnstimere, temperaturregulatorer), motorstyring (brændstofindsprøjtninger, tændingstimering, selvdiagnostiske systemer) og robotik (servo aktivering, sensorisk behandling, navigationslogik). Faktisk, hvis du bor i en industrialiseret nation, ejer du sandsynligvis flere dusin mikrocontrollere (indlejret i forskellige enheder) og forstår ikke engang det!

En af de praktiske begrænsninger af mikrocontrollere er dog deres lave output-strømstyrke: typisk mindre end 50 mA. Miniaturiseringen af ​​mikrocontrollers interne kredsløb forbyder optagelse af udgangstransistorer, der har nogen signifikant effektbedømmelse, og derfor skal vi forbinde transistorer til udgangsstifterne for at kunne køre betydelige belastninger.

Antag at vi ønskede at have en mikrocontroller drive en DC-aktiveret magnetventil, der kræver 2 ampere af strøm ved 24 volt. En simpel løsning ville være at bruge en NPN transistor som en "interposing" enhed mellem mikrocontrolleren og magnetventilen som denne:

Desværre giver en enkelt BJT ikke tilstrækkelig strømforøgelse til at aktivere magnetventilen. Med 20 mA udgangsstrøm fra mikrocontroller pin og en β på kun 25 (typisk for en strømtransistor), giver dette kun ca. 500 mA til magnetventilen.

En løsning på dette problem involverer to bipolære transistorer i et Darlington par arrangement:

Der er dog endnu en løsning - udskift den enkelte BJT med en enkelt MOSFET, som slet ikke kræver nogen strøm. Vis hvordan dette kan gøres:

Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

Formålet med dette langvarige spørgsmål er ikke kun at få eleverne til at finde ud af, hvordan man erstatter en BJT med en MOSFET, men også at introducere dem til begrebet mikrocontroller, hvilket er en enhed af stigende betydning i moderne elektroniske systemer.

Nogle studerende kan spørge om formålet med dioden i dette kredsløb. Forklar dem, at dette er en kommuterende diode, der i nogle tilfælde kaldes en frihjulsdiode, er nødvendig for at forhindre, at transistoren overbelastes af højspændingstransienter, der frembringes af solenoidspolen, når de er slukket ("induktiv tilbageslag").

Spørgsmål 2

Undersøg følgende transistor symbol:

Identificer følgende:

Transistor type ( BJT, JFET eller MOSFET )
Halvlederdoping ( NPN, PNP, N-kanal, P-kanal )
Identifikation af alle 3 terminaler ( Base, Collector, Emitter; Gate, Drain, Source )
Retningen af ​​hver terminals nuværende for korrekt transistoroperation ( skal du være opmærksom på, om du bruger konventionel strøm- eller elektronstrøm notation. Hvis den aktuelle retning er ubetydelig, eller hvis der ikke er nogen strøm, skal du sørge for at sige det! )
Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

Dette spørgsmål udforsker nogle grundlæggende, men vigtige viden om transistoridentifikation og -operation. Hvis eleverne har svært ved at identificere alle de parametre, der er bedt om i dette spørgsmål, skal du bruge mere tid på transistorens fundamentale, inden du fortsætter med andre aspekter af transistor kredsløb!

Spørgsmål 3

Undersøg følgende transistor symbol:

Identificer følgende:

Transistor type ( BJT, JFET eller MOSFET )
Halvlederdoping ( NPN, PNP, N-kanal, P-kanal )
Identifikation af alle 3 terminaler ( Base, Collector, Emitter; Gate, Drain, Source )
Retningen af ​​hver terminals nuværende for korrekt transistoroperation ( skal du være opmærksom på, om du bruger konventionel strøm- eller elektronstrøm notation. Hvis den aktuelle retning er ubetydelig, eller hvis der ikke er nogen strøm, skal du sørge for at sige det! )
Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

Dette spørgsmål udforsker nogle grundlæggende, men vigtige viden om transistoridentifikation og -operation. Hvis eleverne har svært ved at identificere alle de parametre, der er bedt om i dette spørgsmål, skal du bruge mere tid på transistorens fundamentale, inden du fortsætter med andre aspekter af transistor kredsløb!

Spørgsmål 4

Undersøg følgende transistor symbol:

Identificer følgende:

Transistor type ( BJT, JFET eller MOSFET )
Halvlederdoping ( NPN, PNP, N-kanal, P-kanal )
Identifikation af alle 3 terminaler ( Base, Collector, Emitter; Gate, Drain, Source )
Retningen af ​​hver terminals nuværende for korrekt transistoroperation ( skal du være opmærksom på, om du bruger konventionel strøm- eller elektronstrøm notation. Hvis den aktuelle retning er ubetydelig, eller hvis der ikke er nogen strøm, skal du sørge for at sige det! )
Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

Dette spørgsmål udforsker nogle grundlæggende, men vigtige viden om transistoridentifikation og -operation. Hvis eleverne har svært ved at identificere alle de parametre, der er bedt om i dette spørgsmål, skal du bruge mere tid på transistorens fundamentale, inden du fortsætter med andre aspekter af transistor kredsløb!

Spørgsmål 5

Undersøg følgende transistor symbol:

Identificer følgende:

Transistor type ( BJT, JFET eller MOSFET )
Halvlederdoping ( NPN, PNP, N-kanal, P-kanal )
Identifikation af alle 3 terminaler ( Base, Collector, Emitter; Gate, Drain, Source )
Retningen af ​​hver terminals nuværende for korrekt transistoroperation ( skal du være opmærksom på, om du bruger konventionel strøm- eller elektronstrøm notation. Hvis den aktuelle retning er ubetydelig, eller hvis der ikke er nogen strøm, skal du sørge for at sige det! )
Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

Dette spørgsmål udforsker nogle grundlæggende, men vigtige viden om transistoridentifikation og -operation. Hvis eleverne har svært ved at identificere alle de parametre, der er bedt om i dette spørgsmål, skal du bruge mere tid på transistorens fundamentale, inden du fortsætter med andre aspekter af transistor kredsløb!

Spørgsmål 6

Undersøg følgende transistor symbol:

Identificer følgende:

Transistor type ( BJT, JFET eller MOSFET )
Halvlederdoping ( NPN, PNP, N-kanal, P-kanal )
Identifikation af alle 3 terminaler ( Base, Collector, Emitter; Gate, Drain, Source )
Retningen af ​​hver terminals nuværende for korrekt transistoroperation ( skal du være opmærksom på, om du bruger konventionel strøm- eller elektronstrøm notation. Hvis den aktuelle retning er ubetydelig, eller hvis der ikke er nogen strøm, skal du sørge for at sige det! )
Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

Dette spørgsmål udforsker nogle grundlæggende, men vigtige viden om transistoridentifikation og -operation. Hvis eleverne har svært ved at identificere alle de parametre, der er bedt om i dette spørgsmål, skal du bruge mere tid på transistorens fundamentale, inden du fortsætter med andre aspekter af transistor kredsløb!

Spørgsmål 7

Undersøg følgende transistor symbol:

Identificer følgende:

Transistor type ( BJT, JFET eller MOSFET )
Halvlederdoping ( NPN, PNP, N-kanal, P-kanal )
Identifikation af alle 3 terminaler ( Base, Collector, Emitter; Gate, Drain, Source )
Retningen af ​​hver terminals nuværende for korrekt transistoroperation ( skal du være opmærksom på, om du bruger konventionel strøm- eller elektronstrøm notation. Hvis den aktuelle retning er ubetydelig, eller hvis der ikke er nogen strøm, skal du sørge for at sige det! )
Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

Dette spørgsmål udforsker nogle grundlæggende, men vigtige viden om transistoridentifikation og -operation. Hvis eleverne har svært ved at identificere alle de parametre, der er bedt om i dette spørgsmål, skal du bruge mere tid på transistorens fundamentale, inden du fortsætter med andre aspekter af transistor kredsløb!

Spørgsmål 8

Undersøg følgende transistor symbol:

Identificer følgende:

Transistor type ( BJT, JFET eller MOSFET )
Halvlederdoping ( NPN, PNP, N-kanal, P-kanal )
Identifikation af alle 3 terminaler ( Base, Collector, Emitter; Gate, Drain, Source )
Retningen af ​​hver terminals nuværende for korrekt transistoroperation ( skal du være opmærksom på, om du bruger konventionel strøm- eller elektronstrøm notation. Hvis den aktuelle retning er ubetydelig, eller hvis der ikke er nogen strøm, skal du sørge for at sige det! )
Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

Dette spørgsmål udforsker nogle grundlæggende, men vigtige viden om transistoridentifikation og -operation. Hvis eleverne har svært ved at identificere alle de parametre, der er bedt om i dette spørgsmål, skal du bruge mere tid på transistorens fundamentale, inden du fortsætter med andre aspekter af transistor kredsløb!

Spørgsmål 9

Undersøg følgende transistor symbol:

Identificer følgende:

Transistor type ( BJT, JFET eller MOSFET )
Halvlederdoping ( NPN, PNP, N-kanal, P-kanal )
Identifikation af alle 3 terminaler ( Base, Collector, Emitter; Gate, Drain, Source )
Retningen af ​​hver terminals nuværende for korrekt transistoroperation ( skal du være opmærksom på, om du bruger konventionel strøm- eller elektronstrøm notation. Hvis den aktuelle retning er ubetydelig, eller hvis der ikke er nogen strøm, skal du sørge for at sige det! )
Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

Dette spørgsmål udforsker nogle grundlæggende, men vigtige viden om transistoridentifikation og -operation. Hvis eleverne har svært ved at identificere alle de parametre, der er bedt om i dette spørgsmål, skal du bruge mere tid på transistorens fundamentale, inden du fortsætter med andre aspekter af transistor kredsløb!

Spørgsmål 10

Identificer, hvad hver transistortype er (MOSFET, JFET, BJT, N-kanal, P-kanal, NPN eller PNP, E-type eller D-type), og hvad der skal forbindes til styreklemmen for hver transistor base eller port) for at tænde hver på en sådan måde, at lyspæren aktiverer:

Reveal svar Skjul svar

Opfølgningsspørgsmål: For JFET, som allerede er "på" med nulspænding, der er påført porten, skal du beskrive, hvad der er nødvendigt for at tvinge det til "slukket" tilstand.

Bemærkninger:

Det er meget vigtigt for eleverne at forstå, hvilke betingelser der er nødvendige for at køre en hvilken som helst af disse transistortyper i deres island-stater, som en forløber for at forstå deres funktion i lineære (analoge) kredsløb.

Spørgsmål 11

Identificer, hvad hver transistortype er (MOSFET, JFET, BJT, N-kanal, P-kanal, NPN eller PNP, E-type eller D-type), og hvad der skal forbindes til styreklemmen for hver transistor base eller port) for at tænde hver på en sådan måde, at lyspæren aktiverer:

Reveal svar Skjul svar

Opfølgningsspørgsmål: For JFET, som allerede er "på" med nulspænding, der er påført porten, skal du beskrive, hvad der er nødvendigt for at tvinge det til "slukket" tilstand.

Bemærkninger:

Det er meget vigtigt for eleverne at forstå, hvilke betingelser der er nødvendige for at køre en af ​​disse transistortyper i deres "on" -stater, som en forløber for at forstå deres funktion i lineære (analoge) kredsløb.

Spørgsmål 12

Vist her er skematisk diagram for et simpelt automotive tændingssystem til at producere pulser med højspænding tilstrækkelig til at aktivere tændrør i en motor:

En ingeniør beslutter at erstatte BJT med en MOSFET, og ankommer til følgende kredsløbsdesign:

Forklar, hvordan dette reviderede kredsløb fungerer. Hvornår udfører MOSFET strømmen, når punktkontakterne er åbne eller lukkede "# 12"> Reveal svar Skjul svar

MOSFET udfører strøm, når punktkontakterne er åbne, hvilket er modsat det for BJT. Jeg vil lade dig regne ud, hvad formålet med modstanden er!

Bemærkninger:

Hvis dette var et rigtigt tændingssystem, skulle timingen justeres, da gnisten nu bliver produceret, hver gang pointene lukker i stedet for hver gang punkterne åbner som før (med BJT). Diskuter driften af ​​dette kredsløb med dine elever og bede dem om at forklare, hvordan de kender MOSFETs status (og BJTs status, for den sags skyld).

Spørgsmål 13

I dette system styrer spændingsudgangen af ​​et digitalt timingskredsløb opladningen og afladningen af ​​et modstandskondensatornetværk. Det digitale timingskredsløbs indre virkninger er skjult for enkelhedens skyld, men vi kan modellere det som en topositionsomskifter, der udsender enten et "højt" spændingssignal (fuld forsyningsspænding) eller et "lavt" spændingssignal (jordpotentiale) med jævne mellemrum:

Først skal du identificere, hvilket signalniveau fra det digitale kredsløb ("højt" eller "lavt") får kondensatoren til at oplade, og hvilket niveau får det til at aflades. Udskift derefter BJT med en passende MOSFET for at opnå den nøjagtige samme timingfunktion:

Reveal svar Skjul svar

I BJT-versionen af ​​kredsløbet får et "lavt" signal udført af det digitale kredsløb kondensatoren til at oplade. Det samme sker i denne MOSFET-version af kredsløbet:

Opfølgningsspørgsmål: Forklar hvorfor der ikke kræves nogen modstand i serie med MOSFET-porten, som der var med BJT-basen i den originale kredsløbsversion.

Bemærkninger:

Dette kredsløb kan bruges som en introduktion til 555 timeren, da IC bruger den samme ordning for kondensatorafladning.

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Næste regneark →