用另一个自制的晶体管替代品来控制电流?

电器工程 晶体管 放大器
2022-01-26 22:36:22

我对 BJT 或 FET 的工作原理有非常基本的了解,但我想我明白了。它们在所有方面都很棒,除了一个:如果没有热烤箱和可怕的化学物质,你不能在家里做一个。旧的三极管更容易制作,除了它们需要良好的真空(比我在家制作的要好)。

是否有任何其他组件可以用来代替晶体管或三极管来控制强电流和弱电流?

我想到了这些方法——它们是一个被迷住但几乎没有进入电子学“新手”阶段的人的幼稚想法:

  • 编织绝缘铜线(如紧密的网格)并将其他电线穿过编织的眼睛,因此编织(控制器)中的电压可以使用其吓跑穿过穿过电线(受控)的电子电场,例如栅极在三极管中的工作方式,或栅极在 FET 中的工作方式

  • 在电容器(受控)的板之间放置一个板(控制器),因此当您将电流通过控制器板时,电容器的容量会发生一些变化,因此它的电抗会发生变化(我没有过多考虑这个想法,也不知道怎么用,听上去肯定很蠢)

  • 在电线(受控)周围放置一个圆柱形电容器(控制器),因此负极内圆柱将围绕电线闭合;希望,给电容器充电会......哦等等......电容器外的净电场应该是0......

我已经假设这些想法在无数方面都是错误的。你能指出一些错误吗?我希望我能通过这种方式学到很多东西。

晶体管和三极管是完成这项任务的最佳、最方便、最快捷和最有效的。我很清楚,我从不否认。这个问题是本着“我不能创造的东西,我不明白”的精神提出的。和“知道如何解决每一个已经解决的问题。”正如费曼所说的那样。

我主要对控制和增益放大感兴趣。开/关还不够——我想我想在振荡器或射频电路中使用这个东西。

4个回答

磁放大器我认为它看起来很容易构建,并且效果很好。

这是一本关于 mag amps 的好书:Magnetic Amplifiers,Paul Mali,1960 年,101 页,可在Pete Millet真正令人敬畏的书中找到。从这本书:

简单的可饱和反应堆。 资料来源:磁放大器,Paul Mali,1960

“基本上,简单可饱和电抗器的原理可以分为两部分:随着磁芯饱和,负载电流增加;随着磁芯去饱和,负载电流减小。” (第 28 页)

另一张图片说明了这一点:

磁放大器输入与输出波形。 资料来源:磁放大器,Paul Mali,1960

当您改变直流电流(控制电路)时,您可以驱动内核进入或退出饱和状态,从而控制输出到输入传输特性(交流负载电路)的斜率。

请注意,由于基本原理是电感器,因此您只能控制交流负载电流。对于直流应用,可以使用二极管整流器和平滑电容器来控制交流电流并对输出进行整流。

除了在早期军事技术、航空电子设备或高压传输中相当奇特的应用外,至少有两个例子表明可饱和电感器被数百万消费设备使用:

  • 开关模式电源中的后调节 - 实际上是一种应用,其中控制交流电流以在整流后产生稳定的直流电压。

  • 用于校正 CRT 显示器上图片的其他扭曲几何形状(“垫形”)的电路。在这里,显像管偏转线圈的交流电流通过受控的可饱和电感器进行修改。

实现真正的功率增益将是棘手的。您可以在没有专门设备的情况下自己做的事情不会产生高增益或在您想要的频率下工作。换句话说,您不会获得太多增益*带宽产品。如果它是那么容易,真空管,然后晶体管就不会如此突飞猛进。

但是,我想到了一些事情:

  1. 继电器,这是你可以自己制作的东西。它只有两种状态,但增益相当高。您可以通过抖动或 PWM 获得模拟输出。一种方法是将继电器设置为自振荡。设置触点使其常闭,然后将其与线圈串联。这正是老式蜂鸣器和电铃的工作原理。现在你有一堆脉冲,可能是几十赫兹。此时,只需很少的控制输入即可将系统扰动到不同的占空比。控制可以是一个单独的电磁铁,拉动接触臂,或者甚至是同一线圈上的第二个绕组。应该可以将其设置为需要比从平均开关输出中获得的功率更少的控制功率,从而提供增益。

  2. 受控的光和光敏电阻。由于通过光敏电阻的电压和电流可能高于驱动光的电压和电流,这可能会提供功率增益。也许它只能用现成的零件来设置,以在交流电下获得功率增益。这不是作弊,因为许多真空管由于加热阴极所需的功率而存在相同的问题。也许在使用低电阻 LDR 的正确工作点,您可以获得交流功率增益。电压增益本身应该很容易,即使在直流时也是如此。

    存在肯定有功率增益的光耦合器,但是这些都使用光电晶体管,这将根据您的要求作弊。

    最困难的部分将是制作具有任何合理效率的自己的灯。获得用于 CdS 光敏电阻器的材料也并不容易,但我认为它们应该可以自己构建,尽管我从未尝试过。

  3. 与上面类似,但使用固定光源并通过磁控或静电控制的镜子偏转光束来调制光束。这可能是制作麦克风放大器的最简单方法。麦克风可能很简单,就像一张反射阳光或其他强光源的铝箔片。使用一些镜头,应该可以将其转换为调制光束。驱动光敏电阻和固定直流电压源可能足以将小型耳机驱动到可听见的水平。

  4. 磁控油门。汽油发动机能够输出大功率,这肯定远远超过通过螺线管电动驱动其油门所需的功率。如果您想要电动输入和电动输出,请让发动机驱动发电机。这肯定会带来显着的功率增益,尽管带宽会很低,最多只有一两赫兹。

  5. 场控发电机。用励磁线圈代替永磁体制作发电机。这具有能够以转动轴的形式处理大量输入功率的优点。如果一切都恰到好处,就有可能调制足够大的输入功率,从而最终获得从控制信号到输出的净功率增益。通过扰动直流工作点可能更容易获得交流增益。一些早期的射频发射器就是按照这个原理工作的。

基本上是在自然界中寻找能够处理合理功率的任何东西,然后思考如何用较低的功率控制信号调制该功率流。如果你仔细看的话,这样的事情还有很多。

你考虑过火焰二极管或三极管吗?这些是真空管等效物,在酒精灯的火焰内而不是在真空中工作。 这个人已经建造了两者,并且该站点有他的设备的图片以及他使用的材料和技术的描述。

您将需要一个高压直流电源(他使用 200VDC),并且您必须使用非常低的电流 - 您将需要一个现有的放大器(使用常规晶体管或 IC 构建)来听到振荡器和/或示波器的声音非常高的输入阻抗来查看/测量输出。


编辑:

还有一个人用氧化锌制造了场效应晶体管。链接页面上有两个pdf。一个描述了创建一个简单的晶体管,另一个描述了使用这些晶体管的进一步发展来制造一个振荡器。

他需要的最讨厌的东西是醋酸(98% 纯度。)

我想你可以试着用一个感应继电器、一个弹簧和一个变阻器来组装一些东西……但是三极管和多种晶体管就是你的方法。