Твердотельная катушка Тесла (SSTC) — это тип катушки Теслы, в которой используются твердотельные компоненты, такие как транзисторы, диоды и конденсаторы, для генерации высоковольтного и высокочастотного электричества переменного тока. Этот тип имеет несколько преимуществ по сравнению с традиционными катушками Теслы, в которых обычно используются искровые разрядники. SSTC имеют более высокий КПД, возможность длительной работы, а также компактные размеры. Фактически, компактность и небольшие габариты являются основными характеристиками катушки Теслы, конструкция и работа которой описаны в этой статье.

Но, несмотря на небольшой размер, производительность на удивление хорошая. Еще одним положительным моментом является её чрезвычайная простота, поэтому её смогут повторить даже начинающие радиолюбители. Однако хочу подчеркнуть, что в целом изготовление и регулировка любой катушки Тесла, хоть она и выглядит простой, требует адекватных знаний и опыта, особенно в SSTC, где каждая небольшая ошибка и неудачный запуск означают сгоревшие компоненты, а это недешево.

Устройство состоит всего из нескольких компонентов:

• Первичная катушка;
• Вторичная катушка;
• Верхняя нагрузка в форме цилиндра;
• Мощный МОП-транзистор (сейчас я использую BUZ325, но в первом прототипе я использовал IRFP460 с теми же результатами);
• Радиатор для мосфета;
• диод на 5 ампер, например U1540;
• Быстрый диод для защиты Mosfet также U1540;
• Конденсатор  1 мкФ/400 В;
• Потенциометр и резистор;
• Два стабилитрона на 12В;
• Предохранитель 5А;
• И источник переменного напряжения - Трансформатор 50В/3А и более.

Первичная катушка содержит 5 витков из медного провода 2,5мм на пластиковом корпусе диаметром 5см, причем на каждой обмотке желательно сделать вывод, чтобы было легче регулировать устройство.

Вторичная катушка намотана на пластиковый корпус диаметром 4 см и содержит 520 витков лакированной медной проволоки диаметром 0,2 мм. Высота вторичной обмотки 12см. Расчетная резонансная частота этой вторичной катушки вместе с верхней нагрузкой составляет около 1,7 МГц.

Для верхней нагрузки я использую небольшие алюминиевые крышки о банок.

В качестве силового МОП-транзистора используется BUZ325, но во время тестирования я успешно использовал IRFP460, который также значительно мощнее. Для напряжения до 60 В также можно использовать IRFP260. Разумеется, МОП-транзистор должен быть установлен на массивном алюминиевом радиаторе. Выпрямительный диод должен быть рассчитан на ток 5А и более, в данном случае я использую быстродействующий диод типа U1540. Наличие предохранителя является обязательным, поскольку речь идет об относительно высоких напряжениях и токах. Очень практично использовать автоматический предохранитель, как в данном конкретном случае. Для наблюдения за работой схемы, а также контроля потребления тока на входе желательно поставить токовые клещи.

Трансформатор, который я использую, взят из старого усилителя мощности.

Теперь несколько слов о первом включении и тестировании устройства. Лучший вариант — использовать ЛАТР, если он у нас есть. ЛАТР на самом деле представляет собой автотрансформатор, в котором мы можем плавно изменять напряжение от 0 В до максимального значения.

Сначала включаем трансформатор на меньшее напряжение, чтобы он выдавал около 15В. При запуске также необходимо подключить первичную катушку с наибольшим количеством витков (в моем случае 5). Далее, с люминесцентной лампой  вблизи с вторичной обмоткой, медленно поворачиваем потенциометр вправо. Если все правильно подключено, в какой-то момент лампочка должна загореться, что является признаком того, что схема начала колебаться и выдавать на выходе высокое напряжение.

Если этого не произошло, нужно поменять местами полюса первичной обмотки и повторить ту же процедуру. Теперь, если вы снова подключаете лампу, и она не загорается, проблема где-то в соединении компонентов или в каком-то неисправном компоненте, которым обычно является МОП-транзистор. Если у нас нет автотрансформатора, лучше всего начать испытания с трансформатора с выходным напряжением от 15 до 20 вольт. Когда мы решим проблему, мы можем начать непрерывно увеличивать напряжение, следя за током, и если ток внезапно увеличится, мы должны немедленно уменьшить входное напряжение. Убедившись, что катушка Тесла работает стабильно, постепенно уменьшаем один за другим виток первичной обмотки до образования самой большой искры.

Правильно настроенная катушка Теслы при питании 50В потребляет ток около 2,5-3 Ампер, что составляет менее 150 Ватт.