Ключ на транзисторе: Биполярный транзистор как ключ (БТ, BJT)

Биполярный транзистор как ключ (БТ, BJT)

Добавлено 1 сентября 2017 в 07:00

Сохранить или поделиться

Поскольку коллекторный ток транзистора пропорционально ограничен его током базы, то транзистор можно использовать как своего рода ключ с токовым управлением. Относительно небольшой поток электронов, передаваемых через базу транзистора, обладает способностью управлять намного большим потоком электронов через коллектор.

Предположим, у нас есть лампа, которую мы хотели включать и выключать с помощью ключа. Такая схема была бы предельно простой, как на рисунке ниже (a).

Для иллюстрации, давайте вставим вместо ключа транзистор, чтобы показать, как он может управлять потоком электронов через лампу. Помните, что управляемый ток через транзистор должен проходить между коллектором и эмиттером. Поскольку мы хотим контролировать ток через лампу, то мы должны подключить коллектор и эмиттер нашего транзистора на место двух контактов ключа. Мы также должны убедиться, что поток электронов через лампу будет двигаться против направления стрелки эмиттера на условном обозначении (направление электрического тока должно совпадать с направлением стрелки), чтобы убедиться, что смещение перехода транзистора будет правильным, как показано на рисунке ниже (b).

(a) механический ключ, (b) ключ на NPN транзисторе, (c) ключ на PNP транзисторе.

Для этой работы может использоваться и PNP транзистор. Схема с ним показана на рисунке выше (c).

Выбор между NPN и PNP может быть произвольным. Всё, что имеет значение, заключается в правильных направлениях токов для правильного смещения перехода (поток электронов двигается против стрелки на обозначении транзистора).

Возвращаясь к NPN транзистору на схеме нашего примера, мы сталкиваемся с необходимостью добавить что-то еще для появления тока базы. Без подключения к выводу базы транзистора ток базы будет равен нулю, и транзистор не сможет включиться, в результате чего лампа всегда будет выключена. Помните, что для NPN транзистора ток базы должен состоять из электронов, протекающих от эмиттера к базе (против обозначения стрелки эмиттера, точно так же, как и поток электронов через лампу). Возможно, проще всего было бы подключить коммутатор между выводом базы транзистора и аккумулятором, как показано на рисунке ниже (a).

Транзистор: (a) закрыт, лампа выключена; (b) открыт, лампа включена (стрелками показано направление движения потока электронов)

Если ключ разомкнут, как показано на рисунке выше (a), вывод базы транзистора остается «висеть в воздухе» (не подключенным к чему-либо), и ток через этот вывод протекать не будет. В этом состоянии говорят, что транзистор закрыт. Если ключ замкнут, как показано на рисунке выше (b), электроны смогут перемещаться от эмиттера, через базу транзистора, через ключ, назад к положительному выводу батареи. Этот ток базы позволит протекать намного большему потоку электронов от эмиттера через коллектор, что приведет к тому, что лампа загорится. В этом состоянии максимального тока говорят, что транзистор открыт/насыщен.

Конечно, может показаться бессмысленным использование транзистора для этого способа управления лампой. В конце концов, мы всё еще используем в схеме ключ, не так ли? Если мы всё еще используем ключ для управления лампой – хотя и косвенно – тогда в чем смысл ставить транзистор для управления током? Почему бы просто не вернуться к нашей первоначальной схеме и использовать ключ напрямую для управления током лампы?

На самом деле здесь можно обратить внимание на два момента. Во-первых, тот факт, что при таком способе через контакты ключа должен проходить лишь небольшой ток базы, необходимый для открытия транзистора; транзистор сам обрабатывает большой ток лампы. Это может быть важным преимуществом, если переключатель может пропускать небольшой ток: небольшой переключатель может использоваться для управления относительно мощной нагрузкой. Что еще более важно, управляемое током поведение транзистора позволяет нам использовать что-то совершенно другое для включения и выключения лампы. Рассмотрим рисунок ниже, где пара солнечных элементов обеспечивает 1В для преодоления 0,7В напряжения база-эмиттер, что позволит протекать току через базу, который, в свою очередь, управляет лампой.

Солнечный элемент служит в качестве датчика освещенности (стрелками показано направления движения потоков электронов, электрические токи направлены в противоположную сторону)

Или мы можем использовать термопару (несколько соединенных последовательно термопар), чтобы обеспечить протекание тока базы, необходимого для открывания транзистора, как показано на рисунке ниже.

Одна термопара обеспечивает напряжение менее 40 мВ. Несколько соединенных последовательно термопар могут обеспечить напряжение, превышающее 0,7 В напряжения V_БЭ транзистора, что вызовет появление тока базы и, следовательно, тока коллектора через лампу (стрелками показано направления движения потоков электронов, электрические токи направлены в противоположную сторону)

Даже микрофон (рисунок ниже) с достаточным напряжением и током (от усилителя) может открыть транзистор, если сигнал на его выходе выпрямляется из переменного напряжения в постоянное так, чтобы на PN-переход эмиттер-база транзистора подавалось прямое смещение.

Усиленный сигнал микрофона выпрямляется в постоянное напряжение для смещения базы транзистора, обеспечивающего больший ток коллектора (стрелками показано направления движения потоков электронов, электрические токи направлены в противоположную сторону)

К настоящему времени должен быть очевиден следующий момент: любой достаточный источник постоянного тока может использоваться для открывания транзистора, и от этого источника требуется лишь малая часть тока, необходимого для включения лампы. Здесь мы видим, что транзистор работает не только как коммутатор, но и как настоящий усилитель: использует относительно слабый сигнал для управления относительно большой величиной мощности. Обратите внимание, что фактическое питание для зажигания лампы исходит от батареи справа на схеме. Это не малый ток сигнала от солнечного элемента, термопары или микрофона магически трансформируется в большее количество энергии. Скорее эти маломощные источники просто контролируют мощность батареи для зажигания лампы.

Подведем итоги:

• Транзисторы могут использоваться в качестве коммутирующих элементов для управления постоянным напряжением, поступающим на нагрузку. Переключаемый (управляемый) ток проходит между эмиттером и коллектором; управляющий ток проходит между эмиттером и базой.
• Когда через транзистор не протекает ток, говорят, что транзистор находится в закрытом состоянии (полностью не проводит ток).
• Когда через транзистор протекает максимальный ток, говорят, что транзистор находится в открытом состоянии, состоянии насыщения (полностью проводит ток).

Оригинал статьи:

Теги

Биполярный транзисторКоммутаторКоммутацияОбучениеТранзисторный ключЭлектроника

Сохранить или поделиться

Ключ на полевом транзисторе своими руками

Пожалуй, даже далёкий от электроники человек слышал, что существует такой элемент, как реле. Простейшее электромагнитное реле содержит в себе электромагнит, при подаче на который напряжения происходит замыкание двух других контактов. С помощью реле мы может коммутировать довольно мощную нагрузку, подавая или наоборот, снимая напряжение с управляющих контактов. Наибольшее распространение получили реле, управляющиеся от 12-ти вольт. Также встречаются реле на напряжение 3, 5, 24 вольта.

Однако коммутировать мощную нагрузку можно не только с помощью реле. В последнее время широкое распространение получили мощные полевые транзисторы. Одно из их главных предназначений – работа в ключевом режиме, т.е. транзистор либо закрыт, либо полностью открыт, когда сопротивление перехода Сток – Исток практически равно нулю. Открыть полевой транзистор можно подав напряжение на затвор относительно его истока. Сравнить работу ключа на полевом транзисторе можно с работой реле – подали напряжение на затвор, транзистор открылся, цепь замкнулась. Сняли напряжение с затвора – цепь разомкнулась, нагрузка обесточена.
При этом ключ на полевом транзисторе имеет перед реле некоторые преимущества, такие, как:

• Большая долговечность. Довольно часто реле выходят из строя из-за наличия механически подвижных частей, транзистор же при правильных условиях эксплуатации имеет гораздо больший срок службы.
• Экономичность. Обмотка реле потребляет ток, причём иногда весьма значительный. Затвор транзистора же потребляет ток только в момент подачи на него напряжения, затем он практически не потребляет тока.
• Отсутствие щелчков при переключении.

Схема

Схема ключа на полевого транзистора представлена ниже:

Резистор R1 в ней является токоограничивающим, он нужен для того, чтобы уменьшить ток, потребляемый затвором в момент открытия, без него транзистор может выйти из строя. Номинал этого резистора можно спокойно изменять в широких пределах, от 10 до 100 Ом, это не скажется на работе схемы.
Резистор R2 подтягивает затвор к истоку, тем самым уравнивая их потенциалы тогда, когда на затвор не подаётся напряжение. Без него затвор останется «висеть в воздухе» и транзистор не сможет гарантированно закрыться. Номинал этого резистора также можно менять в широких пределах – от 1 до 10 кОм.
Транзистор Т1 – полевой N-канальный транзистор. Его нужно выбирать исходя из мощности, потребляемой нагрузкой и величины управляющего напряжения. Если оно меньше 7-ти вольт, следует взять так называемый «логический» полевой транзистор, который надёжно открывает от напряжения 3.3 – 5 вольт. Их можно найти на материнских платах компьютеров. Если управляющее напряжение лежит в пределах 7-15 вольт, можно взять «обычный» полевой транзистор, например, IRF630, IRF730, IRF540 или любые другие аналогичные. При этом следует обратить внимание на такую характеристику, как сопротивление открытого канала. Транзисторы не идеальны, и даже в открытом состоянии сопротивление перехода Сток – Исток не равно нулю. Чаще всего оно составляет сотые доли Ома, что совершенно не критично при коммутации нагрузки небольшой мощности, но весьма существенно при больших токах. Поэтому, чтобы снизить падение напряжения на транзисторе и, соответственно, уменьшить его нагрев, нужно выбирать транзистор с наименьшим сопротивлением открытого канала.
«N» на схеме – какая-либо нагрузка.
Недостатком ключа на транзисторе является то, что он может работать только в цепях постоянного тока, ведь ток идёт только от Стока к Истоку.

Изготовление ключа на полевом транзисторе

Собрать такую простую схему можно и навесным монтажом, но я решил изготовить миниатюрную печатную плату с помощью лазерно-утюжной технологии (ЛУТ). Порядок действий, следующий:
1) Вырезаем кусок текстолита, подходящий под размеры рисунка печатной платы, зачищаем его мелкой наждачной бумагой и обезжириваем спиртом или растворителем.

2) На специальной термотрансферной бумаге печатаем рисунок печатной платы. Можно использовать глянцевую бумагу из журналов или кальку. Плотность тонера на принтере следует выставить максимальную.

3) Переносим рисунок с бумаги на текстолит, используя утюг. При этом следует контролировать, чтобы бумажка с рисунком не смещалась относительно текстолита. Время нагрева зависит от температуры утюга и лежит в пределах 30 – 90 секунд.

4) В итоге на текстолите появляется рисунок дорожек в зеркальном отображении. Если тонер местами плохо прилип к будущей плате, можно подправить огрехи в помощью женского лака для ногтей.

5) Далее, кладём текстолит травиться. Существует множество способов изготовить раствор для травления, я пользуюсь смесью лимонной кислоты, соли и перекиси водорода.

После травления плата приобретает такой вид:

6) Затем необходимо удалить тонер с текстолита, проще всего это сделать с помощью жидкости для снятия лака для ногтей. Можно использовать ацетон и другие подобные растворители, я применил нефтяной сольвент.

7) Дело за малым – теперь осталось просверлить отверстия в нужных местах и залудить плату. После этого она приобретает такой вид:

Плата готова к запаиванию в неё деталей. Потребуются всего два резистора и транзистор.

На плате имеются два контакта для подачи на них управляющего напряжения, два контакта для подключения источника, питающего нагрузку, и два контакта для подключения самой нагрузки. Плата со впаянными деталями выглядит вот так:

В качестве нагрузки для проверки работы схемы я взял два мощных резистора по 100 Ом, включенных параллельно.

Использовать устройство я планирую в связке с датчиком влажности (плата на заднем плане). Именно с него на схему ключа поступает управляющее напряжение 12 вольт. Испытания показали, что транзисторный ключ прекрасно работает, подавая напряжение на нагрузку. Падение напряжение на транзисторе при этом составило 0,07 вольта, что в данном случае совсем не критично. Нагрева транзистора на наблюдается даже при постоянной работе схемы. Успешной сборки!

Скачать плату и схему:
plata.zip
[4.93 Kb] (cкачиваний: 1420)

Ключи на биполярных транзисторах | Основы электроакустики

В линейных схемах потенциал коллектора транзистора устанавливается таким, чтобы его величина находилась в пределах между напряжением питания +Е и напряжением на коллекторе в режиме насыщения U_{К НАС}. При этом усиление сигнала осуществляется в окрестности установленной рабочей точки.

Отличительной особенностью линейных схем является то, что величина входного сигнала остается настолько малой, что выходное напряжение линейно зависит от входного и не выходит за пределы верхней и нижней границ линейного участка характеристики, так как в противном случае появились бы заметные искажения сигнала.

В отличие от линейных схем цифровое схемы работают только в двух характерных рабочих состояниях. Эти состояния характеризуются тем, что выходное напряжение может быть либо больше некоторого заданного напряжения , либо меньше заданного напряжения  причем U_L < U_H. Если выходное напряжение превышает , то говорят, что схема находится в состоянии H (high – выcокий), если же оно меньше, чем  говорят, что она находится в состоянии L (low – низкий).

Величины уровней  и  зависят только от используемой схемотехники. Чтобы можно было однозначно интерпретировать выходной сигнал, уровни, лежащие между значениями  и , считаются запрещенными. Схемотехнические особенности, определяемые этими требованиями, рассмотрим на примере транзисторного ключа, представленного на рис. 15.2.

Рис. 15.2. Транзисторный ключ

В схеме должны выполняться следующие условия:

U_ВЫХ ≥ U_H при U_УПР ≤ U_L,                       (15.1)

U_ВЫХ ≤ U_L при U_УПР ≥ U_H.                      (15.2)

Эти условия должны выполняться даже для самого неблагоприятного случая, т.е. U_ВЫХ не должно быть меньше, чем  при U_УПР=U_L, и U_ВЫХ не должно быть больше, чем  при U_УПР=U_H. Такие условия могут быть выполнены соответствующим выбором уровней  и , а также величин сопротивлений R_K и R_Б. Передаточная характеристика транзисторного ключа показана на рис. 15.3.

Рис. 15.3. Передаточная характеристика ключа

Параллельный ключ. Применение биполярного транзистора в качестве параллельного ключа показано на рис. 15.3, а, б.

Рис. 15.3. Параллельный ключ на биполярном транзисторе:

a) прямое включение; б) инверсное включение

Чтобы транзисторная цепь была достаточно низкоомна, необходимо поддерживать ток базы в пределах нескольких миллиампер. Токи коллектора и эмиттера не должны превышать этих значений; при этом остаточные напряжения, соответствующие I_К=0 или I_Э=0, будут малы.

Последовательный ключ. На рис. 15.4 представлена схема последовательного коммутатора, выполненная на биполярном транзисторе. Чтобы перевести этот транзистор в режим отсечки, необходимо приложить отрицательное управляющее напряжение. Оно должно быть по абсолютной величине большим, чем максимальное напряжение отсечки.

Рис. 15.4. Последовательный ключ на базе насыщенного эмиттерного повторителя

Чтобы открыть транзистор, на его вход надо подать управляющее напряжение большее, чем напряжение отсечки, на величину ΔU = I_БR_Б. При этом переход коллектор-база откроется, и транзистор будет работать как ключ в инверсном включении. Недостатком схемы является протекание базового тока I_Б транзистора через цепь источника входного сигнала. Чтобы это не сказывалось на работе схемы, внутреннее сопротивление источника сигнала должно быть достаточно малым.

Если выполняется это условие, то схема оказывается пригодной и для положительного входного напряжения. При этом ток эмиттера I_Э открытого транзистора будет положителен, что уменьшает напряжение смещения. При определенном значении тока эмиттера I_Э оно может даже равняться нулю.

В этом режиме работы схема представляет собой насыщенный эмиттерный повторитель. Для управляющего напряжения, величина которого лежит в пределах от нуля до входного напряжения (0 < U_УПР < U_ВХ), она работает как эмиттерный повторитель сигнала управляющего сигнала. Это обстоятельство иллюстрируется передаточной характеристикой ключа для положительных входных напряжений, представленной на рис. 15.5.

Рис. 15.5. Передаточная характеристика для положительных входных напряжений

Последовательно-параллельный ключ. Если совместить насыщенный эмиттерный повторитель и параллельный ключ, получится последовательно-параллельный коммутатор, имеющий в обоих рабочих состояниях малое напряжение смещения. Недостатком его является необходимость наличия комплементарных управляющих сигналов. Более простое управление можно обеспечить, если применить изображенный на рис. 15.6 комплементарный эмиттерный повторитель, который работает в режиме насыщения в обоих направлениях. Для этого необходимо обеспечить    выполнение    следующих   условий   U_{УПР МАКС}>U_ВХ   и U_{УПР МИН}<0.

Благодаря низкому выходному сопротивлению в обоих режимах схема реализует высокую скорость коммутации выходного напряжения при 0 < U_ВЫХ < U_ВХ.

Рис. 15.6. Последовательно – параллельный ключ

Ключ на транзисторе | ESP32 Arduino

Теории здесь не будет — разбираются две проверенных и очень простых схемы с номиналами деталей которые я тестировал лично и применяю в своих самоделках. Работать они могут как с платами с «5V логикой» так с «3V логикой».

В данной схеме можно применять транзисторы IRL510 IRL530 IRL540

В данной схеме можно применять транзисторы IRL510 IRL530 IRL540

Первая схема собрана на MOSFET транзисторе IRL510. Буква L (логический) в маркировке означает, что данный транзистор будет прекрасно управляться стандартным напряжением, которое могут обеспечить выходы любых микроконтроллеров. (транзистор с маркировкой IRF в данную схему не подойдет коммутировать он конечно будет, но полноценно шиммить уже не выйдет). Принцип работы схемы простой: вывод платы Arduino подтягивает затвор MOSFET транзистора, либо к земле (ток не идет), либо к плюсу (ток идет).

Схема ключа обведена в красную рамку и состоит из трех деталей. Если PWM для управления мощной нагрузкой использовать не требуется — резистор сопротивление 4,7 кОм можно увеличить до 10 кОм. Кнопка включает/выключает нагрузку, переменный резистор регулирует яркость ламп с помощью PWM. При токе в 1,6А за 30 минут работы MOSFET был чуть теплый.

Код испытательного стенда

Код испытательного стенда

Цоколевка мосфет-транзистора и его технические характеристики

Цоколевка мосфет-транзистора и его технические характеристики

Иногда требуется коммутировать нагрузку с общим подключением к минусу. В этом случае можно собрать вот такую схему:

Транзисторный ключ с коммутацией нагрузки с общим минусом

Транзисторный ключ с коммутацией нагрузки с общим минусом

Когда с выхода микроконтроллера идет логический ноль, транзистор BC548 закрыт, вход MOSFET транзистора подтянут к плюсу источника питания через резистор 4,7 кОм, ток через нагрузку не идет. Если с выхода МК будет логическая 1 транзистор BC548 открывается, подтягивает затвор MOSFET транзистора к земле и через нагрузку начинает проходить ток.

Цоколевка деталей схемы

Цоколевка деталей схемы

Данная схема использовалась на протяжении нескольких лет в котокормушке (отключала сервопривод после поворота дозатора, так как тот имел не хорошее свойство постоянно гудеть даже когда не вращался).
Работу испытательного стенда можно посмотреть в этом видео:

Полный список статей доступен по этой ссылке

Управление мощной нагрузкой · Вадим Великодный

06 Jan 2017

На практике часто возникает необходимость управлять при помощи
цифровой схемы (например, микроконтроллера) каким-то мощным
электрическим прибором. Это может быть мощный светодиод, потребляющий
большой ток, или прибор, питающийся от электрической сети. Рассмотрим типовые
решения этой задачи.

Будем считать, что нам нужно только включать или выключать нагрузку с
низкой частотой. Части схем, решающие эту задачу, называют
ключами. ШИМ-регуляторы, диммеры и прочее рассматривать не будем
(почти).

Условно можно выделить 3 группы методов:

1. Управление нагрузкой постоянного тока.
   • Транзисторный ключ на биполярном транзисторе.
   • Транзисторный ключ на МОП-транзисторе (MOSFET).
   • Транзисторный ключ на IGBT.
2. Управление нагрузкой переменного тока.
   • Тиристорный ключ.
   • Симисторный ключ.
3. Универсальный метод.

Выбор способа управления зависит как от типа нагрузки, так и от вида
применяемой цифровой логики. Если схема построена на ТТЛ-микросхемах,
то следует помнить, что они управляются током, в отличие от КМОП, где
управление осуществляется напряжением. Иногда это важно.

Простейший ключ

Простейший ключ на биполярном
транзисторе проводимости n-p-n
выглядит следующим образом.

Вход слева подключается к цифровой схеме. Если у нас цифровая схема
построена на основе КМОП-логики с двухтактным («push-pull»)
выходом,
то логическая «1» фактически означает подключение этого входа к
питанию, а логический «0» — к земле.

Таким образом, при подаче «1» на вход нашей схемы ток от источника
питания потечёт через резистор R1, базу и эмиттер на землю. При этом
транзистор откроется (если, конечно, ток достаточно большой), и ток
сможет идти через переход коллектор — эмиттер, а значит и через
нагрузку.

Резистор R1 играет важную роль — он ограничивает ток через переход
база — эмиттер. Если бы его не было, ток не был бы ничем ограничен и
просто испортил бы управляющую микросхему (ведь именно она связывает
линию питания с транзистором).

Максимальный ток через один выход микроконтроллера обычно ограничен
значением около 25 мА (для STM32). В интернете можно встретить
утверждения, что микроконтроллеры AVR выдерживают ток в 200 мА, но это
относится ко всем выводам в сумме. Предельное допустимое значение тока
на один вывод примерно такое же — 20-40 мА.

Это, кстати, означает, что подключать светодиоды напрямую к выводам
нельзя. Без токоограничивающих резисторов, микросхема просто сгорит, а
с ними светодиодам не будет хватать тока, чтобы светить ярко.

Обратите внимание, что нагрузка (LOAD) подключена к коллектору, то
есть «сверху». Если подключить её «снизу», у нас возникнет несколько
проблем.

Допустим, мы хотим при помощи 5 В (типичное значение для цифровых
схем) управлять нагрузкой в 12 В. Это значит, что на базе мы можем
получить максимум 5 В. А с учётом падения напряжения на переходе база
— эмиттер, на эмиттере будет напряжение ещё меньше. Если падение
напряжения на переходе равно 0,7 В,то получаем, что на нагрузку
остаётся только 4,3 В, чего явно недостаточно. Если это, например,
реле, оно просто не сработает. Напряжение не может быть выше, иначе
тока через базу вообще не будет. Наличие падения напряжения на
нагрузке также приведёт к уменьшению тока через базу.

Для расчёта сопротивления R1 нужно вспомнить соотношение для
упрощённой модели транзистора:

\[I_к = \beta I_б.\]

Коэффициент \(\beta\) — это коэффициент усиления по току. Его ещё
обозначают \(h_{21э}\) или \(h_{FE}\). У разных транзисторов он
разный.

Зная мощность нагрузки \(P\) и напряжение питания \(V\), можно найти ток
коллектора, а из него и ток базы:

\[I_б = \frac1{\beta} \frac{P}{V}.\]

По закону Ома получаем:

\[R_1 = \frac{V}{I_б}.\]

Коэффициент \(\beta\) не фиксированная величина, он может меняться даже
для одного транзистора в зависимости от режима работы, поэтому лучше
брать значение тока базы при расчёте чуть больше, чтобы был запас по
току коллектора. Главное помнить, что ток базы не должен превышать
предельно допустимое для микросхемы.

Также важно при выборе модели транзистора помнить о предельном токе
коллектора и напряжении коллектор — эмиттер.

Ниже как пример приведены характеристики некоторых популярных
транзисторов с проводимостью n-p-n.

Модели выбраны случайно, просто это транзисторы, которые легко найти
или откуда-то выпаять. Для ключа в рассматриваемой схеме, конечно,
можно использовать любой n-p-n-транзистор, подходящий по параметрам и
цене.

Доработка схемы

Если вход схемы подключен к push-pull выходу, то особой доработки не
требуется. Рассмотрим случай, когда вход — это просто выключатель,
который либо подтягивает базу к питанию, либо оставляет её «висеть в
воздухе». Тогда для надёжного закрытия транзистора нужно добавить ещё
один резистор, выравнивающий напряжение между базой и эмиттером.

Кроме того, нужно помнить, что если нагрузка индуктивная, то
обязательно нужен защитный диод. Дело в том, что энергия, запасённая
магнитным полем, не даёт мгновенно уменьшить ток до нуля при
отключении ключа. А значит, на контактах нагрузки возникнет напряжение
обратной полярности, которое легко может нарушить работу схемы или
даже повредить её.

Совет касательно защитного диода универсальный и в равной степени
относится и к другим видам ключей.

Если нагрузка резистивная, то диод не нужен.

В итоге усовершенствованная схема принимает следующий вид.

Резистор R2 обычно берут с сопротивлением, в 10 раз большим, чем
сопротивление R1, чтобы образованный этими резисторами делитель не
понижал слишком сильно напряжение между базой и эмиттером.

Для нагрузки в виде реле можно добавить ещё несколько
усовершенствований. Оно обычно кратковременно потребляет большой ток
только в момент переключения, когда тратится энергия на замыкание
контакта. В остальное время ток через него можно (и нужно) ограничить
резистором, так как удержание контакта требует меньше энергии.

Для этого можно применить схему, приведённую ниже.

В момент включения реле, пока конденсатор C1 не заряжен, через него
идёт основной ток. Когда конденсатор зарядится (а к этому моменту реле
перейдёт в режим удержания контакта), ток будет идти через резистор
R2. Через него же будет разряжаться конденсатор после отключения реле.

Ёмкость C1 зависит от времени переключения реле. Можно взять,
например, 10 мкФ.

С другой стороны, ёмкость будет ограничивать частоту переключения
реле, хоть и на незначительную для практических целей величину.

Пример расчёта простой схемы

Пусть, например, требуется включать и выключать светодиод с помощью
микроконтроллера. Тогда схема управления будет выглядеть следующим
образом.

Пусть напряжение питания равно 5 В.

Характеристики (рабочий ток и падение напряжения) типичных светодиодов
диаметром 5 мм можно приблизительно оценить по таблице.

Пусть используется белый светодиод. В качестве транзисторного ключа
используем КТ315Г — он подходит по максимальному току (100 мА) и
напряжению (35 В). Будем считать, что его коэффициент передачи тока
равен \(\beta = 50\) (наименьшее значение).

Итак, если падение напряжения на диоде равно \(V_{LED} = 3{,}6\,\textrm{В}\), а
напряжение насыщения транзистора \(V_{CE} = 0{,}4\,\textrm{В}\) то напряжение на
резисторе R2 будет равно \(V_{R2} = 5{,}0 — 3{,}6 — 0{,}4 = 1\,\textrm{В}\). Для
рабочего тока светодиода \(I_{LED} = 0{,}075\,\textrm{А}\) получаем

\[R_2 = \frac{V_{R2}}{I_{LED}} = \frac{1}{0{,}075} \approx 15\,\textrm{Ом}. \]

Значение сопротивление было округлено, чтобы попасть в ряд
E12.

Для тока \(I_{LED} = 0{,}075\,\textrm{А}\) управляющий ток должен быть в \(\beta =
50\) раз меньше:

\[I_б = \frac{I_{LED}}{\beta} \approx 1{,}5\,\textrm{мА}.\]

Падение напряжения на переходе эмиттер — база примем равным \(V_{EB} =
0{,}7\,\textrm{В}\).

Отсюда

\[R_1 = \frac{V — V_{EB}}{I_б} \approx 2{,}7\,\textrm{кОм}\]

Сопротивление округлялось в меньшую сторону, чтобы обеспечить запас по
току.

Таким образом, мы нашли значения сопротивлений R1 и R2.

Транзистор Дарлингтона

Если нагрузка очень мощная, то ток через неё может достигать
нескольких ампер. Для мощных транзисторов коэффициент \(\beta\) может
быть недостаточным. (Тем более, как видно из таблицы, для мощных
транзисторов он и так невелик.)

В этом случае можно применять каскад из двух транзисторов. Первый
транзистор управляет током, который открывает второй транзистор. Такая
схема включения называется схемой Дарлингтона.

В этой схеме коэффициенты \(\beta\) двух транзисторов умножаются, что
позволяет получить очень большой коэффициент передачи тока.

Для повышения скорости выключения транзисторов можно у каждого соединить
эмиттер и базу резистором.

Сопротивления должны быть достаточно большими, чтобы не влиять на ток
база — эмиттер. Типичные значения — 5…10 кОм для напряжений 5…12 В.

Выпускаются транзисторы Дарлингтона в виде отдельного прибора. Примеры
таких транзисторов приведены в таблице.

В остальном работа ключа остаётся такой же.

Простейший ключ

В дальнейшем полевым транзистором мы будет называть конкретно MOSFET,
то есть полевые транзисторы с изолированным
затвором
(они же МОП, они же МДП). Они удобны тем, что управляются
исключительно напряжением: если напряжение на затворе больше
порогового, то транзистор открывается. При этом управляющий ток через
транзистор пока он открыт или закрыт не течёт. Это значительное
преимущество перед биполярными транзисторами, у которых ток течёт всё
время, пока открыт транзистор.

Также в дальнейшем мы будем использовать только n-канальные MOSFET
(даже для двухтактных схем). Это связано с тем, что n-канальные
транзисторы дешевле и имеют лучшие характеристики.

Простейшая схема ключа на MOSFET приведена ниже.

Опять же, нагрузка подключена «сверху», к стоку. Если подключить её
«снизу», то схема не будет работать. Дело в том, что транзистор
открывается, если напряжение между затвором и истоком превышает
пороговое. При подключении «снизу» нагрузка будет давать
дополнительное падение напряжения, и транзистор может не открыться или
открыться не полностью.

Несмотря на то, что MOSFET управляется только напряжением и ток через
затвор не идёт, затвор образует с подложкой паразитный
конденсатор. Когда транзистор открывается или закрывается, этот
конденсатор заряжается или разряжается через вход ключевой схемы. И
если этот вход подключен к push-pull выходу микросхемы, через неё
потечёт довольно большой ток, который может вывести её из строя.

При управлении типа push-pull схема разряда конденсатора образует,
фактически, RC-цепочку, в которой максимальный ток разряда будет равен

\[I_{разр} = \frac{V}{R_1},\]

где \(V\) — напряжение, которым управляется транзистор.

Таким образом, достаточно будет поставить резистор на 100 Ом, чтобы
ограничить ток заряда — разряда до 10 мА. Но чем больше сопротивление
резистора, тем медленнее он будет открываться и закрываться, так как
постоянная времени \(\tau = RC\) увеличится. Это важно, если транзистор
часто переключается. Например, в ШИМ-регуляторе.

Основные параметры, на которые следует обращать внимание — это
пороговое напряжение \(V_{th}\), максимальный ток через сток \(I_D\) и
сопротивление сток — исток \(R_{DS}\) у открытого транзистора.

Ниже приведена таблица с примерами характеристик МОП-транзисторов.

Для \(V_{th}\) приведены максимальные значения. Дело в том, что у разных
транзисторов даже из одной партии этот параметр может сильно
отличаться. Но если максимальное значение равно, скажем, 3 В, то этот
транзистор гарантированно можно использовать в цифровых схемах с
напряжением питания 3,3 В или 5 В.

Сопротивление сток — исток у приведённых моделей транзисторов
достаточно маленькое, но следует помнить, что при больших напряжениях
управляемой нагрузки даже оно может привести к выделению значительной
мощности в виде тепла.

Схема ускоренного включения

Как уже было сказано, если напряжение на затворе относительно истока
превышает пороговое напряжение, то транзистор открывается и
сопротивление сток — исток мало. Однако, напряжение при включении не
может резко скакнуть до порогового. А при меньших значениях транзистор
работает как сопротивление, рассеивая тепло. Если нагрузку приходится
включать часто (например, в ШИМ-контроллере), то желательно как можно
быстрее переводить транзистор из закрытого состояния в открытое и
обратно.

Относительная медленность переключения транзистора связана опять же с
паразитной ёмкостью затвора. Чтобы паразитный конденсатор зарядился
как можно быстрее, нужно направить в него как можно больший ток. А так
как у микроконтроллера есть ограничение на максимальный ток выходов,
то направить этот ток можно с помощью вспомогательного биполярного
транзистора.

Кроме заряда, паразитный конденсатор нужно ещё и разряжать. Поэтому
оптимальной представляется двухтактная схема на комплементарных
биполярных транзисторах (можно взять, например, КТ3102 и КТ3107).

Ещё раз обратите внимание на расположение нагрузки для n-канального
транзистора — она расположена «сверху». Если расположить её между
транзистором и землёй, из-за падения напряжения на нагрузке напряжение
затвор — исток может оказаться меньше порогового, транзистор откроется
не полностью и может перегреться и выйти из строя.

Драйвер полевого транзистора

Если всё же требуется подключать нагрузку к n-канальному транзистору
между стоком и землёй, то решение есть. Можно использовать готовую
микросхему — драйвер верхнего плеча. Верхнего — потому что транзистор
сверху.

Выпускаются и драйверы сразу верхнего и нижнего плеч (например,
IR2151) для построения двухтактной схемы, но для простого включения
нагрузки это не требуется. Это нужно, если нагрузку нельзя оставлять
«висеть в воздухе», а требуется обязательно подтягивать к земле.

Рассмотрим схему драйвера верхнего плеча на примере IR2117.

Схема не сильно сложная, а использование драйвера позволяет наиболее
эффективно использовать транзистор.

IGBT

Ещё один интересный класс полупроводниковых приборов, которые можно
использовать в качестве ключа — это биполярные транзисторы с
изолированным затвором (IGBT).

Они сочетают в себе преимущества как МОП-, так и биполярных
транзисторов: управляются напряжением, имеют большие значения
предельно допустимых напряжений и токов.

Управлять ключом на IGBT можно так же, как и ключом на MOSFET. Из-за
того, что IGBT применяются больше в силовой электронике, они обычно
используются вместе с драйверами.

Например, согласно даташиту, IR2117 можно использовать для управления
IGBT.

Пример IGBT — IRG4BC30F.

Все предыдущие схемы отличало то, что нагрузка хоть и была мощной, но
работала от постоянного тока. В схемах была чётко выраженные земля и
линия питания (или две линии — для контроллера и нагрузки).

Для цепей переменного тока нужно использовать другие подходы. Самые
распространённые — это использование тиристоров, симисторов и реле.
Реле рассмотрим чуть позже, а пока поговорим о первых двух.

Тиристоры и симисторы

Тиристор
— это полупроводниковый прибор, который может находится в двух
состояниях:

• открытом — пропускает ток, но только в одном направлении,
• закрытом — не пропускает ток.

Так как тиристор пропускает ток только в одном направлении, для
включения и выключения нагрузки он подходит не очень хорошо. Половину
времени на каждый период переменного тока прибор простаивает. Тем не
менее, тиристор можно использовать в диммере. Там он может применяться
для управления мощностью, отсекая от волны питания кусочек требуемой
мощности.

Симистор — это, фактически двунаправленный тиристор. А значит он
позволяет пропускать не полуволны, а полную волну напряжения питания
нагрузки.

Открыть симистор (или тиристор) можно двумя способами:

• подать (хотя бы кратковременно) отпирающий ток на управляющий электрод;
• подать достаточно высокое напряжение на его «рабочие» электроды.

Второй способ нам не подходит, так как напряжение питания у нас будет
постоянной амплитуды.

После того, как симистор открылся, его можно закрыть поменяв
полярность или снизив ток через него то величины, меньшей чем так
называемый ток удержания. Но так как питание организовано переменным
током, это автоматически произойдёт по окончании полупериода.

При выборе симистора важно учесть величину тока удержания
(\(I_H\)). Если взять мощный симистор с большим током удержания, ток
через нагрузку может оказаться слишком маленьким, и симистор просто не
откроется.

Симисторный ключ

Для гальванической развязки цепей управления и питания лучше
использовать оптопару или специальный симисторный драйвер. Например,
MOC3023M или MOC3052.

Эти оптопары состоят из инфракрасного светодиода и фотосимистора. Этот
фотосимистор можно использовать для управления мощным симисторным
ключом.

В MOC3052 падение напряжения на светодиоде равно 3 В, а ток — 60 мА,
поэтому при подключении к микроконтроллеру, возможно, придётся
использовать дополнительный транзисторный ключ.

Встроенный симистор же рассчитан на напряжение до 600 В и ток до
1 А. Этого достаточно для управления мощными бытовыми приборами через
второй силовой симистор.

Рассмотрим схему управления резистивной нагрузкой (например, лампой
накаливания).

Таким образом, эта оптопара выступает в роли драйвера
симистора.

Существуют и драйверы с детектором нуля — например, MOC3061. Они
переключаются только в начале периода, что снижает помехи в
электросети.

Резисторы R1 и R2 рассчитываются как обычно. Сопротивление же
резистора R3 определяется исходя из пикового напряжения в сети питания
и отпирающего тока силового симистора. Если взять слишком большое —
симистор не откроется, слишком маленькое — ток будет течь
напрасно. Резистор может потребоваться мощный.

Нелишним будет напомнить, что 230 В в электросети (текущий стандарт для
России, Украины и многих других стран) — это значение
действующего напряжения. Пиковое напряжение равно \(\sqrt2 \cdot 230 \approx
325\,\textrm{В}\).

Управление индуктивной нагрузкой

При управлении индуктивной нагрузкой, такой как электродвигатель, или
при наличии помех в сети напряжение может стать достаточно большим,
чтобы симистор самопроизвольно открылся. Для борьбы с этим явлением в
схему необходимо добавить снаббер — это сглаживающий конденсатор и
резистор параллельно симистору.

Снаббер не сильно улучшает ситуацию с выбросами, но с ним лучше, чем
без него.

Керамический конденсатор должен быть рассчитан на напряжение,
большее пикового в сети питания. Ещё раз вспомним, что для 230 В — это
325 В. Лучше брать с запасом.

Типичные значения: \(C_1 = 0{,}01\,\textrm{мкФ}\), \(R_4 = 33\,\textrm{Ом}\).

Есть также модели симисторов, которым не требуется снаббер. Например,
BTA06-600C.

Примеры симисторов

Примеры симисторов приведены в таблице ниже. Здесь \(I_H\) — ток удержания,
\(\max\ I_{T(RMS)}\) — максимальный ток, \(\max\ V_{DRM}\) — максимальное напряжение,
\(I_{GT}\) — отпирающий ток.

С точки зрения микроконтроллера, реле само является мощной нагрузкой,
причём индуктивной. Поэтому для включения или выключения реле нужно
использовать, например, транзисторный ключ. Схема подключения и также
улучшение этой схемы было рассмотрено ранее.

Реле подкупают своей простотой и эффективностью. Например, реле
HLS8-22F-5VDC — управляется напряжением 5 В и способно коммутировать
нагрузку, потребляющую ток до 15 А.

Главное преимущество реле — простота использования — омрачается
несколькими недостатками:

• это механический прибор и контакты могу загрязниться или даже привариться друг к другу,
• меньшая скорость переключения,
• сравнительно большие токи для переключения,
• контакты щёлкают.

Часть этих недостатков устранена в так называемых твердотельных
реле. Это,
фактически, полупроводниковые приборы с гальванической развязкой,
содержащие внутри полноценную схему мощного ключа.

Таким образом, в арсенале у нас достаточно способов управления
нагрузкой, чтобы решить практически любую задачу, которая может
возникнуть перед радиолюбителем.

1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Том 1. — М.: Мир, 1993.
2. Управление мощной нагрузкой переменного тока
3. Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 1
4. Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 2
5. Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 3
6. Щелкаем реле правильно: коммутация мощных нагрузок
7. Управление мощной нагрузкой переменного тока
8. Управление MOSFET-ами #1
9. Современные высоковольтные драйверы MOSFET- и IGBT-транзисторов
10. Ключ на плечо! – особенности применения высоковольтных драйверов производства IR

Все схемы нарисованы в KiCAD. В последнее
время для своих проектов использую именно его, очень удобно,
рекомендую. С его помощью можно не только чертить схемы, но и
проектировать печатные платы.

Реле и транзисторы: как они работают в качестве электронных переключателей | hardware

Меня часто спрашивают, как управлять с помощью микроконтроллера мощными потребителями тока — лампами, питающимися от сети 220 В, мощными тенами. В этой статье собран материал по работе электронных ключей — как они устроены, как работают, как их можно применить в радиолюбительской практике (перевод [1]). Сначала стоит разобраться в том, что же такое электронный ключ? В сущности это просто выключатель (или переключатель) который замыкает/размыкает сильноточную цепь по внешнему электрическому сигналу (тоже входной ток, но намного меньшей мощности). Обычно, когда на вход электронного ключа подается слабый ток управления, ключ замыкается и пропускает через себя мощный ток в силовой цепи. Когда ток управления пропадает, то ключ размыкается и мощный потребитель тока отключается. На фото представлены основные представители электронных ключей — реле и транзисторы. 1 — мощный транзистор IRFP450 MOSFET, который можно применять в ключевых источниках питания, в генераторах развертки ЭЛТ-мониторов. 2 — IRF840B, тоже довольно мощный транзистор, собрат IRFP450. Может безопасно, продолжительное время, без использования радиатора (или охлаждающего вентилятора) коммутировать токи до 8A при напряжении 500V. UPD140601: как верно прокомментировал Ross, на самом деле без радиатора IRF840 долго в таких рабочих условиях не протянет, потому что рассеиваемая мощность превысит 50 Вт. Если взять транзистор с сопротивлением канала на 2 порядка меньше, тогда другое дело. 3 — два простых, дешевых транзистора. Слева транзистор структуры PNP, а справа NPN. Эти транзисторы могут управлять током до 0.15A при напряжении 50 .. 90V. Обычно транзисторы могут коммутировать ток от 0.15A до 14A при напряжении от 50V до 500V (см. даташит на каждый конкретный транзистор), так что транзистор может переключить мощность до 7 киловатт, если на вход транзистора приложить совсем маленькую мощность — несколько милливатт. Приведенные на фото реле могут коммутировать токи от 5A до 15A при напряжении до 240V. Не очень правильно будет сравнивать реле с транзисторами MOSFET, но они почти не генерируют тепло и не нуждаются в радиаторах. 4 — самое простое реле, подходящее для большинства случаев. У этого реле 5 ножек, две подключены к обмотке, а еще три — к контактам на переключение. 5 — мощное реле на 20A, вытащенное из микроволновой печи. 6 — два реле, установленные на приемный радиомодуль (может обучаться на срабатывание от нужного приходящего по радио кода). Сам приемник потребляет меньше 5mA, но может при этом переключить ток до 12A при напряжении 36V, что составит 360 ватт! 7 — два мощных 135-ваттных транзистора 2N3055 от старого усилителя звука, со своим родным радиатором. Это устаревшие биполярные транзисторы, и они не настолько эффективны, как современные транзисторы MOSFET. Однако два таких транзистора в некоторых случаях могут заменить один IRFP450, чтобы коммутировать больше 75 ватт мощности. 8 — приемник кода RC от большой детской радиоуправляемой игрушки — автомобиля. Использует два одинаковых реле для прямого и обратного хода двигателя машинки. Странно, что эти реле системы SPDT, что означает, что у них не используются контакты N/C. 9 — два реле системы DPDT, которые эквивалентны 4 отдельным реле (в каждом из этих реле по 2 контактные группы). Электронные ключи применяются в тех случаях, когда использование простых кнопок и выключателей неудобно или невозможно — например, для запуска автомобильного стартера, или для выключения ядерного реактора, или в электронных проектах, которые по радиосигналу могут управлять включением/выключением освещения или приводом гаражной двери. В этом руководстве будет сделана попытка объяснить самым простым языком, как работают такие электронные ключи. И начнем с самого простого — реле. [Что такое электронное реле] Если коротко, то реле представляет из себя электромагнит, который управляет замыканием контактов. Работает это точно так же, как если бы контакты замыкались механическим нажатием кнопки, но в случае реле усилие для замыкания берется от магнитного поля обмотки реле. Выходные контакты реле могут управлять очень большой электрической мощностью — на порядки большей, чем прикладываемая мощность к обмотке электромагнита реле. При этом входная цепь обмотки (где действует слабый управляющий ток) полностью изолирована от выходной мощной цепи, что очень важно для безопасного управления высоковольтными нагрузками (220, 380 V и выше). Чаще всего у реле есть 5 контактов — вход 1 (на анимационном рисунке помечен +), вход 2 (на рисунке помечен как -), COM (COMmon, общий контакт), N/O (Normally Open, по умолчанию разомкнуто, когда обмотка не получает питание), N/C (Normally Closed, по умолчанию замкнуто, когда обмотка не получает питание). Чтобы лучше понять работу реле, вспомним, что эти контакты означают и для чего нужны: Вход 1: один из концов обмотки электромагнита реле, в нашем примере это вход для положительного полюса входного тока для обмотки. Когда на этот контакт приложен плюс напряжения (достаточного, чтобы реле сработало) относительно контакта Вход 2, то реле переключает контакты в активное состояние. Почти все реле нечувствительны к полярности входного тока, поэтому можно на Вход 1 подать +, а на Вход 2 подать минус, и наоборот, на Вход 1 подать -, а на Вход 2 подать +, и в любом случае реле нормально сработает. Некоторые реле, которые имеют массивный инерционный якорь, могут даже срабатывать от переменного входного напряжения (подробности см. в паспорте на реле). Вход 2: другой конец обмотки электромагнита реле. Все то же самое, что и для Вход 1, только полюс в нашем примере отрицательный. COM: это общий электрод выходных контактов переключателя. При срабатывании или отпускании реле этот контакт перекидывается на контакт N/O или N/C (контакты N/O и N/C работают в противофазе, т. е. COM может быть замкнут либо на N/O, либо на N/C). Контакт COM (как и контакты N/O и N/C) можете использовать по своему усмотрению для коммутации электрической нагрузки. N/C: контакт, который нормально замкнут на COM. Т. е. контакт N/C замкнут на COM, когда обмотка реле обесточена. Когда на обмотку реле подано рабочее напряжение, то контакты N/C и COM размыкаются. N/O: контакт, который нормально разомкнут с COM. Т. е. когда обмотка реле обесточена, то контакты N/O и COM разомкнуты. Когда на обмотку реле подано рабочее напряжение, то контакты N/O и COM замыкаются. Для улучшения токопроводимости и уменьшения искрения поверхности контактов часто покрывают специальными металлами и сплавами на основе серебра, никеля, ванадия, а иногда для покрытия контактов применяется даже золото или платина (если это реле для коммутации сигналов в качественной аудиоаппаратуре или высокочастотной радиотехнике). Если у Вас есть 9V батарейка (например «Крона») и обычное реле, то попробуйте подключить обмотку реле к + и — батарейки. При подключении Вы услышите щелчок, который происходит из-за притягивания якоря реле к сердечнику электромагнита и переключения контактов. При отключении обмотки от батарейки произойдет также щелчок, но слабее. При отключении контакта обмотки от батареи Вы также увидите искру, которая возникает от ЭДС самоиндукции обмотки реле. Если принцип переключения контактов все еще непонятен для Вас, то его можно представить к виде псевдокода и иллюстрирующей процесс анимационной картинки: Если input = on (Power ON, через обмотку течет ток)    COM + N/O (COM замкнут на N/O) Иначе (Power OFF, обмотка обесточена)    COM + N/C (COM замкнут на N/C) [Как использовать реле] Как было уже упомянуто, реле используется для того, чтобы маломощные устройства (электронные компоненты, устройства) могли включать и выключать устройства, которые потребляют намного больше энергии. Самый распространенный пример применения — автомобиль. Теперь Вас не должно удивлять, почему Вы слышите щелчки при включении индикаторной лампочки, потому что Вы знаете — это срабатывает электромагнит реле. Мигания лампочки может создавать маленькая микросхема таймера, например 555 timer (NE555, LM555). Таймер 555 часто используется для создания импульсов (для простого включения и выключения) на любую нужную длительность, однако эта микросхема 555 сгорит, если будет пропускать через себя ток больше 200 ма. Так что невозможно просто так, без реле, подключить индикаторные лампочки к таймеру 555, потому что даже самые маломощные лампочки потребляют 700 ма и более. Теперь, если мы будем использовать таймер 555 для включения реле, то контактами реле можно запитывать мощные индикаторные лампочки. В этом случае через микросхему таймера будет течь ток около 50 .. 100 ма, что вполне безопасно, а в силовой цепи, питающей индикаторные лампочки, могут течь токи до 5А. Если у Вас дорогая, новая машина, то мало шансов, что Вы услышите щелчки при мигании индикаторных ламп, поскольку современная тенденция — применять везде, где можно, мощные транзисторы MOSFET, а в качестве индикаторных ламп ставить экономичные светодиоды. На интерактивной flash-анимации показан простой сценарий, в котором используются оба контакта N/O и N/C, чтобы включать либо красную, либо зеленую лампу (в зависимости от того, запитана обмотка реле, или нет). Наведите курсор мыши на серый выключатель, и нажмите левую кнопку мыши. При этом красная лампа погаснет, а зеленая загорится. На следующем рисунке показан пример использования реле вместе с таймером NE555. Кратковременное замыкание кнопки S1 запускает формирование длительной выдержки времени, в течение которого реле включено, и замыкает контакты NO и C. По окончании времени выдержки схема возвращается в исходное состояние, реле обесточивается, и становятся замкнутыми контакты NC и C. Такое устройство можно использовать для включения освещения на лестнице — по истечении заданного времени свет автоматически выключится. RC-цепочка, подключенная к выводам 6 и 7 таймера NE555, определяет выдержку времени. Диод, подключенный параллельно обмотке реле, защищает микросхему таймера NE555 от опасного выброса ЭДС самоиндукции, которое возникает при обесточивании обмотки реле (обмотка обладает значительной индуктивностью). Чтобы схема работала нормально, выбирайте подходящее реле — с током срабатывания не более 200mA (это максимум, который позволяет выход микросхемы таймера) при напряжении от 4.5 до 11 вольт. Напряжение питания схемы подберите в соответствии с параметрами реле — от 5 до 12 вольт. Вместо микросхемы таймера NE555 можно использовать любой микроконтроллер AVR, например ATmega32A или ATtiny85 [4]. Микроконтроллер точно так же, как и таймер 555, может переключать свой выход с 0 на 1. Однако имейте в виду, что выходной допустимый ток у микроконтроллера существенно меньше, а выходное напряжение может меняться только в пределах от 0 до 5V. Например, для ATmega32A выходной ток не может превышать 40mA на один порт. Поэтому в общем случае для усиления порта микроконтроллера используют транзисторные ключи [2]. Вход транзисторного ключа подключен к микроконтроллеру, а выход — к обмотке реле. [Что такое транзистор] В предыдущем разделе мы упомянули транзисторы в качестве усилителя / буфера сигналов от микроконтроллера. Но не успели разобраться, как транзисторы выглядят и по какому принципу работают. На фото показан внешний вид транзисторов различного назначения. Транзистор на сегодняшний день все еще часто используется в электронных схемах, и он является одним из элементарных компонентов радиоэлектроники (наряду с диодами, резисторами и конденсаторами). Несмотря на то, что принцип работы транзистора для новичка трудно понять с первого раза, транзистор по сути очень прост и очень хорошо работает вместе с реле. Как Вы уже наверное заметили, у транзистора 3 ножки, и простые биполярные транзисторы бывают двух типов: PNP и NPN. Самыми первыми появились транзисторы PNP, и они изготавливались на основе полупроводника германия. Потом освоили изготовление транзисторов из кремния, и более распространенными стали транзисторы структуры NPN. Транзисторы обеих структур (PNP и NPN) работают по одинаковому принципу, отличие только в полярности рабочего напряжения питания, и в некоторых параметрах. В настоящее время чаще используют транзисторы NPN. В ключевых схемах назначение транзистора то же самое, что и у реле. Когда слабый открывающий ток течет через эмиттерный переход (между базой Б и эмиттером Э), то канал между коллектором (К) и эмиттером (Э) открывается, и может пропускать ток больше базового в десятки и сотни раз. Эмиттер в этом случае играет роль общего электрода, и для транзисторов NPN в ключевом режиме эмиттер часто подключен к общему отрицательному проводу питания, к земле GND. Транзисторы иногда используют вместо реле, и они переключают большую мощность, как и реле, от слабого сигнала. Но в отличие от реле, скорость переключения транзисторов может быть очень высокой (время перехода из выключенного состояния во включенное и наоборот очень мало), поэтому их применяют для управления звуковыми динамиками и импульсными трансформаторами в ключевых источниках питания. Большинство самых обычных транзисторов могут переключаться со скоростью 1 миллион раз в секунду. Транзисторы также выгодно отличаются от реле малыми габаритами, поэтому они могут использоваться в тех местах, где реле использовать невозможно или непрактично. Однако транзисторы могут быть повреждены сильными электромагнитными полями, статическим электричеством и перегревом, что накладывает определенные ограничения на области применения транзисторов. [Как работает транзистор] Транзистор работает усилителем мощности. На вход прикладывается маленькая управляемая мощность, а на выходе снимается в десятки и даже сотни раз бОльшая мощность. Это происходит за счет изменения сопротивления между выводами коллектора и эмиттера в зависимости от тока, который протекает между базой и эмиттером. К сожалению, расположение выводов базы, эмиттера и коллектора (цоколевка) может меняться от одного типа транзистора к другому, так что для того, чтобы понять, где база, а где эмиттер и где коллектор, обращайтесь к документации на транзистор. Есть способы, позволяющие с помощью тестера определить цоколевку, но это существенно сложнее, чем просто заглянуть в даташит. Транзисторы, в отличие от реле, могут открываться не полностью (иметь некое сопротивления канала эмиттер — коллектор), что прямо пропорционально току, протекающему через базу. Эту пропорцию называют коэффициент усиления тока транзистора, h21Э. Например, если коэффициент усиления транзистора равен 100, то при токе 1mA, протекающем через базу, ток через канал коллектор — эмиттер может достигать 100mA, что на техническом языке называют усилением. Транзистор, также в отличие от реле, может сильно нагреваться при протекании через него тока. Обычно высокий нагрев получается при большой рассеиваемой мощности на сопротивлении канала коллектор — эмиттер, когда транзистор не полностью открыт. Поэтому нагрев и потери мощности минимальные тогда, когда транзистор либо полностью закрыт, либо полностью открыт. Все транзисторы имеют некий порог входного напряжения, по превышении которого транзистор начинает открываться. Для большинства обычных кремниевых биполярных транзисторов это напряжение составляет 0.5 .. 0.8V. Для германиевых транзисторов это напряжение меньше, и составляет около 0.2 .. 0.4V. Иногда этот порог называют напряжением отсечки. Если входное напряжение ниже напряжения отсечки, то ток через каналы база — эмиттер и коллектор — эмиттер не течет, транзистор полностью закрыт. Также все транзисторы имеют максимальный входной ток, после превышения которого эффект усиления перестает проявляться. Т. е. выше этого порога усиление перестает проявляться, выходной ток перестает расти. При этом напряжение между базой и эмиттером близко и даже выше напряжения между коллектором и эмиттером. Такое состояние транзистора называют насыщением, и при этом считается, что транзистор полностью открыт. В этой статье мы рассматриваем применение транзистора в качестве электронного ключа, поэтому будут использоваться только два состояния транзистора — либо он полностью закрыт (состояние отсечки тока), либо полностью открыт (состояние насыщения). Ниже приведена анимация, упрощенно показывающая общий принцип работы транзистора. Обратите внимание, что ток эмиттера равен сумме токов базы и коллектора, причем ток базы в 100 раз меньше тока коллектора (коэффициент усиления тока равен 100). По этой картинке можно проще понять, почему малого тока базы достаточно, чтобы открыть силовой канал проводимости коллектор — эмиттер (потому что маленький входной ток как бы открывает вентиль основного канала). Также можно условно понять состояние насыщения — поток воды переполняет трубу, и труба не может пропустить через себя воды больше, чем позволяет диаметр трубы. Конечно же, такое представление является упрощенным, очень приблизительно отражающим реальные процессы, которые происходят в транзисторе. [Как использовать транзистор] Очень часто транзистор используется как электронный ключ. Когда управляющий ток течет между базой и эмиттером, открывается силовой канал между эмиттером и коллектором, сопротивление между эмиттером и коллектором резко падает. К примеру, можно включать/выключать светодиоды в зависимости от сигнала тока, приходящего от таймера 555 (как на анимации ниже) или от микроконтроллера. Между управляющим выходом таймера 555 (или выходным портом микроконтроллера) и базой транзистора почти всегда ставят токоограничивающий защитный резистор (на этой анимации для упрощения резистор не показан). Для упрощения также не показаны токоограничительные резисторы, которые должны стоять последовательно с каждым светодиодом. Ранее уже упоминалась возможность управлять реле с помощью микроконтроллера. Для этого обычно также применяются транзисторы. Ниже приведена простая схема на транзисторе KT315 (его можно заменить аналогом на BC547), предназначенная для коммутации сетевой нагрузки 220V с помощью реле (это может быть лампа, или нагреватель, или асинхронный двигатель). Диод VD1 нужен для предотвращения повреждения транзистора высоковольтным импульсом ЭДС самоиндукции, который возникает при обесточивании обмотки реле. [Общие замечания по применению реле и транзисторов] Реле бывают с самыми разными параметрами, определяющими его назначение и область применения. Чем реле мощнее (то есть чем больше ток и напряжение, которое реле может коммутировать), тем больше размеры реле из-за увеличения размеров электромагнита и контактной группы. Чем реле больше по размеру, тем оно будет требовать бОльшей мощности для управления. Поэтому старайтесь подобрать реле, наиболее подходящее Вам по параметрам. Важно также подобрать нужное напряжение источника питания для реле. Если напряжение будет слишком низким, то реле не будет надежно срабатывать (или не будет срабатывать вовсе). Если напряжение будет слишком большим, то на обмотке реле будет рассеиваться слишком большая мощность, обмотка будет перегреваться и реле может выйти из строя. Чтобы правильно выбрать напряжение питания обмотки реле, см. параметры реле в его паспорте или даташите. Для управления реле с помощью микроконтроллера применяйте транзисторы в качестве буферных ключей. Вы могли бы задаться вопросом — в чем разница между мощными, обычными биполярными транзисторами и транзисторами MOSFET. Мощные транзисторы могут выдержать бОльшие токи и напряжения, и имеют специальные корпуса (обычно максимальные токи порядка 10 .. 20A, и напряжения до 600V и более). Корпус мощного транзистора рассчитан на крепление к теплоотводящей поверхности (например, радиатору). Обычные транзисторы имеют простые пластмассовые миниатюрные корпуса, и могут обычно выдерживать напряжения до 150V и токи до 2A. Транзистор MOSFET, несмотря на то, что принцип его работы и параметры абсолютно отличаются от традиционных биполярных транзисторов, применяются для тех же целей, что и биполярные транзисторы. Ниже приведен пример схемы для управления реле на транзисторе MOSFET. Под транзисторами MOSFET часто подразумевают мощные транзисторы. Действительно, параметры у MOSFET значительно превышают параметры биполярных транзисторов по току и напряжению. В закрытом состоянии сопротивление канала сток — исток транзисторов MOSFET близко к бесконечности, а в открытом состоянии падает практически до нуля. Поэтому транзисторы MOSFET могут безопасно работать при переключении очень больших мощностей, выделяя при этом малое количество тепла. Транзисторы MOSFET, как и биполярные, могут плавно изменять сопротивление силового канала, однако это сопротивление зависит от входного напряжения, а не от входного тока. Во многих случаях можно с небольшими модификациями схемы заменить биполярный транзистор на транзистор MOSFET. Обратная замена возможна далеко не всегда. Меня наверное можно назвать «радиоэлектронным старьевщиком». Не могу равнодушно мимо любой выброшенной радиоэлектронной железки — хочется забрать домой, починить или хотя бы разобрать на запчасти. В старой аппаратуре можно найти реле и транзисторы, вполне работоспособные и достойные лучшей участи, чем гниение на свалке. Реле могут стоять в микроволновых печах, кондиционерах, телевизорах, холодильниках, источниках бесперебойного электропитания, музыкальных центрах, радиоуправляемых игрушках. Транзисторы встречаются почти в любой электронной аппаратуре, и последнее время все больше встречаются транзисторы с планарным монтажом на плату (SMD), а транзисторы со штыревыми выводами встречаются реже. [Что обозначают аббревиатуры SPDT, SPST, DPST, DPDT] Аббревиатура Расшифровка аббревиатуры Обозначение в Великобритании Обозначение в США Описание Графический символ SPST Single pole, single throw One-way Two-way Простой выключатель, имеющий два положения — включено или выключено. Два контакта могут быть либо замкнуты друг с другом, либо разомкнуты. Применяется, например, для включения освещения. SPDT Single pole, double throw Two-way Three-way Простой переключатель. Общий контакт C (COM, Common) соединяется либо с контактом L1, либо с L2. SPCO SPTT Single pole changeover или Single pole, triple throw     По контактам то же самое, что и SPDT. Некоторые производители реле используют SPCO/SPTT для обозначения переключателей, имеющих выключенное среднее, центральное положение, в котором все контакты разомкнуты. DPST Double pole, single throw Double pole Double pole То же самое, что и две отдельных контактных группы SPST, управляемые одновременно одним механизмом. DPDT Double pole, double throw     То же самое, что и две отдельных контактных группы SPDT, управляемые одновременно одним механизмом. DPCO Double pole changeover или Double pole, centre off     По контактам эквивалентно DPDT. Некоторые производители используют DPCO для обозначения переключателей, имеющих среднее, выключенное положение.     Intermediate switch Four-way switch Переключатель DPDT, имеющий внутреннее соединение контактов таким образом, что переключение меняет полярность подведенного напряжения. Используется редко. [Ссылки] 1. How Electronic Switches Work For Noobs: Relays and Transistors site:instructables. com. 2. usb-Relay — маленькое USB-устройство, управляющее включением и выключением реле. 3. Транзистор — это просто. Очень хорошие видеоуроки, объясняющие принцип работы полупроводников. 4. Доступ к портам I/O AVR на языке C (GCC, WinAVR). 5. Как работают транзисторы MOSFET.

Двухтранзисторные биполярные ключи в схемах на микроконтроллере

«Один в поле не воин». Так можно символически охарактеризовать однотранзисторные ключи. Естественно, в паре с себе подобными решать поставленные задачи гораздо легче. Введение второго транзистора позволяет снизить требования к разбросу и величине коэффициента передачи А₂1э- Двухтранзисторные ключи широко применяются для коммутации повышенных напряжений, а также для пропускания большого тока через нагрузку.

На Рис. 2.68, a…y приведены схемы подключения двухтранзисторных ключей на биполярных транзисторах к MK.

Рис. 2.68. Схемы подключения двухтранзисторных ключей на биполярных транзисторах (начало):

а)транзистор VT1 служит эмиттерным повторителем. Он усиливает ток и через ограничительный резистор R2 подаёт его в базу транзистора VT2, который непосредственно управляет нагрузкой R_H;

б) транзисторы K77, VT2 включены по схеме Дарлингтона (другое название «составной транзистор»). Общее усиление равно произведению коэффициентов передачи Л_21Э обоих транзисторов. Транзистор VT1 обычно ставят маломощный и более высокочастотный, чем VT2. Резистор R1 определяет степень насыщения «пары». Сопротивление резистора R2 выбирается обратно пропорционально току в нагрузке: от нескольких сотен ом до десятков килоом;

в) схема Д.Бокстеля. Диод Шоттки VD1 ускоряет запирание мощного транзистора VT2, повышая в 2…3 раза крутизну фронтов сигнала на частоте 100 кГц. Тем самым нивелируется основной недостаток схем с транзисторами Дарлингтона — низкое быстродействие;

г) аналогично Рис. 2.68, а, но транзистор VT1 открывается при переводе линии MK в режим входа с Z-состоянием или входа с внутренним « pull-up» резистором. В связи с этим уменьшается токовая нагрузка на линию порта, но снижается экономичность за счёт рассеяния дополнительной мощности на резисторе R1 при НИЗКОМ уровне на выходе MK;

д) «само защищённый ключ» на силовом транзисторе VT2 и ограничивающем транзисторе VT1 Как только ток в нагрузке Л_н превысит определённый порог, например, из-за аварии или замыкания, на резисторе R3 выделяется напряжение, достаточное для открывания транзистора VT1 Он шунтирует базовый переход транзистора VT2, вызывая ограничение выходного тока;

е) двухтактный усилитель импульсов на транзисторах разной структуры; О

ж) транзистор И72открывается с относительно малой задержкой по времени (R2, VD1, C7), а закрывается — с относительно большой задержкой по времени (C7, R3, VT1)\

з) высоковольтный ключ, обеспечивающий фронты импульсов 0.1 МК с при частоте повторения до 1 МГц. В исходном состоянии транзистор VT1 открыт, а ГТ2закрыт. На время импульса транзистор VT1 открывается и через него быстро разряжается ёмкость нагрузки 7?_н. Диод VD1 исключает протекание сквозных токов через транзисторы VT1, VT2\

и) составной эмиттерный повторитель на транзисторах VT1, ГТ2обладает сверхбольшим коэффициентом усиления по току. Резистор 7?2гарантированно закрывает транзисторы при НИЗКОМ уровне на выходе MK;

к)транзистор VT1 в открытом состоянии блокирует транзистор VT2. Резистор R1 служит коллекторной нагрузкой транзистора VT1 и ограничителем базового тока для транзистора VT2\ л) мощный двухтактный каскад с буферной логической микросхемой 7)7)7, которая имеет выходы с открытым коллектором. Сигналы с двух линий MK должны быть противофазными. Резисторы R5, 7?6ограничиваюттоки в нагрузке, подключаемой к цепи 6 _вых; О

м) ключ для нагрузки Л_н, которая подключается к источнику отрицательного напряжения. Транзистор VT1 служит эмиттерным повторителем, а транзистор VT2 — усилителем с общей базой. Максимальный ток нагрузки определяется по формуле /_н[мА] = 3.7 /Л,[кОм]. Диод VDJ защищает транзистор VT2 от переполюсовки питания.

н) ключ на транзисторах разной структуры. Резистор R1 определяет ток в нагрузке R_H, но подбирать его надо осторожно, чтобы не превысить ток базы транзистора VT2 при полностью открытом транзисторе VT1 Схема критична к коэффициентам передачи обоих транзисторов;

о) аналогично Рис. 2.68, н, но транзистор VT1 используется как ключ, а не как переменное сопротивление. Ток в нагрузке задаётся резистором R4. Резистор R5 ограничивает начальный пусковой ток транзистора VT2 при большой ёмкостной составляющей нагрузки R_H. Схема не критична к коэффициентам передачи транзисторов. Если в качестве К72используется «суперба» транзистор KT825, то сопротивление R4 следует увеличить до 5.1 …10 кОм;

п) практический пример коммутации высоковольтного напряжения 170 В при низком токе нагрузки при сопртивлении R_H не менее 27 кОм;

p) аналогично Рис. 2.68, н, но с активным НИЗКИМ уровнем на выходе MK; О

О Рис. 2.68. Схемы подключения двухтранзисторных ключей на биполярных транзисторах (окончание):

с) транзисторы VT1 и кТ2работают в противофазе. Напряжение в нагрузку Л_н подаётся через транзистор VT2 и диод VD1, при этом транзистор VT1 должен быть закрыт ВЫСОКИМ уровнем с верхнего выхода MK. Чтобы снять напряжение с нагрузки, транзистор Г72закрывается ВЫСОКИМ уровнем с нижнего выхода MK, после чего транзистор VT1 открывается и через диод VD2 ускоренно разряжает ёмкость нагрузки. Достоинство — высокое быстродействие, возможность быстрой повторной подачи напряжения в нагрузку;

т) на MK подаётся «взвешенное» и отфильтрованное питание в диапазоне 4…4.5 В. Обеспечивают это гасящий стабилитрон VD1 и помехоподавляющий конденсатор C1. При ВЫСОКОМ уровне на выходе МК  транзисторы K77, Г72закрыты, при НИЗКОМ — открыты. Максимально допустимый ток стабилитрона VD1 должен быть таким, чтобы он был больше суммы тока потребления MK, тока через резистор R1 при НИЗКОМ уровне на выходе MK и тока внешних цепей, если они подключены к MK по другим линиям портов;

у) видеоусилитель натранзисторах VT1 и VT2, которые включены по схеме Шиклаи (Sziklai). Это разновидность схемы Дарлингтона, но на транзисторах разной проводимости. Данная «парочка» эквивалентна одному транзистору структуры п—р—п со сверхвысоким коэффициентом усиления Л21Э. Диоды VD1, КД2защищаюттранзисторы от выбросов напряжения, проникающих извне по цепи  ВЫх- Резистор R1 ограничивает ток при случайном коротком замыкании в кабеле, подстыкованном к внешней удалённой нагрузке 75 Ом.

Источник: Рюмик, С. М., 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 2 / С. М. Рюмик. — М.:ЛР Додэка-ХХ1, 2011. — 400 с.: ил. + CD. — (Серия «Программируемые системы»).

Новый дизайн транзистора скрывает ключевое оборудование компьютерных микросхем от хакеров

WEST LAFAYETTE, Ind. — Хакер может воспроизвести схему на микросхеме, обнаружив, что ключевые транзисторы делают в схеме, но не в том случае, если «тип» транзистора не определяется.

Инженеры Университета Пердью продемонстрировали способ скрыть, какой транзистор является каким, построив их из листового материала, называемого черным фосфором. Эта встроенная мера безопасности не позволит хакерам получить достаточно информации о схеме для ее реконструирования.

Результаты опубликованы в статье, опубликованной в понедельник (7 декабря) в журнале Nature Electronics.

Микросхемы обратного инжиниринга

— обычная практика — как для хакеров, так и для компаний, расследующих нарушения прав интеллектуальной собственности. Исследователи также разрабатывают методы получения рентгеновских изображений, которые не потребовали бы фактического прикосновения к чипу для его реконструирования.

Подход, продемонстрированный исследователями Purdue, повысит безопасность на более фундаментальном уровне. От того, как производители микросхем решат сделать эту транзисторную конструкцию совместимой со своими процессами, будет зависеть доступность этого уровня безопасности.

Микросхема выполняет вычисления, используя в цепи миллионы транзисторов. Когда подается напряжение, два разных типа транзисторов — тип N и тип P — выполняют вычисления. Репликация чипа начнется с идентификации этих транзисторов.

«Эти два типа транзисторов являются ключевыми, поскольку они выполняют разные функции в схеме. Они лежат в основе всего, что происходит на всех наших микросхемах », — сказали Йорг Аппенцеллер, Барри М. из Purdue и профессор электротехники и вычислительной техники Патрисия Л. Эпштейн.«Но поскольку они совершенно разные, правильные инструменты могут их четко идентифицировать, позволяя вернуться назад, выяснить, что делает каждый отдельный компонент схемы, а затем воспроизвести микросхему».

Если бы эти два типа транзисторов оказались идентичными при осмотре, хакер не смог бы воспроизвести микросхему путем обратного проектирования схемы.

Йорг Аппенцеллер, профессор электротехники и вычислительной техники Purdue, разрабатывает способы повышения безопасности микросхем с использованием 2D-материалов.(Фотография Университета Пердью / Джон Андервуд)

Группа

Аппенцеллера показала в своем исследовании, что маскировка транзисторов путем изготовления их из такого материала, как черный фосфор, делает невозможным определение того, какой транзистор какой. Когда напряжение переключает тип транзисторов, хакеру они кажутся совершенно одинаковыми.

Хотя маскировка уже является мерой безопасности, которую используют производители микросхем, она обычно выполняется на уровне схемы и не пытается скрыть функциональность отдельных транзисторов, оставляя микросхему потенциально уязвимой для методов обратного инжиниринга с использованием подходящих инструментов.

Метод маскировки, который продемонстрировала команда Аппенцеллера, заключался в встраивании ключа безопасности в транзисторы.

«Наш подход заставит транзисторы типа N и P выглядеть одинаково на фундаментальном уровне. «Невозможно отличить их, не зная ключа», — сказал Пэн Ву, доктор философии Purdue. студент кафедры электротехники и вычислительной техники, построивший и испытавший прототип микросхемы с транзисторами на основе черного фосфора в Центре нанотехнологий Бирка в парке открытий Пердью.

Даже производитель микросхемы не сможет извлечь этот ключ после того, как микросхема будет изготовлена.

«Вы могли бы украсть чип, но у вас не было бы ключа», — сказал Аппенцеллер.

Современные методы маскировки всегда требуют большего количества транзисторов, чтобы скрыть то, что происходит в цепи. Но для того, чтобы скрыть тип транзистора с помощью такого материала, как черный фосфор — материала толщиной с атом — требуется меньше транзисторов, занимая меньше места и энергии в дополнение к созданию лучшей маскировки, говорят исследователи.

Идея скрыть тип транзистора для защиты интеллектуальной собственности чипа изначально возникла из теории профессора Университета Нотр-Дам Шарон Ху и ее сотрудников. Как правило, транзисторы типа N и P отталкивают от того, как они пропускают ток. Транзисторы N-типа переносят ток, транспортируя электроны, в то время как транзисторы P-типа используют отсутствие электронов, называемых дырками.

Группа Аппенцеллера поняла, что черный фосфор настолько тонкий, что он может обеспечить перенос электронов и дырок на аналогичном уровне тока, что делает два типа транзисторов в основном одинаковыми согласно предложению Ху.

Затем группа

Аппенцеллера экспериментально продемонстрировала маскирующую способность транзисторов на основе черного фосфора. Эти транзисторы, как известно, работают при низких напряжениях компьютерных микросхем при комнатной температуре из-за их меньшей мертвой зоны для переноса электронов, описываемой как небольшая «запрещенная зона».

Но, несмотря на преимущества черного фосфора, промышленность по производству микросхем, скорее всего, будет использовать другой материал для достижения этого маскирующего эффекта.

«Промышленность начинает рассматривать ультратонкие 2D-материалы, потому что они позволят разместить на кристалле больше транзисторов, что сделает их более мощными.Черный фосфор слишком летуч, чтобы быть совместимым с современными технологиями обработки, но экспериментальная демонстрация того, как может работать 2D-материал, является шагом к пониманию того, как реализовать эту меру безопасности », — сказал Аппенцеллер.

Работа финансируется Институтом инноваций Индианы и Lilly Endowment, Inc.

О парке Дискавери

Discovery Park — это место, где исследователи Purdue выходят за рамки традиционных границ, сотрудничая в разных дисциплинах и с политиками и лидерами бизнеса для создания решений для улучшения мира.В центре внимания исследователей Discovery Park находятся грандиозные проблемы глобального здравоохранения, глобальных конфликтов и безопасности, а также проблемы, лежащие в основе устойчивой энергетики, мирового продовольственного снабжения, воды и окружающей среды. Преобразование открытий в воздействие интегрировано в структуру парка открытий через программы предпринимательства и партнерства.

Об университете Пердью

Purdue University — ведущее государственное исследовательское учреждение, разрабатывающее практические решения самых сложных сегодняшних проблем.Purdue, занявший 5-е место в рейтинге самых инновационных университетов США по версии US News & World Report, проводит исследования, меняющие мир, и открытия, не связанные с этим миром. Purdue стремится к практическому и онлайн-обучению в реальном мире. Он предлагает трансформирующее образование для всех. Стремясь обеспечить доступность и доступность, Purdue заморозила стоимость обучения и большую часть платы на уровне 2012-2013 годов, что позволило большему количеству студентов, чем когда-либо, получить высшее образование без долгов. Посмотрите, как Purdue никогда не останавливается в упорном стремлении к следующему гигантскому прыжку на https: // purdue.edu /.

Писатель, контакт для СМИ: Кайла Уайлс, 765-494-2432, [email protected]

Источник: Йорг Аппенцеллер, [email protected]

Журналисты, посещающие кампус : Журналисты должны соблюдать протоколы Protect Purdue и следующие правила:

• Кампус открыт, но количество людей в помещениях может быть ограничено. Мы будем максимально любезны, но вас могут попросить выйти или сообщить из другого места.
• Для обеспечения доступа, особенно в здания университетского городка, мы рекомендуем вам связаться с представителями СМИ Purdue News Service, указанными в выпуске, чтобы сообщить им о характере визита и о том, где вы будете его посещать. Представитель Службы новостей может облегчить безопасный доступ и сопроводить вас в университетский городок.
• Правильно носите маски для лица в любом здании кампуса и правильно носите маски на открытом воздухе, когда социальное дистанцирование не менее шести футов невозможно.

РЕФЕРАТ

Двумерные транзисторы с реконфигурируемой полярностью для безопасных цепей

Пэн У, Даяне Рейс, Сяобо Шарон Ху и Йорг Аппенцеллер

DOI: 10.1038 / s41928-020-00511-7

Безопасность является критическим аспектом в современном проектировании схем, но исследования аппаратной безопасности на уровне устройства редки, поскольку они требуют модификации существующих технологических узлов. С ростом проблем, стоящих перед полупроводниковой промышленностью, интерес к готовым решениям безопасности все же вырос, даже если это подразумевает внедрение новых материалов, таких как двумерные (2D) слоистые полупроводники. Здесь мы показываем, что высокопроизводительные низковольтные двумерные полевые транзисторы с черным фосфором (FET) с изменяемой полярностью подходят для приложений безопасности оборудования.Транзисторы могут динамически переключаться между p-FET и n-FET работой посредством электростатического стробирования и достигать отношения включения-выключения 105 и подпороговых колебаний 72 мВ / декаду при комнатной температуре. Используя транзисторы, мы создаем инверторы с коэффициентом усиления 33,3 и полностью работоспособными при VDD = 0,2 В. Мы также создаем примитивную схему безопасности с функцией полиморфной обфускации NAND / NOR с рабочим напряжением ниже 1 В; Устойчивость полиморфного затвора к колебаниям источника питания проверена с помощью моделирования Монте-Карло.

Купить транзисторный ключ Steam GLOBAL

Купить транзисторный ключ Steam GLOBAL | ENEBA

Если вы видите это сообщение, это означает, что JavaScript отключен в вашем браузере . Пожалуйста, включите JS, чтобы это приложение работало.

• Магазин
• Игры
  • Платформы
  • Жанр
  • Находят по коллекции
  • Обнаруживают по цене
  • Обнаруживают по популярности

• Подарочные карты
  • Список подарочных карт
  • Подарок Карты на каждый день
  • Откройте для себя по популярности

• Игровые очки
  • Список игровых очков
  • Откройте для себя по игре
  • Откройте для себя по цене
  • Откройте для себя по популярности

• Xbox
  • Xbox список
  • Членство
  • Игры по цене
  • Откройте для себя игры по популярности

• PSN
  • Список PSN
  • Подарочные карты по популярности

• Nintendo

Программное обеспечение

9007 1 Экшен
• Ролевая игра
• Одиночная игра
• От третьего лица
• Вид сбоку
• Вид сверху

€ 10. 94

+1 предложения от € 19,93

Вам также могут понравиться

Tales of Arise: Deluxe Edition Steam Key RU / CIS

RU / CIS

Disjunction Steam Key GLOBAL

Global

Tribes of Midgard Steam Key RU / CIS

RU / СНГ

1 другие предложения

• 99,82% из 1200k + оценок — отлично!

Вам также могут понравиться

Tales of Arise: Deluxe Edition Steam Key RU / CIS

RU / CIS

Disjunction Steam Key GLOBAL

Global

Племя Мидгарда Steam Key RU / CIS

RU / CIS

Dead Ground Steam Key GLOBAL

Global

Обзоры: 0

Описание продукта

Транзистор

Подробнее

Системные требования

Минимальные системные требования

Другие детали

971

Дата выпуска

20 мая 2014 г.

• Издатель

  Supergiant Games

• Разработчики

  Supergiant Games

• Работает на

Партнер

Copyright © Eneba. Все права защищены. ЗАО «Helis play», ул. Гинею 4-333, Вильнюс, Литовская Республика. Положения и условия, уведомление о конфиденциальности, предпочтения в отношении файлов cookie.

Рождение транзистора, ключевого компонента современной электроники

Джон Бардин, Уильям Шокли и Уолтер Браттейн в Bell Labs

22 декабря 1947 года Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Шокли из Bell Labs компании ATT разработали первый транзистор , ключевой активный компонент практически во всей современной электронике.

Вакуумные трубки как предшественники транзисторов

Транзистор представляет собой твердотельное электронное устройство с тремя выводами. В устройстве с тремя выводами можно управлять электрическим током или напряжением между двумя выводами, подавая электрический ток или напряжение на третий вывод. Этот трехконтактный характер транзистора позволяет нам создавать усилитель для электрических сигналов, подобный тому, который используется в нашем радио. С помощью трехконтактного транзистора можно также сделать электрический переключатель, которым можно управлять с помощью другого электрического переключателя.Посредством каскадного соединения этих переключателей (переключателей, управляющих переключателями, управляющих переключателями и т. Д.) Можно спроектировать очень сложные логические схемы. Но транзистор не был первым трехконтактным устройством, которое можно было использовать для усиления или переключения схем. Триод на электронных лампах предшествовал транзистору почти на 50 лет. Джозеф Джон Томсон разработал вакуумную трубку для тщательного исследования природы катодных лучей еще в конце XIX века [3]. Он показал, что катодные лучи действительно состоят из частиц, которые содержатся во всем материале.Таким образом, Томсон открыл электрон, за что получил Нобелевскую премию по физике 1906 года.

Реплика первого работающего транзистора.

Триод с вакуумной трубкой

В то время как физики пытались понять, что такое катодные лучи, инженеры пытались применить их для создания электронных устройств. В 1906 году Ли Де Форест создал ламповый триод, или, как он его называл, audion, трехполюсное устройство, которое послужило основой для усилителя аудиосигналов, обеспечивающего AM-радио.[4] Триод на электронных лампах также очень помог в развитии компьютеров, но вскоре эти лампы были исчерпаны. По мере усложнения электрических цепей требовалось все больше и больше триодов. Электронные лампы имели тенденцию протекать, и металл, излучающий электроны в электронных лампах, перегорал. Лампы также требовали такой большой мощности, что большие и сложные схемы были слишком большими и требовали слишком много энергии для работы. Эти проблемы заставляют ученых и инженеров думать о других способах изготовления трех оконечных устройств.Вместо того, чтобы использовать электроны в вакууме, ученые начали думать, как можно управлять электронами в твердых материалах, таких как металлы и полупроводники.

Практическая реализация полупроводникового транзистора

Юлиус Эдгар Лилиенфельд подал заявку на получение первых патентов на принцип транзистора в 1925 году. В своей работе Лилиенфельд описывает электронный компонент, обладающий свойствами электронной лампы и сравнимый в самом широком смысле с компонентом, ныне известным как поле. -эффектный транзистор (FET).В то время технически реализовать полевые транзисторы на практике было невозможно. В 1934 году немецкий физик Оскар Хайль запатентовал первый полевой транзистор — полупроводниковый полевой транзистор с изолированным затвором.

С 1942 года Герберт Матаре экспериментировал на Telefunken с тем, что он назвал дуодиодом (двухконечным диодом), в рамках разработки детектора для доплеровских систем измерения радиоизлучения (RADAR). Дуодиоды, построенные Матаре для этой цели, представляли собой полупроводниковые точечные диоды с двумя очень близкими металлическими контактами на полупроводниковой подложке.Матаре экспериментировал с поликристаллическим кремнием (сокращенно поликристаллическим кремнием), который он получил от Карла Зайлера в лаборатории Telefunken в Бреслау, и с германием, который он получил от исследовательской группы Люфтваффе недалеко от Мюнхена. Во время своих экспериментов с германием он обнаружил эффекты, которые нельзя было объяснить, рассматривая его как два независимо работающих диода: напряжение на одном диоде могло влиять на ток через другой диод. Это наблюдение сформировало основную идею для следующих заостренных транзисторов.

В 1947 году Джон Бардин и Уолтер Браттейн, работая в Bell Telephone Laboratories, пытались понять природу электронов на границе раздела между металлом и полупроводником. Они заметили, что когда два золотых точечных контакта были приложены к кристаллу германия, был получен сигнал с выходной мощностью, превышающей входную. Таким образом, они могли сделать трехполюсное устройство на основе полупроводников — первый транзистор. Первое, что они попробовали с новым устройством, — это взять несколько из этих транзисторов и соединили их с некоторыми другими компонентами, чтобы сделать усилитель звука.Этот аудиоусилитель был показан руководителям Bell Telephone Company, которые были очень впечатлены тем, что ему не нужно было времени на «разогрев», как нагреватели в традиционных ламповых схемах. Они сразу же осознали всю мощь этой новой технологии. Термин «транзистор» был введен Джоном Р. Пирсом в 1948 году.

Нобелевская премия по физике

Это изобретение было той искрой, которая положила начало огромным исследованиям в области твердотельной электроники. Бардин и Браттейн получили Нобелевскую премию по физике в 1956 году вместе с Уильямом Шокли, который разработал так называемый переходный транзистор, который был построен на тонких пластинах различных типов полупроводникового материала, спрессованных вместе.Сегодня транзистор стал ключевым активным компонентом практически всей современной электроники. Многие считают его одним из величайших изобретений 20 века. Если все транзисторы во всех изготовленных до сих пор схемах, таких как память, процессоры и т. Д., Сложить вместе, то транзистор станет технической функциональной единицей, которая производилась и производится человечеством в наивысших общих количествах. Современные интегральные схемы, такие как микропроцессоры, используемые в персональных компьютерах, состоят из многих миллионов и миллиардов транзисторов.

Происхождение транзистора с дополнительным знакомством — Архивы AT&T, [9]

Ссылки и дополнительная литература:

• [1] Building the Digital Age, BBC.com
• [2] Риордан, М., Ходдесон, Л .: Crystal Fire. W.W Norton Company Limited, (1998).
• [3] Дж. Дж. Томсон и существование электрона, SciHi Blog
• [4] Включение радиотрансляции звука — Ли Де Форест и Audion, SciHi Blog
• [5] Джон Бардин и его две Нобелевские премии по физике, SciHi Blog
• [6] Уолтер Хаузер Браттейн и возраст транзисторов, SciHi Blog
• [7] Транзистор в Викиданных
• [8] Хронология электронных компонентов, через Викиданные
• [9] Происхождение транзистора с дополнительным знакомством — архивы AT&T, введение в бонусное издание Джорджа Купчака из Центра архивов и истории AT&T, технический канал AT&T @ youtube
• [10] Этот месяц в истории физики: с 17 ноября по 23 декабря 1947 года: изобретение первого транзистора . От Американского физического общества

Новые транзисторы IBM и Samsung могут стать ключом к сверхэффективным микросхемам (обновлено)

IBM и Samsung заявляют, что они совершили прорыв в разработке полупроводников. В первый день конференции IEDM в Сан-Франциско обе компании представили новую конструкцию вертикального размещения транзисторов на кристалле. В современных процессорах и SoC транзисторы лежат на поверхности кремния, а затем электрический ток течет из стороны в сторону.Напротив, вертикальные транспортные полевые транзисторы (VTFET) расположены перпендикулярно друг другу, а ток течет вертикально.

По мнению IBM и Samsung, такая конструкция имеет два преимущества. Во-первых, это позволит им обойти многие ограничения производительности и расширить закон Мура за пределы существующей технологии нанолистов IBM. Что еще более важно, конструкция приводит к меньшим потерям энергии благодаря большему току. По их оценкам, VTFET приведет к созданию процессоров, которые будут либо вдвое быстрее, либо потреблять на 85 процентов меньше энергии, чем чипы, разработанные с транзисторами FinFET. IBM и Samsung утверждают, что однажды этот процесс может позволить телефонам работать целую неделю без подзарядки. Они говорят, что это также может сделать некоторые энергоемкие задачи, включая криптомайнинг, более энергоэффективными и, следовательно, менее вредными для окружающей среды.

IBM и Samsung не сообщили, когда они планируют коммерциализировать дизайн. Это не единственные компании, которые пытаются преодолеть барьер в 1 нанометр. В июле Intel заявила, что намерена завершить разработку микросхем масштаба Ангстрема к 2024 году.Компания планирует совершить этот подвиг, используя свой новый узел «Intel 20A» и транзисторы RibbonFET.

Обновление 12/12 12:20 по восточноевропейскому времени: IBM пояснила, что VTFET поможет ей выйти за рамки существующей технологии нанолистов, не обязательно до чипов плотнее 1 нм. Также было отмечено, что вы можете значительно улучшить производительность или время автономной работы, но не то и другое одновременно. Мы соответствующим образом обновили статью и приносим свои извинения за ошибку.

Все продукты, рекомендованные Engadget, выбираются нашей редакционной группой, независимо от нашей материнской компании.Некоторые из наших историй содержат партнерские ссылки. Если вы покупаете что-то по одной из этих ссылок, мы можем получать партнерскую комиссию.

Транзисторы: ключ к современной электронике

Транзисторы: ключ к современной электронике

Изобретенные в 1947 году, точечно-контактные транзисторы быстро произвели революцию в электронике, заменив громоздкие и хрупкие электронные лампы, которые сами заменили реле в 1907 году. Изобретение транзисторов проложило путь к меньшим, более дешевым, практичным и доступным компьютерам, калькуляторам и т. Д. радиоприемники и другие устройства.Современные компьютеры и интеллектуальные устройства содержат от сотен миллионов до миллиардов крошечных транзисторов, упакованных внутри микрочипов. Но что такое транзистор и для чего он нужен?

Назначение транзистора

Транзистор может выполнять две основные функции: действовать как усилитель или действовать как переключатель. В качестве усилителя он потребляет небольшой входной ток и дает гораздо больший выходной ток. Примером может служить набор транзисторов в слуховом аппарате. Он воспринимает относительно тихий окружающий звук и воспроизводит его через крошечный динамик на гораздо большей громкости.

В качестве переключателя небольшой электрический ток, который проходит в одну часть транзистора, включает переключатель, создавая больший ток, протекающий через другую часть транзистора. Так работают компьютерные микросхемы. Каждый из сотен миллионов или миллиардов транзисторов внутри микросхемы может быть индивидуально включен или выключен. Если вы думаете о выключенном состоянии как о нуле, а о включенном как о единице, вы понимаете основы двоичного кода — языка компьютеров.

Наряду с формой логики, известной как булева алгебра, в которой все переменные либо истинны, либо ложны (единица или ноль), двоичный код поддерживает все функции компьютера и интеллектуальных устройств.Все транзисторы внутри микросхемы работают в тандеме, непрерывно переключаясь между единицами и нулями (вкл. Или выкл.) Для выполнения сложных вычислений почти мгновенно.

Из чего сделаны транзисторы?

Транзисторы сделаны из кремния, полупроводника, который является основным химическим элементом в песке. Он может быть «легирован» (обработан) определенными примесями для отрицательного заряда (n-тип) или положительного заряда (p-тип). Кремний N-типа легче теряет электроны, а кремний p-типа легче их забирает.

От диодов к транзисторам

Присоединение кремния p-типа к кремнию p-типа и добавление электрических контактов заставляет электроны проходить через переход со стороны n-типа на сторону p-типа, а затем выходить через цепь, но изменение направления тока останавливает поток электронов все вместе. Этот тип перехода известен как диод, который позволяет току течь только в одном направлении. Его можно использовать для преобразования переменного тока в постоянный или для включения света при протекании электричества.Возможно, вы знакомы со светодиодами на электронных дисплеях.

Соединительный транзистор — это еще один шаг вперед, чем диод. Вместо простого соединения одного слоя кремния p-типа с одним слоем кремния n-типа теперь есть три слоя: n-p-n. У каждого среза есть электрические контакты. Контакты кремниевых частей n-типа являются эмиттером и коллектором, а контакты p-типа являются базой. Помните, что база заряжена положительно (меньше электронов), а эмиттер и коллектор заряжены отрицательно (лишние электроны).При подаче положительного напряжения электроны перемещаются от эмиттера к базе, а затем от базы к коллектору. Таким образом, транзистор действует как переключатель (включается при подаче тока) и как усилитель (преобразует небольшой входной ток в большой выходной ток).

Полевой транзистор (FET) также имеет слои кремния n-типа и p-типа, но они устроены иначе и покрыты оксидами металлов. В этом случае кремний p-типа действует как затвор, предотвращая перемещение электронов между слоями кремния n-типа.Когда к затвору прикладывается электрический заряд, создается электрическое поле, которое обеспечивает тонкий канал непосредственно от одного слоя кремния n-типа к другому.

Вьетнамки

Транзисторы

обычно питаются от электрического тока, но их можно подключить к логическим элементам, которые возвращают их выходы на их входы. Это означает, что транзистор останется в стабильном состоянии (включен или выключен) даже после снятия тока. Он не изменит своего положения, пока новый ток не заставит его перевернуться в другую сторону.Это «триггерное» устройство лежит в основе современных компьютерных микросхем памяти.

Готовы начать работу?

Здесь, в Quest Components, мы стремимся предоставить вам информацию, необходимую для того, чтобы ваш бизнес продолжал работать бесперебойно. Компания Quest Components, имеющая сертификат ISO 9001: 2015 со штаб-квартирой в промышленности, Калифорния, специализируется на пассивных и активных компонентах уровня платы. Мы также предоставляем различные услуги OEM-производителям (производителям оригинального оборудования) и CEM (контрактным производителям электроники) по всему миру.Свяжитесь с Quest Components сегодня по телефону 626-333-5858, чтобы получить все необходимые электронные компоненты!

Большой приклад. Быстрый ответ. Умные люди.

Ключ к компьютерной эпохе Росс Р. Олни

Росс Роберт Олни

Автор, ведущий ток-шоу на радио и телевидении, газетный фотограф, репортер / обозреватель, опубликовал более 180 книг, большинство из которых были опубликованы крупными издательствами Нью-Йорка, и сотни книг. журнальные статьи, в том числе несколько в Readers Digest. Также отмеченный наградами фотограф, который часто иллюстрирует свои собственные книги и книги других авторов, у него много фотографий в средствах массовой информации, таких как книжные обложки и

Росс Роберт Олни

Автор, ведущий ток-шоу на радио и телевидении, газетный фотограф, репортер / обозреватель, опубликовал более 180 книг, большинство из которых опубликованы крупными издательствами Нью-Йорка, и сотни журнальных статей, в том числе несколько в Readers Digest.Также отмеченный наградами фотограф, который часто иллюстрирует свои книги и книги других авторов, у него много фотографий в средствах массовой информации, таких как книжные обложки и календари.

Его книги охватывают широкий спектр художественной и научно-технической литературы, от астрономии и космических путешествий до изображений, закона, магии, природы, автомобилей и автогонок, спорта и науки, и включают в себя бестселлеры DAREDEVILS OF THE SPEEDWAY и отмеченный множеством наград ОФШОР! Его последние книги посвящены автогонщику Линн Стрит.Джеймса и об истории смертной казни для младших читателей и взрослая биография подполковника Чарльза С. Хадсона, самого титулованного бомбардира Второй мировой войны (БОЙ, ОН НАПИСАЛ!).

В настоящее время он работает над единственной официальной биографией убитого автогонщика Микки Томпсона со знаменитой сестрой Томпсона, Коллин Томпсон Кэмпбелл, которая всемирно известна как защитница прав жертв.

Олни — преподаватель письма и публикаций, периодически посещающий различные колледжи в этом районе, включая UCLA, USC, UCSB, а также колледжи Oxnard и Ventura в регионе Южной Калифорнии, и по запросу он читает лекции по всей территории Соединенных Штатов. Его ученики имеют замечательный послужной список, многие из них издали первые книги, а некоторые стали писателями на полную ставку.

Олни шесть лет служил в ВВС США, совершил 100 боевых вылетов в Корее и несколько раз был награжден наградами. Копии его работ, ссылки и более полная биография доступны по запросу.

Данные о рынке биполярных транзисторов с изолированным затвором и

Пуна, Индия, 8 декабря 2021 г. (GLOBE NEWSWIRE) — Ожидается, что мировой рынок биполярных транзисторов с изолированным затвором размером достигнет долларов США 11.24 миллиарда к 2028 году , демонстрируя среднегодовой темп роста 9,8% в течение прогнозируемого периода. Растущий спрос на IGBT со стороны высоковольтных приложений, таких как инверторы приводов двигателей, солнечные инверторы, источники бесперебойного питания (ИБП) и другие, будет стимулировать рост рынка. Согласно отчету Fortune Business Insights ™ «Рынок биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT), 2021–2028 годы». объем рынка составил 5,40 млрд долларов США в 2020 году.

Воздействие COVID-19 :

Эпидемия коронавируса оказала серьезное влияние на полупроводниковую промышленность.Нестабильность глобальной цепочки поставок, вызванная закрытием международных границ, отрицательно сказалась на спросе на полупроводниковые чипы. Согласно опросу Accenture Plc, годовой рост продаж полупроводниковой отрасли в 2020 году ожидался на уровне 12,5 процента, но из-за пандемического кризиса он составил всего 9%. Однако рост отрасли биполярных транзисторов с изолированным затвором, вероятно, будет обусловлен ростом спроса на облачные услуги и услуги центров обработки данных в результате роста удаленной работы во время пандемии COVID-19.

Запрос на образец брошюры в формате PDF: https://www.fortunebusinessinsights.com/enquiry/request-sample-pdf/igbt-module-market-100501

В отчете перечислены основные компании на рынке IGBT:

• Infineon Technologies AG (Мюнхен, Германия)
• Danios Group (Нордберг, Дания)
• ROHM CO. , LTD (Киото, Япония)
• Hitachi, Ltd. (Токио, Япония)
• ABB Ltd (Цюрих , Швейцария)
• Mitsubishi Electric Corporation (Токио, Япония)
• Fuji Electric Co., Ltd. (Токио, Япония)
• Toshiba Corporation (Токио, Япония)
• LITTELFUSE, INC. (Иллинойс, США)
• Star Power Semiconductor Ltd. (Цзиньсин, Китай)

ОБЪЕМ ОТЧЕТА И СЕГМЕНТАЦИЯ :

Охват отчета	Подробности
Период прогноза	2021-2028 гг.8%
Прогноз стоимости на 2025 год	11,24 миллиарда долларов США
Базовый год	2020
Размер рынка в 2020 году	5,40 миллиарда долларов США
	Исторические данные за Число страниц 130 Таблицы, диаграммы и рисунки 43 Охваченные сегменты Напряжение; Применение; и регион Движущие силы роста Растущий спрос в автомобильной промышленности для стимулирования роста рынка Растущий спрос на электромобили стимулирует рост рынка Быстрое внедрение автоматизации для расширения применения IGBT487 в промышленном производстве2 Сегменты рынка : В зависимости от напряжения рынок был разделен на низкое, среднее и высокое напряжение. В зависимости от области применения рынок подразделяется на бытовую электронику, промышленное производство, автомобилестроение (EV / HEV), инверторы / ИБП, железные дороги, возобновляемые источники энергии и другие. Географически рынок подразделяется на пять основных регионов: Северная Америка, Европа, Азиатско-Тихоокеанский регион, Ближний Восток и Африка и Латинская Америка. Что включает в себя отчет? В рыночном отчете представлен подробный анализ рынка, в первую очередь с акцентом на траектории роста, такие как факторы, сдерживающие факторы, проблемы и возможности.В нем подробно перечислены сегменты рынка, а также имена участников рынка. Ключевые отраслевые идеи и основные стратегии, принятые такими игроками, как слияние и поглощение, сотрудничество компаний и другие, также представлены на рынке вместе с другими тенденциями рынка биполярных транзисторов с изолированным затвором. Спросите о настройке: https://www.fortunebusinessinsights. com/enquiry/customization/igbt-module-market-100501 Основные характеристики и основные моменты отчета Подробный обзор рынка биполярных транзисторов с изолированным затвором Изменение рыночной динамики отрасли Углубленная сегментация рынка по типу, применению и т. д. Исторический, текущий и прогнозируемый объем рынка с точки зрения объема и стоимости. Последние отраслевые тенденции и разработки Конкурентная среда на рынке биполярных транзисторов с изолированным затвором Стратегии ключевых игроков и предложения продуктов Потенциальные и нишевые сегменты / регионы, демонстрирующие многообещающий рост . Фактор движения : Растущий спрос в автомобильной промышленности для стимулирования роста рынка Растущий спрос на альтернативный ток (AC) в приводных двигателях в наши дни является основным фактором, способствующим общему росту рынка IGBT в прогнозный период. Кроме того, ожидается, что рост популярности электромобилей и увеличение инвестиций помогут ускорить общий размер рынка в предстоящие годы. Помимо этого, рост цен на топливо также увеличивает спрос на электромобили, создавая возможности для прибыльного роста в автомобильном секторе. Ожидается, что в ближайшие годы это также поможет обеспечить высокий доход на рынке модулей IGBT. Кроме того, развитие технологий и появление искусственного интеллекта и Интернета вещей будут способствовать дальнейшему увеличению общего роста рынка в ближайшие годы. Региональный анализ : Быстрое внедрение электромобилей для поддержки развития в Азиатско-Тихоокеанском регионе Ожидается, что Северная Америка будет занимать значительную долю рынка биполярных транзисторов с изолированным затвором. Повышение осведомленности о возобновляемых ресурсах и их применении в различных отраслях будет способствовать расширению в регионе. С другой стороны, ожидается, что рынок Азиатско-Тихоокеанского региона станет самым быстрорастущим регионом из-за быстрых темпов внедрения электромобилей в Китае. В 2020 году доход этого региона составил 2,37 миллиарда долларов США. Кроме того, государственные инициативы также помогают продвижению электромобилей. Ожидается, что это поможет увеличить размер регионального рынка в ближайшие годы. Обратитесь к аналитику : https://www.fortunebusinessinsights.com/enquiry/speak-to-analyst/igbt-module-market-100501 Конкурентный ландшафт : Компания Сотрудничество, а также научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, которые послужат хорошим предзнаменованием для рынка В настоящее время несколько компаний вносят коллективный вклад в долю рынка IGBT.Эти компании включают Fuji Electric Co. Ltd., Hitachi, ABB Ltd., Infineon Technologies AG и Mitsubishi Electric Corporation. Кроме того, ожидается, что интенсивные исследования и разработки, сотрудничество компаний и стратегии исследований и разработок, принятые игроками, помогут привлечь высокие доходы рынка устройств IGBT в ближайшие годы. Например, в июле 2020 года , ABB Ltd и Hitachi подписали договор о партнерстве на сумму 11 миллиардов долларов США, как «Hitachi ABB Power Grids Ltd.«Совместное предприятие сфокусируется на электрической мобильности, промышленности и информационных технологиях (ИТ), а также на умной жизни. Развитие ключевой отрасли Март 2021 года : Корпорация Toshiba объявила о своих планах инвестировать в увеличение производственных мощностей для силовых устройств, таких как низковольтные полевые транзисторы на основе металл-оксид-полупроводник (MOSFET) и изолированные затворные биполярные транзисторы. Быстрая покупка — IGBT Market: https: // www.fortunebusinessinsights.com/checkout-page/100501 Подробное оглавление Введение Определение, по сегментам Методология исследования / подход Источники данных Ключевые выводы Динамика рынка Макро- и микроэкономические показатели Движущие силы, ограничения, возможности и тенденции Воздействие COVID-19 Краткосрочное влияние Долгосрочное влияние Конкуренция Бизнес-стратегии, принятые ключевыми игроками Консолидированный SWOT-анализ ключевых игроков Глобальные аналитические данные и анализ доли рынка биполярных транзисторов с изолированным затвором, 2020 Ключевые выводы рынка и стратегические рекомендации Профильные компании (только для 10 ключевых игроков) Обзор Управление ключами Штаб-квартира и т. Д. Предложения / бизнес-сегменты Ключевые детали (при условии доступности данных в открытом доступе и / или в платных базах данных) Размер сотрудника Ключевые финансовые показатели География Доля Доля бизнес-сегмента TOC Продолжение … Рынок сверхтонкой вольфрамовой проволоки для медицинских приложений по размеру рынка, доле и отраслевому анализу по областям применения (медицинские / хирургические роботы, стенты , Направляющий провод, электрохирургия) и региональный прогноз, 2018-2025 Рынок двигателей для работы с инверторами Анализ размеров, доли и отрасли, по конструкционным материалам (многослойная сталь, чугун и алюминий), по применению (насосы, Вентиляторы, конвейеры, экструдеры и прочее), по конечным пользователям (химикаты, нефть и газ, Металлургия и горнодобывающая промышленность, Бумага и целлюлоза, продукты питания и напитки и др. ) И региональный прогноз, 2019-2026 гг. 375-750 кВА, выше 750 кВА), по приложениям (резервные и непрерывные), по конечным пользователям (жилые, коммерческие и промышленные) и по региональному прогнозу на 2019-2026 годы. Рынок радарных датчиков Размер, доля и анализ отрасли, по типу (импульсный радар, непрерывно-волновой радар, радарный высотомер), по дальности (ближний, средний и дальний), по применению (Расширенные системы помощи водителю (ADAS), Мониторинг и связь, Безопасность и наблюдение, Мониторинг движения, Мониторинг окружающей среды и погоды), По вертикали (автомобилестроение, авиакосмическая и оборонная промышленность, здравоохранение, морское судоходство) и региональный прогноз, 2019-2026 гг. Рынок автоматических вилочных погрузчиков Размер, доля и анализ отрасли, по типу (устройство для перемещения поддонов, противовес, выносные опоры и ричтрак) и региональный прогноз, 2019-2026 гг. О нас: Fortune Business Insights ™ предоставляет точные данные и инновационный корпоративный анализ, помогая организациям любого размера принимать правильные решения. alexxlab Посмотреть все записи автора alexxlab → Вам также может понравиться Мера сопротивления: Мера электрического сопротивления — Википедия 07.02.202130.09.2020 На что влияет мощность блока питания компьютера: Почему важна мощность блока питания для ПК 03.02.197019.07.2021 Как зарегистрировать тсж: Как организовать ТСЖ в многоквартирном доме 10.08.202131.05.2021 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт