Полевой транзистор. Определение. Обозначение. Классификация (10+)

Полевой транзистор

Полевой транзистор (FET) - электронный прибор, который позволяет регулировать ток, изменяя управляющее напряжение. Как я уже писал ранее, для проектирования электронных схем нет никакой необходимости иметь представление о физических принципах работы и устройстве электронного прибора. Достаточно знать, что это - черный ящик, обладающий определенными характеристиками. Ничего не изменится, если вдруг изобретут новую технологию, позволяющую делать приборы, по характеристикам похожие на полевые транзисторы, но основанные на других принципах. Мы будем их ставить в те же схемы и называть полевиками.

Определение полевого транзистора

Полевой транзистор - это прибор, обладающий четырьмя выводами: Исток, Сток, Затвор, Подложка. Управляющее напряжение прилагается между Затвором и Истоком. В большинстве случаев подложка внутри корпуса соединена с истоком, так что наружу торчат три вывода. Некоторые виды полевых транзисторов не имеют подложки (транзисторы с p-n переходом).

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости , чтобы быть в курсе.

Скачки или перепады напряжения сегодня все еще случаются в сетях электропитания. Их никто не любит, так как при заниженном напряжении лампочки начинают гореть тускло, а при завышенном напряжении просто горят многие электронные устройства. Это дело бьет по нашему карману, а не по карманам сетевых организаций. Кто-нибудь пробовал доказать, что было напряжение за пределами нормы и поэтому сгорел телевизор? Кому-нибудь выплатили компенсацию за сгоревшую технику? Я таких людей не знаю.

Поэтому стоит задуматься над защитой своего имущества от губительного влияния не стабильного напряжения в сети. Для этого можно использовать стабилизаторы или реле напряжения. Тут мы поговорим о вторых устройствах. Узнаем какие бывают реле напряжения, как они устроены, как ими пользоваться и куда ставить. Также вы тут найдете наглядную схему подключения реле напряжения УЗМ-51М и RV-32A.

Какие бывают реле напряжения?

Сегодня данные устройства выпускают многие производители. Это RV-32A от EKF, УЗМ-51М от Меандр, CM-PVE от ABB, RM17UAS15 от Schneider Electric и другие. Все они представляют собой микропроцессорные устройства предназначенные для постоянного контроля напряжения и защиты электроустановок от его перепадов. Если напряжение сети в пределах выставленных значений на устройстве, то все работает. Если напряжение в сети вышло за эти пределы, то реле размыкает свои силовые контакты, таким образом, отключает нагрузку.

Реле напряжения выпускают для контроля как однофазных сетей, так и трехфазных. Согласно того какой у вас тип сети, то выбирайте соответствующее реле. Их можно использовать при любой системе заземления в вашем доме.

Помните, что реле напряжения не заменяют собой автоматические выключатели , УЗО , АВДТ , УЗИП).

Как устроены реле напряжения?

Внутри них находятся мощное реле с катушкой управления. Силовыми контактами реле коммутируется цепь фазы. Нулевой проводник, как правило проходит сквозь устройства. Это реализовано для удобства монтажа.

Ниже скрин с паспорта УЗМ-51М

Также на корпусе RV-32A есть принципиальная схема, на которой видно, что нулевой проводник просто сквозняком проходит через устройство.

Как подключить реле напряжения?

У данного устройства есть по два контакта сверху и снизу. К одним подключаются "фаза" и "ноль" приходящие из сети, а к другим "фаза" и "ноль" уходящие на нагрузку. На корпусе они подписаны. Тут нужно быть внимательным, так как у одного производителя вход подключается на нижние контакты, а у другого на верхние.

У реле УЗМ-51М вход подключается на верхние контакты, а нагрузка ни нижние.

У реле RV-32A все наоборот. У него вход подключается на нижние контакты, а нагрузка на верхние.

Где необходимо устанавливать реле напряжения?

Такие устройства следует устанавливать сразу после входного автомата. Это необходимо для того, чтобы в критической ситуации оно смогло защитить все электронные устройства квартиры.

Современные электросчетчики тоже являются электронными устройствами и для них также критично завышенное напряжение. Поэтому стоит устанавливать реле напряжения перед прибором учета электрической энергии. Только этот момент необходимо согласовать с сетевой компанией, так как реле придется тоже пломбировать. Как вариант, можно входной автомат и реле напряжения установить в отдельном пластиковом боксе под пломбировку.

Также учтите, что силовые контакт УЗМ-51М рассчитаны на максимальный ток нагрузки 63А, а RV-32A только на 32А. На это обязательно уделяйте особое внимание. Если у вас номинал вводного автомат больше 32А, то реле от EKF уже нельзя использовать.

Оба типа реле крепятся на стандартную DIN-рейку и занимают в шкафу два модуля.

Ниже выкладываю две наглядные схемы, по которым можно понять суть подключения. На первой схеме подключается УЗМ-51М, а на второй RV-32A.

Настройка и работа реле напряжения УЗМ-51М

На данном устройстве имеется два ручных регулятора.

Верхним регулятором с помощью отвертки выставляется верхний порог напряжения. Это 240, 250, 255, 260, 265, 270, 275, 280, 285, 290 В. Погрешность составляет ± 3В.

Нижним регулятором выставляется нижний порог напряжения отключения. Это 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 175, 190, 210 В. Погрешность ± 3В.

После подачи питания на реле оно сначала выдерживает 5 секунд и только потом начинает мигать зеленый индикатор, что указывает на отсчет заданной выдержки времени включения. Если напряжение находится в пределах выставленных порогов, то загораются желтый и зеленый индикаторы и питание подается на нагрузку.Также можно ускорить включение устройства нажатием кнопки "Тест".

Если реле отключалось из-за выхода напряжения сети за пределы порогов, то потом оно включается само автоматически через 10 секунд после того, когда напряжение сети вернется в заданные границы.

У данного реле есть возможность самому изменять время задержки включения устройства. Задержка может быть только 10 секунд или 6 минут. Как ее настроить? Это делается так:

1. Выключить реле нажатием кнопки "Тест".
2. Опять нажать и удерживать кнопку "Тест" пока не начнет мигать индикатор. Если начал мигать зеленый индикатор, то время задержки установлено 10 секунд. Если начал мигать красный индикатор, то время задержки составляет 6 минут.
3. Отпустить кнопку "Тест".
4. Снова нажать кнопку "Тест" для включения реле и перехода его в рабочий режим.

Также учтите, что при нажатии кнопки "Тест" в аварийном режиме реле не включит нагрузку.

При приближении величины сетевого напряжения к верхнему пределу начинает мигать красный индикатор. Когда сеть выходит за пределы происходит отключение нагрузки, гаснет желтый индикатор и начинает постоянно гореть красный.

При приближении величины сетевого напряжения к нижнему порогу начинает мигать зеленый индикатор. При выходе напряжения за пределы начинается отсчет задержки времени отключения и начинает мигать красный индикатор. Когда время задержки заканчивается отключается нагрузка, гаснет желтый индикатор, а красный начинает гореть каждые две секунды.

Поочередное мигание красного и зеленого индикаторов означает, что вы принудительно отключили нагрузку от сети нажатием кнопки "Тест". Повторное ее нажатие и удерживание в течении 2-х секунд возвращает устройство в рабочее состояние.

Теперь думаю не запутаетесь в мигании этих индикаторов.

Настройка и работа реле напряжения RV-32A

Тут уже имеются четыре ручных регулятора.

Верхним левым регулятором с помощью маленькой шлицевой отвертки выставляется верхний порог напряжения отключения. Это 225, 235, 245, 255, 265, 275 В.

Нижним левым регулятором выставляется нижний порог напряжения отключения. Это 165, 175, 185, 195, 205, 215 В.

Правым верхним регулятором выставляется задержка времени срабатывания устройства при возникновения аварийной ситуации. Это 0,1, 2, 4, 6, 8, 10 секунд.

Правым нижним регулятором выставляется время задержки подачи питания на нагрузку после возвращения напряжения сети в установленные пределы. Это 0,3, 6, 12, 18, 24, 30 секунд.

У этого реле есть погрешность в 3% от выставленного порога.

Сигнализация индикаторов RV-32A:

• В рабочем режиме на устройстве постоянно горит желтый индикатор "R/T".
• При превышении напряжения сети выставленного верхнего порога загорится красный индикатор "U>" и начнет мигать желтый индикатор "R/T".
• При выходе напряжения сети за пределы нижнего порога загорится красный индикатор "U<" и начнет мигать желтый индикатор "R/T".

Теперь думаю не запутаетесь и миганием индикаторов и у этого реле напряжения.

А вы у себя дома используете реле напряжения?

Улыбнемся:

В больницу попал мужик с переломом челюсти в трех местах. Когда оклемался и смог говорить, хирург спросил что произошло.
- Я работаю экскаваторщиком. В пятницу вечером, уходя с работы, заметил около стройки открытый люк. Чтобы никто из прохожих в него не упал, подогнал экскаватор и накрыл люк ковшом. В понедельник прихожу на работу, завожу экскаватор, поднимаю ковш, а из люка три электромонтера вылазят…

Published Date: 24.12.2017

Пороговое напряжение

Пороговое напряжение — это точка, в которой электрическое устройство настроено для активации любой из своих операций. Обычно это происходит в транзисторе, который постоянно контролирует источник питания для изменений, игнорируя те, которые слабы или непреднамеренно просочились через систему. Как только заряд входящего электричества будет достаточным для соответствия установленному стандарту, пороговое напряжение будет удовлетворено, и для его включения разрешается протекать по всему устройству. Все, что находится ниже предопределенного порога, содержится и рассматривается как фантомный заряд.

Хотя определение порогового напряжения в устройстве с одной схемой может показаться относительно простым и простым, современная электроника требует довольно сложной математической формулы для установки и регулирования различных пороговых значений. Например, прибор, например, посудомоечная машина, может быть запрограммирован на выполнение 20 или более функций, зависящих от повседневных требований пользователя, и каждая отдельная фаза, в которую он входит, активируется электрическим зарядом. Эти незначительные изменения в мощности позволяют устройству знать, когда добавлять больше воды, когда активировать механизм сушки или как быстро вращать чистящие струи. Каждое из этих действий устанавливается на отдельное пороговое напряжение, поэтому, когда сразу необходимо активировать несколько элементов, для этого требуется много планирования для обеспечения правильной работы. Уравнение для расчета порогового напряжения представляет собой сумму статического напряжения, плюс вдвое больше объемного потенциала и напряжения на оксиде.

Пороговое напряжение обычно создается с помощью тонкого инверсионного слоя, который отделяет изоляционное и фактическое тело транзистора. Крошечные отверстия, которые положительно заряжены, покрывают поверхность этой области, и когда электричество подается, частицы в этих пустотах отталкиваются. Как только ток в пределах внутренней и внешней областей будет уравнен, транспондер позволяет высвободить энергию для завершения схемы, которая активирует процесс. Весь этот процесс завершается в течение миллисекунд, и транзистор постоянно перепроверяет, чтобы гарантировать, что текущий ток оправдан, подрывая мощность, когда это не так.

Другим термином, который используется при разговоре о транспондерах, является пороговое напряжение полевого транзистора (МОП-транзистора) из оксида металла. Эти проводящие переключатели спроектированы с положительными или отрицательными зарядами, как в приведенном выше примере, и они являются наиболее распространенным типом транзистора в аналоговых или цифровых устройствах. Транзисторы MOSFET первоначально были предложены в 1925 году и были построены на основе алюминия вплоть до 1970-х годов, когда кремний был обнаружен как более жизнеспособная альтернатива.

Еще по теме:

Триггер напряжения Треугольник напряжения - это устройство, используемое для увеличения напряжения, поступающего от электропитания. Большинство…

А Вы знаете, что такое обратное напряжение? Обратное напряжение Обратное напряжение - это тип сигнала…

Множитель напряжения Множитель напряжения представляет собой электронное устройство, содержащее конкретные схемы увеличения напряжения, которые используются,…

Удвоитель напряжения Удлинитель напряжения - это электрическое устройство, которое принимает в качестве входного переменного тока…

Навигация по записям

Полезно

Ремонт интерьер строительство

В течение жизненного цикла здания ремонтные работы в определенный период необходимы, чтобы обновить интерьер. Модернизация также необходима, когда дизайн интерьера или функциональность отстают от современности.

Многоэтажное строительство

В России насчитывается более 100 миллионов единиц жилья, а большинство из них — «односемейные дома» или коттеджи. В городах, в пригородах и в сельской местности, собственные дома являются очень распространенным видом жилья.
Практика проектирования, строительства и эксплуатации зданий чаще всего является коллективной работой различных групп профессионалов и профессий. В зависимости от размера, сложности и цели конкретного проекта здания команда проекта может включать:
1. Разработчик недвижимости, который обеспечивает финансирование проекта;
Один или несколько финансовых учреждений или других инвесторов, которые предоставляют финансирование;
2. Органы местного планирования и управления;
3. Служба, который выполняет ALTA / ACSM и строительные обследования в рамках всего проекта;
4. Руководители зданий, которые координируют усилия различных групп участников проекта;
5. Лицензированные архитекторы и инженеры, которые проектируют здания и готовят строительные документы;

Полупроводниковые диоды являются коммерчески доступными элементами электронных схем. Именно на них и строятся выпрямители. Номенклатура диодов чрезвычайно обширна. Для грамотного их использования в выпрямителях необходимо знать и понимать смысл их основных технических характеристик.

Ниже рассматриваются основные статические характеристики полупроводниковых диодов.

2.1. Пороговое напряжение

Пороговым напряжением U пг называется такое значение напряжения на переходе, начиная с которого полупроводниковый диод проводит ток. При прямых напряжениях, меньших порогового, диод ток практически не проводит. Принято считать пороговым напряжение, равное 0,7В у кремниевых приборов и 0,3В – у германиевых. Как отмечалось выше, фактическое падение напряжения между выводами диода U д всегда больше порогового U пг , (рис. 10, а ).

У кремниевых приборов фактическое падение напряжения составляет

1 В. Пороговое напряжение разнится от образца к образцу, даже у однотипных приборов (рис. 10, б ). У дискретных диодов эта разница может достигать 0,1В. У диодов, изготавливаемых средствами интегральной технологии, она не превышает 0,01В. Поэтому прямые ветви вольтамперных характеристик полупроводниковых приборов не совпадают.

Пороговое напряжение полупроводниковых диодов зависит также и от температуры. Оно уменьшается со скоростью – 2,5 мВ/0 С при повышении температуры перехода. Это значит, что если даже прямые ветви характеристик двух диодов первоначально совпадали (рис. 10, в ), то при нагреве, например, диода 1 до температуры, превышающей температуру диода 2 , прямая ветвь вольт-амперной характеристики 1-го диода сместится влево (пунктир на рис. 10, в ).

2.2. Номинальный ток

Под номинальным понимают максимальный постоянный ток, который может протекать через диод сколь угодно долго без разрушения прибора. Понятие номинального тока связано с понятием допустимой мощности рассеяния в диоде.

При протекании тока I пр через прибор из-за конечного падения напряжения U пр на нем, в приборе выделяется мощность Р в =U пр I пр . Это приводит к нагреву перехода, т. е. превышению его температуры T п над температурой окружающей среды T 0 . Последнее обуславливает отток тепла от перехода в окружающую среду, то есть рассеяние мощности. Рассеяние мощности тем больше, чем выше температура перехода T п по сравнению с температурой окружающей среды T 0 . Очевидно, что при P в =const увеличение мощности рассеяния P рас , обусловленное ростом температуры перехода может привести к тепловому равновесию P в =P рас , наблюдаемому при некоторой температуре перехода. Связь между мощностью рассеяния P рас и перепадом температур T =T п –T 0 принимается линейной при небольших перепадах температур T . Эту связь принято записывать в виде соотношения T=R T P рас подобного закону Ома для резистивных электрических цепей. Коэффициент R Т называется термическим сопротивлением участка переход – среда. Определяется R Т практически площадью поверхности корпуса диода. Поскольку корпуса диодов унифицированы, то каждому конкретному типу диода соответствует вполне определенное значение R Т .

Как известно, температура p -n -переходов ограничивается некоторым допустимым значением T п дп , превышение которого означает выход прибора из строя. Для кремниевых приборов T п дп ≈ (175÷ 200)° С, а для герма-

ниевых T п дп ≈ (125÷ 150)° С.

Отсюда следует, что при комнатной температуре, для каждого конкретного типа диода существует понятие допустимой мощности рассеяния

T пдп − T 0 P рас.дп(T пдп) R Т .

Тем самым в условиях теплового равновесия ограничивается и выделяемая в приборе мощность:

				T пдп − T 0

С учетом приблизительного постоянства прямого падения напряжения на полупроводниковых диодах

P выд дп = I д дпU п = I д дп const ≈ I д дп 1В = | I д дп |.

Отсюда следует: I ддп = T пдп − T 0 . В силу постоянства U п = 1В мощ-

ность, выделяющаяся в диоде, определяется средним током через диод.

Тогда I д дп = I ср дп.

По этой причине средний ток через диод, оговариваемый в технической документации, является допустимым значением среднего тока при комнатной температуре. С увеличением температуры окружающей среды этот ток должен соответственно уменьшаться во избежание выхода диода из строя. Увеличение I ср дп возможно за счет уменьшения R Т . Это означает необходимость увеличения теплоотводящей поверхности диода, то есть добавления к нему теплоотвода.

Как следует из изложенного, I ср дп является мерой допустимой мощности рассеяния в диоде. Так диод со средним током в 1А в состоянии рассеять при комнатной температуре мощность, приблизительно равную 1 Вт.

Таким образом, для каждого конкретного типа прибора существует понятие тока, допустимого при комнатной температуре, превышение которого приводит к сгоранию диода. Номинальный ток, как ток, гарантирующий надежную эксплуатацию диода, выбирается меньше допустимого.

Номинальный ток через диод уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Его можно и увеличивать посредством уменьшения R Т . Это достигается увеличением теплоотводящей поверхности диода – к корпусу диода присоединяют специальный конструктивный элемент называемый теплоотводом.

2.3. Пиковый (максимальный) ток

Пиковые или максимальные токи через диод могут существенно превышать их номинальные значения. Вопрос о пиковых токах более сложен, нежели о номинальных. Допустимые значения пиковых токов в диодах зависят не только от величин, но и длительности, а также от частоты их повторения. Так при частоте порядка 50 Гц пиковые токи длительностью 5 мс могут превышать номинальные в 10 – 20 раз. При уменьшении длительности до 2 мс импульсы токов могут превышать номинальный ток в 50 – 100 раз. Чаще всего фактические характеристики импульсных токов в электрических цепях трудно определимы. По этой причине лучше не допускать превышения их официальных допустимых значений.

2.4. Обратный ток диода

Обратный ток при комнатной температуре пренебрежимо мал в кремниевых приборах, но существенен в германиевых. К сожалению, этот ток

экспоненциально растет с ростом температуры перехода. Его можно грубо оценить формулой

I о (T 1 ) = I о (T 0 ) 2(T 1 − T 0 )/10 ,

где I о (T 1 ) – обратный ток при температуре перехода T 1 ; I о (T 0 ) – обратный ток, замеренный при температуре перехода T 0 . Естественно, что оценка тока по этой формуле тем достовернее, чем меньше T =T 1 –T 0 .

2.5. Обратное напряжение

Обратное напряжение U об , как техническая характеристика диода ставится в соответствие напряжению его пробоя. Естественно, оно меньше напряжения пробоя, ибо в режиме пробоя диод утрачивает свойство односторонней проводимости – перестает быть диодом. Обычно U об определяется с некоторым запасом.

Помимо перечисленных статических технических характеристик диода существуют еще и динамические. Наиболее существенные рассматриваются ниже.

2.6. Динамическое сопротивление диода

Поскольку при U пр >0,1 В прямая ветвь вольт-амперной характеристики диода определяется соотношением (2), то динамическое сопротивление прибора – его сопротивление приращениям прямого тока через переход – может быть определено простой процедурой:

∂i

/ϕ Т

I пр

или r =

∂u

2.7. Время выключения диода

Идеальный диод, включенный в цепь последовательно с резистивной нагрузкой (рис. 11, а ) пропускает ток только в прямом направлении. При изменении знака напряжения в цепи U ц обратный ток через диод прекра-

щается (рис. 11, б и в ).

В реальных полупроводниковых диодах размыкание цепи при мгновенном изменении знака напряжения цепи с прямого на обратный происходит не сразу. Дело в том, что при прохождении через кристалл прямой ток насыщает его основными носителями. Их концентрация в кристалле пропорциональна величине прямого тока. Для того чтобы диод разомкнул цепь, чтобы кристалл стал непроводящим, необходимо удалить основные носители тока из кристалла, т. е. создать обедненную зону на границе контакта слоев p и n- полупроводника. Этот процесс требует времени. В течение этого времени – времени рассасывания носителей t р – диод проводит ток в обратном направлении, так же как и в прямом (рис. 12).

				U ц
U ц

По окончании процесса рассасывания имеет место процесс медленного спада обратного тока через диод до значения I 0 (рис. 12, а ). Время рассасывания и время спада в сумме образуют время выключения диода. Время выключения диода t выкл является технической характеристикой диода.

U ц
		t вкл
U ц