電界効果トランジスタのDIYキー

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おそらく、電子機器から遠く離れた人でさえ、リレーのような要素があると聞いたことがあります。最も単純な電磁リレーには電磁石が含まれており、それに電圧が印加されると、他の2つの接点が閉じられます。リレーを使用すると、制御接点から電圧を除去して、かなり強力な負荷を切り替えることができます。 12ボルトで制御される最も広く使用されているリレー。 3、5、24ボルトの電圧用のリレーもあります。

ただし、強力な負荷の切り替えは、リレーだけでなく可能です。最近、強力な電界効果トランジスタが普及しています。主な目的の1つは、キーモードで作業することです。ストーク-ソース遷移の抵抗が実質的にゼロの場合、トランジスタは閉じているか、完全に開いています。ソースに対してゲートに電圧を印加することにより、電界効果トランジスタを開くことができます。電界効果トランジスタのキーの動作とリレーの動作を比較できます-ゲートに電圧を印加し、トランジスタを開き、回路を閉じます。彼らはシャッターから電圧を除去しました-回路が開き、負荷がオフになります。
同時に、電界効果トランジスタのキーには、リレーに比べて次のような利点があります。

優れた耐久性。多くの場合、機械的に可動する部品が存在するためにリレーが故障しますが、適切な動作条件下でのトランジスタの寿命ははるかに長くなります。
収益性。リレーコイルは電流を消費し、時には非常に重要です。トランジスタのゲートは、電圧を供給する瞬間にのみ電流を消費し、実際には電流を消費しません。
切り替え時にクリックはありません。

スキーム

電界効果トランジスタのキーダイアグラムを以下に示します。

その中の抵抗器R1は電流制限であり、トランジスタが故障することなく、開くときにゲートが消費する電流を減らすために必要です。この抵抗の値は、10〜100オームの広い範囲で簡単に変更できます。これは、回路の動作に影響を与えません。
抵抗R2は、ゲートをソースに引き寄せ、それにより、ゲートに電圧が印加されていないときに電位を等しくします。これがないと、シャッターは「空中にぶら下がったまま」になり、トランジスタが閉じることを保証できません。この抵抗の値は、1〜10 kOhmの広い範囲で変更することもできます。
トランジスタT1は、Nチャネル電界効果トランジスタです。負荷で消費される電力と制御電圧の大きさに基づいて選択する必要があります。 7ボルト未満の場合は、3.3から5ボルトの電圧で確実に開く、いわゆる「論理」電界効果トランジスタを使用する必要があります。それらはコンピューターのマザーボードにあります。制御電圧が7〜15ボルトの範囲内にある場合は、IRF630、IRF730、IRF540などの「従来の」電界効果トランジスタを使用できます。この場合、オープンチャネル抵抗などの特性に注意する必要があります。トランジスタは完全ではなく、開いた状態でも、ストーク-ソース遷移の抵抗はゼロに等しくありません。ほとんどの場合、それは100分の1オームになります。これは、低電力の負荷を切り替えるときには絶対に重要ではありませんが、高電流では非常に重要です。したがって、トランジスタ全体の電圧降下を低減し、それに応じて発熱を低減するためには、オープンチャネル抵抗が最も低いトランジスタを選択する必要があります。
図の「N」は何らかの負荷です。
トランジスタのキーの欠点は、電流がストックからソースにのみ流れるため、DC回路でしか動作できないことです。

電界効果トランジスタのキーの生産

このような単純な回路は壁に取り付けることによっても組み立てることができますが、レーザー鉄技術（LUT）を使用して小型のプリント回路基板を作成することにしました。手順は次のとおりです。
1）プリント回路基板の寸法に適したPCB片を切り取り、細かいサンドペーパーできれいにし、アルコールまたは溶剤で脱脂します。

2）特殊な熱転写紙にプリント回路基板を印刷します。光沢のある雑誌用紙またはトレーシングペーパーを使用できます。プリンターのトナー濃度を最大に設定する必要があります。

3）鉄を使用して、紙からテキソライトにパターンを転写します。この場合、パターンのある紙がPCBに対してずれないように制御する必要があります。加熱時間は鉄の温度に依存し、30〜90秒以内です。

4）その結果、鏡像のトラックの写真がテキソライトに表示されます。場所のトナーが将来のボードにうまく付着しない場合は、女性のマニキュアの助けを借りて傷を修正することができます。

5）次に、エッチングしたテキソライトを配置します。エッチング液を作る方法はたくさんありますが、私はクエン酸、塩、過酸化水素の混合物を使用します。

エッチング後、ボードは次の形を取ります。

6）次に、PCBからトナーを除去する必要があります。これを行う最も簡単な方法は、マニキュア液を使用することです。アセトンなどの類似の溶剤を使用できますが、油性溶剤を使用しました。

7）ケースが小さい-正しい場所とブリキ板に穴を開ける必要があります。その後、次の形式になります。

ボードは部品をはんだ付けする準備ができています。 2つの抵抗と1つのトランジスタのみが必要です。

ボードには、制御電圧を供給する2つの接点、負荷を供給する電源を接続する2つの接点、および負荷自体を接続する2つの接点があります。はんだ付けされた部品のあるボードは次のようになります。

回路の動作をチェックするための負荷として、2つの強力な100オームの抵抗を並列に接続しました。

このデバイスを湿度センサー（バックグラウンドのボード）と組み合わせて使用する予定です。 12ボルトの制御電圧がキー回路に来るのは彼からです。テストでは、負荷に電圧を供給することでトランジスタスイッチが良好に機能することが示されています。トランジスタ両端の電圧降下は0.07ボルトでしたが、この場合はまったく重要ではありません。トランジスタの加熱は、回路が常に動作していても観察されません。組み立てに成功しました！