Демонстрации с полупроводниковыми приборами

Демонстрация применения германиевых диодов в сигнализирующем устройстве. Схема устройства изображена на рисунке 41: Л₁ и Л₂ — лампочки для карманного фонаря (Л₁— красная, Л₂— зеленая); D₁ D₂ D₃ — германиевые диоды типа Д7; переключатель П₁ и тумблер П₂ типа ТВГ.

Установка представляет собой так называемое запирающее устройство, состоящее из диодов D₁ и D₂, лампочек Л₁ и Л₂ и переключателя полярности П₁ , а также из однополупериодного выпрямителя на германиевом диоде D₃ типа Д7 (Д7А — Д7Ж). Установка питается от сети переменного тока через понижающий трансформатор. С помощью переключателя П₂ можно замыкать выпрямительный диод D₃ и тогда запирающее устройство питается переменным током.

При питании запирающего устройства переменным током (переключатель П₂ замкнут) горят обе лампочки: красная и зеленая. При питании запирающего устройства постоянным током будет гореть либо зеленая, либо красная лампочка в зависимости от направления выпрямленного тока, которое можно изменять с помощью переключателя П₁

Такая установка может применяться для передачи трех сигналов (красный, зеленый, зеленый и красный одновременно) по двум проводам.

Демонстрация бесконтактного реле с транзистором. Схема установки приведена на рисунке 42: транзистор типа П201—П203, потенциометр сопротивлением 100 ком, лампочка от карманного фонаря, выключатель, батарея для карманного фонаря.

При разомкнутом выключателе сопротивление смещения на базу транзистора велико и ток коллектора ничтожно мал. Лампочка не горит. При замыкании части сопротивления выключателем ток в цепи коллектора резко возрастает, и лампочка загорается. При этом ток в цепи выключателя («управляющая цепь») не превышает 1 ма, в то время как ток через лампочку («управляемая цепь») имеет величину порядка 300 ма.

С помощью потенциометра по яркости горения лампочки устанавливают рабочий ток коллектора.

Практическая работа с полупроводниковым фотосопротивлениями на инфракрасных лучах. Многие автоматические устройства в качестве основного элемента имеют полупроводниковое фотосопротивление, представляющее собой чувствительный индикатор, реагирующий на изменение лучистого потока. Промышленность выпускает большой ассортимент сернисто-свинцовых фотосопротивлений, разработанных Б. Т. Коломийцем. Наибольшую популярность приобрели ФС-А1, которые имеют максимум чувствительности в инфракрасной области спектра.

Одно из преимуществ фотосопротивлений состоит в том, что они для своей работы не требуют вакуума, в связи с этим фотосопротивления имеют весьма малые габариты.

Фотосопротивления снабжены штырями для включения их в радиоламповую панель. Рабочая светочувствительная площадь датчика составляет всего лишь 0,25 см². Максимальное рабочее напряжение 15 в. Темновое сопротивление лежит в пределах 10⁴ — 10⁵ ом. Удельная чувствительность порядка 500 мка/лм-в. Относительное изменение сопротивления составляет до 20%.

Схема с применением полупроводниковых фотосопротивлений (рис. 43) позволяет демонстрировать свойства полупроводников при инфракрасном облучении, а также и практическое применение полупроводников в технике и в быту. Схема несложна и ее могут смонтировать сами учащиеся.

Ток от источника постоянного напряжения 10—20 в через выключатель проходит по двум обмоткам поляризованного реле РП-5 в противоположных направлениях. Последовательно с одной из обмоток включено фотосопротивление R₁ (ФС-Л1), а с другой сопротивления R₂ и R₃. Если токи в обеих обмотках равны, то магнитные потоки реле будут взаимно скомпенсированы, и реле займет нейтральное положение. В зависимости от того, в какой ветви ток будет преобладать, будет замыкаться правый или левый контакты реле.

Регулируя сопротивление R₃, можно поставить реле в нейтральное положение или задать определенный уровень облучения, при котором реле должно сработать.

При попадании на фотосопротивление инфракрасного излучения сопротивление его резко падает, ток через эту ветвь возрастает, и реле срабатывает, включая своими контактами соответствующую сигнализацию или другую аппаратуру.

Фотодатчик реагирует на слабо нагретые тела, но не реагирует на видимую область спектра. Убедиться в этом очень легко, подвигая к датчику нагретый паяльник, реле при этом срабатывает.

В качестве облучателя для различных опытов можно взять любую лампу (хорошие результаты получаются с автомобильными лампами), поместив ее в футляр, прикрытый тонким слоем эбонита (0,1—0,4 мм) или стеклом марблитом черного цвета, которые пропускают инфракрасные лучи, но совершенно непрозрачны для видимых лучей света.

Следует напомнить, что инфракрасные лучи также подчиняются законам оптики, т. е. могут фокусироваться и отражаться.