Полупроводниковые приборы

Их составляет целая группа деталей: диоды, стабилитроны, транзисторы. В каждой детали использован полупроводниковый материал или более простой полупроводник. Что это такое? Все существующие вещества можно условно разделить на три большие группы. В первую входят медь, железо, алюминий и прочие металлы, хорошо проводящие электрический ток, то есть проводники. Вторую группу составляют материалы, не проводящие тока: древесина, фарфор, пластмасса. Это непроводники, то есть изоляторы (диэлектрики). В третью входят полупроводники, занимающие промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Такие материалы проводят ток только при определенных условиях.

Транзисторы

Из полупроводниковых приборов транзистор чаще всего применяется в радиоэлектронике. У него три вывода: база (б ), эмиттер (е ) и коллектор (к ) (см. обозначение на принципиальных схемах – рис. 1.10).

Рис. 1.10. Обозначение транзисторов на принципиальных схемах.

Транзистор – усилительный прибор. Условно его можно сравнить с таким известным вам устройством, как рупор. Чтобы ваш голос был хорошо слышен человеку, находящемуся в нескольких десятках метров от вас, нужно всего лишь произнести что‑нибудь перед узким отверстием рупора, направив широкое в сторону приятеля. Если воспринять узкое отверстие как вход рупора‑усилителя, а широкое – как выход, то можно сказать, что исходный сигнал в несколько раз сильнее входного. Это и есть показатель усилительной способности рупора, его коэффициент усиления. Некоторые разновидности транзисторов представлены на рис. 1.8 и 1.9.

Рис. 1.8. Внешний вид устаревших транзисторов.

Рис. 1.9. Внешний вид современных транзисторов.

Если пропустить через участок база‑эмиттер слабый ток, он будет усилен транзистором в десятки и даже сотни раз и потечет через участок коллектор‑эмиттер. В зависимости от тока, который можно пропускать через коллектор, транзисторы бывают маломощные, средней и большой мощности. Кроме того, эти полупроводниковые приборы могут быть структуры p‑n‑р или n‑p‑n. Так различаются транзисторы с разным дежурством пластов полупроводниковых материалов (если в диоде два пласта материалов, то здесь их три).

Однако совсем не обязательно транзисторы разной структуры должны иметь разное усиление. Усилительная способность транзистора определяется его так называемым статическим коэффициентом передачи тока. Для некоторых конструкций этот коэффициент важен, и его указывают в описании.

В некоторых самоделках встречается еще одна разновидность транзистора – полевой. У него также три вывода, но называют их по‑другому: затвор (как база), исток (эмиттер), сток (коллектор). Подбирать эти транзисторы по усилительной способности не придется, а вот проверять их надо. Чтобы во время подключения того или другого транзистора к деталям самоделки не перепутать выводы, нужно четко знать их расположение – цоколевку, или распиновку. Ее можно посмотреть в различных радиолюбительских справочниках.

Стабилитроны

Эти полупроводниковые приборы имеют два вывода: анод и катод . В прямом направлении (от анода к катоду) стабилитрон работает как диод, свободно пропуская ток. В обратном направлении он сначала не пропускает ток, а при увеличении подаваемого на него напряжения вдруг «пробивается» и начинает пропускать. Напряжение «пробоя» называют напряжением стабилизации. Оно будет оставаться неизменным даже при значительном увеличении входного напряжения. Благодаря этому свойству стабилитрон применяется в тех случаях, когда надо получить стабильное напряжение питания какого‑либо устройства при колебаниях, например сетевого напряжения.

Этот прибор часто используют в блоках питания. Зачастую он похож на диод, поэтому мы покажем внешний вид диода (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Внешний вид диодов (стабилитроны имеют похожий вид).

Диоды

У диода также два вывода: анод и катод . Если подключить к нему батарею: плюс – к аноду, минус – к катоду, в направлении от анода к катоду потечет ток. Сопротивление диода в этом направлении небольшое. Если же попробовать изменить полюса батарей, то есть включить диод «наоборот», то ток через диод не пойдет. В этом направлении диод имеет большое сопротивление.

Совокупность нескольких диодов – диодный мост (рис. 1.12).

Рис. 1.12. Диодные мосты (сборки) – совокупность нескольких диодов.

Разновидностей диодов существует достаточно много (рис. 1.13).

Рис. 1.13. Внешний вид некоторых полупроводниковых приборов.

Самый используемый в любых конструкциях – полупроводниковый. Существуют также выпрямительные диоды, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный. Бывают универсальные и импульсные диоды, применяющиеся в импульсных режимах работы. Они имеют малую длительность переходных процессов включения и выключения. Туннельные диоды используются в усилителях, переключающих устройствах на частотах до сотен и тысяч мегагерц. Обращенные диоды сделаны на основе полупроводника с критической концентрацией примеси, в котором проводимость при обратном напряжении вследствие туннельного эффекта значительно больше, чем при прямом напряжении.

Существует и масса других элементов этой категории. Они используются не так часто, как перечисленные выше, но упомянуть о них стоит.

Варикап – полупроводниковый диод, действие которого основано на использовании зависимости емкости от обратного напряжения. Он применяется в качестве элемента с электрически управляемой емкостью.

Тиристор – полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, имеющий три или более р‑n переходов. Он может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот. В зависимости от способа управления тиристоры подразделяются на динисторы, трионые тиристоры, не проводящие в обратном направлении, запираемые тиристоры, симметричные тиристоры, оптронные тиристоры.

Светоизлучающий диод (светодиод) – полупроводниковый прибор с одним переходом, в котором осуществляется непосредственное преобразование электрической энергии в энергию светового излучения вследствие рекомбинации электронов и дырок. Он предназначен для использования в устройствах визуального представления информации.

Излучающий диод ПК‑диапазона – полупроводниковый диод, в котором осуществляется непосредственное преобразование электрической энергии в энергию инфракрасного (ИК) излучения.

Полупроводниковый знаковый индикатор – полупроводниковый прибор, состоящий из нескольких светоизлучающих диодов, предназначенный для использования в устройствах визуального представления информации в качестве индикатора знаков.

Оптопара – оптоэлектронный полупроводниковый прибор, состоящий из излучающего и фотоприемного элементов, между которыми имеется оптическая связь, обеспечивающая электрическую изоляцию между входом и выходом.

Прочие радиодетали

Акустические приборы. С одним из таких приборов вы сталкиваетесь каждый день, когда слушаете радио, плеер, магнитофон. Звук доносится из динамической головки (так называют динамик, или громкоговоритель), которая и превращает электрический ток, поступающий на ее выводы (их два), в колебания звуковой частоты (звук). Для простых приемников или усилителей выпускают наушные телефоны. Они состоят из двух капсюлей («наушников»).

С другими радиодеталями (выключателями, гальваническими элементами и батареями, трансформаторами и т. п.) вы сможете ознакомиться на собственном опыте или благодаря описаниям радиолюбительских самоделок.

В этом особых сложностей не будет. Чтобы вы смогли определить их на принципиальных схемах, обязательно запомните обозначение этих элементов на рис. 1.14.

Рис. 1.14. Обозначение различных элементов на принципиальных схемах.

Изображение радиодеталей на принципиальных схемах разных стран практически одинаково, но иногда встречаются серьезные отличия (рис. 1.15).

Рис. 1.15. Детали на принципиальных схемах разных стран.

Глава 2