Controllare una corrente con un'altra: alternative fatte in casa al transistor?

Ho una comprensione di base di come funziona un BJT o un FET, ma penso di averne avuto l'idea. Sono fantastici sotto tutti gli aspetti, tranne uno: non puoi crearne uno a casa senza forni caldi e prodotti chimici spaventosi. I vecchi triodi sarebbero più facili da realizzare, tranne per il fatto che hanno bisogno di un buon vuoto (migliore di quello che potrei fare a casa).

Ci sono altri componenti che si possono usare al posto di un transistor o triodo, per controllare una corrente forte con una debole?

Ho pensato a questi modi: sono idee ingenue di qualcuno affascinato ma che a malapena sono entrati nella fase dell'elettronica "alle prime armi":

• fare una tessitura di filo di rame isolato (come una griglia stretta) e passare altri fili attraverso gli occhi della tessitura, quindi una tensione nella tessitura (il controller) potrebbe spaventare gli elettroni che passano attraverso i fili di passaggio (i controllati) usando il suo campo elettrico, come il funzionamento della griglia in un triodo o il funzionamento del gate in un FET

• mettere una piastra (controller) tra le piastre di un condensatore (controllata), quindi quando si inserisce una corrente attraverso la piastra del controller, la capacità del condensatore viene modificata un po ', quindi la sua reattanza cambia (non ho pensato molto a questa idea , né a come potrebbe essere usato, sembrerà sicuramente stupido)

• mettere un condensatore cilindrico (il controller) attorno a un filo (il controllato), in modo che il cilindro interno negativo si chiuda intorno al filo; si spera che caricare il condensatore ... oh aspetta ... il campo elettrico netto all'esterno di un condensatore dovrebbe essere 0 ...

Presumo già che queste idee siano sbagliate in innumerevoli modi. Potresti per favore segnalare alcuni degli errori? Spero di imparare molto in questo modo.

Transistor e triodi sono i migliori, i più convenienti, i più veloci e i più efficienti per questo compito. Lo so molto bene, non lo nego in alcun modo. Questa domanda viene posta nello spirito di "Ciò che non posso creare, non capisco". e "Sapere come risolvere ogni problema che è stato risolto", come ha detto Feynman in modo così brillante.

Sono principalmente interessato al controllo come all'amplificazione con un guadagno. Accendere / spegnere non è davvero abbastanza - penso che mi piacerebbe usare questa cosa in un oscillatore o in un circuito RF.

C'è l' amplificatore magnetico . Penso che sia abbastanza facile da costruire e funzioni piuttosto bene.

Ecco un buon libro sugli amplificatori per magneti : Amplificatori magnetici, Paul Mali, 1960, 101 pagine , trovato nella fantastica collezione di libri di Pete Millet . Da questo libro:

"Fondamentalmente, il principio del semplice reattore saturabile può essere affermato in due parti: man mano che il nucleo magnetico si satura, la corrente da caricare aumenta; quando il nucleo magnetico si desatura, la corrente da caricare diminuisce." (P.28)

Un'altra immagine illustra questo:

Quando si varia la corrente CC (circuito di controllo), si guida il nucleo dentro o fuori la saturazione, controllando la pendenza se la caratteristica di trasferimento da uscita a ingresso (circuito di carico CA).

Si noti che poiché il principio sottostante è un induttore, è possibile controllare solo le correnti di carico CA. Per le applicazioni CC, è possibile controllare una corrente CA e rettificare l'uscita, utilizzando un raddrizzatore a diodi e un condensatore di livellamento.

Oltre alle applicazioni piuttosto esotiche nella prima tecnologia militare, avionica o trasmissione ad alta tensione, ci sono almeno due esempi in cui gli induttori saturabili sono stati utilizzati da milioni di dispositivi di consumo:

• Post-regolazione negli alimentatori a commutazione - in realtà un'applicazione in cui una corrente alternata viene controllata per creare, dopo essere stata rettificata, una tensione CC stabilizzata.

• Circuiti per correggere la geometria altrimenti distorta ("forma del cuscino") di un'immagine su un display CRT. Qui, la corrente alternata alle bobine di deflessione del tubo immagine viene modificata da un induttore saturabile controllato.

Raggiungere il vero guadagno di potenza sarà complicato. Le cose che puoi fare da solo senza attrezzature specializzate non produrranno un alto guadagno o lavoreranno alle frequenze che desideri. In altre parole, non otterrai molto * guadagno di larghezza di banda del prodotto. Se fosse stato così facile, i tubi a vuoto, quindi seguiti dai transistor non sarebbero stati così frangiflutti.

Tuttavia, vengono in mente alcune cose:

1. Un relè, che è qualcosa che puoi creare da solo. Ha solo due stati, ma un guadagno piuttosto elevato. È possibile ottenere un'uscita analogica tramite dithering o PWM. Un modo è impostare il relè per auto-oscillare. Impostare il contatto in modo che sia normalmente chiuso, quindi inserirlo in serie con la bobina. Questo è esattamente il modo in cui vecchi buzzer e campanelli elettrici funzionavano. Ora hai un sacco di impulsi a pochi decimi di Hz. A questo punto sono necessari pochi input di controllo per perturbare il sistema in un ciclo di lavoro diverso. Il controllo potrebbe essere un elettromagnete separato che tira il braccio di contatto o addirittura un secondo avvolgimento sullo stesso. Dovrebbe essere possibile configurarlo per richiedere una potenza di controllo inferiore rispetto alla potenza che può essere derivata dall'uscita media commutata, fornendo così un guadagno.

2. Una luce controllata e una fotoresistenza. Dato che la tensione e la corrente attraverso il fotoresistor potrebbero essere più alte di quelle che guidano la luce, ciò potrebbe fornire un guadagno di potenza. Forse può essere installato solo con parti standard per avere un guadagno di potenza in corrente alternata. Non è un imbroglio, poiché molti tubi a vuoto hanno lo stesso problema a causa della potenza richiesta per riscaldare il catodo. Forse nei punti operativi giusti con un LDR a bassa resistenza è possibile ottenere un guadagno in corrente alternata. Il guadagno di tensione da solo dovrebbe essere facile, anche a CC.

   Esistono accoppiatori ottici che hanno sicuramente un guadagno di potenza, ma tutti usano fototransistor, che trufferebbero in base alle vostre esigenze.

   La parte più difficile sarà quella di creare la tua luce che abbia una ragionevole efficacia. Ottenere i materiali per un resistore dipendente dalla luce CdS non sarà neanche facile, ma penso che dovrebbero essere possibili da costruire da soli, anche se non l'ho mai provato.

3. Come sopra, ma usa una fonte di luce fissa e modula il suo raggio deviandolo attraverso uno specchio controllato magneticamente o elettrostaticamente. Questo potrebbe essere il modo più semplice per rendere il tuo amplificatore microfonico. Il microfono potrebbe essere qualcosa di semplice come un foglio di alluminio che riflette la luce del sole o qualche altra fonte di luce forte. Con alcuni obiettivi, dovrebbe essere possibile trasformarlo in un raggio di luce modulato. Che guidare un fotoresistore e una sorgente di tensione CC fissa potrebbe essere sufficiente per portare piccole cuffie a livelli udibili.

4. Acceleratore a controllo magnetico. Un motore a benzina è in grado di produrre grandi potenze, sicuramente molto più di quanto sarebbe necessario per azionare elettricamente l'acceleratore tramite un solenoide. Se si desidera l'entrata e l'uscita elettriche, far funzionare il motore da un generatore. Questo può sicuramente avere un significativo guadagno di potenza, anche se la larghezza di banda sarà bassa, come al massimo uno o due Hz.

5. Generatore controllato sul campo. Crea un generatore elettrico con bobine di campo anziché magneti permanenti. Ciò ha il vantaggio di essere in grado di gestire grandi quantità di potenza in ingresso sotto forma di un albero rotante. Con tutto ciò che è giusto, è possibile modulare la grande potenza in ingresso abbastanza da finire con un guadagno netto di potenza dal segnale di controllo all'uscita. Potrebbe essere più semplice ottenere il guadagno in CA perturbando un punto operativo CC. Alcuni primi trasmettitori RF hanno lavorato su questo principio.

Fondamentalmente cerca qualsiasi cosa in natura che gestisca quantità ragionevoli di potenza, quindi pensa a come quel flusso di potenza potrebbe essere modulato con un segnale di controllo di potenza inferiore. Ci sono molte cose del genere se osservi attentamente.

Hai considerato un diodo a fiamma o un triodo? Si tratta di equivalenti del tubo del vuoto che funzionano all'interno della fiamma di una lampada ad alcool anziché nel vuoto. Questo ragazzo ha costruito entrambi, e il sito ha immagini dei suoi dispositivi e descrizioni dei materiali e delle tecniche che ha usato.

Avrai bisogno di una fonte di corrente continua ad alta tensione (usa 200 V CC) e dovrai lavorare con correnti molto basse - avrai bisogno di un amplificatore esistente (costruito con transistor o circuiti integrati regolari) per ascoltare l'oscillatore e / o un oscilloscopio con un impedenza di ingresso molto elevata per visualizzare / misurare l'uscita.

Modificato:

C'è anche questo ragazzo che ha realizzato transistor ad effetto di campo con ossido di zinco. Ci sono due pdf nella pagina collegata. Uno descrive la creazione di un semplice transistor, l'altro descrive l'utilizzo di un ulteriore sviluppo di tali transistor per creare un oscillatore.

La cosa più cattiva di cui aveva bisogno era l'acido acetico (puro al 98%).

Suppongo che potresti provare a sistemare qualcosa con un relè induttivo, una molla e un reostato ... ma i triodi e i molti tipi di transistor sono il modo in cui lo fai.