Кейс заданий №2 (1 год обучения)

«Основы схемотехники. Полевой транзистор»

Неделя 23-26 марта 2020 г.

 

Практические навыки по сборке схем мы продолжили формировать с помощью виртуального конструктора. Если вы зарегистрировались в онлайн сервисе Тинкеркад* https://www.tinkercad.com/ и успешно выполнили практическое задание для виртуального конструктора из Кейса заданий №1, то предлагаю сравнить результат сборки схемы.

 

 

Продолжим изучение элементов для сборки схем «умных устройств»…

 

Мы познакомились с работой биполярных транзисторов и тиристоров. С помощью конструктора «Знаток» на очных занятиях часть групп исследовала работу этих элементов. В базе элементов виртуального конструктора Тинкеркад тиристоров нет, но есть полевые транзисторы.

 

1. Ознакомьтесь с кратким описанием структуры и принципа работы полевого транзистора, приведенными ниже.

 

Ключевое отличие полевых транзисторов от биполярных в том, что управляются полевые транзисторы напряжением (а точнее, электрическим полем в кристалле, отсюда и название), в противовес току в биполярных.

 

 

 

а) Принцип работы биполярного транзистора            б) Принцип работы полевого транзистора

                

Полевые транзисторы также имеют три вывода, но они называются затвор (gate), сток (drain) и исток (source). Полевые транзисторы, в свою очередь делятся на n-канальные и p-канальные.

 

Обозначение полевых транзисторов на схема:

слева п-канальный,

справа р-канальный

 

Отличием полевых транзисторов от биполярных является и то, что между стоком и истоком нет фиксированного минимального падения напряжения. Вместо него у полевых транзисторов имеется параметр R _DS(on) — сопротивление открытого канала. Это минимальное сопротивление управляемому току на пути сток-исток. У современных полевых транзисторов этот параметр достигает десятков и единиц милиом, поэтому даже при токах порядка 10 ампер падение напряжения сток-исток может составлять 150 милливольт, а мощность, выделяемая на транзисторе, 1,5 Вт.

Это значит, что при управлении, например, мощным двигателем порядка 500 Вт, такой транзистор сможет работать без необходимости принудительного охлаждения. С другой стороны, для полного открытия многих мощных полевых транзисторов необходимо напряжение на затворе порядка 10–15 вольт, что требует усложнения схемы при работе с микроконтроллером. Для полевых транзисторов, как и для биполярных, важными параметрами, указываемыми в документации, являются максимальное допустимое напряжение на выводах и максимальный ток сток-исток.

Сфера применения полевых транзисторов аналогична биполярным: управление мощной нагрузкой, усиление мощности управляющего сигнала и т. д. Однако, так как они управляются напряжением, а не током, схемы с полевыми транзисторами более экономичны по расходу электроэнергии, что позволяет использовать их в элементах памяти и логических вычислительных устройствах, где необходимо проводить огромные количества переключений за одну секунду.

 

2. Ответьте на следующие вопросы:

Назовите основное отличие полевого транзистора от биполярного

Как называется транзистор, изображенный на рисунке?

Что показывает стрелочка в обозначении полевого транзистора?

Для чего используются полевые транзисторы?

 

 

3. В виртуальном конструкторе Тинкеркад соберите схему для демонстрации работы п -канального полевого транзистора, изображенную на рисунке.

* Не забудьте установить величину сопротивления потенциометра 1 кОм, а в качестве источника 5В возьмите блок питания на 4,5 В.

 

Включите режим моделирования, изменяйте потенциометром напряжение на затворе транзистора, что при этом происходит в цепи управления лампой накаливания (сток-исток)?_______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

Для чего в схеме, собранной в виртуальном конструкторе «минусы» источников питания соединены фиолетовым проводом? Что изменится, если его убрать? ___________________________

______________________________________________________________________________________

4.Заключительная часть:

Поясните, какое место занимают транзисторы в электронике

 

 

Сформулируйте основные правила включения транзисторов в схему

 

­­_______________________________________________________________________

 

** Проект сохранится автоматически в вашем аккаунте

Ответы на задания можно заполнить на листе задания и выслать на эл. почту elena.kutsenko.543@gmail.com.

Заполнить бланк заданий от руки и принести на очное занятие.

Берегите себя и своих близких!! Используйте данное время с саморазвития и семейного общения!!