Радиодетали. Принцип работы «на пальцах»

Обидно, что с засильем микроэлектроники даже у желающих разобраться, хотя бы в общих принципах работы той или иной электро- или радиосхемы не хватает элементарной базы теоретической подготовки. В прежние времена была обратная ситуация- с теорией и литературой проблем не было. А вот детали находились с трудом. Ненавязчивый советский сервис предлагал только приобрести их через радиодетали почтой, а магазин радиодеталей был далеко не в каждом городе.

В этом материале предлагается восполнить основные и в то же время элементарные знания по принципам «чтения» радиосхем, назначения составляющих их элементов.

За дело!

Наиболее часто в электрических схемах используются резисторы, их ещё называют сопротивлениями и обозначают R. Для удобства чтения схемы после обозначения элемента указывают его порядковый номер на схеме R1, R2.

Как следует из названия, назначение этого элемента — оказывать сопротивление  проходящему через него току, то есть ограничивать его. Если образно представить этот процесс как прохождение потока воды через трубы разного диаметра. Чем меньше труба, тем большее сопротивление она оказывает жидкости. Величину сопротивления резистора обычно обозначают в Омах или в Килоомах.

Следующим по частоте применения элементом радиосхем является конденсатор, обозначение С. Различают полярные и неполярные. У полярных конденсаторов обычно и на схеме и на нём самом соответствующее обозначение.

Назначение конденсатора определяется его способностью накапливать заряд и быстро его отдавать. Образно — ведро для жидкости. Не зря иногда конденсатор называют ёмкостью.

Конденсаторы — в Пикофарадах и Микрофарадах (pF, MkF).

Перечисленные элементы схем не могут усиливать сигналы, поэтому их ещё называют пассивными. Их основное назначение-обеспечение нормальных режимов работы для активных элементов. На нашей исходной схеме это транзисторы.

По предыдущим аналогиям, принцип работы транзистора можно описать как работу водопроводного крана. Достаточно слабым усилием на вентиле крана мы управляем мощным потоком жидкости. То есть, подавая слабый сигнал на базу транзистора, получаем во много раз усиленную его копию по цепи эмиттер Э – коллектор К. В данном случае, выделив сигнал на трансформаторе Тр, воспроизводим громкоговорителем Гр.

Как Вы видите на исходной схеме, перед громкоговорителем имеется три транзистора. Каждый транзистор образует каскад, а построенная таким образом схема называется многокаскадной или трёхкаскадной.

Такое построение схем нужно, если на входе усилителя очень слабый сигнал. Каждый каскад выполняет одинаковую функцию.

Ещё одним элементом, который необходимо рассмотреть на этой схеме, является стабилитрон.

КС156А, показанный на фрагменте схемы имеет свойство открываться, то есть замыкать напряжение, превышающее его напряжение стабилизации. Таким образом, имея на входе, справа, напряжение от 5 до 7-8 вольт, на выходе будет стабильное напряжение 5 в. Поэтому режимы работы активных элементов, расположенные на схеме слева будут стабильны. При желании, вы легко можете провести аналогию с жидкостью как в предыдущих случаях.

Эта заметка совсем не призывает кого-то окунаться с головой в радиоэлектронику. Хотя это было бы совсем не лишним, тем более детали к любой поделке можно без труда заказать через интернет магазин радиодеталей http://tda2000.ru. Просто, имея основы элементарных знаний иногда можно выйти из сложной ситуации, начиная от розетки дома и заканчивая оборудованием автомобиля. Ведь то, что в голове, за плечами не носить.

описание принципа работы, схема, характеристики, способы применения

Фотодиоды – полупроводниковые элементы, обладающие светочувствительностью. Их основная функция – трансформация светового потока в электросигнал. Такие полупроводники применяются в составе различных приборов, функционирование которых базируется на использовании световых потоков.

Принцип работы фотодиодов

Основа действия фотодиодных элементов – внутренний фотоэффект. Он заключается в возникновении в полупроводнике под воздействием светового потока неравновесных электронов и дырок (т.е. атомов с пространством для электронов), которые формируют фотоэлектродвижущую силу.

• При попадании света на p-n переход происходит поглощение световых квантов с образованием фотоносителей
• Фотоносители, находящиеся в области n, подходят к границе, на которой они разделяются под влиянием электрополя
• Дырки перемещаются в зону p, а электроны собираются в зоне n или около границы
• Дырки заряжают p-область положительно, а электроны – n-зону отрицательно. Образуется разность потенциалов
• Чем выше освещенность, тем больше обратный ток

Если полупроводник находится в темноте, то его свойства аналогичны обычному диоду. При прозванивании тестером в отсутствии освещения результаты будут аналогичны тестированию обычного диода. В прямом направлении будет присутствовать маленькое сопротивление, в обратном – стрелка останется на нуле.

Схема фотодиода

Режимы работы

Фотодиоды разделяют по режиму функционирования.

Режим фотогенератора

Осуществляется без источника электропитания. Фотогенераторы, являющиеся комплектующими солнечных батарей, иначе называют «солнечными элементами». Их функция – преобразовывать солнечную энергию в электрическую. Наиболее распространены фотогенераторы, созданные на базе кремния – дешевого, распространенного, хорошо изученного. Обладают невысокой стоимостью, но их КПД достигает всего 20%. Более прогрессивными являются пленочные элементы.

Режим фотопреобразования

Источник электропитания в схему подключается с обратной полярностью, фотодиод в данном случае служит датчиком освещенности.

Основные параметры

Свойства фотодиодов определяют следующие характеристики:

• Вольтамперная. Определяет изменение величины светового тока в соответствии с меняющимся напряжением при стабильных потоке света и темновом токе
• Спектральная. Характеризует влияние длины световой волны на фототок
• Постоянная времени – это период, в ходе которого ток реагирует на увеличение затемнения или освещенности на 63% от установленного значения
• Порог чувствительности – минимальный световой поток, на который реагирует диод
• Темновое сопротивление – показатель, характерный для полупроводника при отсутствии света
• Инерционность

Из чего состоит фотодиод?

Разновидности фотодиодов

P-i-n

Для этих полупроводников характерно наличие в зоне p-n перехода участка, обладающего собственной проводимостью и значительной величиной сопротивления. При попадании на этот участок светового потока появляются пары дырок и электронов. Электрополе в данной области постоянно, пространственного заряда нет. Такой вспомогательный слой расширяет диапазон рабочих частот полупроводника. По функциональному назначению p-i-n-фотодиоды разделяют на детекторные, смесительные, параметрические, ограничительные, умножительные, настроечные и другие.

Лавинные

Этот вид отличается высокой чувствительностью. Его функция – преобразование светового потока в электросигнал, усиленный с помощью эффекта лавинного умножения. Может применяться в условиях незначительного светового потока. В конструкции лавинных фотодиодов используются сверхрешетки, способствующие снижению помех при передаче сигналов.

С барьером Шоттки

Состоит из металла и полупроводника, вокруг границы соединения которых создается электрическое поле. Главным отличием от обычных фотодиодов p-i-n-типа является использование основных, а не дополнительных носителей зарядов.

С гетероструктурой

Образуется из двух полупроводников, имеющих разную ширину запрещенной зоны. Гетерогенным называют слой, находящийся между ними. Путем подбора таких полупроводников можно создать устройство, работающее в полном диапазоне длин волн. Его минусом является высокая сложность изготовления.

Области применения фотодиодов

• Оптоэлектронные интегральные микросхемы. Полупроводники обеспечивают оптическую связь, что гарантирует эффективную гальваноразвязку силовых и руководящих цепей при поддержании функциональной связи.
• Многоэлементные фотоприемники – сканисторы, фоточувствительные аппараты, фотодиодные матрицы. Оптоэлектрический элемент способен воспринимать не только яркостную характеристику объекта и ее изменение во времени, но и создавать полный визуальный образ.

Другие сферы использования: оптоволоконные линии, лазерные дальномеры, установки эмиссионно-позитронной томографии.

---

Была ли статья полезна?

Да

Нет

Оцените статью

Что вам не понравилось?

---

Другие материалы по теме

Анатолий Мельник

Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.

Цветовая маркировка радиоэлементов | РоботоТехника Ардуино

Цветовая маркировка резисторов и конденсаторов ► широко используется в электронике. На корпус элемента наносят цветные кольца, которые означают номинал.

Раньше маркировка наносилась на корпус резисторов, и сопротивление радиоэлемента просто указывалось в Омах. Например, 10R означает сопротивление резистора в 10 Ом, 10К означает сопротивление резистора в 10 кило Ом. В последнее время широко используется цветовая маркировка  резисторов и конденсаторов. На корпус радиоэлемента наносят цветные кольца, при этом каждый цвет означает цифру.

Цветовая маркировка резисторов

Цвет	1,2 и 3 полоса	Множитель	Допуск
Черный	0	1	1%
Коричневый	1	10	2%
Красный	2	100
Оранжевый	3	1000
Желтый	4	10.000
Зеленый	5	100.000	0.5%
Синий	6	1.000.000	0.25%
Фиолетовый	7	10.000.000	0.1%
Серый	8		0.05%
Белый	9
Золотистый		0.1	5%
Серебряный		0.01	10%

Цветовая кодировка резисторов. Пример дешифровки маркировки

Цветовая маркировка конденсаторов

Цвет	Первая и вторая цифры	Множитель	Допустимое отклонение емкости, %	Номинальное напряжение, В
Серый				3,2
Черный	10	1	± 20	4,0
Коричневый	12	10	± 1	6,3
Красный	15	102	± 2	10
Оранжевый	18	103	± 0,25	16
Желтый	22	104	± 0,5	40
Зеленый	27	105	± 5	25
Голубой	33	106	± 1	32
Фиолетовый	39	107	-20…+50	50
Серый	47	10-2	-20…+80
Белый	56	10-1	±10	63
Серебристый	68			2,5
Золотистый	82			1,5

Часто для маркировки конденсаторов применяются надписи с цифровым значением емкости. При этом, цветовая маркировка радиоэлементов (резисторов и конденсаторов), наряду с графическими обозначениями должна быть всегда под рукой.

Основные радиокомпоненты и их классификация

В период с конца ХІХ по начало ХХ столетия происходил быстрый подъем в научно-техническом развитии и ознаменовалось это прогрессом коммуникационных технологий таких, как: радио, телеграф, телефон. Наука в сфере электроники изучала и разрабатывала необходимую элементную базу для передатчиков радиосигнала.

 

Первичным названием для всех электронных изделий, используемых в производстве радиоприемников, было выбрано такое, как «радиодетали». Потом это определение распространилось на элементы, которые не имели прямого отношения к радио.

 

Пятидесятые годы двадцатого века ознаменовались новым всплеском научно-технического прогресса, который был связан с появлением телевидения и первых компьютеров (ЭВМ). Эволюция в электронике привела к развитию и совершенствованию техники для радаров и телевидения. Вследствие этого, вместо ранее используемых ламповых технологий, стали применяться твердотельные электронные детали.

 

Новый шаг прогресса в электронике был вызван развитием электронно-счетных машин и возникновением первого многофункционального компьютера. Подобные агрегаты были огромными и включали в себя большое число элементов и поэтому характеризовались повышенной потребляемой мощностью и низкой надежностью. Исправить эти недочеты удалось только с появлением микросхем, микропроцессоров и прогресса в микротехнологиях. Сегодня, многие компании занимаются скупкой и переработкой радиодеталей, добытых с различной радиоаппаратуры.

 

Классификация радиокомпонентов

 

Электронные компоненты можно классифицировать по способу функционирования в цепи, как пассивные и активные. Каждый из них имеет свою уникальную вольт-амперную характеристику.

 

Активные радиоэлементы группируются в два класса, такие как: вакуумные и полупроводниковые. Детали вакуумного класса представляют собой безвоздушные емкости, имеющие внутри себя электроды (катод и анод). Они изготавливаются из керамики, металла или стекла. На электроды нанесено специальное покрытие, которое содействует выпуску отрицательно заряженных частиц в безвоздушное рабочее пространство. Функциональный электрод, который накапливает отрицательно заряженные частицы, называется анодом. Электронный поток между катодом и анодом является рабочей материей.

 

Самые распространенные вакуумные электронные радиокомпоненты:

 

1. Диод – примитивная лампа, которая включает в себя анод и катод.
2. Триод – вакуумная лампа применяется как усилитель, преобразователь и генератор электрических сигналов. Он включает в себя одну управляющую сетку, электронный подогреваемый катод и анод.
3. Тетрод – это усиливающая низкие частоты экранирующая лампа.
4. Пентод – элемент с экранирующими свойствами, который усиливает низкие частоты. Он включает в себя следующие части: анод, нагреваемый катод, две обычные управляющие сети и одну экранирующую. Главными отрицательными особенностями этих компонентов являются большие габариты и высокий показатель потребляемой мощности.

 

Сегодня спрос на старые радиодетали растет с каждым днем. Основными элементами, которые скупает наша организация «Электрорадиолом приокский» являются:

 

1. Полупроводниковый диод. Элемент, который имеет различные величины сопротивления, относительно вектору направления электричества. Функционирование его основано на феномене электронно-дырочного перехода (p- и n- переход) и связи между полупроводниками с различными видами смешанной проводимости.
2. Фототиристоры. Компонент, который конвертирует свет, попавший на фотоэлемент в электрический ток. Это происходит за счет процедур выполняемых в электронно-дырочном переходе.
3. Резистор. Основной радиоэлектронный элемент является неотъемлемой частью каждой микросхемы. Он предназначен для обеспечения в цепи активного сопротивления. Относится к пассивным радиокомпонентам.
4. Транзистор. Основной элемент в радиотехники. Применяется для генерации, усиления, трансформирования и коммутации электрических сигналов.
5. Конденсатор. Является пассивным, базовым радиоэлектронным устройством, предназначенным для аккумулирования заряда и электрической энергии.
6. Трансформатор. Компонент, который выполняет функцию преобразования переменного тока с помощью электромагнитной индукции в одну или несколько ленточных либо проволочных обмоток, опутанных общим магнитным потоком. Существует две основы, на которых базируется работа трансформатора – это: изменяющий свои параметры в определенный промежуток времени электрический ток, формирует изменяющее свои характеристики в определенный промежуток времени электромагнитное поле, преобразующий магнитный поток, проходящий сквозь обмотку, формирует в ней электродвижущую силу.
7. Реле. Устройство, которое предназначено для соединения и разъединения электрической цепи при установленных изменениях входных электрических или не электрических операций или воздействий.

 

В наше время существуют множество организаций, которые имеют неподдельный интерес к устаревшим и вышедшим из обращения радиокомпонентам, микросхемам и занимаются их скупкой. Так как переработка и утилизация подобных радиоэлементов позволяет извлекать дорогостоящие цветные металлы. Специализированная фирма «Электрорадиолом приокский» скупает советские радиодетали официально по достойной стоимости.