Бесконтактные полупроводниковые реле

Основными элементами бесконтактных полупроводниковых электрических аппаратов являются релейные и импульсные усилители, выполненные на различных полупроводниковых приборах, главным образом на транзисторах, тиристорах и специальных диодах.

Рассмотрим режимы работы транзистора. В зависимости от того, какой электрод тиристора является общим при подключении управляющего напряжения и напряжения источника питания, различают схемы с общим эмиттером, общей базой и общим коллектором. Схема с общим эмиттером (ОЭ) обладает наибольшим усилением мощности и поэтому имеет преимущественное применение в бесконтактных электрических аппаратах. На рис. 4.1,а приведен транзистор типа р - n - p, включенный по схеме ОЭ, и показаны положительные направления токов и напряжений на его электродах; на рис. 4.1,б показаны вольт-амперные характеристики при разных токах базы, для простоты характеристики представлены отрезками прямых.

Отметим, что IК0 - обратный ток коллекторного перехода.

Характеристики на рис. 2.1,б показывают, что транзистор может находиться в трех состояниях (режимах):

. Режим отсечки - транзистор полностью закрыт iК ≈ 0.

. Режим активный - транзистор управляется и находится в режиме усиления сигналов.

. Режим насыщения - транзистор полностью открыт, напряжение uКЭ очень мало, и можно для расчетов принять uКЭН= 0.

На рис. 4.2,а приведена схема простейшего однокаскадного усилителя с ОЭ на транзисторе типа n - p - n

На рис. 4.2,б приведена характеристика управления uКЭ(uУ). В зависимости от величины сигнала управления транзистор может быть переведен в различные режимы. Если сигнал управления изменяется на такую величину, что обеспечивает переход транзистора из отсечки в насыщение (или наоборот), то однокаскадный усилитель (рис. 4.2,а) представляет собой простейший бесконтактный ключ. Действительно, в состоянии насыщения на транзисторе падает малое напряжение uКЭН << ЕК (по аналогии с контактом - ключ замкнут), а в состоянии отсечки через транзистор протекает малый ток iК = IК0 << IКH (ключ разомкнут). Усилители на транзисторе в ключевом режиме малогабаритны, имеют высокий КПД, высокий коэффициент усиления мощности.

В тех случаях, когда требуется более высокий коэффициент усиления мощности, чем коэффициент у однокаскадного усилителя, то используют двухкаскадный усилитель.

Схема такого усилителя приведена на рис. 4.3. Он состоит из двух простейших усилителей с ОЭ и выполненных соответственно на транзисторах VT1 и VT2. Оба усилителя (каскада) включены на общее напряжение ЕК . Выходное напряжение первого усилителя является входным управляющим напряжением второго усилителя.

Напряжение управления uУ1 подается на вход первого транзистора. Если параметры усилителя таковы, что оба находятся в активном состоянии, то с уменьшением напряжения управления транзистор VT1 постепенно закрывается и напряжение uКЭ1 возрастает. Это влечет за собой увеличение тока базы второго транзистора VT2, постепенное открытие этого транзистора и соответственно уменьшение напряжения uКЭ2 на его коллекторе. И наоборот, если uУ1 увеличивается, то уменьшается uКЭ1, VT2 закрывается и возрастает uКЭ2. Однако полное закрывание транзистора было бы невозможно, если бы отсутствовал диод VD1, потому что при полном насыщении транзистора VT1 напряжение uКЭ1 остается положительным и не дает полностью перевести VT2 в режим отсечки.

Чтобы полностью закрыть транзистор, необходимо ввести в схему дополнительный источник смещения для транзистора VT2 либо сделать так, как на схеме рис. 4.3. Здесь запирающее напряжение создается от напряжения питания.

На основе транзисторных реле можно создать различные по назначению и по мощности бесконтактные реле, например реле контроля (фотореле, термореле, реле напряжения или тока); реле времени; выходные реле и другие. Релейные элементы можно выполнить на полупроводниковых приборах, которые имеют вольт-амперные характеристики с отрицательным дифференциальным сопротивлением du/di < 0. Эта область является неустойчивой, и при достижении этой области происходит скачкообразный переход из одной устойчивой области в другую устойчивую область. К таким полупроводниковым приборам относятся туннельные диоды, двухбазовые диоды, динисторы и тиристоры. Наиболее широкое применение нашли бесконтактные аппараты на основе тиристоров.

Похожые стьтьи по экономике

Проектирование каналов радиосвязи
Техника передачи информации с каждым годом приобретает все больше значения, являясь одним из основных компонентов современных систем управления, в том числе и автоматизированного. На же ...

Принцип работы бытового дозиметра РАДЭКС РД-1503
Широкомасштабное загрязнение окружающей среды радиоактивными веществами после радиационной катастрофы на Чернобыльской атомной электростанции поставило остро вопрос о необходимости контроля радиационн ...

Проектирование предмета фототехники (на примере фотоаппарата)
Актуальность темы курсовой работы обосновывается тем, что фототехника в настоящее время является единственным средством для получения снимков, которые используются не только при создани ...

Разделы

© 2020 - www.frontinformatics.ru