Ako používať tranzistory

Ak ste správne pochopili, ako používať tranzistory v obvodoch, možno ste už dobyli polovicu elektroniky a jej princípov. V tomto príspevku sa snažíme týmto smerom.

Úvod

Tranzistory sú 3 koncové polovodičové zariadenia, ktoré sú schopné viesť relatívne vysoký výkon cez svoje dve svorky v reakcii na výrazne nízky príkon na tretej svorke.

Tranzistory sú v zásade dvoch typov: bipolárny prechodový tranzistor (BJT) a tranzistor s efektom poľa –oxid – kov ( MOSFET )

Pre BJT sú 3 terminály označené ako základňa, vysielač a kolektor. Signál nízkeho výkonu cez terminál základne / vysielač umožňuje tranzistoru prepínať pomerne vysoké zaťaženie cez jeho kolektorový terminál.

Pre MOSFET sú tieto označené ako Gate, Source, Drain. Signál nízkeho výkonu cez svorku Gate / Source umožňuje tranzistoru prepínať pomerne vysokú záťaž cez svoju kolektorovú svorku.

Kvôli jednoduchosti tu budeme diskutovať o BJT, pretože ich charcaeritika je v porovnaní s MOSFETmi menej zložitá.

Tranzistory (BJT) sú stavebnými kameňmi všetkých polovodičové zariadenia našiel sa dnes. Ak by neexistovali tranzistory, neboli by žiadne integrované obvody alebo iná polovodičová súčiastka. Dokonca aj integrované obvody sa skladajú z 1 000 tesne prepojených tranzistorov, ktoré tvoria vlastnosti konkrétneho čipu.

Pre nových elektronických nadšencov je zvyčajne ťažké zvládnuť tieto užitočné komponenty a nakonfigurovať ich ako obvody pre zamýšľanú aplikáciu.

Tu budeme študovať funkcie a spôsob manipulácie a implementácie bipolárnych tranzistorov do praktických obvodov.

Ako používať tranzistory ako prepínač

Bipolárne tranzistory sú všeobecne trojvodičové aktívne elektronické súčiastky, ktoré zásadne fungujú ako spínač na zapnutie alebo vypnutie napájania externej záťaže alebo súvisiaceho elektronického stupňa obvodu.

Klasický príklad je uvedený nižšie, kde je tranzistor pripojený ako a spoločný emitorový zosilňovač :

Toto je štandardná metóda použitia ľubovoľného tranzistora ako spínača na riadenie danej záťaže. Môžete vidieť, že keď je na základňu aplikované malé vonkajšie napätie, tranzistor sa zapne a vedie silnejší prúd cez svorky emitora kolektora, čím zapína väčšiu záťaž.

Hodnotu základného odporu je možné vypočítať pomocou vzorca:

R_b= (Základná dodávka V_b- Dopredné napätie základného vysielača) x hFE / záťažový prúd

Pamätajte tiež, že záporné alebo uzemňovacie vedenie externého napätia musí byť pripojené k uzemňovaciemu vodiču tranzistora alebo k emitoru, inak nebude mať externé napätie na tranzistor žiadny vplyv.

Použitie tranzistora ako ovládača relé

Už som v jednom zo svojich predchádzajúcich príspevkov vysvetlil, ako urobiť tranzistorový budiaci obvod .

V zásade používa rovnakú konfiguráciu, ako je uvedené vyššie. Tu je štandardný obvod pre rovnaké:

Ak ste zmätení v súvislosti s relé, môžete si prečítať tento podrobný článok, ktorý vysvetľuje všetko o konfiguráciách relé .

Použitie tranzistora na stmievanie svetla

Nasledujúca konfigurácia ukazuje, ako je možné tranzistor použiť ako stmievač svetla pomocou a obvod sledovača emitorov .

Môžete vidieť, že variabilný rezistor alebo banka sa menia, intenzita žiarovky sa tiež líši. Hovoríme tomu emitor-nasledovník , pretože napätie na emitori alebo na žiarovke sleduje napätie na báze tranzistora.

Presnejšie, napätie emitora bude iba 0,7 V za základným napätím. Napríklad, ak je základné napätie 6 V, bude vysielač 6 - 0,7 = 5,3 V atď. Rozdiel 0,7 V je spôsobený minimálnym poklesom napätia vpred tranzistora cez základný vysielač.

Tu tvorí odpor hrnca spolu s odporom 1 K odporovú rozdeľovaciu sieť na báze tranzistora. Pri posúvaní posúvača sa mení napätie na báze tranzistora, čo zodpovedajúcim spôsobom mení napätie emitora na žiarovke a podľa toho sa mení aj intenzita žiarovky.

Použitie tranzistora ako snímača

Z vyššie uvedených diskusií ste mohli pozorovať, že tranzistor robí jednu zásadnú vec vo všetkých aplikáciách. V podstate zosilňuje napätie na svojej základni tým, že umožňuje prepínanie veľkého prúdu cez jeho kolektorový vysielač.

Táto funkcia zosilnenia sa tiež využíva, keď sa ako snímač použije tranzistor. Nasledujúci príklad ukazuje, ako sa dá použiť na snímanie rozdielov v okolitom svetle a na zodpovedajúce zapínanie a vypínanie relé.

Aj tu LDR a 300 ohmov / 5 k prednastavený tvorí delič potenciálu na báze tranzistora.

300 ohmov sa v skutočnosti nevyžaduje. Je súčasťou balenia, aby sa zabezpečilo, že základňa tranzistora nie je nikdy úplne uzemnená, a teda nikdy úplne deaktivovaná alebo vypnutá. Zaisťuje tiež, že prúd cez LDR nikdy nemôže prekročiť určitú minimálnu hranicu, bez ohľadu na to, ako intenzívna je na LDR intenzita svetla.

Keď je tma, LDR má vysoký odpor, ktorý je mnohonásobne vyšší ako kombinovaná hodnota 300 ohmov a 5 K predvoľby.

Z tohto dôvodu získava báza tranzistora viac zemného napätia (záporného) ako kladné napätie a jeho vedenie kolektora / emitora zostáva vypnuté.

Keď však na LDR dopadne dostatok svetla, jeho odpor klesne na hodnotu niekoľkých kiloohmov.

Toto umožňuje, aby základné napätie tranzistora dobre stúplo nad značku 0,7 V. Tranzistor je teraz predpätý a zapína záťaž kolektora, teda relé.

Ako vidíte, aj v tejto aplikácii tranzistory v podstate zosilňujú malé základné napätie, aby bolo možné zapnúť väčšiu záťaž na jeho kolektore.

LDR je možné nahradiť inými snímačmi, ako sú napríklad a termistor na snímanie tepla, a snímač vody na snímanie vody, a fotodióda pre snímanie infračerveným lúčom atď.

Otázka pre vás: Čo sa stane, ak sa poloha LDR a predvoľby 300/5 K navzájom zamenia?

Balíky tranzistorov

Tranzistory sú zvyčajne rozpoznané podľa externého balíka, v ktorom môže byť konkrétne zariadenie zabudované. Najbežnejšie typy balíkov, v ktorých sú tieto užitočné zariadenia uzavreté, sú T0-92, TO-126, TO-220 a TO-3. Pokúsime sa porozumieť všetkým týmto špecifikáciám tranzistorov a tiež sa naučíme, ako ich používať v praktických obvodoch.

Pochopenie tranzistorov TO-92 s malým signálom:

Do tejto kategórie patria tranzistory ako BC547, BC557, BC546, BC548, BC549 atď.

Jedná sa o najelementárnejšie prvky v skupine a používajú sa pri aplikáciách s nízkym napätím a prúdmi. Je zaujímavé, že táto kategória tranzistorov sa v elektronických obvodoch najrozšírenejšie a najuniverzálnejšie používa kvôli ich univerzálnym parametrom.

Normálne sú tieto zariadenia navrhnuté na prácu s napätím medzi 30 až 60 V cez ich kolektor a vysielač.

Základné napätie nie je väčšie ako 6, ale dajú sa ľahko spustiť pomocou a úroveň napätia len 0,7 voltu na ich základni. Prúd však musí byť obmedzený na približne 3 mA.

Tri vodiče tranzistora TO-92 možno identifikovať nasledujúcim spôsobom:

Potlačená strana musí byť smerom k nám, pravý vývod je vysielač, stredný je základňa a ľavá noha je kolektor zariadenia.

AKTUALIZÁCIA: Chcete vedieť, ako používať tranzistory s Arduinom? Prečítajte si ju tu

Ako nakonfigurovať tranzistor TO-92 na praktický dizajn

Tranzistory sú hlavne dvoch typov, typu NPN a typu PNP, obidva sa navzájom dopĺňajú. V zásade sa obaja správajú rovnako, ale v opačných smeroch a smeroch.

Napríklad zariadenie NPN bude vyžadovať kladný spúšťač vzhľadom na zem, zatiaľ čo zariadenie PNP bude vyžadovať záporný spúšťač s odkazom na kladné napájacie vedenie na vykonávanie špecifikovaných výsledkov.

Vyššie vysvetleným trom vodičom tranzistora je potrebné priradiť konkrétne vstupy a výstupy, aby bol funkčný pre konkrétnu aplikáciu, ktorá je zjavne určená na prepínanie parametrov.

K elektródam je potrebné priradiť nasledujúce vstupné a výstupné parametre:

The emitor ľubovoľného tranzistora je referenčným pinoutom zariadenia , To znamená, že je potrebné mu priradiť špecifikovanú spoločnú referenciu napájania, aby zvyšné dva vodiče mohli pracovať s odkazom na ňu.

Tranzistor NPN bude vždy potrebovať záporné napájanie ako referenciu, ktorá je pre správnu funkciu pripojená k jeho vodiču vysielača, zatiaľ čo pre PNP bude kladným napájacím vedením pre jeho vysielač.

Kolektor je záťažové vedenie tranzistora a záťaž, ktorú je potrebné spínať, sa privádza do kolektora tranzistora (pozri obrázok).

The báza tranzistora je spúšťacia svorka, ktorá sa musí aplikovať s malou úrovňou napätia, aby prúd cez záťaž mohol prechádzať cez emitorové vedenie, čím sa obvod dokončí a prevádzka záťaže.

Odpojenie spúšťacieho zdroja od základne okamžite vypne záťaž alebo jednoducho prúd cez svorky kolektora a emitora.

Pochopenie výkonových tranzistorov TO-126, TO-220:

Jedná sa o stredný typ výkonových tranzistorov používaných pre aplikácie, ktoré vyžadujú spínanie výkonných, relatívne výkonných záťaží, ležiacich transformátorov, žiaroviek atď. A pre napájanie zariadení TO-3 sú typické napr. BD139, BD140, BD135 atď.

Identifikácia pinov BJT

The pinout sú identifikované nasledujúcim spôsobom:

Držte zariadenie tak, aby potlačená plocha smerovala k vám, pravá bočná elektróda je vysielač, stredná elektróda je kolektor a ľavá bočná elektróda je základňa.

Princíp fungovania a spúšťania je úplne podobný tomu, ktorý je vysvetlený v predchádzajúcej časti.

Zariadenie je prevádzkované so záťažami kdekoľvek od 100 mA do 2 ampérov cez ich kolektor až po emitor.

Spúšť základne môže byť kdekoľvek od 1 do 5 voltov s prúdmi nepresahujúcimi 50 mA v závislosti od výkonu prepínaných záťaží.

Pochopenie výkonových tranzistorov TO-3:

Vidno ich na kovových obaloch, ako je to znázornené na obrázku. Bežné príklady výkonových tranzistorov TO-3 sú 2N3055, AD149, BU205 atď.

Vývody balíka TO-3 možno identifikovať takto:

Držte stranu s elektródami smerom k sebe tak, aby kovová časť vedľa elektród s väčšou plochou bola držaná nahor (pozri obrázok), elektróda na pravej strane je základňa, elektróda na ľavej strane je vysielač, zatiaľ čo kovové telo zariadenia tvorí zberateľ balíka.

Funkcia a princíp fungovania sú takmer rovnaké ako vysvetlenie pre malý signálny tranzistor, výkonové parametre sa však úmerne zvyšujú, ako je uvedené nižšie:

Napätie kolektora-emitora môže byť kdekoľvek medzi 30 až 400 voltami a prúd medzi 10 až 30 ampérmi.

Spúšť základne by mal byť optimálne okolo 5 voltov, s úrovňami prúdu od 10 do 50 mA v závislosti od veľkosti zaťaženia, ktoré sa má spustiť. Spúšťací prúd základne je priamo úmerný prúdu záťaže.

Máte konkrétnejšie otázky? Opýtajte sa ich prostredníctvom svojich komentárov, som tu, aby som ich všetky vyriešil za vás.