Jak korzystać z tranzystorów

Jeśli dobrze zrozumiałeś, jak używać tranzystorów w obwodach, być może podbiłeś już połowę elektroniki i jej zasad. W tym poście podejmujemy wysiłek w tym kierunku.

Wprowadzenie

Tranzystory to 3 końcowe urządzenia półprzewodnikowe, które są w stanie przewodzić stosunkowo dużą moc na swoich dwóch zaciskach, w odpowiedzi na znacznie niski pobór mocy na trzecim zacisku.

Tranzystory są zasadniczo dwojakiego rodzaju: tranzystor bipolarny (BJT) i tranzystor polowy typu metal – tlenek – półprzewodnik ( MOSFET )

W przypadku BJT 3 zaciski są oznaczone jako podstawa, emiter, kolektor. Sygnał małej mocy na końcówce baza / emiter umożliwia tranzystorowi przełączanie stosunkowo wysokiego obciążenia mocy na końcówce kolektora.

W przypadku tranzystorów MOSFET są one oznaczone jako bramka, źródło, dren. Sygnał małej mocy na zacisku bramka / źródło umożliwia tranzystorowi przełączanie stosunkowo dużego obciążenia mocy na jego zacisku kolektora.

Dla uproszczenia omówimy tutaj BJT, ponieważ ich właściwości są mniej złożone w porównaniu z tranzystorami MOSFET.

Tranzystory (BJT) są budulcem wszystkiego urządzenia półprzewodnikowe znalezione dzisiaj. Gdyby nie było tranzystorów, nie byłoby żadnych układów scalonych ani żadnego innego elementu półprzewodnikowego. Nawet układy scalone składają się z tysięcy ściśle powiązanych tranzystorów, które stanowią cechy danego układu.

Nowi hobbyści elektroniczni zwykle mają trudności z obsługą tych przydatnych komponentów i skonfigurowania ich jako obwodów do zamierzonej aplikacji.

Tutaj będziemy badać funkcje i sposób obsługi i implementacji tranzystorów bipolarnych w praktycznych obwodach.

Jak używać tranzystorów jako przełącznika

Tranzystory bipolarne są generalnie trójprzewodowymi aktywnymi komponentami elektronicznymi, które zasadniczo działają jako przełącznik do włączania lub wyłączania zasilania zewnętrznego obciążenia lub związanego z nim elektronicznego stopnia obwodu.

Klasyczny przykład można zobaczyć poniżej, gdzie tranzystor jest podłączony jako wspólny wzmacniacz emitera :

Jest to standardowa metoda używania dowolnego tranzystora jako przełącznika do sterowania danym obciążeniem. Widać, że przy niewielkim zewnętrznym napięciu do bazy tranzystor włącza się i przewodzi większy prąd przez zaciski kolektora-emiter, włączając większe obciążenie.

Bazową wartość rezystora można obliczyć ze wzoru:

R_b= (Zasilanie podstawowe V_b- Napięcie przewodzenia baza-emiter) x hFE / prąd obciążenia

Należy również pamiętać, że linia ujemna lub uziemienia napięcia zewnętrznego musi być połączona z linią masy tranzystora lub emiterem, w przeciwnym razie napięcie zewnętrzne nie będzie miało wpływu na tranzystor.

Używanie tranzystora jako sterownika przekaźnika

W jednym z moich wcześniejszych postów wyjaśniłem już, jak zrobić plik obwód sterownika tranzystora .

Zasadniczo używa tej samej konfiguracji, jak pokazano powyżej. Oto standardowy obwód dla tego samego:

Jeśli jesteś zdezorientowany co do przekaźnika, możesz zapoznać się z tym obszernym artykułem, który wyjaśnia wszystko o konfiguracjach przekaźników .

Używanie tranzystora do ściemniania światła

Poniższa konfiguracja pokazuje, jak tranzystor może być używany jako ściemniacz światła za pomocą obwód wtórnika emitera .

Możesz zobaczyć, jak zmienny rezystor lub garnek jest zmienny, zmienia się również natężenie lampy. Nazywamy to emiter-followers , ponieważ napięcie na emiterze lub na żarówce jest zgodne z napięciem na podstawie tranzystora.

Mówiąc dokładniej, napięcie emitera będzie tylko 0,7 V za napięciem podstawowym. Na przykład, jeśli napięcie bazowe wynosi 6 V, emiter będzie 6 - 0,7 = 5,3 V i tak dalej. Różnica 0,7 V wynika z minimalnego spadku napięcia przewodzenia tranzystora na podstawowym emiterze.

Tutaj rezystancja potencjometru wraz z rezystorem 1 K tworzy rezystancyjną sieć dzielnika u podstawy tranzystora. W miarę przesuwania suwaka potencjometru zmienia się napięcie u podstawy tranzystora, co odpowiednio zmienia napięcie emitera na lampie i odpowiednio zmienia się intensywność lampy.

Używanie tranzystora jako czujnika

Z powyższych dyskusji mogłeś zauważyć, że tranzystor robi jedną kluczową rzecz we wszystkich zastosowaniach. Zasadniczo wzmacnia napięcie u podstawy, umożliwiając przełączanie dużego prądu przez emiter kolektora.

Ta cecha wzmocnienia jest również wykorzystywana, gdy tranzystor jest używany jako czujnik. Poniższy przykład pokazuje, jak można go wykorzystać do wykrywania różnicy w oświetleniu otoczenia i odpowiedniego włączania / wyłączania przekaźnika.

Tutaj też LDR i 300 omów / 5 k ustawienie wstępne tworzy potencjalny dzielnik u podstawy tranzystora.

W rzeczywistości 300 omów nie jest wymagane. Jest dołączony, aby zapewnić, że baza tranzystora nigdy nie jest w pełni uziemiona, a zatem nigdy nie jest całkowicie wyłączana ani wyłączana. Zapewnia również, że prąd płynący przez LDR nigdy nie przekroczy pewnego minimalnego limitu, bez względu na to, jak jasne jest natężenie światła na LDR.

Kiedy jest ciemno, LDR ma wysoką rezystancję, która jest wielokrotnie wyższa niż łączna wartość 300 omów i ustawienie wstępne 5 K.

Dzięki temu baza tranzystora otrzymuje większe napięcie od strony masy (ujemne) niż napięcie dodatnie, a jego przewodnictwo kolektor / emiter pozostaje wyłączone.

Jednak gdy na LDR pada wystarczająca ilość światła, jego rezystancja spada do wartości kilku kiloomów.

Umożliwia to wzrost napięcia bazowego tranzystora znacznie powyżej znaku 0,7 V. Tranzystor jest teraz spolaryzowany i włącza obciążenie kolektora, czyli przekaźnik.

Jak widać, również w tej aplikacji tranzystory w zasadzie wzmacniają małe napięcie bazowe tak, że można włączyć większe obciążenie kolektora.

LDR można zastąpić innymi czujnikami, takimi jak termistor do wykrywania ciepła, a czujnik wody do wykrywania wody, a fotodioda do wykrywania wiązki podczerwieni i tak dalej.

Pytanie dla Ciebie: Co się stanie, jeśli pozycja LDR i presetu 300/5 K zostaną zamienione ze sobą?

Pakiety tranzystorów

Tranzystory są zwykle rozpoznawane po zewnętrznej obudowie, w której może być osadzone określone urządzenie. Najpopularniejsze typy opakowań, w których zawarte są te przydatne urządzenia, to T0-92, TO-126, TO-220 i TO-3. Spróbujemy zrozumieć wszystkie te specyfikacje tranzystorów, a także nauczymy się ich używać w praktycznych obwodach.

Zrozumienie tranzystorów małosygnałowych TO-92:

Do tej kategorii należą tranzystory, takie jak BC547, BC557, BC546, BC548, BC549 itd.

Są najbardziej elementarne w grupie i są używane do zastosowań związanych z niskimi napięciami i prądami. Co ciekawe, ta kategoria tranzystorów jest stosowana najszerzej i najpowszechniej w układach elektronicznych ze względu na ich wszechstronne parametry.

Zwykle urządzenia te są zaprojektowane do obsługi napięć w zakresie od 30 do 60 woltów na ich kolektorze i emiterze.

Napięcie bazowe nie przekracza 6, ale można je łatwo wyzwolić za pomocą poziom napięcia tak niski, jak 0,7 wolta u ich podstawy. Jednak prąd musi być ograniczony do około 3 mA.

Trzy wyprowadzenia tranzystora TO-92 można zidentyfikować w następujący sposób:

Trzymając zadrukowaną stronę do nas, wyprowadzenie po prawej stronie to emiter, środkowa to podstawa, a lewa noga boczna to kolektor urządzenia.

AKTUALIZACJA: Chcesz wiedzieć, jak używać tranzystorów z Arduino? Przeczytaj to tutaj

Jak skonfigurować tranzystor TO-92 do praktycznych projektów

Tranzystory są głównie dwojakiego rodzaju, typu NPN i typu PNP, oba wzajemnie się uzupełniają. Zasadniczo oba zachowują się w ten sam sposób, ale w przeciwnych odniesieniach i kierunkach.

Na przykład urządzenie NPN będzie wymagało wyzwalania dodatniego w stosunku do ziemi, podczas gdy urządzenie PNP będzie wymagało wyzwalania ujemnego w odniesieniu do dodatniej linii zasilającej w celu wykonania określonych wyników.

Trzy wyprowadzenia tranzystora wyjaśnione powyżej muszą być przypisane do określonych wejść i wyjść, aby działał dla określonej aplikacji, która oczywiście służy do przełączania parametru.

Do przewodów należy przypisać następujące parametry wejściowe i wyjściowe:

Plik emiter dowolnego tranzystora jest wzorcem wyprowadzenia urządzenia , co oznacza, że ​​musi mieć przypisane określone wspólne odniesienie zasilania, aby pozostałe dwa przewody mogły działać w odniesieniu do niego.

Tranzystor NPN zawsze będzie potrzebował ujemnego zasilania jako odniesienia, podłączonego do jego wyprowadzenia nadajnika dla prawidłowego funkcjonowania, podczas gdy dla PNP będzie to dodatnia linia zasilająca dla jego emitera.

Kolektor jest przewodem przenoszącym obciążenie tranzystora, a obciążenie, które należy przełączyć, jest wprowadzane do kolektora tranzystora (patrz rysunek).

Plik baza tranzystora to zacisk wyzwalający, który musi być przyłożony przy niskim poziomie napięcia, aby prąd płynący przez obciążenie mógł przepłynąć do linii emitera, uzupełniając obwód i obsługując obciążenie.

Usunięcie zasilania wyzwalacza do podstawy natychmiast wyłącza obciążenie lub po prostu prąd na kolektorze i zaciskach emitera.

Zrozumienie tranzystorów mocy TO-126, TO-220:

Są to tranzystory mocy średniej wielkości stosowane w aplikacjach wymagających przełączania potężnych stosunkowo mocnych obciążeń, takich jak transformatory, lampy itp. Oraz do sterowania urządzeniami TO-3, typowymi np. BD139, BD140, BD135 itp.

Rozpoznawanie wyprowadzeń BJT

Plik pinout są identyfikowane W następujący sposób:

Trzymając urządzenie zadrukowaną powierzchnią skierowaną do siebie, wyprowadzenie po prawej stronie to emiter, wyprowadzenie środkowe to kolektor, a wyprowadzenie po lewej stronie to podstawa.

Działanie i zasada wyzwalania są dokładnie podobne do tego, co wyjaśniono w poprzedniej sekcji.

Urządzenie działa przy obciążeniach od 100 mA do 2 amperów na całym kolektorze do nadajnika.

Podstawowy wyzwalacz może mieć wartość od 1 do 5 woltów z prądami nieprzekraczającymi 50 mA, w zależności od mocy włączanych obciążeń.

Zrozumienie tranzystorów mocy TO-3:

Można je zobaczyć w metalowych opakowaniach, jak pokazano na rysunku. Typowe przykłady tranzystorów mocy TO-3 to 2N3055, AD149, BU205 itp.

Wyprowadzenia pakietu TO-3 można zidentyfikować w następujący sposób:

Trzymanie ołowianej strony urządzenia w swoją stronę tak, że metalowa część obok wyprowadzeń o większej powierzchni jest trzymana do góry (patrz rysunek), prawy przewód boczny jest podstawą, lewy boczny emiter, natomiast metalowy korpus urządzenia stanowi odbiorcę paczki.

Funkcja i zasada działania są prawie takie same, jak wyjaśniono dla tranzystora małosygnałowego, jednak parametry mocy rosną proporcjonalnie, jak podano poniżej:

Napięcie kolektor-emiter może wynosić od 30 do 400 woltów, a natężenie od 10 do 30 amperów.

Wyzwalanie podstawowe powinno optymalnie wynosić około 5 woltów, przy poziomach prądu od 10 do 50 mA w zależności od wielkości obciążenia, które ma zostać wyzwolone. Podstawowy prąd wyzwalający jest wprost proporcjonalny do prądu obciążenia.

Masz bardziej szczegółowe pytania? Poproś ich o swoje komentarze, jestem tutaj, aby rozwiązać je wszystkie dla Ciebie.