Основы электроники. Урок №1: Начало
Давайте для начала рассмотрим обычную пальчиковую батарейку. На ее этикетке вы можете прочитать, что она имеет напряжение 1,5 вольта… так ли это на самом деле? Давайте проверим!
Для того чтобы это выяснить нам понадобится цифровой мультиметр. Для начала стоит приобрести недорогую модель, обязательно с ручным выбором диапазона измерения.
Как проверить напряжение мультиметром
- черный провод мультиметра необходимо подключить к разъему „COM”;
- красный провод необходимо подключить к разъему для измерения напряжения „V” (Внимание! Подключение проводов иным образом может привести к повреждению прибора!)
- мы ожидаем получить значение около 1,5 вольта, поэтому ручку мультиметра устанавливаем на значение «20» в области DCV или V- (буква V с тире, означает постоянный ток) и если это необходимо, включаем прибор (некоторые модели включаются при повороте ручки), при этом мультиметр должен показать 0;
- металлическими наконечниками щупов мультиметра касаемся выводов батарейки… но какой куда? Попробуйте обе комбинации – результат должен быть один и тот же, только в одном случае будет отражаться положительное число, а в другом случае то же число, но только со знаком минус.
- считываем значение – в нашем случае напряжение новой батарейки составляет 1,62 вольт;
- выключаем мультиметр.
ВНИМАНИЕ! Во время проведения измерений, чтобы не повредить мультиметр, всегда выбирайте диапазон измерения большее максимально ожидаемого результата! Если мы не знаем чего ожидать, то безопаснее будет выбрать более высокий диапазон и в дальнейшем уменьшить его для получения максимально точного результата.
Поскольку мы научились измерять напряжение мультиметром, то давайте померим и другие батарейки/аккумуляторы! Мы для тестирования выбрали:
- заряженный аккумулятор 1,2 вольта, размер АА — мультиметр показал 1,34 вольт.
- частично разряженный аккумулятор Ni-Mh (используемый в камере) — мультиметр наш показал 1,25 вольт.
Далее нам понадобятся 4 батарейки формата ААА, кассета для 4 батареек и макетная плата (что такое макетная плата и как ею пользоваться можно узнать здесь). Установим наши 4 батарейки в кассету.
Следующим шагом будет подготовка соединительных проводов (перемычек), их еще называют джамперами. Это такие провода, которые будут объединять отдельные радиодетали между собой на макетной плате.
Конечно же, какое-то количество джамперов входит в комплект вместе с макетной платой. Но если их у вас нет, то не беда, их можно сделать самим.
Для этого нам понадобится: компьютерный кабель, так называемая витая пара, ножницы или острый нож.
Инвертор 12 В/ 220 В
Инвертор с чистой синусоидой, может обеспечивать питание переменно…
Подробнее
Для начала необходимо снять изоляцию с кабеля. Внутри кабеля мы видим скрученные между собой тонкие провода. Следующим шагом будет нарезка проводов необходимой длинны. И последнее что необходимо – это зачистить с обоих концов изоляцию примерно на 1 см.
Далее. Нам понадобится 4 короткие перемычки (для соединения линий питания платы) и 2 длинные, лучше если они будут красного и синего цвета.
Теперь мы на макетной плате соберем нашу первую схему. Возьмем резистор 22кОм с цветными полосками (красный-красный-оранжевый-золотой). А какое реальное сопротивление данного резистора? Давайте проверим это мультиметром!
Как измерить сопротивление мультиметром
- черный провод подключите к разъему „COM”;
- красный провод подключите к разъему » Ω «
- мы ожидаем получить значение около 22кОм, поэтому установите регулятор на значение 200к в секции Ω и, если это необходимо, включите прибор (некоторые модели включаются при повороте диска), который до измерения должен показать 0;
- металлическими наконечниками щупов мультиметра коснитесь ножек резистора;
- смотрим значение – у нас сопротивление составляет 22,1кОм;
- выключаем мультиметр.
Как и в случае с батарейкой, значение, измеренное мультиметром, отличается от номинального значения тестируемого элемента (резистора). Напомним, что золотая полоска на резисторе (значение цветных полосок смотрите в этой статье) означает допуск 5%, то есть 22кОм x 5% = 1,1кОм
Поэтому диапазон отклонения сопротивления для нашего резистора может быть в пределах от 20,9кОм до 23,1кОм.
Теперь соединим на макетной плате кассету с батарейками и резистор так, как показано на картинке ниже:
В электронике чтобы изобразить связи между отдельными элементами используют принципиальные схемы. В нашем случае схема будет выглядеть следующим образом:
Символ обозначенный как B1 — это наши батарейки, обеспечивающие общее напряжение: 4 х 1,5В = 6В. наш резистор на 22кОм обозначен символом R1.
В соответствии с законом Ома:
I = U / R
I = 6В / 22кОм
I = 6В / 22000 Ом
I = 0,000273 А
I = 273мкА
Теоретически, ток в схеме должен составлять 273мкА. Вспомним, что сопротивление резистора может отличаться в пределах 5% (у нас это 22,1кОм). Напряжение, поступающее от батареек, также может отличаться от номинальных 6 вольт, и оно будет зависеть от степени разряда этих батареек.
Как измерить напряжение мультиметром
- черный провод подключите к разъему „COM”;
- красный провод подключите к разъему „V”
- мы ожидаем получить значение около 6В, поэтому установите регулятор на значение «20» в секции DCV или V-, если это необходимо, включите прибор, который должен изначально показать 0;
- металлическими наконечниками щупов мультиметра прикоснитесь проводов выходящих из кассеты батареек;
- смотрим результат – у нас напряжение составляет 6,5 В;
- выключаем мультиметр.
Подставим полученные значения в формулу, вытекающую из закона Ома:
I = U / R
I = 6,5 В / 22,1кОм
I = 6,5 В / 22100 Ом
I = 0,000294 А
I = 294мкА
Для подтверждения достоверности наших расчетов, нам не остается ничего другого, кроме как измерить фактический ток мультиметром.
Как измерить силу тока мультиметром
- черный провод подсоедините к разъему „COM”;
- красный провод подключите к разъему „mA”;
- мы ожидаем получить значение 294 мкА, поэтому устанавливаем регулятор на значение 2000µ в секции A-, если это необходимо, включите прибор, который должен изначально показать 0;
- для измерения тока, необходимо мультиметр подключить в разрыв цепи. Металлическими наконечниками щупов мультиметра касаемся, ножки джемпера соединяющий положительный полюс батареи и ножки резистора;
- считываем значение – у нас сила тока составляет 294 мкA;
- выключаем мультиметр.
И под конец данного урока приведем схему, отражающую различия подключения мультиметра при измерении напряжения и силы тока:
Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров. ..
Подробнее
Уроки Электроники для начинающих | Bgacenter
Изучение электронной техники полупроводниковых приборов является важным и необходимым условием для успешного ремонта. Успешно освоив уроки электроники, вы научитесь понимать процессы происходящие в полупроводниках. На основании транзисторов построены подавляющее большинство электронных устройств
Полупроводниковые приборы
P-N переход
Диод
Диодный мост
Транзистор
Оптоэлектронные приборы
Светодиоды
Выводы
Полупроводниковые приборы
Для построения электронных схем совместно с пассивными элементами используются полупроводниковые приборы, изготавливаемые из материалов занимающих промежуточные положения между металлами и диэлектриками. Металл проводит электрический ток, а диэлектрик нет. Это связано с их химическими свойствами – расположением валентной зоны и зоны проводимости. Проводимостью элементов является способность вещества пропускать через себя электрический ток. Обозначается буквой G, измеряется в См (сименс), данная величина обратно пропорциональна величине электрического сопротивления.
Полупроводников в природе значительно больше, чем металлов и диэлектриков. К ним относятся Si (кремний), Ge (германий), GaS (арсенид галлия) и др. Полупроводники меняют свои свойства под действием внешних факторов – нагрев, охлаждение, введение различных примесей. Эти свойства используются для изготовления полупроводниковых приборов.
P-N переход
Наиболее распространенным элементом полупроводника является кремний. На уроках электроники изучим кристаллическое строение материалов, подробно разберем что такое P-N переход. Также он называется “электронно-дырочным” переходом. Для работы в полупроводник вводятся примеси.
Существует два вида P-N переходов:
- акцепторные
- донорные
Примесные атомы замещают основные атомы кристаллической решетки.
Граничный слой между двумя областями материалов с разными примесями образуют электрический переход, благодаря диффузии. Этот переход называется P-N переходом. Таким образом, P-N переход – это переход между двумя областями полупроводника, имеющих разный тип проводимости.
P-N переходПри приложении напряжения к P-N переходу “+” к P-области, а “-” к N-области электрический ток будет протекать. В обратном приложении напряжения ток протекать не будет. Это связано с технологией изготовления и свойствами полупроводника. На основании работы P-N перехода был изобретен полупроводниковый элемент – Диод. Для полного открытия диода кремниевой структуры необходимо приложить напряжение в прямом смещении 0,65 – 0,7 вольта.
Диод
Уроки электроники направлены на изучение полупроводникового прибора с одним P-N переходом и двумя выводами, который называется диодом. Описанные выше свойства P-N перехода относятся к диоду. ВАХ диода имеет не линейную зависимость тока от напряжения. Наиболее широкое распространение получили германиевые и кремниевые полупроводниковые приборы.
Схема диодаДиоды классифицируются по:
- назначению
- конструкции
- току
- напряжению
- другим параметрам
Существуют различные виды диодов: импульсные, туннельные, выпрямительные и множество других. Выпрямительные используются для выпрямления переменного тока в постоянный. Импульсные применяются для работы в импульсных цепях, обладают низкой емкостью P-N перехода. Туннельные нашли применение в генераторах высокой частоты.
Помимо диодов существуют их разновидности: фотодиоды, светодиоды, стабилитроны.
Стабилитрон – диод Зенера, где напряжение в области электрического пробоя не зависит от тока. Применяются данные приборы для стабилизации напряжения. Светодиоды и фотодиоды имеют эффект оптического излучения в зоне видимого или инфракрасного спектра, применяются для индикации или в системах дистанционного управления.
Диодный мост
Диодный мост состоит из 4-х диодов. В диагональ моста подается переменное напряжение. Он предназначен для выпрямления переменного напряжения в постоянное. На выходе моста после выпрямления появлются полупериоды выпрямленного напряжения. Они имеют форму обрезанных синусоид.
На вход подается переменное напряжение положительной полуволны. В этот момент открывается диод VD1, ток через нагрузку протекает в определенном направлении и выходит через диод VD4 в линию сети. При поступлении отрицательной полуволны открывается VD2 и ток через нагрузку протекает в том же направлении как и в первом случае. Уходит в линию через VD3.
Из этого следует, что ток в нагрузке всегда течет в одном направлении. А напряжение на выходе имеет форму, изображенную на графике ниже (Uвых(t)).
Транзистор
Транзистор – полупроводниковый прибор имеющий два и более P-N перехода. Имеет три вывода, предназначен для работы усиления сигналов (аналоговые схемы), ключевых режимах (цифровые схемы), генерирования и преобразования сигналов. Существуют биполярные и полевые транзисторы.
ТранзисторыОбозначение выводов биполярных транзисторов:
- База (B)
- Коллектор
- Эмиттер (E)
Обозначение выводов полевых транзисторов:
- Затвор (G)
- Сток (D)
- Исток (S)
Биполярные транзисторы имеют разные структуры проводимости P-N-P и N-P-N.
Данный вид полупроводниковых приборов имеют различные схемы включения в электронных цепях:
- с общей базой (ОБ)
- с общим эмиттером (ОЭ)
- с общим коллектором (ОК)
Названия включения происходит от того электрода биполярного транзистора, который является общим для входной и выходной цепи. Часто встречающаяся схема включения является схема с общим эмиттером.
N-P-N переходПолевой транзистор – полупроводниковый прибор. Его работа обусловлена током основных носителей заряда – зарядов одного знака электронов или “дырок”. Данный вид транзисторов имеет следующие преимущества перед биполярными:
- входное высокое сопротивление
- невысокая мощность управления
- низкое сопротивление канала в открытом состоянии (Rds)
- работа при низких температурах
- могут отлично работать на высоких частотах
Данный вид транзисторов делится на транзисторы с управляющим P-N переходом и с изолирующим затвором.
Транзисторы с изолирующим затвором существуют двух видов:
- со встроенным каналом (канал создается в процессе изготовления)
- индуцированным каналом который создается под действием напряжения приложенного к электродам транзистора.
Данный вид транзисторов нашел широкое применение в электронной технике (блоки питания майнеров, сварочные аппараты, LED-подсветка, различные виды памяти и т.д.).
Транзистор с индуцированным каналом
Индуцированный канал
Транзистор с индуцированным каналом имеет следующее строение:
- подложка – пластина слабо легированное кремния. В подложке создаются сильно легированные области с полупроводником.
- сток (D)
- истоком(S)
- затвор (G)
Транзистор со встроенным каналом
Под действием приложения напряжение на границе раздела диэлектрика и полупроводника индуцируется обогащенный слой электронами. Таким образом образуется канал. Необходимое напряжение для подачи на затвор составляет от 3,5 до 20 вольт. Следовательно в исходном состоянии (отсутствие приложенного напряжения) канал между стоком и истоком транзистора отсутствует.
За счет структуры изготовления данные виды транзисторов часто называют МДП или МОП транзисторы. Что означает – металл, диэлектрик, полупроводник или металл, оксид, полупроводник.
Транзисторы полевые как и биполярные могут включаться:
- с общим истоком (ОИ)
- с общим стоком (ОС) – истоковый повторитель
- с общим затвором(ОЗ)
МДП структуры широко применяются в микросхемах памяти так как достигнуты размеры миниатюризации, где данный вид приборов находит все большее и большее применение в области нанотехнологических разработок и миниатюризации устройств, а также их быстродействия.
В силовой электронике не всегда удобно использовать разные виды транзисторов (биполярный, полевой). Биполярный транзистор держит высокие токи, имеет сложное управление включения (открывается при помощи тока). Полевой транзистор имеет более простое управление (открывается напряжением) но держит не очень высокие токи.
На базе двух типов транзисторов изобретен вид транзисторов IGBT. Данный вид транзистора позаимствовал управление от полевого G (Gate – Затвор), а выход взят от биполярного транзистора Коллектор Эммитер. У данного полупроводникового прибора управление происходит напряжением. Это упрощает схемы. IGBT транзистор держит большой выходной ток. Транзистор имеет три вывода: затвор, коллектор, эммитер.
Для проверки полевых транзисторов при помощи мультиметра необходимо проверить Затвор-Исток и Затвор-Сток. Расположение щупов мультиметра на выводах транзистора не имеет значения, при данной проверке. Сопротивление в диодной прозвонке равно 1 или OL. При приложении щупов к выводам Сток-Исток в одном из случаев должны увидеть падение напряжения на диоде, примерно 0,45 вольта. Это говорит о исправности полевого транзистора.
Тиристоры – электронные приборы имеющие четырехслойную структуру. Они состоят из областей P-N переходов соединенных друг за другом. Приборы имеющие два вывода называются динисторами. Прибор имеющий три вывода называется тиристор (симистор, работающий в отличие от тиристора в две стороны).
ТиристорТиристоры (симисторы) имеют следующие выводы:
- анод
- катод
- управляющий электрод
В настоящее время тиристоры используются преимущественно в силовой электронике, как мощные управляемые коммутаторы силовых электрических цепей.
Тиристоры имеют допустимые значения токов и напряжений, время включения и выключения.
Оптоэлектронные приборы
Уроки электроники посвящены изучению различных элементов полупроводников. Можно заметить, что многие из них могут зависеть от внешних явлений окружающей среды, например – света. Этот раздел изучает оптоэлектроника, т.е. взаимодействие электромагнитных волн с электронами, а также метод создания оптоэлектронных приборов.
ОптоэлектроникаОсновными элементами оптоэлектроники являются:
- лазеры
- ИК-диоды
- УФ-диоды
- фотодиоды
- фототранзисторы
- оптоволоконные системы
Светодиоды
Светодиоды – диоды содержащие P-N переход. Где при прохождении электрического тока, генерируется оптическое излучение, сопровождающее рекомбинацией носителей. Цвет свечения зависит от примеси полупроводника.
СветодиодФоторезисторы – изменяют сопротивление под действием излучения.
Фотодиод – обладает свойством односторонней проводимости, возникшей при воздействии на него оптического излучения. Он используется для преобразования оптического сигнала в электрический.
Фототранзистор – обычно биполярный, управление током коллектора осуществляется на основе фотоэффекта и служит для преобразования световых сигналов в электрические.
Оптрон – прибор состоящий из излучателя света и фотоприемника, взаимодействующих друг с другом, помещенных в одном корпусе.С помощью оптрона осуществляется гальваническая развязка, разделения цепей. Широкое применение нашли в автоматике, блоках питания, в частотных преобразователях и многих других электронных устройствах.
Выводы
- Уроки электроники способствуют пониманию работы элементной базы, что позволяет с уверенностью ремонтировать электронные устройства.
- Принцип действия и алгоритмы диагностики транзисторов и других полупроводниковых приборов изучаем на занятиях по радиотехнике и схемотехнике.
- Читать схемы и разрабатывать электронику возможно, только с уверенным понимаем конструкции полупроводников.
Введение в электронику | Coursera
Об этом курсе
100 490 недавних просмотров
Этот курс знакомит учащихся с основными компонентами электроники: диодами, транзисторами и операционными усилителями. Он охватывает основные операции и некоторые распространенные приложения.
Гибкие срокиГибкие сроки
Сброс сроков в соответствии с вашим графиком.
Общий сертификатОбщий сертификат
Получение сертификата по завершении
100 % онлайн100 % онлайн
Начните сразу и учитесь по собственному расписанию.
Часов на выполнениеПрибл. 46 часов на выполнение
Доступные языкиАнглийский
Субтитры: арабский, французский, португальский (европейский), итальянский, португальский (бразильский), вьетнамский, немецкий, русский, английский, испанский
Гибкие срокиГибкие сроки
Сброс сроков в соответствии к вашему расписанию.
Общий сертификатОбщий сертификат
Получите сертификат по завершении
100% онлайн100% онлайн
Начните немедленно и учитесь по собственному графику.
Часов на выполнениеПрибл. 46 часов
Доступные языкиАнглийский
Субтитры: арабский, французский, португальский (европейский), итальянский, португальский (бразильский), вьетнамский, немецкий, русский, английский, испанский
Инструкторы
Доктор Бонни Х.
FerriПрофессор
Электротехника и вычислительная техника
242,207 Learners
7 Courses
Dr. Robert Allen Robinson, Jr.
Academic Professional
School of Electrical and Computer Engineering
201,963 Learners
2 Courses
Offered by
Технологический институт Джорджии
Технологический институт Джорджии является одним из ведущих исследовательских университетов страны, отличающимся своей приверженностью делу улучшения условий жизни человека с помощью передовой науки и технологий.
Reviews
4.7
Filled StarFilled StarFilled StarFilled StarHalf Filled Star510 reviews
5 stars
76.98%
4 stars
18.53%
3 stars
2.55%
2 Звезды
0,87%
1 Звезда
1,04%
Верхние обзоры от введения в электронику
Старфилированные звезды Starfilled Starfilled Starfilled. основные основы электроники, хотел бы видеть больше курсов, более подробно освещающих тему электроники
Filled StarFilled StarFilled StarFilled StarFilled Starот ILA0005
Отличный курс! Однако иногда мне кажется, что курс слишком теоретический, слишком много сложных формул и не слишком много объяснений с практической стороны или приложений.
Filled StarFilled StarFilled StarFilled StarFilled Starот PT 3 июля 2019 г.
Для меня это был отличный курс повышения квалификации! Я прошел ECE 3040 в кампусе летом 2012 года, но он был быстрым, и я не мог многого добиться в приложениях . .. этот курс помог, и я благодарен!
Заполненная звездаЗаполненная звездаЗаполненная звездаЗаполненная звездаЗаполненная звездаот HSA 26 августа 2020 г.
Это прекрасный курс. В конце курса вы определенно обретете уверенность в основах электроники, а когда-то сложные схемы будут казаться такими простыми для разгадки.
Просмотреть все отзывы
Часто задаваемые вопросы
Еще вопросы? Посетите Справочный центр для учащихся.
Базовый курс по электронике — Programming Electronics Academy
Для начинающих, желающих понять основы электроники, этот курс дает жизненно важные знания о напряжении, силе тока, сопротивлении, законе Ома и многом другом, чтобы вы могли интуитивно понять эти основы электроники. .
Немедленный онлайн
доступ ко ВСЕМ нашим курсам
Что я узнаю?
- Как понимать и применять закон Ома к основным электрическим цепям
- Интуитивное понимание напряжения, тока и сопротивления
- Применение закона Ома для определения неизвестных величин в основных последовательных, параллельных и последовательно-параллельных цепях.
- Введение в чтение электрических схем
Предпосылки
Основные математические навыки, такие как сложение, вычитание, умножение и деление.
Требуемое оборудование
- Для этого курса не требуется аппаратное обеспечение (хотя настоятельно рекомендуется использовать калькулятор для заполнения рабочих листов анализа цепей).
Отзывы
«Несмотря на то, что я выпускник EE со стажем более 40 лет, я обнаружил, что ваши объяснения основ очень хороши. Возможно, даже лучше, чем я получил».
«Мне нравится, как ты объясняешь вещи таким образом, что я действительно понимаю.
У меня есть старый учебник по электронике для колледжа, и так много материала написано для того, чтобы профессор объяснил его или основывался на том, что вы освоили большую часть задействованной математики.
Я очень признателен вам за то, что вы не только помогаете с основами математики, но и излагаете ее на практике».
— Деррик Болл, Арканзас, США Последовательные, параллельные, последовательно-параллельные цепи…»
— Джимми, США
Описание курса
- Ищете практическое объяснение таких понятий, как напряжение, ток и сопротивление?
- Хотите уметь применять закон Ома к основным последовательным и/или параллельным цепям?
- Не могли бы вы освежить в памяти эти темы?
Этот мини-курс по основам электроники представляет собой введение в эти темы с упором на понимание. Мы очень стараемся связать эти абстрактные понятия с более визуально конкретными вещами (такими как падающие бананы и корзины с частицами).
Умные математические способности не требуются!
После этого курса вы не станете мастером электроники, но он станет хорошим учебником для начинающих, если вы не знакомились с этой информацией раньше. Если вы уже знакомы с этими концепциями, но хотели бы стряхнуть с себя пыль, или если вам нужна другая перспектива преподавания, этот тренинг также будет вам полезен.
Часть этого тренинга, посвященная анализу цепей, сопровождается загружаемыми листами заданий, которые проверяют то, что вы узнали. (Также прилагаются листы ответов). Если вы действительно хотите выучить этот материал, крайне важно найти время для выполнения этих упражнений!
Продолжительность обучения: 1 час 29 минут видеоинструкции в формате HD.
Содержание курса
Модуль 1 — Теория электроники Расширить
Часть 1. Закон Ома и алгебраические уравнения
Часть 2. Аналогия классической цепи
Часть 3. Напряжение
Часть 4. Электрический ток
Часть 5. Сопротивление. Часть 1 2
Модуль 2 — Анализ цепей Expand
Часть 1. Введение в электрические схемы
Часть 2. Анализ основных цепей
Часть 3. Анализ параллельных цепей
Модуль 4 — Анализ последовательностей цепей
Модуль 5 — Анализ последовательностей параллельных цепей
Немедленный онлайн
доступ ко ВСЕМ нашим курсам
Сколько времени нужно, чтобы пройти курс? Expand
Все курсы в Programming Electronics Academy являются самообслуживаемыми (если не указано иное), поэтому все зависит от того, насколько быстро вы усвоите материал и сколько времени у вас есть.
Минимум Я бы рекомендовал тратить в час в неделю: 30 минут на просмотр уроков и 30 минут на выполнение заданий.
Есть ли сертификат об окончании курса? Расширить
Да. Если вы выполните все задачи курса, мы выдадим вам сертификат по запросу и проверке.
Будет ли материал выше моей головы? Expand
Мы стремимся к простоте. Наша учебная программа начинается с самого начала, делает маленькие шаги, укрепляет новые концепции, предлагая вам их реализовать, и использует повторение для знакомства с основами.
Изучение технических навыков, таких как программирование микроконтроллеров, — непростая задача, поэтому она потребует от вас определенной решимости.
Если вы начнете курс и почувствуете, что он вам не по силам, мы будем рады предоставить вам полный возврат средств без вопросов.
Если я стану старше, смогу ли я научиться этому? Expand
Многие из наших клиентов имеют жизненный опыт и с удовольствием осваивают новые навыки или освежают старые.