Изготовление транзистора своими руками
Содержание
- 1 Собираем солнечную батарею
- 2 Обычный транзистор как элемент солнечной фотовольтаики
Эта статья заинтересует в первую очередь тех, кто любит и умеет мастерить. Конечно, можно купить различные готовые устройства и приборы, в том числе и изделия солнечной фотовольтаики в сборе или россыпью. Но умельцам намного интереснее создать собственное устройство, не похожее на другие, но обладающее уникальными свойствами. Например, из транзисторов своими руками может быть изготовлена солнечная батарея, на базе этой солнечной батареи могут быть собраны различные устройства, например, датчик освещенности или маломощное зарядное устройство.
Собираем солнечную батарею
В промышленных гелиевых модулях в качестве элемента, преобразующего солнечный свет в электричество, используется кремний. Естественно, этот материал прошел соответствующую обработку, которая превратила природный элемент в кристаллический полупроводник.
Этот кристалл нарезается на тончайшие пластины, которые затем служат основой для сборки больших солнечных модулей. Этот же материал используется и при изготовлении полупроводниковых приборов. Поэтому, в принципе, из достаточного количества кремниевых транзисторов можно изготовить солнечную батарею.
Для изготовления гелиевой батареи лучше всего использовать старые мощные приборы, имеющие маркировку «П» или «КТ». Чем мощнее транзистор, тем большую площадь имеет кремниевый кристалл, а следовательно, тем большую площадь будет иметь фотоэлемент. Желательно, чтобы они были рабочие, в противном случае их использование может стать проблематичным. Можно, конечно, попробовать использовать и неисправные транзисторы. Но при этом каждый из них следует проверить на предмет отсутствия короткого замыкания на одном из двух переходов: эмиттер – база или коллектор – база.
От того, какова структура используемых транзисторов (р-n-р или n-р-n), зависит полярность создаваемой батареи. Например, KT819 имеет структуру n-р-n, поэтому для него положительным («+») выходом будет вывод базы, а отрицательными («-») – выводы эмиттера и коллектора.
А транзисторы типа П201, П416 имеют структуру р-n-р, поэтому для них отрицательным («-») выходом будет вывод базы, а положительными («+») — выводы эмиттера и коллектора. Если взять в качестве фотопреобразователя отечественные П201 – П203, то при хорошем освещении можно получить на выходе ток до трех миллиампер при напряжении в 1.5 вольта.
Транзистор П202М
После того, как будет выбран тип и собрано достаточное количество транзисторов, к примеру, П201 или П416, можно приступать к изготовлению солнечной батареи. Для этого на расточном станке следует сточить фланцы транзисторов и удалить верхнюю часть корпуса. Затем нужно провести рутинную, но необходимую операцию по проверке всех транзисторов на пригодность использования их в качестве фотоэлементов. Для этого следует воспользоваться цифровым мультиметром, установив его в режим миллиамперметра с диапазоном измерения до 20 миллиампер. Соединяем «плюсовой» щуп с коллектором проверяемого транзистора, а «минусовой» — с базой.
Проверка транзистора
Если освещение достаточно хорошее, то мультиметр покажет значение тока в пределах от 0.15 до 0.3 миллиампер. Если значение тока окажется ниже минимального значения, то этот транзистор лучше не использовать. После проверки тока следует проверить напряжение. Не снимая щупов с выводов, мультиметр следует переключить на измерение напряжения в диапазоне до одного вольта. При этом же освещении прибор должен показать напряжение, равное примерно 0.3 вольта. Если показатели тока и напряжения соответствуют приведенным значениям, то транзистор годен для использования в качестве фотоэлемента в составе солнечной батареи.
Схема соединений транзисторов в солнечную батарею
Если есть возможность, то можно попробовать выбрать транзисторы с максимальными показателями. У некоторых транзисторов в плане расположения выводов для монтажа батареи может оказаться более удобным переход база – эмиттер. Тогда свободным остается вывод коллектора.
И последнее замечание, которое нужно иметь в виду при изготовлении гелиевой батареи из транзисторов. При сборке батареи следует позаботиться об отводе тепла, так как при нагревании кристалл полупроводника, начиная примерно с температуры +25°С, на каждом последующем градусе теряет около 0.5% от начального напряжения.
Транзисторы П203Э с радиаторами охлаждения
В летний солнечный день кристалл кремния может нагреваться до температуры +80°С. При такой высокой температуре каждый элемент, входящий в состав гелиевой батареи, может терять в среднем до 0.085 вольта. Таким образом, коэффициент полезного действия такой самодельной батареи будет заметно снижаться. Именно для того, чтобы минимизировать потери, и нужен теплоотвод.
Обычный транзистор как элемент солнечной фотовольтаики
Кроме того, что обычный транзистор достаточно просто можно превратить в фотоэлектрический преобразователь, при небольшой фантазии его можно использовать и в других полезных схемах, используя фотоэлектрические свойства полупроводника.
И область применения этих свойств может быть самая неожиданная. Причем применять модифицированный транзистор можно в двух вариантах – в режиме солнечной батареи и в режиме фототранзистора. В режиме солнечной батареи с двух выводов (база – коллектор или база – эмиттер) без каких-либо модификаций снимается электрический сигнал, вырабатываемый полупроводником при освещении его.
Фототранзистор представляет собой полупроводниковое устройство, реагирующее на световой поток и работающее во всех диапазонах спектра. Этот прибор преобразовывает излучение в электрический сигнал постоянного тока, одновременно усиливая его. Ток коллектора фототранзистора находится в зависимости от мощности излучения. Чем интенсивнее освещается область базы фототранзистора, тем больше становится ток коллектора.
Из обычного транзистора можно сделать не только фотоэлемент, преобразующий световую энергию в энергию электрическую. Обычный транзистор можно легко превратить в фототранзистор и использовать в дальнейшем уже его новые функциональные возможности.
Для такой модификации подходят практически любые транзисторы. Например, серии MП. Если повернуть транзистор выводами кверху, то мы увидим, что вывод базы припаян непосредственно к корпусу транзистора, а выводы эмиттера и коллектора изолированы и заведены вовнутрь. Электроды транзистора расположены треугольником. Если повернуть транзистор так, чтобы вершина этого треугольника – база – была повернута к вам, то коллектор окажется слева, а эмиттер – справа.
Корпус транзистора, сточенный со стороны эмиттера
Теперь надфилем следует аккуратно сточить корпус транзистора со стороны эмиттера до получения сквозного отверстия. Фототранзистор готов к работе. Как и фотоэлемент из транзистора, так и самодельный фототранзистор может быть использован в различных схемах, реагирующих на свет. Например, в датчиках освещенности, которые управляют включением и выключением, например, внешнего освещения.
Схема простейшего датчика освещения
И те, и другие транзисторы могут быть использованы в схемах слежения за положением солнца для управления поворотом солнечных батарей.
Слабый сигнал с этих транзисторов достаточно просто усиливается, например, составным транзистором Дарлингтона, который, в свою очередь, уже может управлять силовыми реле.
Примеров использования таких самоделок можно привести великое множество. Сфера их применения ограничивается только фантазией и опытом человека, взявшегося за такую работу. Мигающие елочные гирлянды, регуляторы освещенности в комнате, управление освещением дачного участка… Все это можно сделать своими руками.
Мосфет транзистор гигантского размера своими руками
Мосфет транзистор — это полупроводниковый полевой прибора (MOSFET) металл-оксидного типа, который применяется для переключения больших величин тока. В силовых мосфет транзисторах используется вертикальная структура с выводами истока и стока на противоположных сторонах кристалла.
Содержание
- Гигантский мосфет транзистор высокой мощности изготовленный самостоятельно
- Метод изготовления мощного составного транзистора
- Процесс создания мосфет транзистора в домашних условиях
В нашей статье речь пойдет о том, как в домашних условиях изготовить mosfet транзистор высокой мощности своими руками.
В какое то время у меня появилась потребность собрать некую схему мощного устройства, рассчитанного на импульсный пусковой ток в пределах 500А или более. Наилучшим вариантом построения такой схемы я решил применить отдельный модуль, набранный из нескольких мосфет транзисторов.
Метод изготовления мощного составного транзистора
Принцип самостоятельного создания такого мощного составного транзистора, был позаимствован на сайте «Сделай сам». Порядок его изготовления заключался в создании супер-мощного модуля состоящего из нескольких мосфетов (относительно небольшой мощности) в одном корпусе, собранных по схеме параллельного соединения. К тому же, полевики такого типа отлично поддаются компоновке при установки их на подложку вплотную друг с другом, а также не имеют нареканий в работе при таком соединении.
Для сборки прибора потребуются следующие компоненты:
- MOSFET транзисторы N-канального типа — 50N06 — 12 шт
- Холодная сварка либо другой клеевой состав по металлу
- Эпоксидная смола для заливки корпуса
- Отрезок текстолита для печатной платы
- Мощный паяльник, припой и флюс
Процесс создания мосфет транзистора в домашних условиях
Делаем печатную плату способом, который вам больше доступен.
В моем случае травление выполнялось с помощью хлорного железа.
Устанавливаем все необходимые перемычки из медного провода, а для усиления дорожек на плате — лудим их.
Монтируем на плату подготовленные МОП-транзисторы. В моем варианте составного прибора были применены двенадцать штук 50N06 MOSFET с параметрами — 60v; 50А в корпусе TO-252. Все компоненты были включены по схеме параллельного соединения.
Контактные выводы модульной сборки мосфет транзистора выполнены из медного провода подходящего сечения.
Перед тем как как запаивать выводы на плату, для удобства их можно зафиксировать между собой тонким проводом, который впоследствии нужно убрать.
После пайки печатную плату следует тщательно очистить от флюса и промыть спиртом.
Наносим слой эпоксидной смолы на места пайки контактных выводов.
Вырезаем из листового алюминия теплопроводящее основание (подложку) под печатку.
Делаем отверстие в алюминии под винт для крепления на теплоотвод.
Плату с установленными транзисторами крепим к подложке с помощью холодной сварки.
Для придания эстетичного и профессионального вида транзисторной сборке, делаем форму из оргстекла для заливки эпоксидной смолой.
Согласно инструкции готовим состав из эпоксидной смолы и отвердителя для заливки формы для корпуса модуля.
Наполняем компонентом форму и даем время составу затвердеть.
Снимаем прозрачный корпус, теперь он не нужен.
Прибор почти готов.
На заключительном этапе изготовления мощного мосфет транзистора наносится маркировка на лицевую часть корпуса сборки. Нанести такую маркировку можно лазером.
Черной или синей краской заполняем углубления.
На этом изготовление прибора считается закончено, сверх-мощный полевой транзистор готов к испытанию.
Как сделать мосфет гигантского размера
Самодельный чип Sam Zeloof на 1000 транзисторов
Sam Zeloof, интернет-феномен в области DIY IC, недавно создал с нуля чип на 1000 транзисторов.
Какое оборудование он использует, чего он недавно добился и могут ли в будущем появиться специализированные ИС?
Сэм Зелуф — американский производитель, который учился в CMU (по состоянию на 2018 год) и наиболее известен разработкой самодельных транзисторов в домашних условиях. Другой известный производитель, Джери Эллсуорт, продемонстрировал самодельные транзисторы более десяти лет назад, но Сэм Зелуф пошел еще дальше и выпустил микросхемы на заказ.
Его первым успешным устройством был Z1, 6-транзисторный усилитель, возможности которого были продемонстрированы с помощью полнофункционального кольцевого генератора. Кроме того, Z1 упакован в корпус DIP с золотыми микропроводами, соединяющими различные контактные площадки чипа с каждым контактом.
Создание такого устройства — немалый подвиг, и хотя чип самодельный, оборудование, используемое для его изготовления, невероятно сложное. Например, создание каждого слоя на кремниевой матрице требует физического осаждения из паровой фазы, что было достигнуто с использованием камеры высокого вакуума и источника плазмы.
Установка для достижения этой цели включает использование дорогих турбонасосов для создания почти жесткого вакуума, в то время как источник плазмы изготавливается с нуля с использованием тщательно обработанных деталей, магнитов и сложных инженерных решений.
Еще одна проблема, с которой сталкиваются при разработке самодельных ИС, — это фоторезист; в то время как большинство химических веществ, используемых для создания полупроводников, можно легко найти в Интернете и в магазинах, фоторезист практически недоступен. Мало того, что жидкость дорогая (8000 долларов за галлон), большинство поставщиков откажутся отправлять небольшие партии.
Для добавления золотых микропроводов в окончательный чип потребовалась специально подаренная машина для соединения проводов, а для решения задач, возникающих при разработке полупроводниковых устройств, использовался электронный микроскоп. Устройства Сэма Зелуфа могут быть самодельными, но далеко не для большинства.
Недавно Сэм Зелуф сообщил об успешном создании чипа с 1000 транзисторами, приближающего его потенциальные возможности к процессорам начала 70-х годов.
Новое устройство больше не использует алюминий в качестве электрода затвора, а вместо этого использует поликремний, создавая транзисторы с гораздо лучшими характеристиками. Что касается размера элемента, в самодельном транзисторном чипе Z2 1000 используется процесс затвора 10 мкм, и каждый заметный элемент на чипе представляет собой массив транзисторов 10 x 10.
Несмотря на то, что в новом чипе гораздо больше транзисторов, чем в предыдущих проектах, у него есть несколько проблем. Во-первых, многие транзисторы не работали должным образом, что является низким выходом. Во-вторых, в устройстве используется исключительно технология N-MOS, а это означает, что никакая дополнительная логика не может быть реализована, что привело бы к гораздо меньшему статическому энергопотреблению.
Еще одна проблема заключается в том, что чип из 1000 транзисторов представляет собой повторяющийся образец, а не отдельное устройство, а это означает, что каждое производимое устройство на самом деле состоит только из 100 транзисторов.
Это может быть результатом тестирования небольшого шаблона, но также может быть связано с использованием проектора с фиксированным разрешением. Фиксированное разрешение проекта будет означать, что любое отдельное изображение, проецируемое на кристалл, будет ограничено по размеру и размерам элемента. Поэтому большие проекты приходится разбивать на секции и компоновать вместе.
Технология, разработанная Сэмом Зелуфом, ничто по сравнению с коммерческими литейными цехами полупроводников, и почти наверняка Сэм никогда не добьется ничего близкого к профессиональным литейным цехам. Тем не менее, возможность создавать нестандартные транзисторы имеет свои преимущества, и разработка Z2 может стать началом отечественных ИС.
В частности, бизнес, связанный с отдельными микросхемами, может стать реальностью, когда инженеры и производители захотят экспериментировать с полностью изготовленным на заказ кремнием в своих разработках.
Это позволило бы конструкциям полностью максимизировать свое пространство, не интегрируя какие-либо компоненты, которые не являются абсолютно необходимыми. Кроме того, разработка специализированных ИС может помочь в чувствительных к энергопотреблению приложениях, одновременно обеспечивая полностью индивидуальное логическое поведение без необходимости использования FPGA или CPLD.
Заглядывая в будущее, сервис, который может создать 100 000 транзисторных ИС по ценам, аналогичным печатным платам, может стать реальностью. Технология разработки таких устройств существует уже несколько десятилетий, и, учитывая, что стоимость технологии продолжает снижаться, это означает, что стоимость входа в производство полупроводников также снижается.
футов — Можно ли сделать твердотельный транзистор своими руками?
спросил
Изменено 6 лет, 9 месяцев назад
Просмотрено 3к раз
\$\начало группы\$Мне любопытно, можно ли было бы изготовить современный транзистор BJT/FET с помощью хобби/гаражных инструментов, если бы размер и эстетика не имели значения?
Какие материалы можно использовать и как их приобрести?
- транзисторы
- фет
- сделай сам
- любитель
Ну и да и нет.
Транзистор можно сделать своими руками на кухне. Это будет связано с некоторыми неприятными химическими веществами, но это выполнимо. Мой друг сделал светодиод пару лет назад. Не транзистор, конечно, но был задействован тот же процесс. (В то время она изучала полупроводники, поэтому ей помогли. Сам процесс был очень похож на производство транзисторов).
Тем не менее, очень маловероятно, что вы когда-нибудь сможете сделать транзистор на своей кухне, который хотя бы приблизится к современным транзисторам массового производства. К тому, что выпускалось в 70-х, вы бы и близко не подошли.
Тем не менее, у вас может получиться работающий транзистор, который выполняет усиление. Если вы хотите сделать это, и вы готовы инвестировать в это время и деньги, пожалуйста, сделайте это! Это было бы действительно здорово.
Конечно, это можно сделать, если у вас есть навыки ниндзя:
Самодельный NMOS-транзистор: шаг за шагом — так просто, что это может сделать даже Джери но у меня недостаточно очков репутации, чтобы позволить это.
Просто найдите последующие видео по двум ссылкам, которые я предоставил.
Ранее уже задавался очень похожий вопрос.
Мой ответ включал эту ссылку на веб-сайт человека, который фактически сделал тонкопленочные транзисторы из оксида цинка.
Этот сайт также содержит ссылки на других людей, выполняющих аналогичную работу — дома и в гараже.
Итак, транзисторы можно делать дома, но, насколько я вижу, это скорее опыт обучения, поскольку производимые транзисторы имеют очень плохие характеристики.
Если я правильно помню, Джери Эллсуорт изготовила несколько транзисторов, точнее NMOS в режиме истощения, и записала видео процесса их изготовления. Вы можете проверить YouTube, чтобы узнать, как она это сделала, и ее тесты.
Это возможно, но не так просто, и результат не будет иметь ничего общего с качеством компонентов, которые вы можете купить.
Основная проблема заключается в том, что для того, чтобы на самом деле сформировать полупроводниковые переходы внутри транзистора, вам необходимо тщательно и контролируемо изменить свойства куска полупроводника. Для этого требуются довольно специализированные инструменты, а также довольно неприятные химикаты. А именно нужна как минимум достаточно высокотемпературная (1000С) духовка. См. https://www.youtube.com/watch?v=w_znRopGtbE для объяснения высокого уровня того, что вам нужно сделать, чтобы сделать полевой транзистор.
Чтобы сделать что-то хоть отдаленно «современное», вам, по сути, нужно построить собственную чистую комнату и приобрести бывшее в употреблении оборудование для производства полупроводников.
Можно сделать некоторые очень примитивные диоды, такие как те, что используются в кварцевом радиоприемнике, но это больше похоже на «нахождение» диода, чем на его изготовление, так как фактическое соединение уже находится в кристалле, вам просто нужно поковыряться вокруг куском проволоки, пока не найдете его.
Ваш вопрос неверен, потому что размер является одним из ключевых атрибутов, определяющих «современный» BJT или MOSFET.
Учитывая, что вы на самом деле имеете в виду «можно ли сделать биполярный транзистор или полевой МОП-транзистор с использованием устаревших технологий в вашем гараже», я бы сказал, что это будет настолько сложно, что почти невозможно как с технической, так и с финансовой точки зрения.
Используя только что бывшее в употреблении отремонтированное оборудование, вам как минимум потребуется диффузионная печь, центрифуга для нанесения резиста, несколько масок, источник света для фотолитографии и способ металлизации пластины (предположительно с использованием испарителя). Вам также понадобится ванна для влажного травления. Затем у вас должна быть возможность протестировать свои структуры (какое-то время они не будут работать…) Удачи, чтобы все это заработало.
Кроме того, все это нужно делать в чистом помещении, поэтому вам придется герметизировать гараж, настроить ламинарный поток воздуха и установить очистители воздуха.
Это может ЛЕГКО заработать более 150 тысяч долларов, даже если использовать излишки снаряжения. Это просто не очень хорошее хобби. В электронике можно делать много забавных вещей. Изготовление транзисторов не является одним из них.
Вы могли бы делать конденсаторы, резисторы или катушки индуктивности. Это может быть весело.
\$\конечная группа\$ 1Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google Зарегистрироваться через Facebook Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и парольОпубликовать как гость
Электронная почтаТребуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почтаТребуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания и подтверждаете, что прочитали и поняли нашу политику конфиденциальности и кодекс поведения.
