И, конечно, покажем несколько примеров его использования.
О чем думает человек, услышав упоминание слов типа двухфакторная аутентификация, электронный ключ, USB-токен, смарт-карта? Человек, далекий от погружения в технологии ИБ, может быть вспомнит одноразовые смс-пароли для входа в банк, а кто-то подумает про инфраструктуры открытых ключей, сертификаты, цепочки доверия.
А тем временем, разработанный альянсом FIDO протокол U2F набирает популярность среди интернет-компаний и показывает, что двухфакторная аутентификация - не только безопасно, но легко и просто, а главное понятно для конечного пользователя, нетехнического специалиста.
Правда тут есть и минус, в отличие от централизованного enterprise использования, этот самый конечный пользователь должен сам озаботится об усилении аутентификации в свои любимые сервисы и приобрести для себя такой токен , а сервисы, в свою очередь, должны U2F заранее поддерживать.
Таких сервисов уже довольно много, и список их постоянно расширяется. Сначала стандарт U2F поддерживали Google (gmail, youtube, etc), Dropbox, Github. Сейчас присоединились Facebook, Salesforce, Bitbucket, Dashlane и другие сервисы и компании. Большое развитие U2F получил в криптовалютной среде на различных крипто-биржах и крипто-кошельках, например Bitfinex, Coinbase и другие. Об этом мы поговорим отдельно чуть позже.
Взломы аккаунтов в социальных сетях, почте и других сервисах - не новость, это всегда неприятно, и часто связано с финансовыми или репутационными потерями, а, как правило, взломанные аккаунты защищены только простым, может и не простым, но все равно одним паролем, без второго фактора аутентификации. Популяризация же второго фактора в принципе и U2F в частности приводит к повышению общего уровня компьютерной грамотности и безопасности.
Если сервис сам пока не добавил возможность привязать U2F-ключ в качестве аутентификатора, возможно, это получится осуществить через провайдеров двухфакторной аутентификации, например, duo security , причем доступ можно будет настроить не только в web-приложения. Строго говоря, такие облачные платформы в качестве аутентификаторов используют не только U2F, и их возможности гораздо шире. Но не отметить эту возможность в нашей обзорной статье мы также не могли.
Еще один из способов интеграции U2F мы предусмотрели в нашем сервере аутентификации JaCarta Authentication Server (JAS) , встраивание происходит путем настройки сервера и добавления необходимого кода на сайт, доступ к которому необходимо защитить.
Примеры настройки и использования
В качестве примера ресурса, где поддержка U2F уже реализована, возьмем Google как наиболее популярный.А для примера аутентификации с использованием облачного провайдера аутентификации сервис duo.com и web-сайт на платформе WordPress.
Теперь проверим вход.
Чтобы зайти в профиль учётной записи Google с помощью JaCarta U2F, выполните следующее.
Аутентификация в Web-сайт на WordPress с использованием облачного провайдера аутентификации duo.com
Чтобы защитить какое либо приложение или протокол по средствам платформы DUO, необходимо выбрать, что защищать в самой платформе, и связать платформу с защищаемым приложением.Со стороны Web-сайта добавьте Duo-плагин, для этого в меню Плагины в поиске найдите Duo-Two-Factor Authentication и нажмите Установить. После установки нажмите Активировать.
Значения этих полей нужно перенести в соответствующие поля плагина на Web-сайте.
- Введение
- Корпуса SMD компонентов
- Типоразмеры SMD компонентов
- SMD резисторы
- SMD конденсаторы
- SMD катушки и дроссели
- SMD транзисторы
- Маркировка SMD компонентов
- Пайка SMD компонентов
Введение
Современному радиолюбителю сейчас доступны не только обычные компоненты с выводами, но и такие маленькие, темненькие, на которых не понять что написано, детали. Они называются "SMD". По-русски это значит "компоненты поверхностного монтажа". Их главное преимущество в том, что они позволяют промышленности собирать платы с помощью роботов, которые с огромной скоростью расставляют SMD-компоненты по своим местам на печатных платах, а затем массово "запекают" и на выходе получают смонтированные печатные платы. На долю человека остаются те операции, которые робот не может выполнить. Пока не может.
Применение чип-компонентов в радиолюбительской практике тоже возможно, даже нужно, так как позволяет уменьшить вес, размер и стоимость готового изделия. Да ещё и сверлить практически не придётся.
Для тех, кто впервые столкнулся с SMD-компонентами естественным является смятение. Как разобраться в их многообразии: где резистор, а где конденсатор или транзистор, каких они бывают размеров, какие корпуса smd-деталей существуют? На все эти вопросы ты найдешь ответы ниже. Читай, пригодится!
Корпуса чип-компонентов
Достаточно условно все компоненты поверхностного монтажа можно разбить на группы по количеству выводов и размеру корпуса:
| выводы/размер | Очень-очень маленькие | Очень маленькие | Маленькие | Средние |
| 2 вывода | SOD962 (DSN0603-2) , WLCSP2*, SOD882 (DFN1106-2) , SOD882D (DFN1106D-2) , SOD523, SOD1608 (DFN1608D-2) | SOD323, SOD328 | SOD123F, SOD123W | SOD128 |
| 3 вывода | SOT883B (DFN1006B-3) , SOT883, SOT663, SOT416 | SOT323, SOT1061 (DFN2020-3) | SOT23 | SOT89, DPAK (TO-252) , D2PAK (TO-263) , D3PAK (TO-268) |
| 4-5 выводов | WLCSP4*, SOT1194, WLCSP5*, SOT665 | SOT353 | SOT143B, SOT753 | SOT223, POWER-SO8 |
| 6-8 выводов | SOT1202, SOT891, SOT886, SOT666, WLCSP6* | SOT363, SOT1220 (DFN2020MD-6) , SOT1118 (DFN2020-6) | SOT457, SOT505 | SOT873-1 (DFN3333-8), SOT96 |
| > 8 выводов | WLCSP9*, SOT1157 (DFN17-12-8) , SOT983 (DFN1714U-8) | WLCSP16*, SOT1178 (DFN2110-9) , WLCSP24* | SOT1176 (DFN2510A-10) , SOT1158 (DFN2512-12) , SOT1156 (DFN2521-12) | SOT552, SOT617 (DFN5050-32) , SOT510 |
Конечно, корпуса в таблице указаны далеко не все, так как реальная промышленность выпускает компоненты в новых корпусах быстрее, чем органы стандартизации поспевают за ними.
Корпуса SMD-компонентов могут быть как с выводами, так и без них. Если выводов нет, то на корпусе есть контактные площадки либо небольшие шарики припоя (BGA). Также в зависимости от фирмы-производителя детали могут могут различаться маркировкой и габаритами. Например, у конденсаторов может различаться высота.
Большинство корпусов SMD-компонентов предназначены для монтажа с помощью специального оборудования, которое радиолюбители не имеют и врядли когда-нибудь будет иметь. Связано это с технологией пайки таких компонентов. Конечно, при определённом упорстве и фанатизме можно и в домашних условиях паять .
Типы корпусов SMD по названиям
| Название | Расшифровка | кол-во выводов |
| SOT | small outline transistor | 3 |
| SOD | small outline diode | 2 |
| SOIC | small outline integrated circuit | >4, в две линии по бокам |
| TSOP | thin outline package (тонкий SOIC) | >4, в две линии по бокам |
| SSOP | усаженый SOIC | >4, в две линии по бокам |
| TSSOP | тонкий усаженный SOIC | >4, в две линии по бокам |
| QSOP | SOIC четвертного размера | >4, в две линии по бокам |
| VSOP | QSOP ещё меньшего размера | >4, в две линии по бокам |
| PLCC | ИС в пластиковом корпусе с выводами, загнутыми под корпус с виде буквы J | >4, в четыре линии по бокам |
| CLCC | ИС в керамическом корпусе с выводами, загнутыми под корпус с виде буквы J | >4, в четыре линии по бокам |
| QFP | квадратный плоский корпус | >4, в четыре линии по бокам |
| LQFP | низкопрофильный QFP | >4, в четыре линии по бокам |
| PQFP | пластиковый QFP | >4, в четыре линии по бокам |
| CQFP | керамический QFP | >4, в четыре линии по бокам |
| TQFP | тоньше QFP | >4, в четыре линии по бокам |
| PQFN | силовой QFP без выводов с площадкой под радиатор | >4, в четыре линии по бокам |
| BGA | Ball grid array. Массив шариков вместо выводов | массив выводов |
| LFBGA | низкопрофильный FBGA | массив выводов |
| CGA | корпус с входными и выходными выводами из тугоплавкого припоя | массив выводов |
| CCGA | СGA в керамическом корпусе | массив выводов |
| μBGA | микро BGA | массив выводов |
| FCBGA | Flip-chip ball grid array. М ассив шариков на подложке, к которой припаян кристалл с теплоотводом | массив выводов |
| LLP | безвыводной корпус |
Из всего этого зоопарка чип-компонентов для применения в любительских целях могут сгодиться: чип-резисторы, чип-конденсаторы, чип-индуктивности, чип-диоды и транзисторы, светодиоды, стабилитроны, некоторые микросхемы в SOIC корпусах. Конденсаторы обычно выглядят как простые параллелипипеды или маленькие бочонки. Бочонки -- это электролитические, а параллелипипеды скорей всего будут танталовыми или керамическими конденсаторами.
Типоразмеры SMD-компонентов
Чип-компоненты одного номинала могут иметь разные габариты. Габариты SMD-компонента определяются по его "типоразмеру". Например, чип-резисторы имеют типоразмеры от "0201" до "2512". Этими четырьмя цифрами закодированы ширина и длина чип-резистора в дюймах. Ниже в таблицах можно посмотреть типоразмеры в миллиметрах.
smd резисторы
| Прямоугольные чип-резисторы и керамические конденсаторы | |||||
| Типоразмер | L, мм (дюйм) | W, мм (дюйм) | H, мм (дюйм) | A, мм | Вт |
| 0201 | 0.6 (0.02) | 0.3 (0.01) | 0.23 (0.01) | 0.13 | 1/20 |
| 0402 | 1.0 (0.04) | 0.5 (0.01) | 0.35 (0.014) | 0.25 | 1/16 |
| 0603 | 1.6 (0.06) | 0.8 (0.03) | 0.45 (0.018) | 0.3 | 1/10 |
| 0805 | 2.0 (0.08) | 1.2 (0.05) | 0.4 (0.018) | 0.4 | 1/8 |
| 1206 | 3.2 (0.12) | 1.6 (0.06) | 0.5 (0.022) | 0.5 | 1/4 |
| 1210 | 5.0 (0.12) | 2.5 (0.10) | 0.55 (0.022) | 0.5 | 1/2 |
| 1218 | 5.0 (0.12) | 2.5 (0.18) | 0.55 (0.022) | 0.5 | 1 |
| 2010 | 5.0 (0.20) | 2.5 (0.10) | 0.55 (0.024) | 0.5 | 3/4 |
| 2512 | 6.35 (0.25) | 3.2 (0.12) | 0.55 (0.024) | 0.5 | 1 |
| Цилиндрические чип-резисторы и диоды | |||||
| Типоразмер | Ø, мм (дюйм) | L, мм (дюйм) | Вт | ||
| 0102 | 1.1 (0.01) | 2.2 (0.02) | 1/4 | ||
| 0204 | 1.4 (0.02) | 3.6 (0.04) | 1/2 | ||
| 0207 | 2.2 (0.02) | 5.8 (0.07) | 1 | ||
smd конденсаторы
Керамические чип-конденсаторы совпадают по типоразмеру с чип-резисторами, а вот танталовые чип-конденсаторы имеют своют систему типоразмеров:
| Танталовые конденсаторы | |||||
| Типоразмер | L, мм (дюйм) | W, мм (дюйм) | T, мм (дюйм) | B, мм | A, мм |
| A | 3.2 (0.126) | 1.6 (0.063) | 1.6 (0.063) | 1.2 | 0.8 |
| B | 3.5 (0.138) | 2.8 (0.110) | 1.9 (0.075) | 2.2 | 0.8 |
| C | 6.0 (0.236) | 3.2 (0.126) | 2.5 (0.098) | 2.2 | 1.3 |
| D | 7.3 (0.287) | 4.3 (0.170) | 2.8 (0.110) | 2.4 | 1.3 |
| E | 7.3 (0.287) | 4.3 (0.170) | 4.0 (0.158) | 2.4 | 1.2 |
smd катушки индуктивности и дроссели
Индуктивности встречаются во множестве видов корпусов, но корпуса подчиняются все тому же закону типоразмеров. Это облегачает автоматический монтаж. Да и нам, радиолюбителям, позволяет легче ориентироваться.
Всякие катушки, дроссели и трансформаторы называются "моточные изделия". Обычно мы их мотаем сами, но иногда можно и прикупить готовые изделия. Тем более, если требуются SMD варианты, которые выпускаются со множестом бонусов: магнитное экранирование корпуса, компактность, закрытый или открытый корпус, высокая добротность, электромагнитное экранирование, широкий диапазон рабочих температур.
Подбирать требующуюся катушку лучше по каталогам и требуемому типоразмеру. Типоразмеры, как и для чип-резисторов задаются спомощью кода из четырех чисел (0805). При этом "08" обозначает длину, а "05" ширину в дюймах. Реальный размер такого SMD-компонента будет 0.08х0.05 дюйма.
smd диоды и стабилитроны
Диоды могут быть как в цилиндрических корпусах, так и в корпусах в виде небольших параллелипипедов. Цилиндрические корпуса диодов чаще всего предсавтлены корпусами MiniMELF (SOD80 / DO213AA / LL34) или MELF (DO213AB / LL41). Типоразмеры у них задаются также как у катушек, резисторов, конденсаторов.
| Диоды, стабилитроны, конденсаторы, резисторы | |||||
| Тип корпуса | L* (мм) | D* (мм) | F* (мм) | S* (мм) | Примечание |
| DO-213AA (SOD80) | 3.5 | 1.65 | 048 | 0.03 | JEDEC |
| DO-213AB (MELF) | 5.0 | 2.52 | 0.48 | 0.03 | JEDEC |
| DO-213AC | 3.45 | 1.4 | 0.42 | - | JEDEC |
| ERD03LL | 1.6 | 1.0 | 0.2 | 0.05 | PANASONIC |
| ER021L | 2.0 | 1.25 | 0.3 | 0.07 | PANASONIC |
| ERSM | 5.9 | 2.2 | 0.6 | 0.15 | PANASONIC, ГОСТ Р1-11 |
| MELF | 5.0 | 2.5 | 0.5 | 0.1 | CENTS |
| SOD80 (miniMELF) | 3.5 | 1.6 | 0.3 | 0.075 | PHILIPS |
| SOD80C | 3.6 | 1.52 | 0.3 | 0.075 | PHILIPS |
| SOD87 | 3.5 | 2.05 | 0.3 | 0.075 | PHILIPS |
smd транзисторы
Транзисторы для поверхностного монтажа могут быть также малой, средней и большой мощности. Они также имеют соответствующие корпуса. Корпуса транзисторов можно условно разбить на две группы: SOT, DPAK.
Хочу обратить внимание, что в таких корпусах могут быть также сборки из нескольких компонентов, а не только транзисторы. Например, диодные сборки.
Маркировка SMD-компонентов
Мне иногда кажется, что маркировка современных электронных компонентов превратилась в целую науку, подобную истории или археологии, так как, чтобы разобраться какой компонент установлен на плату иногда приходитсяпровести целый анализ окружающих его элементов. В этом плане советские выводные компоненты, на которых текстом писался номинал и модель были просто мечтой для любителя, так как не надо было ворошить груды справочников, чтобы разобраться, что это за детали.
Причина кроется в автоматизации процесса сборки. SMD компоненты устанавливаются роботами, в которых установлены сециальные бабины (подобные некогда бабинам с магнитными лентами), в которых расположены чип-компоненты. Роботу все равно, что там в бабине и есть ли у деталей маркировка. Маркировка нужна человеку.
Пайка чип-компонентов
В домашних условиях чип-компоненты можно паять только до определённых размеров, более-менее комфортным для ручного монтажа считается типоразмер 0805. Более миниатюрные компоненты паяются уже с помощью печки. При этом для качественной пропайки в домашних условиях следует соблюдать целый комплекс мер.
- Усиление парольной аутентификации пользователей при доступе к Web-ресурсам за счёт перехода к двухфакторной аутентификации с использованием токена
- Избавление пользователей от необходимости запоминать сложные пароли. За счёт использования второго фактора аутентификации требования к сложности пароля могут быть существенно снижены
- Использование одного устройства для доступа к различным ресурсам
Функциональные возможности
- Аутентификация по стандарту FIDO U2F
Ключевые особенности
Токен JaCarta U2F обладает рядом особенностей, отличающих его от токенов, использующих альтернативные технологии аутентификации.
- Самостоятельная регистрация пользователей – в отличие от систем аутентификации на основе традиционных PKI-токенов, в процессе регистрации токена JaCarta U2F на конкретном Web-ресурсе не требуется участия администратора. Для регистрации необходимо просто ввести логин и пароль, подключить токен к компьютеру и нажать на кнопку (тем самым подтвердив физическое присутствие пользователя за компьютером). В процессе регистрации пользователем своего U2F-токена на Web-ресурсе происходит генерация ключевой пары (открытый и закрытый ключ) без сертификата открытого ключа. Сгенерированная ключевая пара используется для дальнейшей аутентификации.
- Концепция "один ко многим" – один токен может использоваться для доступа к множеству различных Web-ресурсов (количество ресурсов ограничено лишь объёмом памяти токена, используемой для хранения аутентификационных данных).
- Защита от фишинга – каждый закрытый ключ, хранящийся в памяти токена и используемый для доступа к конкретному ресурсу, "связан" с адресом данного ресурса (URL). Таким образом, если злоумышленник попытается перенаправить пользователя на "поддельный" ресурс, пользователь не сможет пройти аутентификацию, так как закрытый ключ, соответствующий "поддельному" ресурсу, не будет найден.
Архитектура
Основные компоненты типового решения с поддержкой U2F-аутентификации на базе токена JaCarta U2F представлены ниже:
- Web-сервер – сервер, к ресурсам которого обращаются пользователи. На одном Web-сервере может быть установлено несколько Web-приложений. В качестве Web-сервера выступает, как правило, одно из доступных на рынке решений данного класса (например, Microsoft IIS, Apache, nginx и др.).
- Web-приложение – приложение (Web-сервис), реализующее конкретную прикладную логику. Например, Web-портал, личный кабинет клиента банка и т.п.
- U2F-сервер – приложение, реализующее серверную часть протокола U2F и обеспечивающее хранение информации, полученной в процессе регистрации и аутентификации. В качестве U2F-сервера может выступать либо готовое решение, созданное сторонними производителями, либо продукт собственной разработки. Web-приложение при получении запросов на регистрацию и аутентификацию пользователей обращается к U2F-серверу для проверки и сохранения полученных от пользователя данных.
- U2F-клиент
– приложение, посредством которого пользователь
взаимодействует с Web-сервисом (например, Web-браузер или мобильное приложение).
U2F-клиент реализует клиентскую часть протокола U2F, взаимодействует с
Web-сервером и U2F-токеном:
- взаимодействие с Web-сервером осуществляется по протоколу HTTPS ;
- взаимодействие с U2F-токеном осуществляется по протоколу USB HID .
- Токен JaCarta U2F – устройство, используемое в качестве второго фактора аутентификации при доступе к Web-ресурсам и реализующее интерфейс USB HID.
Как это работает
Рассмотрим процесс аутентификации пользователя на онлайн-ресурсе с использованием токена JaCarta U2F (на самом низком уровне взаимодействие токена с компьютером в процессе регистрации токена и аутентификации пользователя осуществляется через HID-интерфейс и поэтому не требует установки драйверов – они уже есть в любой современной ОС: Windows, Linux, Mac OS X).
- Перед первым использованием токена JaCarta U2F его необходимо зарегистрировать в данном онлайн-сервисе. Если у пользователя уже есть учётная запись на сервере, то он должен сделать это самостоятельно из личного кабинета, не прибегая к помощи администратора сервиса. В процессе регистрации внутри токена генерируется новая пара "открытый-закрытый ключ", связанная только с данным онлайн-сервисом. Открытый ключ передается на сервер, а закрытый ключ никогда не покидает токен (безопасно хранится в памяти токена).
- Аутентификацию на Web-ресурсе пользователь, как и раньше, начинает с предъявления регистрационного имени и пароля. Если для данного пользователя в системе уже зарегистрирован токен JaCarta U2F, со стороны Web-ресурса поступит дополнительный запрос. Пользовательский браузер (Google Chrome) имеет встроенную поддержку протокола U2F: он "знает", что полученный запрос на U2F-аутентификацию надо направить на подключенный к компьютеру пользователя U2F-токен и "умеет" это делать безо всяких дополнительных плагинов и пр. Чтобы токен пользователя смог обработать запрос на аутентификацию, пользователь должен подтвердить своё присутствие за компьютером – для этого достаточно просто нажать на кнопку на корпусе JaCarta U2F. После этого появляется возможность использовать для аутентификации на целевом ресурсе ключевые пары, хранящиеся в памяти токена.
- В памяти токена JaCarta U2F хранятся закрытые ключи, уникальные для каждого Web-ресурса. Открытые ключи передаются и хранятся на сервере. На одном ресурсе можно зарегистрироваться несколько раз (например, с разными логинами). Ключевая пара соответствует конкретной регистрации пользователя. Поступивший со стороны сервера запрос на аутентификацию содержит идентификатор Web-ресурса, который поможет токену выбрать из всех ключевых пар именно ту, которая была сгенерирована именно для этого ресурса. С помощью закрытого ключа токен JaCarta U2F подписывает запрос на аутентификацию и возвращает его браузеру, который в свою очередь отправляет запрос на Web-ресурс для проверки подписи.
- В случае успешной проверки подписи пользователь считается авторизованным в онлайн-сервисе.
Использовать токен JaCarta U2F для доступа к Вашему аккаунту очень просто: нужно ввести логин, пароль, подключить токен к компьютеру и нажать на кнопку на корпусе токена. Один токен может использоваться для доступа к нескольким сервисам.
Начало работы
- В настоящее время использование токенов JaCarta U2F возможно только при работе из Web-браузера Google Chrome.
- Подключите токен к USB-порту Вашего компьютера. При первом подключении будет выполнен поиск и автоматическая установка необходимых драйверов. Это действие будет произведено один раз и при последующих подключениях JaCarta U2F к компьютеру повторяться не будет.
- После подключения и установки драйверов световой индикатор на корпусе токена начнёт гореть непрерывно.
- Токен готов к работе!
- Настройте токен для входа в Ваши существующие аккаунты Google или Dropbox.
Сервисы Google
Электронные ключи входят в состав многих импульсных устройств. Основу любого электронного ключа составляет активный элемент (полупроводниковый диод, транзистор), работающий в ключевом режиме. Ключевой режим характеризуется двумя состояниями ключа: "Включено" – "Выключено". На рисунке приведены упрощённая схема и временные диаграммы идеального ключа. При разомкнутом ключе
, , при замкнутом ключе , . При этом предполагается, что сопротивление разомкнутого ключа бесконечно велико, а сопротивление равно нулю. |
рис. 1.1. Схема, временные диаграммы тока и выходного напряжения идеального ключа.
падением напряжения на ключе в замкнутом состоянии
;током через ключ в разомкнутом состоянии
;временем перехода ключа из одного состояния в другое (временем переключения)
.Чем меньше значения этих величин, тем выше качество ключа.
2. Диодные ключи
Простейший тип электронных ключей – диодные ключи. В качестве активных элементов в них используются полупроводниковые или электровакуумные диоды.
При положительном входном напряжении диод открыт и ток через него
,где - прямое сопротивление диода.
Выходное напряжение
.
, тогда . При отрицательном входном напряжении ток идет через диод
,
- обратное сопротивление диода.
При этом выходное напряжение
.
Как правило,
и
. При изменении полярности включения диода график функции повернется на угол вокруг начала координат.
 |
рис. 1.2. Схема и передаточная характеристика последовательного диодного ключа с нулевым уровнем включения.
Приведенной выше схеме соответствует нулевой уровень включения (уровень входного напряжения, определяющий отрицание или запирание диода). Для изменении уровня включения в цепь ключа вводят источник напряжения смещения
. В этом случае при диод открыт и , а при - закрыт и . Если изменить полярность источника , то график функции приобретет вид, показанный пунктирной линией. |
рис. 1.3. Схема и передаточная характеристика последовательного диодного ключа с ненулевым уровнем включения.
В качестве источника
часто используют резистивный делитель напряжения, подключенный к общему для электронного устройства источнику питания. Применяя переменный резистор как регулируемый делитель напряжения, можно изменять уровень включения.Диодные ключи не позволяют электрически разделить управляющую и управляемые цепи, что часто требуется на практике. В этих случаях используются транзисторные ключи.
3. Транзисторные ключи
 |
рис. 1.4. Схема и характеристики режима работы ключа на биполярном транзисторе.
Входная (управляющая) цепь здесь отделена от выходной (управляемой) цепи. Транзистор работает в ключевом режиме, характеризуемой двумя состояниями. Первое состояние определяется точкой
на выходных характеристиках транзистора; его называют режимом отсечки. В режиме отсечки ток базы , коллекторный ток равен начальному коллекторному току, а коллекторное напряжение . Режим отсечки реализуется при отрицательных потенциалах базы. Второе состояние определяется точкой и называется режимом насыщения. Он реализуется при положительных потенциалах базы. При этом ток базы определяется в основном сопротивлением резистора и , поскольку сопротивление открытого эмиттерного перехода мало. Коллекторный переход тоже открыт, и ток коллектора , а коллекторное напряжение . Из режима отсечки в режим насыщения транзистор переводится под воздействием положительного входного напряжения. При этом повышению входного напряжения (потенциала базы) соответствует понижение выходного напряжения (потенциала коллектора), и наоборот. Такой ключ называется инвертирующим (инвертором). В рассмотренном транзисторном ключе уровни выходного напряжения, соответствующие режимам отсечки и насыщения стабильны и почти не зависят от температуры. Повторяющий ключ выполняют по схеме эмиттерного повторителя.Время переключения ключей на биполярных транзисторах определяется барьерными емкостями p-n-переходов и процессами накопления и рассасывания неосновных носителей заряда в базе. Для повышения быстродействия и входного сопротивления применяют ключи на полевых транзисторах.
