Разработка и изготовление индикатора исправности транзистора и диода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пояснительная записка



Введение

Одним из важнейших направлений развития научно-технического прогресса в настоящее время является развитие электроники. Достижения электроники влияют на развитие общества.

Современная электроника характеризуется сложностью и многообразием решаемых задач, высоким быстродействием и надёжностью.

Сейчас выпускаемая аппаратура становится все сложнее, к ней предъявляются более строгие требования, и при этом возрастает количество элементов. Следовательно, при поломке аппаратуры на первый план выходят вопросы, связанные с ее ремонтом, что бы быстро определить не исправный блок или схему применяют специальные приборы.

Целью данной работы является разработка и создание прибора Индикатор исправности транзистора и диода.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи курсовой работы:

- закрепить знания о свойствах и параметрах полупроводниковых приборов: диодов, транзисторов;

- разработать принципиальную схему индикатора исправности транзистора и диода;

- описать принцип работы схемы;

-составить инструкцию по правилам пользования блоком питания постоянного тока.

Актуальность данной темы заключается в том, с помощью пробника можно обнаруживать неисправности и в электронных устройствах, поскольку, совмещая функции трех различных приборов, он служит простейшим тестером

Пробник-индикатор может быть использован для проверки работоспособности транзисторов и диодов путем сравнения значений сопротивлений p-n диодов.

При разработке я руководствовался тем, что собранный прибор должен быть прост в использовании. Используя пробник можно вести поиск неисправностей также в электронных приборах, поскольку объединяя в себе функции нескольких, а именно трех, разных приборов, пробник-индикатор является простейшим тестером.



1. Транзистор

Биполярным транзистором называют полупроводниковый прибор, состоящий из трех областей с чередующимися типами электропроводности и предназначенный для усиления сигнала. Биполярные транзисторы являются полупроводниковыми приборами универсального назначения и широко применяются в различных усилителях, генераторах, в импульсных и ключевых устройствах. Биполярные транзисторы можно классифицировать:

· по материалу: германиевые и кремниевые;

· по виду проводимости: типа р-n-р и n-p-n;

· по мощности: малая (Рмах < 0,3Вт), средняя (Рмах = 1,5Вт) и большая (Рмах > 1,5Вт);

· по частоте: низкочастотные, среднечастотные, высокочастотные и СВЧ.

В таких транзисторах ток определяется движением носителей заряда двух типов: электронов и дырок. Отсюда пошло их название: биполярные.

Биполярный транзистор представляет собой пластинку германия или кремния, в которой созданы три области с различной электропроводностью. У транзистора типа n-р-n средняя область имеет дырочную, а крайние области - электронную электропроводность. Транзисторы типа р-n-р имеют среднюю область с электронной, а крайние - с дырочной проводностью. Средняя область транзистора называется базой, одна крайняя область - эмиттером, вторая - коллектором. Таким образом в транзисторе имеются два р-n- перехода: эмиттерный - между эмиттером и базой и коллекторный - между базой и коллектором. Эмиттер - это область транзистора для инжекции носителей заряда в базу. Коллектор - область, назначением которой является извлечение носителей заряда из базы. Базой называется область, в которую инжектируются эмиттером неосновные для этой области носители заряда. Концентрация основных носителей заряда в эмиттере во много раз больше концентрации основных носителей заряда в базе, а в коллекторе несколько меньше концентрации в эмиттере. Поэтому проводимость эмиттера гораздо выше проводимости базы, а проводимость коллектора меньше проводимости эмиттера. В зависимости от того, какой из выводов является общим для входной и выходной цепей, различают три схемы включения транзистора:

· с общей базой (ОБ);

· общим эмиттером (ОЭ);

· общим коллектором (ОК).

Входная, или управляющая, цепь служит для управления работой транзистора. В выходной, или управляемой, цепи получаются усиленные колебания. Источник усиливаемых колебаний включается во входную цепь, а в выходную включается нагрузка.

Принцип действия транзистора на примере транзистора р-n-р -типа, включенного по схеме с общей базой (ОБ).



Внешние напряжения двух источников питания ЕЭ и Ек подключают к транзистору таким образом, чтобы обеспечивалось смещение эмиттерного перехода П1 в прямом направлении, а коллекторного перехода П2 - в обратном направлении. Если к коллекторному переходу приложено обратное напряжение, а цепь эмиттера разомкнута, то в цепи коллектора протекает небольшой обратный ток Iко. Он возникает под действием обратного напряжения и создается направленным перемещением неосновных носителей заряда дырок базы и электронов коллектора через коллекторный переход. Обратный ток протекает по цепи: +Ек, база-коллектор, ?Ек. При включении в цепь эмиттера постоянного напряжения ЕЭ в прямом направлении потенциальный барьер эмиттерного перехода понижается. Начинается инжектирование дырок в базу. Внешнее напряжение, приложенное к транзистору, оказывается приложенным в основном к переходам П1 и П2, т.к. они имеют большое сопротивление по сравнению с сопротивлением базовой, эмиттерной и коллекторной областей. Поэтому инжектированные в базу дырки перемещаются в ней посредством диффузии. При этом дырки рекомбинируют с электронами базы. Поскольку концентрация носителей в базе значительно меньше, чем в эмиттере, то рекомбинируют очень немногие дырки. При малой толщине базы почти все дырки будут доходить до коллекторного перехода П2. На место рекомбинированных электронов в базу поступают электроны от источника питания Ек. Дырки, рекомбинировавшие с электронами в базе, создают ток базы IБ. Под воздействием обратного напряжения Ек, потенциальный барьер коллекторного перехода повышается, а толщина перехода П2 увеличивается. Вошедшие в область коллекторного перехода дырки попадают в ускоряющее поле, созданное на переходе коллекторным напряжением, и втягиваются коллектором, создавая коллекторный ток Iк. Коллекторный ток протекает по цепи: +Ек, база-коллектор, -Ек. Таким образом, в биполярном транзисторе протекает три вида тока: эмиттера, коллектора и базы. В проводе, являющемся выводом базы, токи эмиттера и коллектора направлены встречно. Ток базы равен разности токов эмиттера и коллектора: IБ = IЭ ? IК. Физические процессы в транзисторе типа n-р-n протекают аналогично процессам в транзисторе типа р-n-р. Полный ток эмиттера IЭ определяется количеством инжектированных эмиттером основных носителей заряда. Основная часть этих носителей заряда достигая коллектора, создает коллекторный ток Iк. Незначительная часть инжектированных в базу носителей заряда рекомбинируют в базе, создавая ток базы IБ. Следовательно, ток эмиттера разделятся на токи базы и коллектора, т.е. IЭ = IБ + Iк. Выходной ток транзистора зависит от входного тока. Поэтому транзистор - прибор, управляемый током. Изменения тока эмиттера, вызванные изменением напряжения эмиттерного перехода, полностью передаются в коллекторную цепь, вызывая изменение тока коллектора. А т.к. напряжение источника коллекторного питания Ек значительно больше, чем эмиттерного Еэ, то и мощность, потребляемая в цепи коллектора Рк, будет значительно больше мощности в цепи эмиттера Рэ. Таким образом, обеспечивается возможность управления большой мощностью в коллекторной цепи транзистора малой мощностью, затрачиваемой в эмиттерной цепи, т.е. имеет место усиление мощности.

1.1 Конструкция некоторых биполярных транзисторов

Для изготовления дискретного биполярного транзистора необходим полупроводник электронного или дырочного типов проводимости, именуемый, как и вывод от него, базой, который, например, методом сплавления или диффузии легируют акцепторными примесями так, чтобы по обе стороны от базы были выполнены зоны с противоположными типами проводимостей. Это отражено на упрощённой конструкции сплавного биполярного транзистора, приведённой на рис. 3

На рисунке цифрами обозначены: 1 - коллектор; 2 - база транзистора, например, образованная кристаллом германия или кремния; 3 - основание компонента; 4, 5 - вплавленные в кристалл примеси, например, индия или алюминия; 6 - кристаллодержатель; 7 - эмиттер. Кристалл полупроводника, образующий базу транзистора, в данном случае механически прикреплён и электрически соединён с металлической пластинкой, приваренной к стенке компонента. Толщина базы обычно не превышает нескольких микрон.

Рис.3

На рисунке видно, что эмиттерная область имеет меньшую площадь, чем коллекторная. Между базой и коллектором лежит коллекторный переход, а между базой и эмиттером - эмиттерный переход. В области базы транзистора концентрация носителей заряда чрезвычайно низка, а, следовательно, её проводимость очень мала. В области коллектора концентрация и проводимость намного больше, чем в области базы, а в области эмиттера несколько выше, чем в области коллектора. Таким образом, концентрации носителей зарядов в областях транзисторов существенно отличаются.

Усиление или генерация колебаний транзисторами связана с инжекцией носителей зарядов обоих типов. Те компоненты, в которых перемещение носителей зарядов возникает по большей части за счёт диффузии, называют диффузионными транзисторами, а если за счёт дрейфа - то дрейфовыми транзисторами.

В диффузионных транзисторах неосновные носители заряда проходят область базы за счёт теплового движения. Чтобы диффузионный транзистор мог обладать высокой граничной частотой усиления, необходимо выполнить область базы как можно меньшей толщины, однако в результате этого её сопротивление будет велико. Если попробовать увеличить её проводимость благодаря легированию, то возрастёт ёмкость коллекторного перехода, что ухудшит частотные свойства транзистора.

В дрейфовых транзисторах создают такое неравномерное распределение примесей в области базы, чтобы концентрация примеси в зоне прилегания базы к эмиттеру была ориентировочно от 2-х до 4-х порядков выше, чем в зоне прилегания базы к коллектору. Благодаря этому неосновные носители заряда будут быстрее преодолевать базу под действием укоряющего поля коллекторного перехода, что позволяет дрейфовым транзисторам иметь более высокую граничную частоту усиления сигнала, чем диффузионным транзисторам. А сопротивление области базы мало даже при небольшой её толщине благодаря легированию места прилегания базы к эмиттеру. Некоторые дрейфовые транзисторы предназначены для усиления и генерации СВЧ сигналов и могут работать на частотах в несколько десятков гигагерц. биполярный транзистор полупроводниковый диод

1.2 Схемы включения биполярных транзисторов

Транзистор, в схему включают так, что один из его выводов является входным, второй - выходным, а третий - общим для входной и выходной цепей. В зависимости от того, какой электрод является общим, различают три схемы включения транзисторов: ОБ, ОЭ и ОК. Для транзистора n-р-n в схемах включения изменяются лишь полярности напряжений и направление токов. При любой схеме включения транзистора, полярность включения источников питания должна быть выбрана такой, чтоб эмиттерный переход был включен в прямом направлении, а коллекторный - в обратном.

Рис.4

1.3 Полупроводники и их свойства

Сегодня в «семейство» диодов входит не один десяток полупроводниковых приборов, носящих название «диод». Здесь речь пойдет лишь о некоторых приборах, с которыми вам в первую очередь придется иметь дело. Схематично диод можно представить, как две пластинки полупроводника, одна из которых обладает электропроводностью типа р, а другая - n типа. На (рис. 1, а) дырки, преобладающие в пластинке типа р, условно изображены кружками, а электроны, преобладающие в пластинке типа n - черными шариками таких же размеров. Эти две области - два электрода диода: анод и катод. Анодом, т.е. положительным электродом, является область типа р, а катодом, т.е. отрицательным электродом,- область типа n. На внешние поверхности пластин нанесены контактные металлические слои, к которым припаяны проволочные выводы электродов диода. Такой полупроводниковый прибор может находиться в одном из двух состояний: открытом, когда он хорошо проводит ток, и закрытом, когда он плохо проводит ток. Если к его электродам подключить источник постоянного тока, например, гальванический элемент, но так, чтобы его положительный полюс был соединен с анодом диода, т.е. с областью типа р, а отрицательный - с катодом, т.е. с областью типа, n (рис. 1, б), то диод окажется в открытом состоянии и в образовавшейся цепи потечет ток, значение которого зависит от приложенного к нему напряжения и свойств диода. При такой полярности подключения батареи электроны в области типа n перемещаются от минуса к плюсу, т. е. в сторону области типа р, а дырки в области типа р движутся навстречу электронам - от плюса к минусу. Встречаясь на границе областей, называемой электронно - дырочным переходом или, короче, р - n переходом, электроны как бы «впрыгивают» в дырки, в результате и те, и другие при встрече прекращают свое существование. Металлический контакт, соединенный с отрицательным полюсом элемента, может отдать области типа n практически неограниченное количество электронов, пополняя недостаток электронов в этой области, а контакт, соединенный с положительным полюсом элемента, может принять из области типа р такое же количество электронов, что равнозначно введению в него соответствующего количества дырок.

Рис. 1 Схематическое устройство и работа полупроводникового диода.

В этом случае сопротивление р - n перехода мало, вследствие чего через диод течет ток, называемый прямым током. Чем больше площадь р - n перехода и напряжение источника питания, тем больше этот прямой ток. Если полюсы элемента поменять местами, как это показано на (рис. 1, в), диод окажется в закрытом состоянии. В этом случае электрические заряды на диоде поведут себя иначе. Теперь, удаляясь от р - n перехода, электроны в области типа n будут перемещаться к положительному, а дырки в области типа р - к отрицательному контактам диода. В результате граница областей с различными типами электропроводности как бы расширится, образуя зону, обедненную электронами и дырками (на рис. 1, (в) она заштрихована и, следовательно, оказывающую току очень большое сопротивление. Однако в этой зоне небольшой обмен носителями тока между областями диода все же будет происходить. Поэтому через диод пойдет ток, но во много раз меньший, чем прямой. Этот ток называют обратным током диода. На графиках, характеризующих работу диода, прямой ток обозначают Iпр., а обратный Iобр. А если диод включить в цепь с переменным током? Он будет открываться при положительных полупериодах на аноде, свободно пропуская ток одного направления - прямой ток Iпр., и закрываться при отрицательных полупериодах на аноде, почти не пропуская ток противоположного направления - обратный ток Iобр. - Эти свойства диодов и используют в выпрямителях для преобразования переменного тока в постоянный. Напряжение, при котором диод открывается и через него идет прямой ток, называют прямым (пишут Uпp.) или пропускным, а напряжение обратной полярности, при котором диод закрывается и через него идет обратный ток, называют обратным (пишут Uобр.) или непропускным. При прямом напряжении сопротивление диода хорошего качества не превышает нескольких десятков ом, при обратном же напряжении его сопротивление достигнет десятков, сотен килоом и даже мегаом. В этом нетрудно убедиться, если обратное сопротивление диода измерить омметром. Внутреннее сопротивление открытого диода - величина непостоянная и зависит от прямого напряжения, приложенного к диоду: чем больше это напряжение, тем больше прямой ток через диод, тем меньше его пропускное сопротивление. Судить о сопротивлении диода можно по падению напряжения на нем и току через него. Так, например, если через диод идет прямой ток Iпр. = 100 мА (0,1 А) и при этом на нем падает напряжение 1В, то (по закону Ома) прямое сопротивление диода будет: R = 1 / 0,1 = 10 Ом. В закрытом состоянии на диоде падает почти все прикладываемое к нему напряжение, обратный ток через него чрезвычайно мал, а сопротивление, следовательно, велико. Зависимость тока через диод от значения и полярности приложенного к нему напряжения изображают в виде кривой, называемой вольт - амперной характеристикой диода (ВАХ). Такую характеристику вы видите на (рис. 2). Здесь по вертикальной оси вверх отложены значения прямого тока Iпр., а внизу - обратного тока Iобр. По горизонтальной оси вправо обозначены значения прямого напряжения Uпp., влево - обратного напряжения. На такой вольт - амперной характеристике различают прямую ветвь (в правой верхней части), соответствующую прямому току через диод, и обратную ветвь вольт - амперной характеристики, соответствующую обратному току. Из нее видно, что ток Iпр. диода в сотни раз больше тока Iобр. Так, например, уже при прямом напряжении Uпp. = 0,5 В ток Iпр. равен 50 мА (точка (а) на характеристике), при Uпp. = 1 В он возрастает до 150 мА (точка (б) на характеристике), а при обратном напряжении Uобр. = 100 В обратный ток Iобр. не превышает 0,5 мА (500 мкА). Подсчитайте, во сколько раз при одном и том же прямом и обратном напряжении прямой ток больше обратного.

Рис. 2 Вольт - амперная характеристика полупроводникового диода.

Прямая ветвь идет круто вверх, как бы прижимаясь к вертикальной оси. Она характеризует быстрый рост прямого тока через диод с увеличением прямого напряжения. Обратная же ветвь, как видите, идет почти параллельно горизонтальной оси, характеризуя медленный рост обратного тока. Наличие заметного обратного тока - недостаток диодов. Примерно такие вольт - амперные характеристики имеют все германиевые диоды. Вольт - амперные характеристики кремниевых диодов чуть сдвинуты вправо.

Рис. 3 Схематическое устройство (а) и внешний вид некоторых плоскостных диодов (б).

Объясняется это тем, что германиевый диод открывается и начинает проводить ток при прямом напряжении 0,1-0,2 В, а кремниевый при 0,5-0,6 В. Прибор, на примере которого я рассказал вам о свойствах диода, состоял из двух пластин полупроводников разной электропроводности, соединенных между собой плоскостями. Подобные диоды называют плоскостными. В действительности же плоскостной диод представляет собой одну пластину полупроводника, в объеме которой созданы две области разной электропроводности. Технология изготовления таких диодов заключается в следующем. На поверхности квадратной пластины площадью 2 - 4 мм квадратных и толщиной в несколько долей миллиметра, вырезанной из кристалла полупроводника с электронной электропроводностью, расплавляют маленький кусочек индия. Индий крепко сплавляется с пластинкой. При этом атомы индия проникают (диффундируют) в толщу пластинки, образуя в ней область с преобладанием дырочной электропроводности (рис. 3, а). Получается полупроводниковый прибор с двумя областями различного типа электропроводности, а между ними р - n переход. Контактами электродов диода служат капелька индия и металлический диск или стержень с выводными проводниками. Так устроены наиболее распространенные плоскостные германиевые и кремниевые диоды. Внешний вид некоторых из них показан на (рис. 3, б). Приборы заключены в цельнометаллические или стеклянные корпуса со стеклянными изоляторами, что позволяет использовать их для работы в условиях повышенной влажности. Диоды, рассчитанные на значительные прямые токи, имеют винты с гайками для крепления их на монтажных панелях или шасси радиотехнических устройств. Плоскостные диоды маркируются буквами и цифрами, например: Д226А, Д242. Буква Д в маркировке прибора означает «диод», цифры, следующие за нею, заводской порядковый номер конструкции. Буквы, стоящие в конце обозначения диодов, указывают на разновидности групп приборов. Плоскостные диоды предназначены в основном для работы в выпрямителях переменного тока блоков питания радиоаппаратуры, поэтому их называют еще выпрямительными Диодами.Теперь познакомимся с принципом преобразования переменного тока в ток постоянный. Схему простейшего выпрямителя переменного тока вы видите на (рис. 4, а). На вход выпрямителя подается переменное напряжение электроосветительной сети. К выходу выпрямителя подключен резистор Rн, символизирующий нагрузку, питающуюся от выпрямителя. Функцию выпрямительного элемента выполняет диод V. Сущность работы такого выпрямителя иллюстрируют графики, помещенные на том же рисунке. При положительных полупериодах напряжения на аноде диод открывается. В эти моменты времени через диод, а значит, и через нагрузку, подключенную к выпрямителю, течет прямой ток диода Iпр. При отрицательных полупериодах напряжения на аноде диода закрывается и во всей цепи, в которую он включен, течет незначительный обратный ток диода Iобр. Диод как бы отсекает большую часть отрицательных полуволн переменного тока (на рис. 4, а показано штриховыми линиями). И вот результат: через нагрузку Rн, подключенную к сети через диод V, течет уже не переменный, апульсирующий ток - ток одного направления, но изменяющийся по значению с частотой 50 Гц. Это и есть форма выпрямленного переменного тока. Таким образом, диод является прибором, обладающим резко выраженной односторонней проводимостью электрического тока. И если пренебречь малым обратным током (что и делают на практике), который у исправных диодов не превышает малые доли миллиампера, можно считать, что диод является односторонним проводником тока. Можно ли таким током питать нагрузку? Можно, он ведь выпрямленный. Но не каждую. Лампу накаливания, например, можно, если, конечно, выходное напряжение не будет превышать то напряжение, на которое лампа рассчитана. Ее нить будет накаливаться не постоянно, а импульсами, следующими с частотой 50 Гц. Из-за тепловой инертности нить не будет успевать остывать в промежутках между импульсами, поэтому мерцания света будут едва заметными. А вот приемник питать таким током нельзя. Потому что в цепях его усилителей ток тоже будет пульсировать с такой же частотой. В результате в телефонах или головке громкоговорителя на выходе приемника будет прослушиваться гул низкого тона с частотой 50 Гц, называемый фоном переменного тока. Этот недостаток можно частично устранить, если на выходе выпрямителя параллельно нагрузке подключить фильтрующий электролитический конденсатор (Сф) большой емкости, это показано на (рис. 4, б). Заряжаясь: от импульсов тока, конденсатор (Сф) в момент спадания тока или его исчезновения (между импульсами) разряжается через нагрузку Rн. Если конденсатор достаточно большой емкости, то за время между импульсами тока он не будет успевать полностью разряжаться и в нагрузке будет непрерывно поддерживаться ток. Ток, поддерживаемый за счет зарядки конденсатора, показан на (рис. 4, б) сплошной волнистой линией. Но и таким, несколько сглаженным током тоже нельзя питать приемник или усилитель: он будет «фонить», так как пульсации пока еще очень ощутимы. В выпрямителе, с работой которого мы сейчас разбираемся, полезно используется энергия только половины волн переменного тока. Такое выпрямление переменного тока называют однополупериодными, а выпрямители - однополупериодными выпрямителями. Однако выпрямителям, построенным по таким схемам, присущи два существенных недостатка. Первый из них заключается в том, что напряжение выпрямленного тока равно примерно напряжению сети, в то время как для питания транзисторных конструкций необходимо более низкое напряжение, а для ламповых часто более высокое напряжение. Второй недостаток - недопустимость присоединения заземления к приемнику, питаемому от такого выпрямителя. Если приемник заземлить, ток из электросети пойдет через приемник в землю - могут перегореть предохранители. Кроме того, приемник или усилитель, питаемые от такого выпрямителя и, таким образом, имеющие прямой контакт с электросетью, опасны - можно получить электрический удар.

Рис. 4 Схемы однополупериодного выпрямителя.

Рис. 5 Двухполупериодный выпрямитель с трансформатором.

Оба эти недостатка устранены в выпрямителе с трансформатором (рис. 5). Здесь выпрямляется не напряжение электросети, а напряжение вторичной (II) обмотки сетевого трансформатора Т. Поскольку эта обмотка изолирована от первичной сетевой обмотки I, радиоконструкция не имеет контакта с сетью и к ней можно подключать заземление. В выпрямителе на (рис. 5) четыре диода, включенные по так называемоймостовой схеме. Диоды являются плечами выпрямительного моста. Нагрузка Rн включена в диагональ 1 - 2 моста. В таком выпрямителе в течение каждого полупериода работают поочередно два диода противоположных плеч моста, включенных между собой последовательно, но встречно по отношению ко второй паре диодов. Когда на верхнем (по схеме) выводе вторичной обмотки положительный полупериод напряжения, ток идет через диод V2, нагрузку Rн, диод V3 к нижнему выводу обмотки II (график а). Диоды V1 и V4 в это время закрыты. В течение другого полупериода переменного напряжения, когда плюс на нижнем выводе обмотки II, ток идет через диод V4, нагрузку Rн, диод V1 к верхнему выводу обмотки (график б). В это время диоды V2 и V3 закрыты и, естественно, ток через себя не пропускают. И вот результаты: меняются знаки напряжения на выводах вторичной обмотки трансформатора, а через нагрузку выпрямителя идет ток одного направления (график в). В таком выпрямителе полезно используются оба полупериода переменного тока, поэтому подобные выпрямители называют двухполупериодными. Эффективность работы двухполупериодного выпрямителя по сравнению с однополупериодным налицо: частота пульсаций выпрямленного тока удвоилась, «провалы» между импульсами уменьшились. Среднее значение напряжения постоянного тока на выходе такого выпрямителя равно примерно переменному напряжению, действующему во всей вторичной обмотке трансформатора. А если выпрямитель дополнить фильтром, сглаживающим пульсации выпрямленного тока, выходное напряжение увеличится в 1,4 раза, т. е. примерно на 40%. Именно такой выпрямитель я позже буду рекомендовать вам для питания транзисторных конструкций. Теперь о точечном диоде. Внешний вид одного из таких приборов и его устройство (в значительно увеличенном виде) показаны на (рис. 6). Это диод серии Д9. Буква «Д» в его маркировке означает диод, а цифра 9 - порядковый заводской номер конструкции. Выпрямительным элементом диода служат тонкая и очень маленькая (площадью около 1 мм квадратных) пластина полупроводника германия или кремния типа n и вольфрамовая проволочка, упирающаяся острым концом в пластину. Они припаяны к отрезкам посеребренной проволоки длиной примерно по 50 мм, являющимися выводами диода. Вся конструкция находится внутри стеклянной трубочки диаметром около 3 и длиной меньше 10 мм, запаянной с концов. После сборки диод формуют - пропускают через контакт между пластиной полупроводника и острием вольфрамовой проволочки ток определенного значения. При этом под острием проволочки в кристалле полупроводника образуется небольшая область с дырочной электропроводностью. Получается электронно - дырочный переход, обладающий односторонней проводимостью тока. Пластина полупроводника является катодом, а вольфрамовая проволочка - анодом точечного диода.

Рис. 6 Схематическое устройство и внешний вид точечного диода серии Д9.

Вывод анода диодов серии Д9 обозначают цветными метками на их корпусах. Электроды точечного диода серии Д2 обозначают символом диода на одном из его ленточных выводов. У точечного диода площадь соприкосновения острия проволочки с поверхностью пластины полупроводника чрезвычайно мала - не более 50мкм. Поэтому токи, которые точечные диоды могут выпрямлять в течение продолжительного времени, малы. Точечные диоды радиолюбители используют в основном для детектирования модулированных колебаний высокой частоты, поэтому их часто называют высокочастотными диодами. Как для плоскостных, так и для точечных диодов существуют максимально допустимые значения прямого и обратного токов, зависящие от прямого и обратного напряжений и определяющие их выпрямительные свойства и электрическую прочность. Это их основные параметры. Плоскостной диод Д226В, например, может продолжительное время выпрямлять ток до 300 мА. Но если его включить в цепь, потребляющую ток более 300 мА, он будет нагреваться, что неизбежно приведет к тепловому пробою р - n перехода и выходу диода из строя. Диод будет пробит и в том случае, если он окажется в цепи, в которой на него будет подаваться обратное напряжение более чем 400 В. Допустимый выпрямленный ток для точечного диода Д9А 65 мА, а допустимое обратное напряжение 10 В. Основные параметры полупроводниковых диодов указывают в их паспортах и справочных таблицах. Превышение предельных значений приводит к выходу приборов из строя.



2. Пробник-индикатор исправности транзисторов и диодов

Устройство представляет собой усилитель постоянного тока на транзисторах VT1, VT2 (см. принципиальную схему рис.7). Резисторы R1,R3 ограничивают базовые токи триодов. Конденсатор С1 создает цепь отрицательной обратной связи по переменному току, исключающую ложную индикацию от внешних наводок. Резистор R4 в цепи базы VT2 служит для установки необходимого предела измерений сопротивлений, R2 ограничивает ток при работе пробника в цепях переменного и постоянного токов. ДиодVD1 выпрямляет переменный ток.

В исходном состоянии транзисторы закрыты, и светодиод HL1 не светится, но если щупы прибора соединить вместе или подключить их к исправной электрической цепи сопротивлением не более 500 кОм, то светодиод зажигается. Яркость его свечения зависит от сопротивления проверяемой цепи - чем оно больше, тем меньше яркость.

При подключении пробника к цепи переменного тока положительные полуволны открывают транзисторы, и светодиод загорается. Если же напряжение постоянное, светодиод зажжется, когда на щупе Х2 будет "плюс" источника.



В приборе можно применить кремниевые транзисторы серийКТ312, КТ315 с любым буквенным индексом, со значением П21э от 20 до 50.Можно также использовать транзисторы p-n-p проводимости, поменяв полярность включения диодов и источника питания. Диод VD1 лучше установить кремниевый марки КД503А или подобный. Светодиод типа АЛ102,АЛ307 с напряжением зажигания 2-2,6 В. Резисторы МЛТ-0,125, МЛТ-0,25,МЛТ-0,5. Конденсатор - К10-7В, К73 или любой другой малогабаритный Питается прибор от двух элементов А332. Можно использовать и другие источники, но от них зависят габариты пробника.

Настройку прибора лучше производить на временной монтажной плате, исключив из схемы резистор R4. К щупам подсоедините резистор сопротивлением около500 кОм для установки верхнего предела измерения сопротивлении, при этом светодиод должен загореться. Если этого не произойдет, транзисторы нужно поменять на другие, с большим коэффициентом h21э.

После загорания светодиода подбором величины R4 добейтесь минимального свечения на выбранном пределе. При необходимости в прибор можно в вести и другие пределы измерения сопротивлений, меняя их с помощью переключателя. Щуп Х2 закрепляют на корпусе, а X1 соединяют с прибором многожильным монтажным проводом сечением 0,8 мм

Последний можно выполнить из цангового карандаша или использовать готовый от авометра.

Теперь о работе с прибором. Исправность диодов и транзисторов проверяют методом сравнения сопротивлений p-n переходов. Отсутствие свечения указывает на обрыв перехода, а если оно постоянно, переход пробит. При подключении к пробнику исправного конденсатора светодиод вспыхивает и затем гаснет. В противном случае, когда конденсатор пробит или же имеет большую утечку, светодиод горит постоянно. Таким образом, можно проверять конденсаторы с номиналами от 4700 пФ и выше, причем длительность вспышек зависит от измеряемой емкости - чем она больше, тем дольше горит светодиод.

При проверке электрических цепей светодиод будет гореть только в случаях, когда они имеют сопротивление менее 500 кОм. При превышении этого значения светодиод гореть не будет.

Наличие переменного напряжения определяют по свечению светодиода. При постоянном напряжении светодиод горит только в случае, когда на щупе Х2 находится "плюс" источника напряжения.

Фазный провод определяется следующим образом: щуп XI берут в руку, а щупом Х2касаются провода, и если светодиод горит, значит, это и есть фазный провод сети. В отличие от индикатора на "неонке" здесь не происходит сложных срабатываний от внешних наводок.

Выполнить фазировку также не представляет большого труда. Если при касании пробником проводов с током светодиод светится, значит, щупы находятся на разных фазах сети, а при отсутствии свечения - на одной и той же. Сопротивление изоляции электроприборов проверяют таким образом. Одним щупом касаются провода, а другим корпуса электроприбора. Если при этом светодиод горит, то сопротивление изоляции, ниже нормы. Отсутствие свечения указывает на исправность прибора.

С помощью пробника можно обнаруживать неисправности и в электронных устройствах, поскольку, совмещая функции трех различных приборов, он служит простейшим тестером

Пробник-индикатор может быть использован для проверки работоспособности транзисторов и диодов путем сравнения значений сопротивлений p-n диодов. Если свечения нет, значит, переход оборван, если же, напротив, диод светится и не гаснет, значит, переход пробит. Когда к пробнику подключается исправный конденсатор, светодиод загорается, а затем гаснет. Когда конденсатор либо пробит, либо имеет большую утечку, лампа горит постоянно. Данным методом можно проверять исправность конденсаторов номиналом от 4700 пФ, причем продолжительность вспышек зависит от замеряемой емкости: светодиод светится тем дольше, чем больше емкость.

При проверке электроцепей свечение диода будет происходить только если их сопротивление составляет меньше 500 кОм. При более высоких значениях сопротивлениях лампа светодиода работать не будет.

О наличии переменного напряжения свидетельствует свет диода. При постоянном токе лампа горит только когда щуп X2 соприкасается с «плюсом» источника напряжения.

В обычном состоянии транзисторы закрыты, поэтому светодиод не работает. Свечение происходит при подключении щупов прибора друг к другу или подключении к рабочей электроцепи сопротивлением ниже 500 кОм. Интенсивность свечения диода обратно пропорционально степени сопротивления проверяемой цепи. Тем меньше яркость, чем больше сопротивление.

Для определения фазного провода один щуп (XI) берется в руку, а другой соприкасается с проводом. Если лампа светится, значит провод найден. Ложных срабатываний, в отличие от внешних наводок, здесь быть не может.

Процесс фазировки также несложен. Если при соприкосновении стержней пробника с проводами электроцепи диод работает, значит, щупы касаются разных фаз сети, если свечения нет -- одной и той же фазы.

Сопротивление изоляции электрического оборудования проверяется следующим способом: один щуп присоединяется к проводу, другой -- к корпусу электроприбора. Свечение светодиода в этом случае свидетельствует о том, что уровень сопротивления изоляции ниже необходимого. Отсутствие свечения говорит об исправности прибора.

Используя пробник можно вести поиск неисправностей также в электронных приборах, поскольку объединяя в себе функции нескольких, а именно трех, разных приборов, пробник-индикатор является простейшим тестером. Так, в случае неисправности какой-нибудь кухонной техники, например в бытовой технике LG, Redmon или другой фирмы, вы всегда сможете самостоятельно выявить причину неполадки.

2.1 Инструкция по правилам пользования пробником индикатором

1 Требования перед началом работы:

1.1 Перед использованием gробник-индикатор внешним осмотром проверить:

1.1.1 Целостность корпуса;

1.1.3 Надежность соединения шнуров с прибором;

2. Требования во время работы:

2.1 При проведении измерений необходимо следить за исправностью элементов, в случае выхода из строя элементной базы необходимо прекратить использование прибора и отключить от источника питания.

3. Требования мер безопасности при аварийных ситуациях:

3.1 При обнаружении неисправностей необходимо отключить его от элементов питания.

3.2 При возникновении пожара, задымлении:

3.2.1 Немедленно сообщить по телефону "01" в пожарную охрану, оповестить работающих, поставить в известность преподавателя, сообщить о возгорании на пост охраны.

3.2.2 Открыть запасные выходы из здания, обесточить электропитание, закрыть окна и прикрыть двери.

3.2.3 Приступить к тушению пожара первичными средствами пожаротушения, если это не сопряжено с риском для жизни.

3.2.4 Организовать встречу пожарной команды.

3.2.5 Покинуть здание и находиться в зоне эвакуации.

3.3 При несчастном случае:

3.3.1 Немедленно организовать первую помощь пострадавшему и при необходимости доставку его в медицинскую организацию.

3.3.2 Принять неотложные меры по предотвращению развития аварийной обстановки.

4. Требования охраны труда по окончании работы:

4.2 Убрать электро приборы в специально отведенное место.

5 Запрещается

5.1 Оставлять без наблюдения включенный пробник-индикатор.

5.2 Пользоваться поврежденными электророзетками;

5.3 Оставлять включенным электронагревательные приборы, пробник-индикатор при отключении электроэнергии и при уходе из помещения.

5.4 Ремонт, проверку сопротивления изоляции пробник-индикатор имеет право проводить специально назначенные работники из числа электротехнического персонала



Заключение

Мной был разработан и изготовлен прибор индикатор исправности транзистора и диода. Пробник-индикатор может быть использован для проверки работоспособности транзисторов и диодов путем сравнения значений сопротивлений p-n диодов.

В ходе разработки курсового проекта были рассмотрены транзисторы, диоды и изучены их основные характеристики, закреплены знания о свойствах и параметрах полупроводниковых приборов: диодов, транзисторов.

Так же была разработана принципиальная схема индикатора и изучен принцип работы схемы, составлена инструкция по правилам пользования блоком.

Пробник-индикатор был собран из доступных элементов. Он почти не требует налаживания, Используя пробник можно вести поиск неисправностей также в электронных приборах, поскольку объединяя в себе функции нескольких, а именно трех, разных приборов, пробник-индикатор является простейшим тестером. Так, в случае неисправности какой-нибудь кухонной техники, например в бытовой технике LG, Redmon или другой фирмы, вы всегда сможете самостоятельно выявить причину неполадки.



Список используемых источников

1. Бобровников Л.З. Электроника/ Л.З. Бобровников - СПб: Питер, 2004.-364с.

2 Булычев А.Л. "Электронные приборы", / А.Л. Булычев, П.М. Лямин, Е.С. Тулинов. - М.: Лайт ЛТД., 2000. 416 с.

3 Ибрагим К. Ф.: "Основы электронной техники: элементы, схемы, системы.", Пер. с англ. - Изд. Второе. М.: Мир, 2001. - 398 с.

4 Иванов Б.Г. Электронные самоделки 2-е изд., доп. - М .: Просвещение, 1993. - 191 с.

5 Москатов Е.А.: "Справочник по полупроводниковым приборам" - Изд. Второе. - электронный документ, файл формата pdf - 1958 кб.

6 Соболев В.Д. Физические основы электронной техники/ В.Д. Соболев Учебник для вузов. - М.: Высш. шк., 1979. - 448 с

7 Федоров Н.Д. Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника. Учебное пособие для вузов/ Н.Д. Федоров. - М.: Радио и связь, 1998. - 560 с.

8 Электронные приборы. Учебник для вузов. Под ред.Г. Г. Шишкина. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 489 с.

Размещено на Allbest.ru

...