"Khoảng cách" giữa sự hiểu biết về bóng bán dẫn và ứng dụng của chúng trong các mạch thực

Làm thế nào để họ thậm chí làm việc? Tôi đang học năm cuối cấp ba và có môn điện tử như một môn học. Tôi thực sự quan tâm đến việc hiểu điều này và học ngành điện tử ở trường đại học. Nhưng bây giờ đây dường như là một giấc mơ xa vời với sự hiểu biết yếu ớt của tôi về 'cách thức các bóng bán dẫn hoạt động' và 'các ứng dụng thực tế của chúng trong các mạch'. Tôi đã đọc rất nhiều hướng dẫn trực tuyến và sau khi hoàn thành chúng, tôi cảm thấy như mình đã học được hầu hết trong số đó nhưng khi tôi bắt đầu nghiên cứu về cổng TTL NOT (IC 7404) và một vài thứ khác, (như 7402, 7400) là một phần về các khóa học của tôi, và dựa trên hoạt động của các bóng bán dẫn, tôi không nhận được gì cả! Đôi khi bộ phát được sử dụng làm đầu vào, đôi khi, nó được sử dụng làm đầu ra và tôi cảm thấy một số câu trong văn bản (về hoạt động của IC) mâu thuẫn với những gì tôi học được trong các hướng dẫn khác. Tôi cảm thấy ở đó '

Ai đó có thể vui lòng chỉ ra một số bài viết sẽ lấp đầy khoảng trống này và khai sáng cho tôi không?

Cập nhật: Tôi muốn tìm hiểu về hoạt động của họ trong các mạch ứng dụng. Về 'chiều sâu của sự hiểu biết', tôi biết vai trò của các electron và lỗ trống trong hoạt động của bóng bán dẫn.

Mua cuốn sách này The Art of Electronics của Horowitz and Hill (tái bản lần 2).

Nó có giá US $ 20 (đó là một món hời). Nó ở New Delhi và họ có một số trong số họ. Nếu bạn không đủ khả năng 1050 Rupee, hãy cùng vài người bạn mua nó, Đây là cuốn sách hay nhất về chủ đề mà bạn sẽ tìm thấy.

• Nghệ thuật điện tử (Ấn bản thứ hai)
  (ISBN: 0521689171)
  Paul Horowitz,
  Nhà bán sách Winfield Hill : BookVistas (New Delhi, DEL, Ấn Độ)
  Xếp hạng nhà bán sách:
  Số lượng hiện có:> 20

CẢNH BÁO "Có rất nhiều trong số này cũng được quảng cáo ở Ấn Độ. Chúng có giá thường tương đương hoặc nhiều hơn những gì tôi khuyến nghị và không giống nhau. Hãy cẩn thận. Đây là hướng dẫn sinh viên liên quan của Horowitz và Hayes. Nếu bạn có đủ khả năng để mua một trong những CŨNG làm như vậy nhưng có sách giáo khoa phù hợp đầu tiên. Bản sao bảng tính ở đây cho Rs484 bao gồm bưu chính ở Ấn Độ.

Bạn có muốn lý thuyết về cách các bóng bán dẫn làm việc ở cấp độ bán dẫn? Hay chỉ là những thứ ứng dụng thực tế? Nếu đó là trước đây, tôi không có nhiều điều để giới thiệu ở đó ... đó là thứ cực kỳ phức tạp và được cho là cần ít nhất một số kiến ​​thức về Cơ học lượng tử để hiểu đầy đủ. Nhưng về mặt chỉ đơn giản là sử dụng bóng bán dẫn, tôi đã tìm thấy cuốn sách Make: Electronics - Learn By Discovery để có phần giới thiệu hay.

http://www.makershed.com/product_p/9780596153748.htm

Ngoài ra, tôi sẽ chỉ chia sẻ những điểm này từ kinh nghiệm của bản thân: Hãy nghĩ về một bóng bán dẫn như một công tắc, trong đó điện trở giữa hai "chân" (bộ thu và bộ phát, HOẶC thoát và nguồn trong trường hợp MOSFET) có thể được thay đổi dựa trên tín hiệu được áp dụng cho chân kia (chân đế, cổng OR trong trường hợp MOSFET). Mọi người nói rằng các bóng bán dẫn "khuếch đại" một tín hiệu, và điều đó gây hiểu lầm cho sự hiểu biết trực quan của một số người. Chúng khuếch đại tín hiệu đến cơ sở / cổng theo nghĩa là cơ sở / cổng điều khiển dòng điện chạy qua hai chân kia, nhưng phải có nguồn điện được cung cấp từ đâu đó ở nơi đầu tiên. Đó là, họ không sản xuất một cách kỳ diệu (hoặc điện áp).

Vì vậy, nếu bạn có, ví dụ, nguồn cung cấp điện 12 VDC, với một dây dẫn đi từ nguồn điện, đến bộ thu của bóng bán dẫn, rồi dẫn từ bộ phát đến tải, rồi chạm đất ... một tín hiệu nhỏ hơn (at, giả sử, 5VDC) điều khiển dòng điện tới tải. Vì vậy, theo một nghĩa nào đó, bạn có thể nói rằng tín hiệu nhỏ hơn đã được khuếch đại.

Vào những lúc khác, bạn không thực sự quan tâm đến bất kỳ cảm giác "khuếch đại" nào. Bạn chỉ muốn một cái gì đó để bật hoặc tắt, vì vậy bạn có thể thực hiện logic nhị phân. Vì vậy, nếu bạn nghĩ "tắt" là nhị phân "0" (hoặc "sai") và "bật" dưới dạng nhị phân "1" (hoặc "đúng"), bạn có thể tìm ra cách các bóng bán dẫn có thể thực hiện bất kỳ bit logic kỹ thuật số tùy ý nào .

Khi bạn bắt đầu nói về các IC như 7400, 7402, 7404, v.v., hãy nghĩ về chúng như các gói bóng bán dẫn được đóng gói sẵn thực hiện một số logic cụ thể, mà bạn có thể sử dụng như một khối xây dựng mô-đun. Bạn có thể nối một cổng NAND, ví dụ, bằng tay với một vài bóng bán dẫn. Nhưng sử dụng cổng NAND 7400 thì đơn giản hơn vì nó đã được xây dựng cho mục đích đó. Các IC tinh vi hơn dần dần có nhiều bóng bán dẫn hơn để thực hiện các chức năng phức tạp hơn.

Transitor, khi được sử dụng trong các mạch kỹ thuật số, hoạt động như các công tắc điện tử. Và với các công tắc, chúng ta có thể tạo ra các cổng logic.

Hãy xem sơ đồ sau:

Nếu chúng ta gọi + V _DD "BẬT" và tiếp đất / 0 "TẮT", thì khi đóng công tắc, đầu ra bị TẮT; và khi công tắc mở, đầu ra BẬT. Nếu (giống như với bóng bán dẫn, như chúng ta sẽ thấy trong một phút), chúng ta gọi một công tắc đóng BẬT, thì mạch này là một biến tần: khi đầu vào BẬT, đầu ra là TẮT và ngược lại.

Nếu chúng ta thêm một đầu vào thứ hai trong chuỗi, thì bây giờ chúng ta có một cổng NAND:

Vì mọi người đều biết rằng tất cả các mạch logic có thể được xây dựng chỉ bằng các cổng NAND , giờ đây chúng ta có khả năng xây dựng bất kỳ mạch logic nào.

Đây là những mạch tương đương sẽ trông như thế nào khi sử dụng bóng bán dẫn:

Thực tế là máy tính về cơ bản không đòi hỏi gì nhiều hơn các công tắc đơn giản giải thích cách máy tính tồn tại trước bóng bán dẫn - chúng có thể được chế tạo bằng ống chân không , hoặc rơle hoặc thậm chí là các công tắc vật lý thông thường.

Trên thực tế, bạn thậm chí có thể xây dựng một máy tính hoạt động từ đá đỏ hoặc người lùn ;)

KPL, tôi hoàn toàn hiểu sự thất vọng của bạn. Có vẻ như vấn đề bạn đang gặp phải là câu hỏi về những gì đang xảy ra bên trong vật liệu của chính bóng bán dẫn. Hãy nhớ rằng một bóng bán dẫn đơn giản chỉ là một công tắc bật và tắt để đáp ứng với sự hiện diện của điện áp trên đầu vào "thứ ba" của nó. Một điện áp ở đó làm cho công tắc đóng. Việc thiếu điện áp khiến công tắc mở. Ngoài ra còn có một bóng bán dẫn thường đóng và chỉ mở khi có điện áp - đó là cổng KHÔNG. Tất cả các cổng khác (AND, OR, v.v.) được xây dựng từ nhiều bóng bán dẫn. Tôi xin lỗi nếu câu trả lời này quá đơn giản nhưng không thấy bạn đang học gì, tôi bắt đầu ở gần cuối. Bạn có thể sửa đổi câu hỏi của mình để thu hẹp khu vực gây nhầm lẫn và chúng tôi sẽ xem liệu chúng tôi có thể giải quyết vấn đề đó trực tiếp hơn không.

Ngoài ra, điều quan trọng là phải hiểu rằng có hai loại (NPN và PNP) hoạt động khác nhau. Nói thẳng ra cho mình sự khác biệt giữa hai điều đó và điều đó có thể giúp ích rất nhiều.

Mặc dù chúng trông đơn giản và là khối xây dựng cơ bản cho tất cả các mạch điện tử, lý thuyết và việc sử dụng bóng bán dẫn có thể trở nên khá phức tạp.
Tuy nhiên, một khi bạn nắm được một vài quy tắc cơ bản, bạn có thể quên đi những điểm tốt hơn cho hầu hết các mạch.
Tôi sẽ khuyên bạn nên nắm bắt " Nghệ thuật điện tử " (khá cũ nhưng cổ điển) và làm việc theo cách chậm rãi qua một vài chương đầu tiên, dành cho lý thuyết bóng bán dẫn, các loại bóng bán dẫn khác nhau và các ứng dụng của chúng. Nó được viết rất tốt và đưa ra nhiều ví dụ hay.
Có rất nhiều thứ trên web, hãy lưu ý rằng cùng với những thứ tốt có rất nhiều thứ không tốt. Khi bạn bắt đầu, thật tốt khi có niềm tin rằng bạn có thể tin tưởng vào những gì bạn đang đọc.
Trong số các tài liệu trực tuyến All About Circuits trông khá tốt từ số tiền nhỏ tôi đã thấy.
Tôi sẽ khuyên bạn nên kiếm cho mình một vài cuốn sách hay, một bảng mạch / bảng, một số bóng bán dẫn NPN / PNP và bắt đầu thử nghiệm.
SPICE có thể được sử dụng để mô phỏng các mạch, LTSpice là một công cụ miễn phí tốt. Mặc dù cẩn thận dựa vào nhiều thứ, hãy cố gắng tự mình đưa ra lý thuyết và thực sự xây dựng các mạch điện.

Tôi giả sử bạn không cố gắng học các khái niệm logic kỹ thuật số và mạch bóng bán dẫn cùng một lúc. Khi bạn đã học riêng, sẽ hữu ích nhất khi biết rằng đầu ra kỹ thuật số '0' hoặc '1' đạt được bởi hai bóng bán dẫn hoạt động theo cách phối hợp, chẳng hạn như khi một "bật" cái kia "tắt". Điều này cho phép đầu ra được "điều khiển" bởi nguồn cung cấp 5V khi bóng bán dẫn trên cùng được "bật" trong khi bóng bán dẫn phía dưới bị "tắt" hoặc cho phép đầu ra "kéo" xuống đất bởi bóng bán dẫn phía dưới trong trường hợp ngược lại. Phần phức tạp hơn của mạch là cần thiết để đảm bảo các bóng bán dẫn đầu ra được bật và tắt nhanh nhất có thể mà không chồng lấp thời gian "bật" hoặc "tắt" của chúng.

Nếu bạn có quyền truy cập vào một số bộ phận điện tử và thiết bị kiểm tra cơ bản, tôi khuyên bạn nên xây dựng mạch '04 trên trang bốn của bảng dữ liệu này http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74ls04.pdf . Dưới đây là một lời giải thích thêm dựa trên mạch '04 từ trang trên.

Transitor đơn ở giữa mạch cung cấp cho hai giai đoạn đầu ra của bóng bán dẫn được sử dụng để đảm bảo rằng hai bóng bán dẫn đầu ra luôn được bật hoặc tắt đối diện nhau. Khi bóng bán dẫn ở giữa bị "tắt", bóng bán dẫn đầu ra phía dưới bị "tắt", trong khi bóng bán dẫn trên cùng được bật "bật" dẫn đến đầu ra logic '1'. Điều ngược lại xảy ra khi bóng bán dẫn giữa được "bật", nhưng khó hơn một chút để xem tại sao. Về cơ bản, khi bóng bán dẫn giữa được "bật", cả hai cơ sở bóng bán dẫn đầu ra được kết nối với nhau và ở mức đủ cao để bật bóng bán dẫn phía dưới, nhưng không đủ cao để bật lên trên cùng, do điện áp phụ giảm trong các diode đầu ra và các bóng bán dẫn dưới cùng. Đầu ra sau đó ở mức logic '0'.

Phần khó nhất của mạch là bóng bán dẫn đầu vào mà bạn mô tả là "Đôi khi bộ phát được sử dụng làm đầu vào". Trong trường hợp này, nếu không có gì được kết nối với đầu vào (hoặc nếu 5V được áp dụng cho đầu vào), bóng bán dẫn đầu vào sẽ bị "tắt" và toàn bộ nút bóng bán dẫn đầu vào sẽ ở mức VCC (5v), gây ra bóng bán dẫn giữa để bật "bật", bóng bán dẫn trên cùng để "tắt" và bóng bán dẫn phía dưới bật "bật" dẫn đến đầu ra có đường trở kháng thấp đến mặt đất hoặc mức logic '0'.

Nếu đầu vào được kết nối với mặt đất, bóng bán dẫn đầu vào sẽ bật "bật" vì dòng điện qua điện trở 4k được kết nối với đế của nó. Điều này kéo đế của bóng bán dẫn giữa xuống đất, làm cho bóng bán dẫn giữa bị "tắt", bóng bán dẫn trên cùng bật "bật" và bóng bán dẫn phía dưới tắt "dẫn đến" đầu ra có đường trở kháng thấp đến VCC hoặc mức logic '1'.