Энциклопедия электронных компонентов. Том 2. Тиристоры, аналоговые и цифровые микросхемы, светодиоды, ЖК-дисплеи, аудиокомпоненты

TOM 2

Чарльз Платт
Фредрик Янссон

Санкт-Петербург
«БХВ-Петербург»

2016

УДК 621.3
ББК 32.85

П37

Платт, Ч.
П37 Энциклопедия электронных компонентов. Том 2. Тиристоры, аналоговые и цифровые микросхемы,

светодиоды, ЖК-дисплеи, аудиокомпоненты: Пер. с англ./ Ч. Платт, Ф. Янссон. — СПб.:
БХВ-Петербург, 2016. — 368 с.: ил.

ISBN 978-5-9775-3749-0

Во втором томе энциклопедии приведена основная информация о тиристорах (триодных тиристо-
рах, динисторах и симисторах), интегральных схемах (аналоговых и цифровых), источниках света, инди-
каторах, дисплеях и источниках звука. Каждая статья представляет собой законченное описание какого-
либо электронного компонента или группы родственных компонентов. Подробно описано назначение,
принцип действия, основные параметры, варианты изготовления и области применения электронных
компонентов, а также приведены примеры типовых схем их включения. Материал сопровождается фо-
тографиями, схемами и диаграммами.

Для радиолюбителей

УДК 621.3
ББК 32.85

Группа подготовки издания:

Главный редактор Екатерина Кондукова
Зам. главного редактора Игорь Шишигин
Екатерина Капалыгина
Зав. редакцией Михаила Райтмана
Перевод с английского Григорий Добин,
Леонид Кочин
Редакторы Людмилы Гауль
Зинаида Дмитриева
Компьютерная верстка Марины Дамбиевой
Корректор

Оформление обложки

© 2016 BHV-St.Petersburg
Authorized Russian translation of the English edition of Make: Encyclopedia of Electronic Components Volume 2, ISBN 978-1-449-33418-5
© 2015 Charles Platt, published by Maker Media, Inc.
This translation is published and sold by permission of O’Reilly Media, Inc., which owns or controls all rights to sell the same.

Авторизованный русский перевод английской редакции книги Make: Encyclopedia of Electronic Components Volume 2,
ISBN 978-1-449-33418-5 © 2015 Charles Platt, изданной Maker Media, Inc.
Перевод опубликован и продается с разрешения O’Reilly Media, Inc., собственника всех прав на публикацию и продажу издания.

Подписано в печать 29.07.16.
Формат 84×1081/16. Печать офсетная. Усл. печ. л. 38,64.

Тираж 1000 экз. Заказ №
«БХВ-Петербург», 191036, Санкт-Петербург, Гончарная ул., 20.

Первая Академическая типография «Наука»
199034, Санкт-Петербург, 9 линия, 12/28

ISBN 978-1-449-33418-5 (англ.) © 2015 Charles Platt
ISBN 978-5-9775-3749-0 (рус.) © Перевод, оформление, издательство «БХВ-Петербург», 2016

С нежной памятью о моем отце, Морисе Платте

ОГЛАВЛЕНИЕ

Оглавление Об авторах.............................................................................. XXV

Как пользоваться этой книгой? ....................................... XXVII

Содержание томов ...............................................................................XXVII
Общая организация книги.................................................................XXIX

Справочник — в сравнении с учебником ................................................. XXIX
Теория и практика ................................................................................................ XXIX
Структура .................................................................................................................. XXIX
Поиск компонента ................................................................................................ XXIX
Добавления и исключения ................................................................................ XXX
Выделение текста................................................................................................... XXX
Договоренности об условных обозначениях на схемах..................... XXXI
Фон на фотографиях ............................................................................................ XXXI
Доступность компонентов................................................................................ XXXI
Ошибки и опечатки ............................................................................................. XXXII

Библиотека Safari® Books Online......................................................XXXII
Как с нами связаться?..........................................................................XXXII
Электронный архив.............................................................................XXXIII
Благодарности.......................................................................................XXXIII

> ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ

> > ТИРИСТОРЫ

Статья 1. Триодный тиристор...................................................1

Описание...........................................................................................................1
Устройство........................................................................................................2

Особенности переключения ..................................................................................2
Внутренняя структура................................................................................................4
Напряжение пробоя и напряжение включения ............................................4
Демонстрация работы триодного тиристора.................................................5
Применение в цепях переменного тока............................................................6

Варианты ........................................................................................................... 6

VII

Параметры........................................................................................................6 Оглавление

Часто используемые сокращения ........................................................................6

Использование...............................................................................................7

Регулирование фазы...................................................................................................8
Защита от перенапряжений ..................................................................................10

Что может пойти не так?.......................................................................... 11

Неожиданное включение, вызванное нагревом.........................................11
Неожиданное включение, вызванное выбросом напряжения ............11
Смешение номиналов для переменного и постоянного токов............11
Максимальная сила тока и угол отсечки .........................................................11
Ошибка при интерпретации обозначений ....................................................11

Статья 2. Динистор ...................................................................13

Описание........................................................................................................ 13

Варианты условных обозначений ......................................................................14

Устройство..................................................................................................... 14

Переключение переменного тока......................................................................16

Варианты........................................................................................................ 16
Параметры..................................................................................................... 16
Что может пойти не так?.......................................................................... 17

Неожиданное включение, вызванное нагревом.........................................17
Эффекты низких температур ................................................................................17
Разброс параметров .................................................................................................17

Статья 3. Симистор ...................................................................19

Описание........................................................................................................ 19

Варианты условных обозначений ......................................................................20

Устройство..................................................................................................... 21

Состояния симистора...............................................................................................22
Пороговый ток, ток фиксации и ток удержания ..........................................23
Тестирование симистора........................................................................................23
Напряжение включения..........................................................................................25
Переключение переменного тока......................................................................26
Запуск симистора с помощью динистора.......................................................27
Другие варианты запуска симистора................................................................28
Накопление заряда ...................................................................................................28

Варианты........................................................................................................ 29
Параметры..................................................................................................... 29
Что может пойти не так?.......................................................................... 30

Неожиданное включение, вызванное нагревом.........................................30
Эффекты низких температур ................................................................................30

VIII

Оглавление Неправильный тип нагрузки.................................................................................30
Неверное определение контактов ....................................................................30
Накопление заряда ...................................................................................................30

> ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ

> > АНАЛОГОВЫЕ

Статья 4. Твердотельное реле ................................................31

Описание........................................................................................................ 31

Преимущества твердотельных реле перед электромагнитными .......32
Недостатки твердотельных реле по сравнению с электро-
магнитными ..................................................................................................................32

Устройство..................................................................................................... 33
Варианты........................................................................................................ 34

Реле перехода через нулевое значение..........................................................34
Нормально замкнутый и нормально разомкнутый режимы.................34
Корпус .............................................................................................................................34
Твердотельный аналоговый переключатель ................................................35

Параметры..................................................................................................... 36
Использование............................................................................................ 36
Что может пойти не так?.......................................................................... 37

Перегрев, вызванный перегрузкой...................................................................37
Перегрев, вызванный плохим контактом .......................................................37
Перегрев, вызванный непрерывной работой ..............................................37
Перегрев, вызванный плотным монтажом компонентов........................37
Перегрев сдвоенных реле .....................................................................................37
Перегорание из-за подачи напряжения обратной полярности ..........37
Несрабатывание при низком напряжении на выходе..............................37
Невозможность измерить выходное переменное напряжение..........38
Реле включается, но не выключается ...............................................................38
Параллельно соединенные реле не работают.............................................38
Устройство на выходе не работает на полную мощность.......................38
Твердотельные реле и безопасное разъединение ....................................38

Статья 5. Оптрон....................................................................... 39

Описание........................................................................................................ 39
Устройство..................................................................................................... 40
Варианты........................................................................................................ 41

Внутренние датчики .................................................................................................41
Основные типы оптронов ......................................................................................42

Параметры..................................................................................................... 43
Использование............................................................................................ 43

IX

Что может пойти не так?.......................................................................... 44 Оглавление

Срок службы.................................................................................................................44
Перегорание светодиода .......................................................................................44
Выход из строя фотоприемника..........................................................................44

Статья 6. Компаратор.............................................................. 45

Описание........................................................................................................ 45

Гистерезис .....................................................................................................................46

Устройство..................................................................................................... 46

Различия между компаратором и операционным усилителем............48

Варианты........................................................................................................ 49
Параметры..................................................................................................... 49
Использование............................................................................................ 51

Логическая схема «И»...............................................................................................53
Бистабильный мультивибратор ..........................................................................53
Релаксационный генератор ..................................................................................53
Преобразователь уровня .......................................................................................54
Двухпороговый компаратор.................................................................................54
Другие варианты применения.............................................................................55

Что может пойти не так?.......................................................................... 55

Самовозбуждение......................................................................................................55
Неверное подключение входных контактов.................................................55
Неподходящий тип микросхемы ........................................................................55
Отсутствие нагрузочного резистора ................................................................56
Проблемы КМОП-структур ....................................................................................56
Неправильный выходной сигнал........................................................................56
Перепутанные напряжения...................................................................................56
Зависимость гистерезиса от нагрева................................................................56

Статья 7. Операционный усилитель ..................................... 57

Описание........................................................................................................ 57
Устройство..................................................................................................... 58

Дифференциальный вход ......................................................................................59
Отрицательная обратная связь...........................................................................60
Операционные усилители и компараторы ....................................................60

Варианты........................................................................................................ 61
Параметры..................................................................................................... 61
Использование............................................................................................ 62

Управление коэффициентом усиления............................................................62
Расчет величины усиления....................................................................................62
Усиление постоянного напряжения смещения ...........................................63

X

Оглавление Фильтр нижних частот .............................................................................................64
Фильтр верхних частот ............................................................................................64
Релаксационный генератор ..................................................................................65
Однополярный источник питания .....................................................................65
Корректировка смещения нуля...........................................................................66

Что может пойти не так?.......................................................................... 66

Проблемы с источником питания.......................................................................66
Неправильное подключение неиспользуемых ОУ.....................................67
Самовозбуждение......................................................................................................67
Перепутанные входы................................................................................................67

Статья 8. Цифровой потенциометр...................................... 69

Описание........................................................................................................ 69

Преимущества .............................................................................................................70

Устройство..................................................................................................... 70
Варианты........................................................................................................ 72

Энергозависимая и энергонезависимая память .........................................72
Характеристика...........................................................................................................73
Передача данных .......................................................................................................73
Протокол SPI.................................................................................................................73
Протокол I2C..................................................................................................................74
Протокол Up/Down ...................................................................................................75
Другие системы управления.................................................................................76
Подключения и режимы .........................................................................................76

Параметры..................................................................................................... 76
Использование............................................................................................ 77

Достижение более высокой точности..............................................................78

Что может пойти не так?.......................................................................... 78

Помехи и искаженный входной сигнал ...........................................................78
Неправильный тип микросхемы.........................................................................79
Несинхронная работа микросхемы и контроллера...................................79
Нелинейные эффекты ..............................................................................................79
Слишком высокая скорость передачи данных ............................................79

Статья 9. Таймер........................................................................81

Описание........................................................................................................ 81

Моностабильный режим ........................................................................................81
Автоколебательный режим...................................................................................82

Устройство..................................................................................................... 82
Варианты........................................................................................................ 82

Таймер 555.....................................................................................................................82
Работа таймера 555 в ждущем режиме............................................................83

XI

Работа таймера 555 в автоколебательном режиме....................................85 Оглавление
Таймер 556.....................................................................................................................86
Таймер 558.....................................................................................................................86
КМОП-таймер 555 ......................................................................................................87
Таймер 5555 ..................................................................................................................87
Таймер 7555 ..................................................................................................................88
Таймер 7556 ..................................................................................................................88
Таймер 4047В................................................................................................................88
Сдвоенные моностабильные таймеры ............................................................88

Параметры..................................................................................................... 90

Таймер 555.....................................................................................................................90
Измерение времени в ждущем режиме..........................................................90
Измерение времени в автоколебательном режиме..................................91
Сдвоенные моностабильные таймеры ............................................................91

Использование............................................................................................ 93

Ждущий режим таймера 555.................................................................................93
Автоколебательный режим таймера 555........................................................94
Раздельное управление длительностью импульса
и паузы на выходе......................................................................................................95
Таймер 555. Автогенератор со скважностью 50%: часть 1......................95
Таймер 555. Автогенератор со скважностью 50%: часть 2......................96
Использование управляющего вывода таймера 555 ................................96
Имитация триггера с помощью таймера 555 ................................................97
Гистерезис таймера 555 ..........................................................................................98
Таймер 555 и разделительные конденсаторы ..............................................98
Таймер 555: подключение динамика ................................................................99
Однократный режим ............................................................................................. 100
Генератор звука «Вы проиграли»..................................................................... 100

Что может пойти не так?........................................................................101

Неисправный таймер ............................................................................................ 101
Замена биполярного варианта на КМОП-микросхему.......................... 101
Бесконечный импульс........................................................................................... 101
Возможные причины неправильной работы микросхемы ................. 102
Влияние на работу других компонентов...................................................... 102
Неправильная работа выходных устройств ............................................... 102
Неисправимое повреждение, вызванное индуктивной нагрузкой 102

> ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ

> > ЦИФРОВЫЕ

Статья 10. Логический элемент ........................................... 103

Описание...................................................................................................... 103

Историческая справка.......................................................................................... 103

XII

Оглавление Устройство................................................................................................... 104

Инверсия..................................................................................................................... 104
Элементы с одним входом .................................................................................. 105
Элементы с более чем двумя входами .......................................................... 105
Булева нотация......................................................................................................... 106
Арифметические операции................................................................................ 106
Прочие операции.................................................................................................... 107

Варианты ...................................................................................................... 108

Маркировка............................................................................................................... 109
Семейства ................................................................................................................... 110
Функциональная совместимость микросхем разных семейств ....... 111
Количество элементов в микросхеме ........................................................... 112
Один элемент: два входа ..................................................................................... 112
Один элемент: три входа ..................................................................................... 113
Один элемент: настраиваемая функция ....................................................... 113
Два элемента: два входа ...................................................................................... 114
Серия 74хх в 14-штырьковом корпусе.......................................................... 114
Цоколевка микросхем серии 74хх
с четырьмя двухвходовыми элементами..................................................... 114
Цоколевка микросхем серии 74хх
с тремя трехвходовыми элементами ............................................................. 115
Цоколевка микросхем серии 74хх
с двумя четырехвходовыми элементами ..................................................... 116
Цоколевка микросхем серии 74хх
с одним 8-входовым элементом....................................................................... 116
Инверторы серии 74хх......................................................................................... 117
Дополнительные варианты................................................................................ 118
Цоколевка микросхем оригинального семейства 4000........................ 119
Инверторы серии 4000......................................................................................... 121

Использование .......................................................................................... 121

Выбор семейства..................................................................................................... 121
Применение............................................................................................................... 121

Что может пойти не так?........................................................................122

Статическое электричество................................................................................ 122
«Плавающие» выводы ........................................................................................... 123
Несовместимость семейств................................................................................ 123
Перегрузка выходов .............................................................................................. 123
Снижение уровня напряжения на выходе .................................................. 123
Несоблюдение полярности и неправильное напряжение.................. 123
Изогнутые штырьковые выводы...................................................................... 123
Искаженный входной сигнал............................................................................. 123
Аналоговый сигнал на входе ............................................................................. 124

XIII

Статья 11. Триггер ...................................................................125 Оглавление

Описание...................................................................................................... 125
Устройство................................................................................................... 126

RS-триггер на основе элемента И-НЕ ............................................................. 126
RS-триггер на основе элемента ИЛИ-НЕ ....................................................... 129
Запрещенные состояния ..................................................................................... 130
JK-триггер.................................................................................................................... 131
Двухтактный триггер ............................................................................................. 133
D-триггеры ................................................................................................................. 134
Подведем некоторые итоги................................................................................ 135

Варианты ...................................................................................................... 136

Варианты корпуса................................................................................................... 136

Параметры................................................................................................... 137
Использование .......................................................................................... 138
Что может пойти не так?........................................................................138

Недостоверная документация.......................................................................... 138
Ошибка запуска........................................................................................................ 139
Метастабильность .................................................................................................. 139
Другие проблемы.................................................................................................... 139

Статья 12. Сдвиговый регистр..............................................141

Назначение .................................................................................................141

Представление на схемах.................................................................................... 142

Устройство................................................................................................... 143

Аббревиатуры и сокращения............................................................................ 143
Параллельные выходы и входы........................................................................ 144

Варианты ...................................................................................................... 145

Последовательный вход, последовательный выход .............................. 145
Последовательный вход, параллельный выход ....................................... 145
Параллельный вход, последовательный выход ....................................... 145
Параллельный вход, параллельный выход................................................. 145
Универсальный сдвиговый регистр............................................................... 146

Параметры................................................................................................... 146

Питание........................................................................................................................ 147
Выход с тремя состояниями............................................................................... 147

Использование .......................................................................................... 148

Соединение входов................................................................................................ 149
Предварительная загрузка сдвигового регистра .................................... 149
Опрос клавиатуры.................................................................................................. 149
Арифметические операции................................................................................ 149

Буферизация............................................................................................... 150

XIV

Оглавление Что может пойти не так?........................................................................150

Ошибочная классификация ............................................................................... 150
Неправильно подобранное время установки........................................... 151
Неподключенный вход......................................................................................... 151
Проблемы с тристабильными микросхемами........................................... 151
«Плавающая» выходная шина ........................................................................... 151

Статья 13. Счетчик...................................................................153

Описание...................................................................................................... 153

Условное обозначение ......................................................................................... 154

Устройство................................................................................................... 154

Коэффициент пересчета и остаток от деления ......................................... 155
Обозначения выводов.......................................................................................... 155

Варианты ...................................................................................................... 156

Асинхронный и синхронный счетчики ......................................................... 157
Кольцевой, двоичный и двоично-десятичный счетчики...................... 157
Источник тактовых импульсов.......................................................................... 159
Запуск по фронту или спаду............................................................................... 159
Несколько ступеней............................................................................................... 159
Одинарный и сдвоенный счетчики ................................................................ 159
Состояния выходов счетчика ............................................................................ 160
Убывающие значения на выходе ..................................................................... 160
Программируемые счетчики............................................................................. 160
Примеры ..................................................................................................................... 160

Параметры................................................................................................... 161
Что может пойти не так?........................................................................161

Запрещенная комбинация.................................................................................. 161
Импульсные помехи .............................................................................................. 161
Помехи ......................................................................................................................... 162

Статья 14. Шифратор ..............................................................163

Описание...................................................................................................... 163

Условное обозначение ......................................................................................... 164
Похожие компоненты............................................................................................ 164

Устройство................................................................................................... 165
Варианты ...................................................................................................... 166
Параметры................................................................................................... 166
Использование .......................................................................................... 167

Каскадное соединение шифраторов ............................................................. 167

Что может пойти не так?........................................................................168

XV

Статья 15. Дешифратор......................................................... 169 Оглавление

Описание...................................................................................................... 169

Входные устройства............................................................................................... 170
Подключение светодиодного индикатора.................................................. 171
Условное обозначение ......................................................................................... 171
Похожие компоненты............................................................................................ 172

Устройство................................................................................................... 172
Варианты ...................................................................................................... 173
Параметры................................................................................................... 173
Использование .......................................................................................... 173
Что может пойти не так?........................................................................174

Переходные процессы.......................................................................................... 174
Неточная классификация .................................................................................... 174
Активный высокий или активный низкий сигнал .................................... 174

Статья 16. Мультиплексор .....................................................175

Описание...................................................................................................... 175

Дифференциальный мультиплексор ............................................................. 176
Похожие компоненты............................................................................................ 177

Устройство................................................................................................... 177

Условное обозначение ......................................................................................... 179
Идентификация выводов..................................................................................... 179

Варианты ...................................................................................................... 180
Параметры................................................................................................... 181
Использование .......................................................................................... 182

Иные способы применения................................................................................ 182

Что может пойти не так?........................................................................183

Нагрузочные резисторы...................................................................................... 183
Разрыв до включения............................................................................................ 183
Искажение сигнала................................................................................................. 183
Пределы коммутации КМОП-компонентов ................................................ 183
Переходные процессы.......................................................................................... 183

> ИСТОЧНИКИ СВЕТА, ИНДИКАТОРЫ ИЛИ ДИСПЛЕИ

> > ОТРАЖАЮЩИЕ

Статья 17. ЖК-индикатор ...................................................... 185

Описание...................................................................................................... 185
Устройство................................................................................................... 186

XVI

Оглавление Варианты ...................................................................................................... 187

Активный и пассивный ЖК-дисплеи .............................................................. 187
Типы жидких кристаллов..................................................................................... 188
Семисегментные индикаторы ........................................................................... 188
Дополнительные сегменты................................................................................. 190
Матричные индикаторы ...................................................................................... 191
Цвет................................................................................................................................ 193
Варианты задней подсветки............................................................................... 194
Бистабильные дисплеи......................................................................................... 194

Использование .......................................................................................... 195

Числовые индикаторные модули .................................................................... 195
Алфавитно-цифровые индикаторные модули .......................................... 196

Что может пойти не так?........................................................................197

Чувствительность к температуре .................................................................... 197
Неправильное мультиплексирование .......................................................... 198
Повреждение постоянным током ................................................................... 198
Неверный протокол обмена .............................................................................. 198
Ошибки при подключении ................................................................................. 198

> ИСТОЧНИКИ СВЕТА, ИНДИКАТОРЫ ИЛИ ДИСПЛЕИ

> > ОДИНОЧНЫЕ ИСТОЧНИКИ

Статья 18. Лампа накаливания............................................ 199

Описание...................................................................................................... 199
Историческая справка...........................................................................200
Устройство................................................................................................... 201

Спектр........................................................................................................................... 201
Другие источники света ....................................................................................... 202
Потребление мощности....................................................................................... 203

Варианты ...................................................................................................... 204

Миниатюрные лампы ............................................................................................ 204
Индикаторные лампы для панельного монтажа ...................................... 205
Галогенные и кварцево-галогенные лампы................................................ 205
Лампы для духовок................................................................................................. 206
Варианты цоколя..................................................................................................... 206

Параметры................................................................................................... 207

Световой поток ........................................................................................................ 207
Освещенность........................................................................................................... 207
Сила света................................................................................................................... 208
Средняя сферическая сила света в свечах.................................................. 208
Светоотдача ............................................................................................................... 208
КПД................................................................................................................................. 208

XVII

Использование .......................................................................................... 209 Оглавление

Некоторые преимущества ламп накаливания .......................................... 209
Отклонение от рабочих характеристик........................................................ 210

Что может пойти не так?........................................................................211

Высокая температура окружающей среды................................................. 211
Опасность возгорания.......................................................................................... 211
Бросок тока ............................................................................................................... 211
Проблемы при замене .......................................................................................... 211

Статья 19. Неоновая лампа ...................................................213

Описание...................................................................................................... 213
Устройство................................................................................................... 214

Конструкция .............................................................................................................. 214
Ионизация .................................................................................................................. 214
Отрицательное сопротивление ....................................................................... 215

Использование .......................................................................................... 216

Ограниченная светоотдача ................................................................................ 217
КПД................................................................................................................................. 218
Устойчивость к внешним условиям................................................................ 218
Проверка источника питания ........................................................................... 218
Ожидаемый срок службы.................................................................................... 219

Варианты ...................................................................................................... 219

Газоразрядные индикаторы............................................................................... 219

Что может пойти не так?........................................................................220

Свечение от наводок ............................................................................................. 220
Невключение при слабом внешнем освещении ...................................... 220
Ранний выход из строя при работе на постоянном токе...................... 220
Ранний выход из строя вследствие скачков напряжения.................... 220
Замена .......................................................................................................................... 220

Статья 20. Люминесцентная лампа .................................... 221

Описание...................................................................................................... 221
Устройство................................................................................................... 222

Балласт и стартер.................................................................................................... 223
Мерцание.................................................................................................................... 224

Варианты ...................................................................................................... 224

Люминесцентные лампы с холодным катодом ......................................... 224
Размеры ....................................................................................................................... 225
Сравнение .................................................................................................................. 225

Параметры................................................................................................... 226

Световой поток ........................................................................................................ 226
Спектр........................................................................................................................... 226

XVIII

Оглавление Что может пойти не так?........................................................................226

Ненадежное включение....................................................................................... 226
Мерцание незадолго до окончания срока службы................................. 226
Невозможность регулировки интенсивности света............................... 227
Выгорание электродов......................................................................................... 227
Опасность ультрафиолетового излучения.................................................. 227

Статья 21. Лазер...................................................................... 229

Описание...................................................................................................... 229
Устройство................................................................................................... 230

Лазерный диод ......................................................................................................... 230
Когерентный свет.................................................................................................... 232

Варианты ...................................................................................................... 233

СО2-лазер .................................................................................................................... 233
Волоконный лазер.................................................................................................. 233
Кристаллический лазер........................................................................................ 233

Параметры................................................................................................... 233
Использование .......................................................................................... 234

Варианты применения.......................................................................................... 234

Что может пойти не так?........................................................................235

Риск получения травмы ....................................................................................... 235
Недостаточный отвод тепла............................................................................... 235
Неподходящий источник питания .................................................................. 235
Неправильная полярность................................................................................. 235

Статья 22. Светодиодный индикатор ................................ 237

Описание...................................................................................................... 238

Условные обозначения......................................................................................... 238
Типичное применение.......................................................................................... 239

Устройство................................................................................................... 239

Многоцветные светодиоды и смешение цветов ...................................... 240

Варианты ...................................................................................................... 240

Размер и форма........................................................................................................ 240
Сила света................................................................................................................... 240
Светоотдача ............................................................................................................... 241
Рассеяние.................................................................................................................... 241
Длина волны и цветовая температура.......................................................... 242
Встроенный резистор ........................................................................................... 243
Многоцветный светодиод................................................................................... 244
Инфракрасный светодиод .................................................................................. 244
Ультрафиолетовый светодиод .......................................................................... 244

XIX

Параметры................................................................................................... 244 Оглавление

Прямой ток................................................................................................................. 244
Слаботочные светодиоды ................................................................................... 245
Прямое напряжение.............................................................................................. 245
Индекс цветопередачи......................................................................................... 246
Ожидаемый срок службы.................................................................................... 246
Световая отдача и нагрев.................................................................................... 246
Угол обзора ................................................................................................................ 246

Использование .......................................................................................... 247

Полярность ................................................................................................................ 247
Номинал последовательного резистора ..................................................... 247
Светодиоды, соединенные параллельно..................................................... 248
Последовательное соединение нескольких светодиодов .................. 248
Сравнение с другими источниками света ................................................... 248
Другие варианты применения.......................................................................... 248

Что может пойти не так?........................................................................249

Чрезмерное прямое напряжение ................................................................... 249
Повышенный ток и нагрев.................................................................................. 249
Путаница при хранении....................................................................................... 249
Полярность ................................................................................................................ 249
Встроенные резисторы ........................................................................................ 249

Статья 23. Светодиод для освещения................................ 251

Описание...................................................................................................... 252

Тенденции стоимости и эффективности....................................................... 253
Условные обозначения......................................................................................... 253

Устройство................................................................................................... 253

Визуальные различия............................................................................................ 254
Попарное сравнение цветов ............................................................................. 256
Теплоотвод ................................................................................................................. 257
Светоотдача ............................................................................................................... 257
Регулировка силы света....................................................................................... 257
Ультрафиолетовое излучение........................................................................... 257
Вариации цвета........................................................................................................ 258

Варианты ...................................................................................................... 258

Сравнение .................................................................................................................. 259

Параметры................................................................................................... 260
Что может пойти не так?........................................................................261

Неправильное напряжение ............................................................................... 261
Перегрев ..................................................................................................................... 261
Проблемы при замене люминесцентных ламп светодиодными....... 261
Вводящая в заблуждение цветопередача ................................................... 262

XX

Оглавление > ИСТОЧНИКИ СВЕТА, ИНДИКАТОРЫ ИЛИ ДИСПЛЕИ

> > НЕСКОЛЬКО ИСТОЧНИКОВ ИЛИ ПАНЕЛЬ

Статья 24. Светодиодный дисплей..................................... 263

Описание...................................................................................................... 264
Устройство................................................................................................... 264
Варианты ...................................................................................................... 264

Сравнение с жидкокристаллическими дисплеями................................. 264
Семисегментные дисплеи ................................................................................... 265
Несколько цифр....................................................................................................... 266
Дополнительные сегменты................................................................................. 266
Матричные дисплеи............................................................................................... 268
Матрицы из пикселов............................................................................................ 268
Шкальный индикатор............................................................................................ 268
Одиночная световая полоска............................................................................ 269

Параметры................................................................................................... 269
Применение................................................................................................ 269

Семисегментный дисплей: основные понятия.......................................... 269
Управляющие микросхемы и мультиплексирование............................. 270
Микросхема управления 16-сегментным дисплеем............................... 272
Матричные светодиодные дисплейные модули ..................................... 272
Матрицы пикселов ................................................................................................. 272
Микросхема управления шкальным индикатором................................. 273
Шестнадцатеричная точечная матрица на одну цифру ........................ 274

Что может пойти не так?........................................................................275

Общий анод в сравнении с общим катодом............................................... 275
Неправильный номинал токоограничительного резистора.............. 275
Сложности при мультиплексировании......................................................... 275

Статья 25. Вакуумно-люминесцентный дисплей............. 277

Описание...................................................................................................... 277
Устройство ..................................................................................................278

Анод, катод и сетка ................................................................................................. 278

Использование .......................................................................................... 278

Современные применения................................................................................. 279

Варианты ...................................................................................................... 280

Цвет................................................................................................................................ 280
Наборы символов и пиктограммы.................................................................. 280
Сравнение .................................................................................................................. 280

Что может пойти не так?........................................................................281

Выцветание ................................................................................................................ 281

XXI

Статья 26. Электролюминесцентные устройства ............ 283 Оглавление

Описание...................................................................................................... 283
Устройство................................................................................................... 284

Люминофоры ............................................................................................................ 284
Происхождение термина .................................................................................... 284

Варианты ...................................................................................................... 284

Панели.......................................................................................................................... 284
Гибкие светящиеся ленты.................................................................................... 286
Световой шнур ........................................................................................................ 286
Органический светодиод .................................................................................... 287

> ИСТОЧНИКИ ЗВУКА

> > ЗУММЕРЫ

Статья 27. Звуковой преобразователь............................... 289

Описание...................................................................................................... 290
Устройство................................................................................................... 290
Варианты ...................................................................................................... 290

Электромагнитный преобразователь ........................................................... 290
Пьезоэлектрический преобразователь ....................................................... 290
Ультразвуковой преобразователь .................................................................. 291
Конструкция .............................................................................................................. 291

Параметры................................................................................................... 291

Диапазон частот....................................................................................................... 291
Давление звука......................................................................................................... 292
Взвешенные параметры звука .......................................................................... 293
Невзвешенные параметры звука..................................................................... 293
Положение при измерении................................................................................ 294
Ограничения ............................................................................................................. 294
Напряжение............................................................................................................... 295
Ток................................................................................................................................... 295

Использование .......................................................................................... 295

Подходящая интенсивность звука .................................................................. 295
Управление громкостью ...................................................................................... 295
Питание переменного тока ................................................................................ 295
Автоколебательный пьезопреобразователь ............................................. 295

Что может пойти не так?........................................................................296

Перенапряжение..................................................................................................... 296
Утечка ........................................................................................................................... 296
Проблемы при монтаже компонента............................................................. 296
Влажность................................................................................................................... 296

XXII

Оглавление Неверная идентификация компонента......................................................... 296
Подключение к микроконтроллеру ............................................................... 296

Статья 28. Звуковой извещатель ........................................ 297

Описание...................................................................................................... 297
Устройство................................................................................................... 297

Частота звука............................................................................................................. 298
Историческая справка.......................................................................................... 298

Варианты ...................................................................................................... 299

Звуковые сигналы ................................................................................................... 299
Конструкция .............................................................................................................. 299

Параметры................................................................................................... 299

Напряжение............................................................................................................... 300
Ток................................................................................................................................... 300
Частота ......................................................................................................................... 300
Продолжительность работы.............................................................................. 300

Использование .......................................................................................... 300

Подходящая интенсивность звука .................................................................. 300
Управление громкостью ...................................................................................... 301
Электрическое подключение............................................................................ 301

Что может пойти не так?........................................................................301

> ИСТОЧНИКИ ЗВУКА

> > ВОСПРОИЗВОДЯЩИЕ УСТРОЙСТВА

Статья 29. Наушники ............................................................. 303

Описание...................................................................................................... 303
Устройство................................................................................................... 304

Основные сведения о звуке ............................................................................... 304

Варианты ...................................................................................................... 305

Движущаяся обмотка ............................................................................................ 305
Другие типы ............................................................................................................... 306
Механическая конструкция ............................................................................... 306

Параметры................................................................................................... 308

Звуковое давление ................................................................................................. 308
Частотная характеристика.................................................................................. 308
Искажения .................................................................................................................. 309
Импеданс .................................................................................................................... 309

Что может пойти не так?........................................................................309

Перегрузка ................................................................................................................. 309
Нарушение слуха..................................................................................................... 309

XXIII

Неправильный импеданс .................................................................................... 310
Неправильное электрическое подключение............................................. 310

Статья 30. Динамик.................................................................311

Описание...................................................................................................... 312
Устройство................................................................................................... 312

Конструкция .............................................................................................................. 312
Улучшение воспроизведения высоких и низких частот....................... 314
Отверстия в корпусе.............................................................................................. 314
Резонанс ...................................................................................................................... 315
Миниатюрные динамики..................................................................................... 315

Варианты ...................................................................................................... 315

Электростатический динамик........................................................................... 315
Динамики с усилителем ....................................................................................... 316
Беспроводные динамики .................................................................................... 316
Инновационные конструкции........................................................................... 316

Параметры................................................................................................... 316
Что может пойти не так?........................................................................317

Повреждение ............................................................................................................ 317
Магнитное поле ....................................................................................................... 317
Вибрация..................................................................................................................... 317

Приложение. Описание электронного архива к книге ...319

Предметный указатель..........................................................321

XXIV Оглавление

ОБ АВТОРАХ

Чарльз Платт — пишущий редактор и обозреватель журнала «MAKE», в котором он
освещает темы из области электроники. Он является автором исключительно успеш-
ной книги для начинающих Make: Electronics и ее продолжения Make: More Electronics.
Его научно-фантастические романы в настоящее время переиздаются в издательстве
Stairway Press.
Чарльз в прошлом был ведущим автором в журнале «Wired», его перу также принад-
лежат различные книги по компьютерной тематике. В свою бытность инженером-
конструктором он разработал полуавтоматические устройства быстрого охлаждения
для медицинского применения, а также доставляемое по воздуху оборудование для
специалистов оперативного реагирования. Он самостоятельно разработал четыре
программных пакета математической графики. Чарльз начал увлекаться электрони-
кой, когда в возрасте 15 лет собрал телефонный автоответчик из кассетного магнито-
фона и реле от списанного военного оборудования. Он живет в малодоступной мест-
ности на севере штата Аризона, где у него есть своя мастерская для изготовления
макетов и устройств, о которых он пишет для журнала «MAKE».

Фредрик Янссон — физик из Финляндии, защитивший степень доктора фило-
софии (PhD) в университете Åbo Akademi University. В настоящее время он живет
в Нидерландах, где в вычислительной научной группе Амстердамского университе-
та занимается исследованиями по групповой робототехнике и имитации поведения
морских животных. Фредрику всегда нравилось разбирать на запчасти вышедшую из
строя бытовую технику. Иногда он выступает в качестве радиолюбителя с позывным
OH1HSN. Фредрик проверил фактические сведения в предыдущей книге Чарльза
Платта — Make: More Electronic.

Об авторах XXV

КАК ПОЛЬЗОВАТЬСЯ ЭТОЙ КНИГОЙ?

Эта книга представляет собой второй том трех- ● Том 1. Электрическая и электромаг-
томного издания, целью которого является нитная энергия и полупроводниковые
обзор наиболее широко используемых элек- приборы:
тронных компонентов. Оно может послужить
справочником для студентов, преподавателей, ♦ категорияэлектрическаяэнергиясодержит
инженеров и конструкторов-любителей. И хотя источники электроэнергии и методы ее
основную часть приведенной здесь информа- распределения, накопления, коммутации
ции можно отыскать в технической докумен- и преобразования;
тации, в учебниках, на веб-сайтах и в источни-
ках, которые поддерживают производители, ♦ категория электромагнитная энергия со-
в «Энциклопедии электронных компонентов» держит устройства, которые создают уси-
собраны вместе все разрозненные данные, ко- лие в линейном направлении, а также
торые предварительно проверены и хорошо устройства, создающие вращательное
упорядочены, причем иногда упомянуты такие движение;
подробности, которые трудно найти где-либо
еще. В каждой статье представлены типичные ♦ категория полупроводниковые приборы
способы применения устройств, возможные ва- содержит основные типы диодов и тран-
рианты замены, перекрестные ссылки на подоб- зисторов.
ные устройства, образцы схем, а также указаны
распространенные ошибки и проблемы. ♦ Состав первого тома приведен в табл. 1.

Более подробные причины создания этой энци- ● Том 2. Тиристоры(триодные тиристоры,
клопедии приводятся в предисловии к первому динисторы и симисторы), интегральные
тому. схемы, источники света, индикаторы
и дисплеи, источники звука:
Содержание томов
♦ категория полупроводниковые приборы
Из практических соображений, исходя из объ- включает рассмотрение тиристоров;
ема книги, было принято решение разделить
Энциклопедию электронных компонентов на три ♦ категория интегральные микросхемы раз-
тома. В каждом томе рассмотрены следующие делена на аналоговые и цифровые ком-
обширные темы: поненты;

♦ категория источники света, индикаторы
и дисплеи охватывает отражательные дис-
плеи, одиночные источники света, а также
дисплеи, испускающие свет;

♦ источники звука разделены на зуммеры,
генерирующие простой тон, и на устрой-
ства, воспроизводящие звуковой сигнал.

♦ Состав второго тома приведен в табл. 2.

Как пользоваться этой книгой? XXVII

Таблица 1. Предметно-ориентированная организация кате- Таблица 2. Предметно-ориентированная организация кате-
горий и статей в первом томе энциклопедии горий и статей во втором томе энциклопедии

Первичная Вторичная Тип компонента Первичная Вторичная Тип компонента
категория категория категория категория
Электрическая Производство Химический источник триодный тиристор
энергия Коммутация тока Полупровод- Тиристоры динистор
Перемычка никовые симистор
Электро- Распределение Предохранитель приборы Твердотельное реле
магнитная Кнопка Оптрон
энергия Преобразо- Переключатель Интегральные Аналоговые Компаратор
вание Галетный переключатель микросхемы Операционный усилитель
Полупровод- Поворотный энкодер Цифровой потенциометр
никовые Стабилизация Реле Цифровые Таймер
приборы Линейное Резистор Логический элемент
движение Потенциометр Источники Отражающие Триггер
Вращательное Конденсатор света, Сдвиговый регистр
движение Переменный индикаторы Одиночные Счетчик
конденсатор или дисплеи источники Шифратор
Один Катушка индуктивности Дешифратор
p-n-переход Трансформатор Несколько Мультиплексор
Несколько Источник питания AC-DC источников ЖК-индикатор
p-n-переходов Конвертер DC-DC или панель Лампа накаливания
Инвертор DC-AC Неоновая лампа
Стабилизатор Источники Зуммеры Люминесцентная лампа
напряжения звука Лазер
Электромагнит Воспроиз- Индикаторный светодиод
Соленоид водящие Светодиод для освещения
Электродвигатель устройства Светодиодный дисплей
постоянного тока Вакуумно-люминесцентный
Электродвигатель дисплей
переменного тока Электролюминесцентное
Серводвигатель устройство
Шаговый двигатель Звуковой преобразователь
Диод Звуковой извещатель
Однопереходный Наушники
транзистор Динамик
Биполярный транзистор
Полевой транзистор

● Том 3. Датчики. Как пользоваться этой книгой?
♦ Сфера датчиков стала настолько обшир-
ной, что для них потребовался отдельный
том. Категория датчики содержит устрой-
ства, которые воспринимают свет, звук,
тепло, движение, давление, наличие газа,
влажность, ориентацию в пространстве,
электрический ток, приближение чего-
либо, действие силы и радиации.

XXVIII

Общая организация книги определены лишь в такой мере, в какой это не-
обходимо во избежание путаницы.

Справочник — А если для вас представляет интерес теория, то
в сравнении с учебником вы без труда найдете множество книг по теории
электроники.
Как подразумевает название этой книги, она яв-
ляется справочником, а не учебником. Другими Структура
словами, она не начинается с элементарных по-
нятий, от которых идет последовательный пере- Энциклопедия разделена на статьи, каждая из
ход к более сложным вещам. которых посвящена какому-либо обширно-
му типу компонентов. Следующие два правила
Вы можете открыть книгу на любой странице, определяют, будет ли какой-либо компонент
отыскать интересующую вас тему, выяснить то, полностью рассмотрен в одной статье или ока-
что вам необходимо узнать, а затем отложить жется внутри какой-либо другой:
книгу в сторону. Если вы решите читать ее от на-
чала до конца, то не обнаружите последователь- ● компонент заслуживает собственной
ного изложения понятий с нарастающей слож- статьи, если он: а) широко распространен
ностью. или б) применяется не столь широко,
но обладает своеобразием и, возможно,
Мои предыдущие книги: Make: Electronics1 и некоторым историческим статусом. Широко
Make: More Electronics2 следуют подходу, харак- распространенным компонентом может
терному для учебников. Однако их охват не оказаться биполярный транзистор, а ком-
столь обширен как в этой энциклопедии, по- понентом, который встречается нечасто, но
скольку в учебнике значительное место неиз- обладает уникальными особенностями, мог
бежно отводится на пошаговые объяснения бы стать однопереходный транзистор;
и инструкции.
● компонент не заслуживает собственной
Теория и практика статьи, если он: а) используется редко или
б) очень схож по функциям с другим ком-
Эта книга ориентирована в большей степени на понентом, который применяется более ши-
практику, чем на теорию. Я подразумеваю, что роко. Например, реостат отнесен к статье
читатель желает узнать главным образом об ис- потенциометр, а кремниевый диод, ста-
пользовании электронных компонентов, а не о билитрон и германиевый диод объединены
том, почему они работают именно так, а не ина- в статье диод.
че. Следовательно, я не включил в книгу никаких
доказательств формул и определений из теории К этим руководящим принципам неизбежно по-
электричества, а также сколь-нибудь обширных требовались уточнения, которые в некоторых
исторических сведений. Единицы измерения случаях могут показаться произвольными. Мое
окончательное решение основано на том, где
1 На русском языке книга Ч. Платта «Make: Electronics» я ожидал бы увидеть какой-либо компонент,
вышла в издательстве «БХВ-Петербург» под названием если бы сам стал его отыскивать.
«Электроника для начинающих» (http://www.bhv.ru/
books/book.php?id=189967). — Ред. Поиск компонента
2 На русском языке книга Ч. Платта «Make: More Elec-
tronics» вышла в издательстве «БХВ-Петербург» под Статьи расположены не в алфавитном поряд-
названием «Электроника: логические микросхемы, ке, а сгруппированы по категориям, подобно
усилители и датчики для начинающих» (http://www. тому как в библиотеке книги, не относящиеся
bhv.ru/books/book.php?id=193257). — Ред.

Как пользоваться этой книгой? XXIX

к художественной литературе, размещены в со- Добавления и исключения
ответствии с системой Дьюи3. Это удобно, если
вы не знаете в точности, что ищете, или вам Возникает также вопрос, что является, а что не
неизвестны все варианты, которые могут быть является компонентом. Например, считать ли
доступны для выполнения задуманной вами за- компонентом провод? Нет, не для целей этой эн-
дачи. циклопедии. А как насчет конвертера DC-DC?
Поскольку теперь поставщики компонентов вы-
Каждая первичная категория разделена на под- пускают и продают такие конвертеры в виде го-
категории, которые, в свою очередь, разде- товых устройств, они были включены в первый
лены по типам компонентов (см. табл. 1 и 2). том энциклопедии в качестве компонентов.
Эта иерархия в виде строки пути приводится
в верхней части (колонтитуле) каждой страни- Множество подобных решений пришлось при-
цы статьи. Статья динистор, например, снабже- нимать в каждом конкретном случае. Безусловно,
на следующим колонтитулом: некоторые читатели не согласятся с окончатель-
ным выбором, но примирить все противоречия
полупроводниковые приборы > было бы все равно невозможно. Что касается
тиристоры > динистор меня, то лучшее, что я смог, — это создать кни-
гу, которая организована таким образом, чтобы
В любой классификации обычно встречают- она устраивала меня, когда я пользуюсь ею сам.
ся исключения. Вы можете, например, купить
микросхему, содержащую резисторную сборку. Выделение текста
С технической точки зрения, это аналоговая ин-
тегральная микросхема, но следует ли отнести В каждой статье полужирным шрифтом выде-
это устройство к интегральным коммутаторам лено первое (а иногда и некоторые последующие)
и компараторам? Вряд ли, и было принято ре- упоминание названия какого-либо компонента,
шение поместить его в первом томе в статью которому посвящена отдельная статья. Другие
резистор, поскольку это показалось мне более важные термины электроники или названия ком-
удобным. понентов могут быть выделены курсивом.

Некоторые компоненты обладают смешанны- Названия компонентов, а также категорий, к ко-
ми функциями. Так, например, мультиплексор торым они относятся, набраны строчными бук-
способен пропускать аналоговые сигналы, а его вами, кроме тех случаев, когда термин содержит
название может быть снабжено прилагательным прописные буквы, поскольку является аббревиа-
«аналоговый». Тем не менее, он управляется турой или представляет торговую марку. Так, на-
цифровым способом и применяется, в основном, пример, подстроечный резистор Trimpot является
в сочетании с другими цифровыми интеграль- торговой маркой компании Bourns, а подстроеч-
ными схемами. Это оправдывает его отнесение ный потенциометр — нет. ЖКД представляет со-
к категории цифровых компонентов. бой аббревиатуру, а светодиод (сокращение на-
звания светоизлучающий диод) — нет.

3 Dewey Decimal System, десятичная система класси- В Европе принято при указании дробных номи-
фикации Дьюи — библиотечная система классифика- налов компонентов опускать десятичный раз-
ции книг, при которой все области знания делятся делитель. Таким образом, номиналы в 3,3 и
на 10 классов, а внутри каждого класса выделяются 4,7 кОм будут обозначены на схеме как 3K3 и
десятичные подклассы, разделы и подразделы. Изоб- 4K7. Подобный стиль в США широко не приме-
ретена в 1876 г. М. Дьюи. На этой системе основана няется и в этой энциклопедии не использован.
классификация Библиотеки Конгресса, а также боль-
шинство библиотечных классификаций, применяемых Математические формулы написаны в стиле,
в мире. — Примеч. перев. который характерен для языков программи-

XXX Как пользоваться этой книгой?

рования. Символ звездочки (*) указан вместо Провода, в месте пересечения которых нет точ-
знака умножения, а слэш (/) означает деление. ки, не образуют соединения. Варианты, пока-
Когда какие-либо величины заключены в скоб- занные справа внизу, иногда можно встретить в
ки, начинать вычисления следует с них. Когда других книгах, но здесь они не используются.
пары скобок вложены друг в друга, то наиболее
глубоко расположенная пара указывает на опе- Все схемы расположены на светло-синем (се-
рации, которые должны быть выполнены пер- ром, в монохромном представлении) фоне. Это
выми. Вот пример такой формулы: позволяет выделить белым цветом такие компо-
ненты, как переключатели, транзисторы и све-
A = 30 / (7 + (4 * 2)) тодиоды, привлекая внимание к ним и уточняя
границы компонента. Другого смысла у белых
Вычисления следует начинать с умножения 4 областей нет.
на 2 (получится 8), после чего прибавляется 7
(получится 15), а затем 30 делится на получен- Фон на фотографиях
ный результат, и в итоге значение A становится
равным 2. На всех снимках компонентов присутствует фо-
новая сетка, которая разделена на квадраты со
Договоренности об условных стороной в 2,5 мм. И хотя эта сетка является
обозначениях на схемах виртуальной, ее масштаб соответствует разграф-
ленной бумаге, помещенной непосредственно за
На рис. 1 показаны обозначения, в соответствии компонентом. Если компонент сфотографиро-
с которыми выполнены все схемы, приведенные ван под углом, то эта сетка может повторять угол
в этой книге. Черная точка всегда обозначает наклона, в результате чего квадраты окажутся
подключение, и, кроме того — чтобы исключить видимыми в перспективе.
двусмысленное толкование — вместо обозна-
чения, приведенного справа вверху, применя- Цвет фона на снимках подбирался для контраста
ется вариант, изображенный вверху в центре. с цветом компонентов или для лучшего зритель-
ного восприятия. Другого смысла он не несет.

Рис. 1. Договоренности, которые применяются для схем Доступность компонентов
в этой книге
Поскольку нет возможности узнать, будет ли
в дальнейшем выпускаться какой-либо компо-
нент, в этой энциклопедии конкретные типоно-
миналы указаны с осторожностью. Чтобы оты-
скать какой-либо компонент для специального
применения, потребуется зайти на веб-сайты,
поддерживаемые поставщиками продукции.
При подготовке этой книги часто использова-
лись ресурсы следующих поставщиков:

● Mouser Electronics (mouser.com);
● Jameco Electronics (jameco.com).

При поиске устаревших компонентов или от-
дельных экземпляров, в том числе бывших в
употреблении, может быть полезен интернет-
магазин eBay.

Как пользоваться этой книгой? XXXI

Ошибки и опечатки Специалисты в области технологий, разработ-
чики ПО, веб-дизайнеры, бизнесмены и люди
Если вы уверены в том, что обнаружили в этой творческих профессий используют библиотеку
книге ошибку, указания о том, как сообщить Safari Books Online как основной ресурс для ис-
о ней, находятся на странице bit.ly/eec_v2_ следования, решения проблем, обучения и сер-
errata4. тификационных тренингов.

Прежде чем отправлять сообщение об ошибке, Библиотека Safari Books Online предлагает ши-
пожалуйста, ознакомьтесь со списком уже под- рокий набор планов и тарифов для предпри-
твержденных ошибок, чтобы убедиться в том, нимателей, правительственных организаций,
что ее еще не заметил какой-либо другой чита- учебных заведений и частных лиц.
тель.
Пользователи сервиса получают доступ к ты-
Я ценю обратную связь с читателями и поддер- сячам книг, обучающим видеоматериалам и к
живаю ее. Но прежде чем вы опубликуете свой готовящимся к публикации рукописям в обшир-
отзыв на каком-либо сайте вроде Amazon, обра- ной базе с возможностью поиска от таких изда-
щаюсь с просьбой: пожалуйста, осознавайте ту телей, как Maker Media, O’Reilly Media, Prentice
силу, которой вы обладаете как читатель, и при- Hall Professional, Addison-Wesley Professional,
меняйте ее должным образом. Единственный Microsoft Press, Sams, Que, Peachpit Press, Focal
негативный отклик может создать намного Press, Cisco Press, John Wiley & Sons, Syngress,
больший эффект, чем вы ожидали, — он легко Morgan Kaufmann, IBM Redbooks, Packt, Adobe
может перевесить полдюжины положительных Press, FT Press, Apress, Manning, New Riders,
отзывов. Если вам кажется, что вы не получили McGraw-Hill, Jones & Bartlett, Course Technology
достаточно быстрый или адекватный ответ на и сотен других. Для получения более детальной
веб-странице издательства O’Reilly, упомянутой информации посетите сайт Safari Books Online.
ранее, можете прислать мне электронное пись-
мо по адресу: Как с нами связаться?

[email protected]

Я просматриваю этот ящик время от времени, Пожалуйста, присылайте издателю коммента-
иногда лишь раз в пару недель. Но отвечаю на рии и вопросы, относящиеся к этой книге, по
все письма. адресу:

Библиотека Safari® Books ● MAKE
Online
● 1005 Gravenstein Highway North
Safari Books Online представляет собой онлайн-
библиотеку с выдачей материалов по запросу, ● Sebastopol, CA 95472
которая позволяет быстро найти ответы на ваши
вопросы среди более чем 7500 справочников и ● 800-998-9938 (в США или Канаде)
видеоматериалов, посвященных технологии и
конструированию. ● 707-829-0515 (международный или мест-
ный)
4 Оставить свои комментарии к русскому переводу
этой книги можно на посвященной ей странице сайта ● 707-829-0104 (факс)
издательства «БХВ-Петербург» по адресу www.bhv. Группа MAKE объединяет, воодушевляет, ин-
ru. — Ред. формирует и поддерживает растущее сообще-
ство творческих людей, которые создают свои
изумительные проекты во дворах, в подвалах и
гаражах. Группа MAKE приветствует ваше право
подстраивать, изменять и использовать любую

XXXII Как пользоваться этой книгой?

технологию в соответствии с вашим желанием. Благодарности
Аудитория MAKE продолжает расти в качестве
культурного сообщества, которое верит в улуч- Любой справочник основывается на множестве
шение самих себя, окружающей среды и систе- источников. Техническая документация и ру-
мы образования — всего нашего мира в целом. ководства, предоставляемые производителями
Это намного больше, чем просто объединение компонентов, рассматривались при подготовке
людей, это всемирное движение, во главе кото- этой книги в качестве онлайн-источников, наи-
рого находится группа MAKE — мы называем более заслуживающих доверия. В дополнение к
его Maker Movement («Движение творцов»). ним использована информация от поставщиков
компонентов, из учебных пособий, справочных
Чтобы получить дополнительную информацию ресурсов, создаваемых пользователями, а также
о движении MAKE, посетите нас онлайн: сведения, опубликованные на сайтах любителей
конструирования.
● журнал MAKE: http://makezine.com/mag-
azine/; Весьма информативными оказались для меня
следующие книги:
● выставка Maker Faire: http://makerfaire.
com; ● Boylestad, Robert L. and Nashelsky, Louis:
Electronic Devices and Circuit Theory, 9th edi-
● сайт Makezine.com: http://makezine.com; tion. Pearson Education, 2006;
● магазин Maker Shed: http://makershed.
● Braga, Newton C.: CMOS Sourcebook. Sams
com/. Technical Publishing, 2001;

По адресу http://bit.ly/encyclopedia_of_ ● Hoenig, Stuart A.: How to Build and Use
electronic_components_v25 расположена по- Electronic Devices Without Frustration, Panic,
священная этой книге специальная веб-страни- Mountains of Money, or an Engineering Degree,
ца, на которой приведены опечатки, примеры 2nd edition. Little, Brown, 1980;
и дополнительная информация.
● Horn, Delton T.: Electronic Components. Tab
Электронный архив Books, 1992;

Учитывая, что русское издание книги выходит ● Horn, Delton T.: Electronics Theory, 4th edi-
в черно-белом варианте, в отличие от ориги- tion. Tab Books, 1994;
нального цветного, что может сказаться на пра-
вильности восприятия цветных компонентов на ● Horowitz, Paul and Hill, Winfield: The Art of
имеющихся в ней иллюстрациях, издательство Electronics, 2nd edition. Cambridge University
«БХВ-Петербург» разместило все иллюстрации Press, 1989;
книги в электронном архиве, доступном для за-
качки с FTP-сервера издательства по ссылке ● Ibrahim, Dogan: Using LEDs, LCDs, and GLCDs
ftp://ftp.bhv.ru/9785977537490.zip или со in Microcontroller Projects. John Wiley & Sons,
страницы книги на сайте www.bhv.ru. Кроме 2012;
того, наиболее важные для понимания материа-
ла книги иллюстрации вынесены на цветную ● Kumar, A. Anand: Fundamentals of Digital
вклейку. Circuits, 2nd edition. PHI Learning, 2009;

5 Речь здесь идет, разумеется, об исходной, американ- ● Lancaster, Don: TTL Cookbook. Howard W.
ской версии книги. — Ред. Sams & Co, 1974;

● Lenk, Ron and Lenk, Carol: Practical Lighting
Design with LEDs. John Wiley & Sons, 2011;

● Lowe, Doug: Electronics All-in-One for Dummies.
John Wiley & Sons, 2012;

Как пользоваться этой книгой? XXXIII

● Mims III, Forrest M.: Getting Started in проекта. Филипп Марек (Philipp Marek) и Стив
Electronics. Master Publishing, 2000; Конклин (Steve Conklin) проверили текст на на-
личие ошибок. Издательство Maker Media про-
● Mims III, Forrest M.: Electronic Sensor Circuits явило веру в мой труд, а Кевин Келли (Kevin
& Projects. Master Publishing, 2007; Kelly) невольно повлиял на меня своей легендар-
ной заинтересованностью в «доступе к инстру-
● Mims III, Forrest M.: Timer, Op Amp, & ментам». Изначально же радость конструиро-
Optelectronic Circuits and Projects. Master вания мне вернули Марк Фрауэнфельдер (Mark
Publishing, 2007; Frauenfelder) и Гарет Брэнвин (Gareth Branwyn),
причем последний также оживил мой интерес
● Predko, Mike: 123 Robotics Experiments for the к электронике.
Evil Genius. McGraw-Hill, 2004;
Проверку основных сведений выполняли Эрик
● Scherz, Paul: Practical Electronics for Inventors, Моуберг (Eric Moberg), Крис Лиракис (Chris
2nd edition. McGraw-Hill, 2007; Lirakis), Джейсон Джордж (Jason George), Рой
Рейби (Roy Rabey), Эмре Танкер (Emre Tuncer)
● Williams,Tim:TheCircuitDesigner’sCompanion, и Патрик Фагг (Patrick Fagg). Я в долгу перед
2nd edition. Newnes, 2005. ними за оказанную помощь. Ответственность за
все оставшиеся ошибки, естественно, лежит на
Широко использовал я также информацию с мне.
сайтов поставщиков, в особенности этих:
И, наконец, я хотел бы упомянуть своих давних
● Mouser Electronics (mouser.com); школьных приятелей: Хью Левинсона (Hugh
● Jameco Electronics (jameco.com); Levinson), Патрика Фагга (Patrick Fagg), Грэхема
● All Electronics (allelectronics.com); Роджерса (Graham Rogers), Уильяма Эдмондсона
● sparkfun (sparkfun.com); (William Edmondson) и Джона Уитти (John Witty),
● Electronic Goldmine которые помогли мне понять, что быть зануд-
ным подростком, собирающим собственную
(goldmine-elec-products.com); аудиоаппаратуру, вполне нормально — задолго
● Adafruit (adafruit.com); до того, как появилось словечко «ботаник».
● Parallax, Inc. (parallax.com).
Чарльз Платт, 2014 г.
Весомую поддержку я также получил от редак-
тора книги Брайана Джепсона (Brian Jepson) —
он чрезвычайно помог мне в подготовке этого

XXXIV Как пользоваться этой книгой?

полупроводниковые приборы > тиристоры > триодный тиристор 1

ТРИОДНЫЙ ТИРИСТОР

Триодный тиристор (по англ. SCR, Silicon-Controlled Rectifier — крем-
ниевый управляемый выпрямитель) представляет собой разновид-
ность тиристора с управляющим электродом. Под тиристором мы
понимаем здесь полупроводниковый прибор, состоящий из четы-
рех или более чередующихся слоев кремния p- и n-типа. Поскольку
триодный тиристор предшествовал появлению интегральных схем
и в своем простейшем варианте представляет собой единый много-
слойный полупроводник, в этой энциклопедии он рассматривается
в качестве дискретного компонента. Когда же тиристор сочетается
в едином блоке с другими компонентами (например, в твердотель-
ном реле), его следует рассматривать как часть интегральной ми-
кросхемы.

Среди других типов тиристоров также выделяются динистор и сими-
стор, каждому из которых посвящена здесь соответствующая статья.

Менее распространенные типы тиристоров, такие как запираемый
тиристор и кремниевый управляемый переключатель (тиристор с
двумя управляющими электродами), в этой энциклопедии не рас-
сматриваются.

ДРУГИЕ РОДСТВЕННЫЕ КОМПОНЕНТЫ:

• динистор (см. статью 2)
• симистор (см. статью 3)

Описание Триодный тиристор — это в действительности
лишь одна из разновидностей тиристора, хотя
В 20-е годы прошлого века в качестве переклю- зачастую оба эти термина используются как си-
чателя и выпрямителя использовалась газона- нонимы. В текстах, содержащих общую инфор-
полненная трубка, называемая тиратроном. мацию о тиристорах, на самом деле может идти
В 1956 году компания «Дженерал Электрик» речь о триодном тиристоре, и наоборот. Однако
(General Electric) представила полупроводни- в этой энциклопедии триодный тиристор, ди-
ковый вариант этого устройства, получивший нистор и симистор рассматриваются как от-
название тиристор. В обоих случаях названия дельные разновидности тиристора.
были позаимствованы у щитовидной железы
(thyroid gland), которая управляет скоростью Итак, триодный тиристор — это полупроводни-
потребления энергии в человеческом теле. ковый переключатель, способный в большин-
Тиратрон и впоследствии тиристор позволили стве случаев пропускать большой ток при высо-
управлять сильными токами. ком напряжении. Как и в случае с биполярным

Триодный тиристор 1

Устройство полупроводниковые приборы > тиристоры > триодный тиристор

транзистором, запуск триодного тиристора про- обозначения триодного тиристора от символа
исходит при подаче напряжения на его управ- однопереходного транзистора с управляе-
ляющий электрод. Но в отличие от транзисто- мым порогом, изображенного на рис. 1.2.
ра, триодный тиристор пропускает ток даже в
том случае, когда напряжение на управляющем Особенности переключения
электроде падает до нуля.
При нахождении в пассивном (закрытом, не-
Устройство проводящем) состоянии триодный тиристор не
проводит ток между анодом и катодом в обо-
Триодный тиристор предназначен для пропуска их направлениях, хотя, как правило, неболь-
электрического тока только в одном направле- шой ток утечки все же присутствует. Когда на
нии. В обратном направлении ток через прибор управляющий электрод триодного тиристора
проходит только в том случае, когда обратный подается положительное напряжение, ток мо-
потенциал превышает величину напряжения жет пойти от анода к катоду, но ток в обратном
пробоя, однако такой режим работы триодного направлении — от катода к аноду — все равно
тиристора, скорее всего, приведет к его повреж- блокируется. Когда же сила тока достигнет уров-
дению. В сравнении с ним, динистор и симистор ня тока включения, ток будет продолжать идти
являются двунаправленными устройствами. даже после того, как запускающее напряжение
упадет до нуля, — эта особенность позволяет
Триодный тиристор имеет три вывода: анод, называть триодный тиристор регенеративным
катод и управляющий электрод. На рис. 1.1 устройством.
изображены функционально идентичные раз-
новидности его условного обозначения (более Если ток между анодом и катодом начнет сни-
ранние варианты обозначения могли быть об- жаться, но напряжение на управляющем элек-
ведены кружком, однако такой стиль устарел). троде при этом будет по-прежнему оставаться
Следует обращать особое внимание на отличие равным нулю, протекание тока будет продол-
жаться до тех пор, пока его величина не упадет
Рис. 1.1. Два функционально идентичных условных обозна- ниже так называемого удерживающего тока, —
чения триодного тиристора (символ, изображенный слева, и только после этого ток через прибор прекра-
применяется чаще) тится (тиристор закроется). Таким образом,
единственный способ прекращения протекания
тока через триодный тиристор — это уменьше-
ние его силы или попытка пропуска тока в об-
ратном направлении. Заметьте, что величина
тока, протекающего в отсутствие управляющего
напряжения через триодный тиристор в откры-
том состоянии, является функцией его силы,
а не напряжения.

Рис. 1.2. Символ, изображенный здесь, используется для од- В отличие от транзистора, триодный тиристор
нопереходного транзистора с управляемым порогом, — сле-
дует обращать особое внимание на его отличие от обозначе- может быть либо «включен» (открыт), либо «вы-
ния триодного тиристора
ключен» (закрыт), и не может использоваться
как усилитель тока. Как и диод, триодный тири-

стор предназначен для пропускания тока только
в одном направлении (отсюда и термин выпря-
митель в его полном названии). После включе-

ния триодного тиристора импеданс между его

2 Статья 1

полупроводниковые приборы > тиристоры > триодный тиристор Устройство

анодом и катодом достаточно мал, что позволя- Конструкция триодных тиристоров позволяет
ет отводить тепло даже при высокой мощности. применять их в широком диапазоне напряжений
и токов. Так, на рис. 1.3 изображен триодный
Способность триодного тиристора пропускать тиристор, рассчитанный во включенном состоя-
сравнительно большой ток делает его пригод- нии на ток силой 4 А (имеется в виду среднеква-
ным для управления питанием, подаваемым на дратичная сила переменного тока). Среди сфер
электродвигатели и резистивные нагреватели, применения такого триодного тиристора можно
а высокая скорость переключения позволяет выделить системы зажигания небольших двига-
триодному тиристору прерывать и сокращать телей и защиту от перенапряжений методом за-
положительную полуволну переменного тока, корачивающей перемычки (см. рис. 1.15) — такое
уменьшая среднюю подаваемую мощность, — название устройство получило потому, что оно
этот эффект известен как регулирование фазы. сразу же заземляет источник питания во мно-
Триодные тиристоры используются также и для гом подобно перемычке, установленной между
защиты от перенапряжений. клеммами автомобильного аккумулятора (но,
к счастью, с менее печальными последствиями).

Триодный тиристор, изображенный на рис. 1.4,
в выключенном состоянии может выдерживать
напряжение до 800 В со среднеквадратичной
силой тока до 55 А. Возможные сферы его при-
менения включают в себя выпрямление пере-
менного тока, защиту методом закорачивающей
перемычки, сварку и зарядку аккумуляторов.
Компонент, приведенный на рис. 1.5, в выклю-
ченном состоянии выдерживает напряжение
в 50 В при силе тока 25 А.

Рис. 1.3. Триодный тиристор, выдерживающий в выключен- Чтобы оценить размеры компонентов, учиты-
ном состоянии напряжение до 400 В со среднеквадратичной вайте, что расстояние между линиями сетки на
силой тока не более 4 А этих иллюстрациях составляет 2,5 мм.

Рис. 1.4. Триодный тиристор, выдерживающий в выключен- Рис. 1.5. Триодный тиристор штыревой конструкции, выдер-
ном состоянии напряжение до 800 В со среднеквадратичной живающий в выключенном состоянии напряжение до 50 В со
силой тока, не превышающей 55 А среднеквадратичной силой тока, не превышающей 25 А

Триодный тиристор 3

Устройство полупроводниковые приборы > тиристоры > триодный тиристор

Внутренняя структура Несмотря на то, что на самом деле конфигура-
ция кремниевых сегментов не такая простая и не
Функционирование триодного тиристора очень такая линейная, как показано на рисунке, все же
напоминает совместную работу p-n-p- и n-p-n- не будет ошибкой описать триодный тиристор
транзисторов (рис. 1.6). На этой упрощенной как p-n-p-n-устройство.
схеме видно, что до тех пор, пока на «управля-
ющий» электрод подается нулевое напряжение, Триодный тиристор можно сравнить с реле
нижний (n-p-n) транзистор остается закрытым. с блокировкой, но при этом тиристор работает
Следовательно, верхний (p-n-p) транзистор не значительно быстрее и более надежен.
может потреблять ток и также закрыт. Когда на
управляющий электрод подается напряжение, Напряжение пробоя
нижний транзистор начинает потреблять ток и напряжение включения
верхнего, что приводит к включению последне-
го. Теперь, благодаря созданию положительной Графики на рис. 1.8 иллюстрируют поведение
петли обратной связи, оба транзистора будут гипотетического триодного тиристора. Эти кри-
продолжать проводить ток, даже когда подача вые можно сравнить с кривыми для динистора
питания на управляющий электрод прекратится. (см. рис. 2.5) и симистора (см. рис. 3.10). Если
начать с нулевого напряжения, приложенного
На рис. 1.7 (слева) изображены те же транзисто- между анодом и катодом, и с нулевого тока (т. е.
ры, но в упрощенной форме — в виде «сэндви- из центра графика), то при подаче на анод все бо-
чей», состоящих из слоев кремния p- и n-типа, и лее отрицательного напряжения по отношению
их комбинация в триодном тиристоре (справа).

Рис. 1.6. Триодный тиристор работает подобно объединению
транзисторов n-p-n- и p-n-p-типа

Рис. 1.7. Два транзистора с рис. 1.6, упрощенно представлен- Рис. 1.8. Сплошная линия показывает зависимость тока, про-
ные в виде двух стопок из слоев кремния p- и n-типа (слева); ходящего между анодом и катодом гипотетического триодно-
справа эти слои объединены в триодный тиристор го тиристора, от напряжения, при условии, что на управляю-
щий электрод подано запускающее напряжение. Поведение
триодного тиристора при отсутствии на управляющем элек-
троде запускающего напряжения отмечено здесь пунктирной
линией

4 Статья 1

полупроводниковые приборы > тиристоры > триодный тиристор Устройство

к катоду (мы как бы пытаемся вынудить триод- Демонстрация работы
ный тиристор к пропусканию обратного тока — триодного тиристора
левая ветвь кривой) будет наблюдаться неболь-
шой ток утечки, эта область выделена темным На рис. 1.9 кнопка S1 подает на управляющий
цветом (масштаб не соблюден). Наконец, в электрод триодного тиристора напряжение,
какой-то момент будет достигнуто напряжение переключающее триодный тиристор в самопод-
пробоя — в этой точке отрицательный потенци- держиваемый проводящий режим. Когда кнопка
ал приводит к пробою переходов триодного ти- S1 будет отпущена, измеритель покажет, что ток
ристора, что сопровождается резким падением между анодом и катодом продолжает протекать.
импеданса устройства, увеличением обратного Сила удерживающего тока для предлагаемого в
тока в анодной цепи и, может повлечь за собой этой схеме триодного тиристора марки X0403DF
повреждение триодного тиристора. составляет 5 мА — такую силу тока способен
обеспечить источник постоянного тока с напря-
Если же мы приложим на анод все более поло- жением 5 В, при этом в цепи должен присутство-
жительное по отношению к катоду напряжение вать резистор с сопротивлением 1 кОм (при не-
(правая ветвь кривой), то возможны два вари- обходимости сопротивление резистора можно
анта развития событий: уменьшить до 680 Ом).

● напряжение на управляющем электроде от- При нажатии на кнопку S2 ток прекратится и не
сутствует — при этом протекает небольшой возобновится, даже когда кнопка S2 будет отпу-
ток утечки до тех пор, пока приложенный щена. С другой стороны, нажатие на кнопку S3,
потенциал на аноде не достигнет значения когда триодный тиристор включен, пустит ток в
напряжения включения, — в этот момент обход тиристора, и при отпускании этой кнопки
прямой ток через триодный тиристор резко ток через тиристор также не возобновится.
возрастает и прибор не выключается, даже
если напряжение уменьшится. Эту ситуацию Таким образом, триодный тиристор может быть
иллюстрирует пунктирный участок кривой; выключен нажатием либо подключенной после-
довательно с ним нормально замкнутой кнопки
● на управляющем электроде присутствует (которая прервет анодный ток), либо подклю-
положительное напряжение — триодный ченной параллельно нормально разомкнутой
тиристор начинает пропускать ток при кнопки (которая отведет ток).
анодном напряжении, намного меньшем,
чем напряжение включения. Поведение
триодного тиристора в таких условиях
иллюстрирует сплошная линия в правой
верхней части рис. 1.8.

Примечание

В действительности триодный тиристор предна-
значен для работы при положительном напряже-
нии на управляющем электроде, и если триодный
тиристор используется по назначению, то напря-
жение на приборе не должно достигать напряже-
ния пробоя и напряжения включения.

Рис. 1.9. В этой схеме кнопка S1 включает триодный тиристор,
а кнопки S2 или S3 выключают его

Триодный тиристор 5

Варианты полупроводниковые приборы > тиристоры > триодный тиристор

На рис. ЦВ-1.10 показана эта простая демон- Варианты
страционная схема, собранная на макетной
плате. Здесь красный и синий провода подают Триодные тиристоры на рынке доступны в ва-
постоянное напряжение 5 В, две красные кноп- риантах для поверхностного монтажа, для уста-
ки — тактильные переключатели: верхняя левая новки в монтажные отверстия, а также в вари-
кнопка соответствует кнопке S1 на схеме, а ниж- анте со штыревым корпусом, допускающим ра-
няя правая — кнопке S3. Большой переключа- боту с повышенным напряжением и силой тока.
тель с прямоугольной клавишей в правом верх- Некоторые триодные тиристоры специального
нем углу макета — кнопка S2, она нормально назначения могут управлять током силой в не-
замкнута и размыкается при нажатии. Движок сколько сотен ампер, а триодные тиристоры вы-
синего квадратного подстроечного резистора сокой мощности способны коммутировать ток
установлен в среднее положение. силой в несколько тысяч ампер и применяются
в распределительных системах с напряжением
более 10 000 В. Такие устройства являются узко-
специализированными и не включены в эту эн-
циклопедию.

Параметры

В этом разделе мы рассмотрим типичные пара-
метры триодного тиристора общего назначения.
При этом нужно иметь в виду, что падение на-
пряжения на любом триодном тиристоре при
прямом включении составляет от 1 до 2 В, в за-
висимости от марки прибора.

Рис. ЦВ-1.10. Демонстрационная схема с триодным тиристо- Поскольку триодный тиристор часто исполь-
ром на макетной плате: две красные круглые кнопки соот- зуется для коммутации переменного синусои-
ветствуют кнопкам S1 и S3 на схеме (см. рис. 1.9), а большая дального напряжения, то величина силы тока,
прямоугольная кнопка в правом верхнем углу макета соот- которую этот компонент может через себя про-
ветствует кнопке S2 пустить, обычно выражается через среднеква-
дратичное пиковое значение.

Применение Часто используемые сокращения
в цепях переменного тока
● VDRM — максимальное прямое повторяющее-
Если триодный тиристор включен в цепь пере- ся напряжение, которое может быть подано
менного тока, то он закрывается при каждом от- на анод, при условии, что на управляющий
рицательном полупериоде и открывается вновь электрод напряжение не подается (когда
при каждом положительном. Благодаря этому триодный тиристор закрыт).
триодный тиристор используется главным об-
разом в качестве управляемого выпрямителя, ● VRRM — максимальное обратное повто-
способного достаточно быстро переключаться ряющееся напряжение, которое может
и ограничивать ток, проходящий через него на быть подано на анод, при условии, что
каждом полупериоде. на управляющий электрод напряжение
не подается (когда триодный тиристор
закрыт).

6 Статья 1

полупроводниковые приборы > тиристоры > триодный тиристор Использование

● VTM — максимальное напряжение во между анодом и катодом от 1 до 10 А. В некото-
включенном состоянии (когда триодный рых случаях допускается напряжение до 500 В.
тиристор открыт). Индекс «Т» означает, Максимально допустимый ток утечки в выклю-
что эта величина меняется в зависимости от ченном состоянии может достигать 0,5 мА, а
температуры. минимальный — 0,5 мкА. Запускающее напря-
жение на управляющем электроде, как прави-
● VGM — максимальное прямое напряжение ло, варьируется от 0,8 до 1,5 В, а запускающий
управления. ток — от 0,2 до 15 мА.

● VGT — минимальное напряжение управле- Модели для установки в монтажные отверстия
ния, требующееся для включения триодно- могут быть размещены в корпусе типа ТО-92
го тиристора (запускающее напряжение). (как дискретные транзисторы) или, что встре-
чается более часто, в корпусе ТО-220 (как обыч-
● VGD — максимальное напряжение управле- ный одноамперный стабилизатор напряжения).
ния, подача которого не приведет к включе- Максимальный ток для таких триодных тири-
нию триодного тиристора. сторов может составлять от 5 до 50 А, в зави-
симости от марки компонента, а максимальное
● IDRM — максимальный повторяющийся пря- напряжение — от 50 до 500 В. Величина тока
мой ток утечки. утечки сравнима с таковым у вариантов для по-
верхностного монтажа. Запускающее напряже-
● IRRM — максимальный повторяющийся об- ние на управляющем электроде, как правило,
ратный ток утечки. составляет около 1,5 В, а запускающий ток ва-
рьируется в диапазоне 25–50 мА.
● IGM — максимальный прямой ток управляю-
щего электрода. Максимальная сила тока триодного тиристо-
ра со штыревым корпусом может составлять от
● IT(RMS) — максимальное среднеквадратичное 50 до 500 А, хотя некоторые модели способ-
значение силы тока между анодом и ка- ны выдерживать еще большие значения тока.
тодом триодного тиристора во включен- Диапазон максимально возможного напряже-
ном режиме. Индекс «Т» означает, что эта ния составляет от 50 до 500 В, при этом величи-
величина меняется в зависимости от тем- на тока утечки, как правило, выше по сравнению
пературы. с другими вариантами корпусов, и составляет от
5 до 30 мА. Обычно величина запускающего на-
● IT(AV) — максимальный средний ток между пряжения на управляющем электроде варьиру-
анодом и катодом триодного тиристора во ется от 1,5 до 3 В, а запускающий ток составляет
включенном режиме. Индекс «Т» означает, от 50 до 200 мА.
что эта величина меняется в зависимости от
температуры. Использование

● IGT — максимальный ток управляющего Хотя возможны и другие сферы применения, на
электрода, требующийся для включения практике триодный тиристор имеет два основ-
триодного тиристора (запускающий ток). ных предназначения:

● IH — типичный удерживающий ток. ● регулирование фазы — изменение длитель-
● IL — максимальный ток включения. ности положительных полупериодов ис-
● TC — температура корпуса (обычно ука- точника переменного тока. Таким образом

зывается в виде диапазона допустимых
значений).

● TJ — температура рабочего узла (обычно
указывается в виде диапазона допустимых
значений).

Модели, предназначенные для поверхностного
монтажа, как правило, выдерживают силу тока

Триодный тиристор 7

Использование полупроводниковые приборы > тиристоры > триодный тиристор

с помощью тиристора можно регулировать На графике, демонстрирующем изменяющееся
скорость вращения электродвигателя и ко- синусоидальное напряжение переменного тока,
личество тепла, выделяемого резистивной период разделен на четыре стадии: первая —
нагрузкой; нулевое напряжение, вторая — максимальное
● защита от перенапряжений — триодный положительное напряжение, третья — нулевое
тиристор может защитить чувствительные напряжение, четвертая — максимальное отри-
компоненты цепи, в которой используется цательное напряжение (все измерения проведе-
источник питания постоянного тока. ны между фазным проводом источника питания
и нейтралью). Затем этот процесс повторяется.
Триодные тиристоры часто входят в состав пре- Составляющие периода синусоиды часто назы-
рывателей замыкания на «землю» (хотя, как вают фазовыми углами: 0, 90, 180 и 270 градусов
правило, не в виде дискретных компонентов) и (рис. 1.11).
в автомобильных системах зажигания.

Регулирование фазы

Регулирование фазы — это удобный способ Рис. 1.11. Период переменного тока обычно измеряют в гра-
управления переменным током, подаваемым на дусах фазового угла
нагрузку, или его ограничения путем сокраще-
ния длительности каждого полупериода сину- Изменяющееся напряжение источника пере-
соидального тока. Такой эффект достигается за менного тока пропорционально синусу фазо-
счет регулирования напряжения на управляю- вого угла (рис. ЦВ-1.12): если воображаемая
щем электроде так, чтобы триодный тиристор точка (показана сиреневым цветом) движется
запирался в начале каждого положительного с постоянной скоростью против часовой стрел-
полупериода, затем в некоторый момент от- ки по окружности, то расстояние по вертикали
крывался и оставался в этом состоянии какое-то (показано зеленым цветом) от этой точки до
время, пропуская ток, после чего прохождение оси абсцисс (горизонтальная линия) представ-
тока прекращается, т. к. напряжение опускается ляет величину напряжения переменного тока,
ниже удерживающего. При отрицательном по- которая соответствует углу (изображены в виде
лупериоде переменного напряжения тиристор сиреневых дуг), образованному радиусом, про-
остается закрытым и препятствует протеканию веденным к точке, и этой осью. Каждый угол из-
обратного тока (см. рис. 1.14). меряется от начальной позиции, расположенной
справа на оси абсцисс.
Кстати, в такую цепь может также быть до-
бавлен дополнительный триодный тиристор с
обратной полярностью, и тогда оба этих тири-
стора можно будет использовать для регулиро-
вания фаз как положительных, так и отрица-
тельных полупериодов переменного тока.

Описанный здесь процесс является одной из
форм широтно-импульсной модуляции. Она весь-
ма удобна, т. к. эффективное внутреннее сопро-
тивление триодного тиристора либо слишком
высоко, либо слишком мало, и он не рассеивает
значительную мощность в виде тепла.

8 Статья 1

полупроводниковые приборы > тиристоры > триодный тиристор Использование

пикового значения напряжения источника пере-
менного тока.

На рис. 1.14 сигнал источника переменного тока
представлен на центральном графике, а несколь-
ко задержанное и пониженное напряжение на
управляющем электроде — на верхнем. Когда на-
пряжение на управляющем электроде достигает
уровня включения, триодный тиристор начина-
ет проводить ток, создавая урезанный выходной

Рис. ЦВ-1.12. На этом графике изменяющееся напряжение
источника переменного тока (вертикальные зеленые линии)
пропорционально синусу фазовых углов (сиреневые линии)

Когда триодный тиристор используется для ре-
гулирования фазы, точка, в которой он начина-
ет проводить ток, может находиться в любом
месте полупериода: от 0 до почти 180°. Это до-
стигается путем отвода небольшого количества
переменного тока в резистивно-емкостную
цепь, подключенную к управляющему электро-
ду триодного тиристора (рис. 1.13): в этой схеме
конденсатор вводит задержку, изменяемую с по-
мощью потенциометра и позволяющую вклю-
чить триодный тиристор даже после достижения

Рис. 1.13. В этой схеме триодный тиристор используется для Рис. 1.14. Если переменное напряжение, подаваемое на анод
изменения мощности, подаваемой на нагрузку, за счет регу- триодного тиристора (в центре), уменьшается резистивно-
лирования фазы емкостной цепью, создающей также небольшую задержку в
подаче тока, это может привести к включению триодного ти-
ристора (вверху), в результате чего он станет проводить толь-
ко сокращенный сегмент каждого положительного импульса
переменного тока (внизу)

Триодный тиристор 9

Использование полупроводниковые приборы > тиристоры > триодный тиристор

сигнал, показанный на нижнем графике. Таким током утечки) до тех пор, пока напряжение на
образом на переменном токе становится воз- стабилитроне не превышает безопасный уро-
можным включение триодного тиристора при вень. При возникновении перенапряжения че-
фазовых углах от 0 до почти 180°. Угол, при ко- рез стабилитрон на управляющий электрод три-
тором триодный тиристор начинает проводить одного тиристора поступает сигнал включения.
ток, называется углом отсечки. При этом импеданс триодного тиристора резко
снижается, в результате чего от скачка тока пе-
Если в цепи присутствуют два параллельно со- регорает плавкий предохранитель. После устра-
единенных триодных тиристора, включенные нения причины появления в цепи чрезмерного
встречно, то, как уже отмечалось ранее, они напряжения можно заменить предохранитель,
могут регулировать фазы как положительных, и цепь сможет продолжать нормальное функ-
так и отрицательных полупериодов перемен- ционирование.
ного тока. Такая схема применяется в устрой-
ствах высокой мощности. Для аналогичных В цепи также предусмотрен конденсатор, позво-
целей, но при меньшей силе тока используется ляющий устранять короткие импульсы напря-
симистор. жения во избежание нежелательного включения
триодного тиристора. Резистор с сопротивлени-
Ну, а для управления трехфазным током потре- ем около 100 Ом гарантирует, что напряжение
буется шесть (три пары) триодных тиристоров. на управляющем электроде триодного тиристо-
ра при нормальном режиме работы будет почти
Защита от перенапряжений нулевым. Когда же стабилитрон начинает прово-
дить ток, резистор вместе с ним играет роль де-
Способность триодного тиристора переносить лителя напряжения, при этом на управляющий
высокое напряжение делает возможным ис- электрод подается напряжение, достаточное для
пользование этого устройства в цепи для огра- включения тиристора.
ничения напряжения по методу закорачиваю-
щей перемычки (рис. 1.15): здесь триодный Такая схема может оказаться непригодной для
тиристор закрыт (если пренебречь небольшим работы с низковольтными источниками тока.
Дело в том, что стабилитрон следует подобрать
с достаточно высоким номиналом, — чтобы не-
большие скачки напряжения не приводили к сра-
батыванию предохранителя. Учитывая тот факт,
что напряжение стабилизации стабилитрона
может отклоняться от номинала как минимум
на 5%, для цепи с напряжением 5 В потребуется
подобрать стабилитрон с номиналом не менее
6 В, при этом фактически он может оставаться
неактивированным до тех пор, пока напряжение
в цепи не достигнет 6,5 В. А поскольку такого
напряжения в защищаемой цепи нет, то и защи-
тить компоненты, использующие этот источник
питания, схема не сможет.

Рис. 1.15. В этой схеме триодный тиристор защищает чув- Статья 1
ствительные компоненты от перенапряжения по методу за-
корачивающей перемычки

10

полупроводниковые приборы > тиристоры > триодный тиристор Что может пойти не так?

Что может пойти не так? это значение также будет отличаться. Поэтому
необходимо обращать особое внимание на со-
Как и другие полупроводники, триодный тири- ответствие номинального тока режиму работы
стор может быть поврежден в результате пере- триодного тиристора.
грева. Обычные меры предосторожности вклю-
чают в себя обеспечение достаточной вентиля- Максимальная сила тока
ции и теплоотвода — особенно, когда компо- и угол отсечки
ненты переносятся с открытой платы-прототипа
в закрытый корпус, где плотность монтажа су- Если триодный тиристор применяется для ре-
щественно выше. гулирования длительности полупериода пере-
менного тока, то его возможность пропуска-
Неожиданное включение, ния тока находится в сильной зависимости от
вызванное нагревом скважности. Когда угол отсечки равен 120°, то
триодный тиристор работает со вдвое большим
Значения запускающего и удерживающего то- средним током во включенном состоянии, по
ков, указываемые в спецификациях, действи- сравнению с тем, когда угол отсечки составляет
тельны только в случае, если компонент работа- 30°. Спецификация производителя должна при-
ет в рекомендуемом температурном диапазоне. водить графическую иллюстрацию этой зависи-
Повышение температуры может привести к са- мости.
мопроизвольному включению.
И если выбрать триодный тиристор для работы
Неожиданное включение, с заданным углом отсечки, а впоследствии из-
вызванное выбросом напряжения менить этот угол, то это может привести к пере-
греву и, вероятнее всего, к повреждению компо-
Очень резкое возрастание прямого напряжения нента.
на аноде может создать запускающее напряже-
ние на управляющем электроде из-за эффекта Ошибка при интерпретации
емкостной связи, в результате чего триодный ти- обозначений
ристор может включиться без подачи внешнего
напряжения на управляющий электрод. Иногда При чтении схем могут возникать досадные
такую особенность называют dU/dt включением. ошибки из-за неумения отличить символ од-
При необходимости перед анодом можно доба- нопереходного транзистора с управляе-
вить демпферную цепь, позволяющую избежать мым порогом от символа триодного тиристо-
неожиданного выброса напряжения. ра. Описание характеристик однопереходного
транзистора с управляемым порогом приведено
Смешение номиналов в первом томе этой энциклопедии.
для переменного и постоянного
токов

Значение силы тока триодного тиристора во
включенном состоянии усредняется только для
длительности каждого импульса тока (пока
прибор открыт), но не для всего периода пере-
менного тока. Кроме того, для постоянного тока

Триодный тиристор 11

A ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ

Adobe 1998 193 S
AMOLED 287
SIPO-устройство 144
F SIP-корпус 34
SISO-устройство 143
FIFO-устройство 143 sRGB 193

I T

Indiglo 285 TFT-дисплей 188, 287

J V

JK-защелка 131 VFD 277

M Z

MSCP 205, 208 Z-состояние 147

O А

OLED 284 Абсолютный нуль температуры 201
Аддитивные первичные цвета 193
P Адрес (отвода цифрового потенциометра) 74
Активатор (люминофора) 284
Panelescent 285 Активная среда лазера 230
PIN-диод 42 Аналого-цифровой преобразователь 45
PISO-устройство 145 Анод
PMOLED 287
p-n-p-n-устройство 4 общий 269
светодиода 247
Предметный указатель Арифметическая операция 104
Асинхронная операция сброса счетчика (CLR) 156

321

Асинхронный Выброс напряжения (в таймере) 85
ввод данных 145 Выбросы (на выходе счетчика) 162
счетчик 138, 157 Выгорание ЭЛТ 187
триггер 125, 126 Вынужденное излучение 230
Выпрямитель 2
Б Высокое логическое состояние 103
Высокоимпедансное состояние 147
Байонетный цоколь 206 Выход
Балласт 210, 261
двухтактный (в компараторе) 49
магнитный 261 с открытым стоком 147
мгновенного запуска 224 с тремя состояниями 147, 166
электронный 223, 261 тристабильный 147
люминесцентной лампы 223 с открытым стоком 147
Бесцокольная лампа накаливания 206 с тремя состояниями 147
Бипер 290
Бистабильный Г
дисплей 194
мультивибратор 53 Гамма 240
Бит 141, 156 Гармоники 309
Булева Гарнитура 307
алгебра 103 Генератор
операция 104
Буфер 105, 150 кварцевый 159
релаксационный 53, 65
В тактовый 126
Гирляндные светодиоды 259
Вакуумно-люминесцентный дисплей 277 Гистерезис 46
катод 278 таймера 98
нить 278 Головной телефон 308
сетка 278 Гонка фронтов в триггере 130
Гонки 174
Взвешенный выход (счетчика) 157 Гребешковая ножка 214
Время Громкость динамика 317

релаксации 174 Д
релаксации мультиплексора 183
установки сдвигового регистра 146 Давление звука 292
Втекающий ток компаратора 51 Датчик 41
Входной ток смещения (операционного Движок (цифрового потенциометра) 70
Двоичная цифра 141, 156
усилителя) 61 Двоично-десятичное число 170
Входное напряжение Двунаправленный

дифференциальное (операционного мультиплексор 176
усилителя) 61 сдвиговый регистр 146

мультиплексора 181
смещения нуля (компаратора) 49
смещения нуля (операционного усилителя) 61

322 Предметный указатель

Двухтактный выход компаратора 49 Дроссель (люминесцентной лампы) 223
Декодер (мультиплексора) 176 Дуга
Декодирование 169
Делитель напряжения 84 электрическая 223
Демпфер 37
Демпферная резистивно-емкостная цепь 28 Ж
Демультиплексор 164, 172, 176, 177
Детекторный радиоприемник 308 Жидкие кристаллы
Дешифратор 164, 169, 172, 177 cуперскрученные нематические,
с компенсирующей пленкой 188
семисегментный 171 двойные суперскрученные нематические 188
шестнадцатеричный 170 скрученные нематические 188
Диаграмма суперскрученные нематические 188
пространственного распределения цветные суперскрученные нематические 188

излучения 246 ЖК-дисплей 264
состояний счетчика 159 с активной матрицей 187
Диапазон гистерезиса компаратора 50 с пассивной матрицей 188
Диафрагма
динамика 312 ЖК-индикатор 185
наушников 305 отражающий 187
Динамик 312 полупрозрачный 187
громкость 317 прозрачно-отражающий 187
диафрагма 312 пропускающий 187
диффузор 312
закрытый 315 З
импеданс 316
корпус с отражателем басов 314 Задержка распространения
номинальная мощность 317 для компаратора 51
с усилителем 316 в счетчике 157
фазоинвертор 314
эффективность 317 Закорачивающая перемычка 3
Динистор 13, 20 Запрещенная зона полупроводника 239
уровень включения 14 Запрещенные состояния (счетчика) 159
уровень удерживания 14 Запуск
Диод
защитный 37, 102 по перепаду 143
лазерный 230 по спаду 144
Дисплей по фронту 144
бистабильный 194 таймера по перепаду 81
вакуумно-люминесцентный 277 Зацикливание триггера 130
жидкокристаллический 264 Защита от перенапряжений 3
светодиодный 264 мультиплексора 180
Дисплейный модуль 268 Защитный диод 37, 102
Диффузор (динамика) 312 Звуковое давление 292
Дребезг контактов 78, 93, 122 Звуковой извещатель 297
устранение с помощью триггера 128 керамическая пластина 298
Звуковой индикатор 290
Предметный указатель номинальное напряжение питания 300
рабочее напряжение 300

323

Звуковой сигнал 290, 297 Коллектор
Зона гистерезиса 46 открытый 47
Зуммер 290, 298
Кольцевой счетчик 157
И Компаратор 45

Излучение втекающий ток 51
вынужденное 230 входное напряжение смещения нуля 49
спонтанное 230 двухпороговый 49, 54
абсолютно черного тела 201 диапазон гистерезиса 50
задержка распространения 51
Изображение инвертирующий вход 46
растровое 185, 264 как определитель нулевого значения 55
как преобразователь уровней 54
Импеданс (динамика) 316 как следящий преобразователь 55
Импульсные помехи коэффициент усиления

асинхронного счетчика 161 по напряжению 50
Инвертирующий вход напряжение переключения в верхнее

компаратора 46 состояние 50
операционного усилителя 59 напряжение переключения в нижнее
Инвертор 42, 103, 105, 133
Индекс цветопередачи 203, 246 состояние 50
Индикаторный модуль 192 неинвертирующий вход 46
Интегральный переключатель разрешающая способность 50
рассеивание мощности 51
(твердотельное реле) 35 сдвоенный 49
Источник питания с фиксацией 55
тактируемый 55
двуполярный 58 флуктуации выходного сигнала 51
функция защелки 49
К Контур заземления 41
Корпус
Канал (мультиплексора) 177 для промышленного монтажа 34
Каналы микросхемы 49, 61 с однорядным расположением выводов 34
Кандела 208 Корректировка смещения нуля операционного
Каскадное соединение счетчиков 156
Катод 278 усилителя 66
Коррелированная цветовая температура 258
общий 269 Коэффициент
люминесцентной лампы 223
неоновой лампы 218 гармонических искажений 309
светодиода 247 пересчета 155, 158
Квадранты режимов работы симистора 22 полезного действия источника света 208
Кварцевый генератор 153, 159 усиления операционного усилителя 58
Керамическая пластина (в звуковом усиления по напряжению 50
усиления разомкнутой цепи обратной связи
преобразователе) 291, 298
Когерентность (операционного усилителя) 62
Кривая ухудшения параметров 246
временная 232 Кривые равной громкости 293
пространственная 232
Когерентный свет 229, 232 Предметный указатель

324

Кристалл Метастабильность триггера 139
звукового извещателя 290 Микроконтроллер 36, 69
светодиода 253 Микросхемы

Л серии 4000 109
серии 7400 108
Лазер 229 Милликандела 217, 240
активная среда 230 Многосекционный потенциометр 72
накачка 230 Модуль счета 155
оптический резонатор 230 Моностабильный таймер 81
полупрозрачное зеркало 230 Монохроматический свет 229
Мультивибратор 53, 65
Лазерный диод 230 бистабильный 53
Лампа накаливания 199 Мультиплексирование 279
многоразрядных индикаторов 196
бесцокольная 206 Мультиплексор 164, 172, 175, 177
вворачиваемая 206 аналоговый 176
с байонетным цоколем 206 время релаксации 183
с фланцевым цоколем 206 входное напряжение 181
с штырьковым цоколем 206 двунаправленный 176
Логика декодер 176
положительная 104 дифференциальный 176
связующая 108 защита от перенапряжений 180
Логический элемент 103 канал 177
буфер 105 каскадное соединение 182
инвертор 103, 105 сопротивление в рабочем состоянии 181
Логическое состояние 125 стробирование 177
высокое 103 ток канала 181
низкое 103 ток утечки 181
Лучевой поток 207 функция запрета запуска 177
Люкс 207 цифровой 176
Люмен 207, 226, 253, 260
Люминесцентная лампа 221 Н
компактная 221
с холодным катодом 224 Нагрузочный резистор 42, 47, 147, 178
Люминесцентная панель с холодным Накаливание 284
Накачка лазера 230
катодом 194 Накопление заряда (в симисторе) 28, 30
Люминесценция 222, 278, 284 Нанометр 226, 242
Люминофор 222, 278, 284 Напряжение

М включения 20
включения симистора 25
Магнитный балласт 261 включения триодного тиристора 5
Матрица зажигания неоновой лампы 215

резисторная 269 325
точечная 277

Предметный указатель