切换和时间
使用晶体管
晶体管在放大器电路是用于线性设备;即。输入信号和较大的输出信号几乎完全的复制品。晶体管和其他半导体设备也可以使用开关。在这样的应用程序的基础或门晶体管,这取决于类型的晶体管使用的,是用来控制元件开关打开或关闭当前发射极和集电极之间或源和下水道。目的可能是简单照明指示灯,或者它可能是一个更复杂的性质。
适度的一个例子复杂的应用程序备份,或“不间断,电源电脑。这些设备由一个蓄电池收取的(通常来自交流电源整流电源线),电池电力转换成交流电的电路,和必要的控制电路。控制电路监测输电线路的电压供应。如果这个电压变化显著向上或向下的正常价值,控制电路使供电线路电脑从传入的电力线路切换备用源的交流来自电池。
电池通常是低电压直流来源。因此,他们的能源必须是转换交流和应用变压器以电压提高到适当的水平操作电脑。从直流到交流的转换,即反演,通常是用大功率晶体管的开关。电池连接到变压器的初级线圈通过晶体管,首先在一个极性,然后,在正常电源频率相同的frequency-usually 50或60赫兹。
相同的结果原则上可以通过操作作为一个振荡器的晶体管电池顺利和提供一个不同的交流电压的变压器,而不是平方脉冲通过开关过程获得。然而,这是一个更有效的过程。晶体管作为开关操作非常有效,因为它在“关闭”状态很少在一个相对较高的电压电流(轻微渗漏通过反向偏置的集电结),而在“on”条件collector-emitter电压非常低,即使当前的大。在两种情况下,权力失去了电压和电流的乘积。鉴于这一事实,损失很小,因为在任何瞬间的电压或电流很小。
使用晶体闸流管
晶体闸流管是另一个重要的半导体器件用于切换应用程序的类。最简单的这些设备的控制整流器(看到),用硅制成的。它可能被视为两个晶体管连接到对方。
该设备将开始进行如果适量门当前的应用,否则它不会。门电流相当于的基极电流n- - - - - -p- - - - - -n晶体管;由此产生的较大的集电极电流的基极电流p- - - - - -n- - - - - -p晶体管。的p- - - - - -n- - - - - -p晶体管基极区异常广泛,所以它获得很小,特别是在低电流。它的集电极电流增强然而,最初的栅电流。在这种积极的反馈增加当前的水平晶闸管,增加的收益p- - - - - -n- - - - - -p晶体管,在一定程度上结合电流通过n- - - - - -p- - - - - -n和p- - - - - -n- - - - - -p晶体管是足以维持传导电流通过设备即使门移除。晶体管驱动彼此成饱和状态,晶闸管进行大电流与电压降很低,通常一伏特。设备仍在这个导通状态任意的期,不能关闭门的控制。传导将停止如果阳极极性变得消极的阴极。
晶体闸流管因此适合操作交流而不是直流回路。它们可以打开在适当的电压(阳极)”和“著重极性反转时将自动关闭。一个晶闸管可以用作整流器直流输出一个固定的交流产生一个变量输入。调整直流输出是由修改时间后的栅电流应用交流电压过零,成为合适的极性传导。两个晶体闸流管连接在反平行的(即。每个连接到阴极,阳极的其他)形成一个AC开关,一个晶闸管能够进行交替著一著,另一只。交流电源的数量交付给负载可能会调整任何级别0和全功率之间的适当时机门信号两个晶体闸流管。
晶体闸流管被设计用来处理小和大量的权力;最大的可以承受5000伏在“关闭”状态,可以进行多达2000安培的“在”状态。这样的设备都包含在一个外壳大约150毫米直径(6英寸),大约30毫米(1英寸)厚装有外部空气——或水冷方式。晶闸管的功率损耗在这种情况下可能多达4千瓦,但功率处理的总量可能高达1000倍。的效率因此非常高。
其他类型的晶体闸流管包括那些门可以关上的晶闸管和那些可以打开任意方向的电流。后者发现广泛应用在轻型应用程序示例中,在变速家电和照明调光器。
晶体闸流管有许多应用在工业设备中大量的权力必须以电子方式控制。这些应用程序从传播电力远距离,如果作为直流而不是交流更有效,控制炉的加热元件和电子设备供电。前面提到的非常大的晶体闸流管被录用转换直流输电,AC, DC,反之亦然。