Kako se upotrebljavaju tranzistori

Ako ste dobro razumjeli, kako koristiti tranzistore u sklopovima, možda ste već osvojili polovicu elektronike i njezinih principa. U ovom postu trudimo se u ovom smjeru.

Uvod

Tranzistori su 3 terminalna poluvodička uređaja koji mogu provoditi relativno veliku snagu preko svoja dva terminala, kao odgovor na znatno malu ulaznu snagu na trećem terminalu.

Tranzistori su u osnovi dvije vrste: bipolarni spoj tranzistor (BJT) i tranzistor s poljskim djelovanjem metal – oksid – poluvodič ( MOSFET )

Za BJT su 3 terminala označena kao baza, emiter, kolektor. Signal male snage na priključku baze / emitora omogućava tranzistoru da prebaci relativno veliko opterećenje preko svog kolektorskog terminala.

Za MOSFET-ove oni su označeni kao ulaz, izvor, odvod. Signal male snage preko terminala Gate / Source omogućuje tranzistoru da prebaci relativno veliko opterećenje preko svog kolektorskog terminala.

Radi jednostavnosti ovdje ćemo raspraviti BJT-ove, jer je njihova charcaeritics manje složena u usporedbi s MOSFET-ovima.

Tranzistori (BJT) su gradivni blokovi svih poluvodički uređaji pronađena danas. Da ne postoje tranzistori, ne bi bilo IC-a niti bilo koje druge poluvodičke komponente. Čak se i IC-ovi sastoje od 1000-ih usko povezanih tranzistora koji čine značajke određenog čipa.

Novim elektroničkim hobistima obično je teško rukovati tim korisnim komponentama i konfigurirati ih kao sklopove za predviđenu aplikaciju.

Ovdje ćemo proučiti funkcije i način rukovanja i primjene bipolarnih tranzistora u praktične sklopove.

Kako se koriste tranzistori poput prekidača

Bipolarni tranzistori su obično tri elektrode aktivne elektroničke komponente koje u osnovi rade kao prekidač za uključivanje ili isključivanje napajanja na vanjsko opterećenje ili pripadajući elektronički stupanj kruga.

Klasičan primjer može se vidjeti u nastavku, gdje je tranzistor povezan kao pojačalo zajedničkog emitora :

Ovo je standardna metoda korištenja bilo kojeg tranzistora poput prekidača za upravljanje određenim opterećenjem. Možete vidjeti kada se na bazu primijeni mali vanjski napon, tranzistor se UKLJUČI i provodi jaču struju preko stezaljki kolektorskog odašiljača, uključujući veće opterećenje.

Vrijednost osnovnog otpora može se izračunati pomoću formule:

R_b= (Osnovna opskrba V_b- Prednji napon osnovnog emitra) x hFE / struja opterećenja

Također imajte na umu da negativ ili uzemljenja vanjski napon moraju biti povezani s uzemljenjem ili emitorom tranzistora, jer vanjski napon neće imati utjecaja na tranzistor.

Korištenje tranzistora kao pokretača releja

Već sam objasnio u jednom od svojih ranijih postova kako napraviti a sklop pokretačkog sklopa tranzistora .

U osnovi koristi istu konfiguraciju kao što je gore prikazano. Evo standardnog kruga za isti:

Ako ste zbunjeni oko releja, možete se obratiti ovom opsežnom članku koji objašnjava sve o konfiguracijama releja .

Korištenje tranzistora za prigušivanje svjetlosti

Sljedeća konfiguracija pokazuje kako se tranzistor može koristiti kao prigušivač svjetla pomoću a krug sljednika emitera .

Možete vidjeti kako je promjenjivi otpor ili lonac različit, tako i intenzitet žarulje varira. Mi to zovemo emiter-sljedbenik , jer napon na emiteru ili na žarulji slijedi napon na dnu tranzistora.

Točnije, napon emitora bit će samo 0,7 V iza osnovnog napona. Na primjer, ako je osnovni napon 6 V, emiter će biti 6 - 0,7 = 5,3 V i tako dalje. Razlika od 0,7 V posljedica je minimalne ocjene pada napona tranzistora na osnovnom odašiljaču.

Ovdje otpor posude zajedno s otpornikom od 1 K tvori rezistentnu razdjelnu mrežu na dnu tranzistora. Kako se pomiče klizač lonca, mijenja se napon na dnu tranzistora, što u skladu s tim mijenja napon emitora na žarulji, a intenzitet žarulje se u skladu s tim mijenja.

Korištenje tranzistora kao senzora

Iz gornjih rasprava mogli ste primijetiti da tranzistor radi jednu ključnu stvar u svim aplikacijama. U osnovi pojačava napon na svojoj bazi omogućavajući prebacivanje velike struje preko kolektorskog emitora.

Ova pojačala također se koristi kada se tranzistor koristi kao senzor. Sljedeći primjer pokazuje kako se može koristiti za otkrivanje razlike u osvjetljenju okoline i prema tome UKLJUČITI / ISKLJUČITI relej.

I ovdje LDR i 300 ohma / 5 k unaprijed postavljeno tvori razdjelnik potencijala u osnovi tranzistora.

300 ohma zapravo nije potrebno. Uključen je kako bi se osiguralo da baza tranzistora nikada nije u potpunosti uzemljena, a time i nikada nije potpuno onemogućena ili isključena. Također osigurava da struja kroz LDR nikada ne može prijeći određenu minimalnu granicu, bez obzira koliko je jaka svjetlost na LDR-u.

Kad je mrak, LDR ima veliki otpor koji je višestruko veći od kombinirane vrijednosti 300 ohma i 5 K postavki.

Zbog toga baza tranzistora dobiva veći napon na zemlji (negativni) od pozitivnog napona, a njegova vodljivost kolektora / emitora ostaje ISKLJUČENA.

Međutim, kad dovoljno svjetla padne na LDR, njegov otpor pada na vrijednost od nekoliko kilo-ohma.

To omogućuje da osnovni napon tranzistora poraste znatno iznad oznake 0,7 V. Tranzistor sada postaje pristran i UKLJUČUJE kolektorsko opterećenje, to je relej.

Kao što vidite, i u ovoj aplikaciji tranzistori u osnovi pojačavaju maleni osnovni napon tako da se može uključiti veće opterećenje na njegovom kolektoru.

LDR se može zamijeniti drugim senzorima poput termistor za osjetnik topline, a senzor za vodu za osjetnike vode, a fotodioda za osjetljivost IR zraka i tako dalje.

Pitanje za vas: Što će se dogoditi ako se položaj LDR-a i 300/5 K unaprijed zamijene?

Tranzistorski paketi

Tranzistori se obično prepoznaju po vanjskom paketu u koji određeni uređaj može biti ugrađen. Najčešći tipovi paketa u koje su zatvoreni ovi korisni uređaji su T0-92, TO-126, TO-220 i TO-3. Pokušat ćemo razumjeti sve ove specifikacije tranzistora i također naučiti kako ih koristiti u praktičnim krugovima.

Razumijevanje malih signalnih tranzistora TO-92:

Tranzistori poput BC547, BC557, BC546, BC548, BC549 itd. Svi spadaju u ovu kategoriju.

Oni su najosnovniji u skupini i koriste se za primjene koje uključuju niske napone i struje. Zanimljivo je da se ova kategorija tranzistora najopsežnije i univerzalnije koristi u elektroničkim sklopovima zbog njihovih svestranih parametara.

Obično su ti uređaji dizajnirani da obrađuju napone između 30 i 60 volti na njihovom kolektoru i emiteru.

Napon baze nije veći od 6, ali ih je lako pokrenuti pomoću a razina napona od samo 0,7 volti u njihovoj bazi. Međutim, struja mora biti ograničena na približno 3 mA.

Tri izvoda tranzistora TO-92 mogu se identificirati na sljedeći način:

Držeći ispisanu stranu prema nama, desni bočni vod je emiter, središnji je baza, a lijeva bočna noga je kolektor uređaja.

AŽURIRAJ: Želite znati kako koristiti tranzistore s Arduinom? Pročitajte ga ovdje

Kako konfigurirati tranzistor TO-92 u praktične dizajne

Tranzistori su uglavnom dvije vrste, NPN i PNP, oboje su međusobno komplementarni. U osnovi se obojica ponašaju na isti način, ali u suprotnim referencama i smjerovima.

Na primjer, NPN uređaj zahtijevat će pozitivni okidač u odnosu na tlo, dok će PNP uređaj zahtijevati negativni okidač u odnosu na pozitivni vod napajanja za provedbu navedenih rezultata.

Tri prethodno opisana vodiča tranzistora trebaju se dodijeliti određenim ulazima i izlazima kako bi to radilo za određenu aplikaciju koja je očito za prebacivanje parametra.

Elektrode treba dodijeliti sa sljedećim ulaznim i izlaznim parametrima:

The odašiljač bilo kojeg tranzistora referentni je pinout uređaja , što znači da mu treba dodijeliti navedenu zajedničku referencu opskrbe kako bi preostala dva izvoda mogla raditi s referencom na nju.

NPN tranzistoru uvijek će trebati negativna opskrba kao referenca, spojena na svom emiterskom kablu za pravilno funkcioniranje, dok će za PNP biti pozitivna opskrbna linija za njegov emiter.

Kolektor je olovo tranzistora koji nosi teret, a opterećenje koje treba prebaciti uvodi se na kolektor tranzistora (vidi sliku).

The baza tranzistora je terminal okidača koji se mora primijeniti s malom razinom napona kako bi struja kroz teret mogla prolaziti preko do emiterske linije čineći krug dovršenim i upravlja opterećenjem.

Uklanjanje okidačkog napajanja baze odmah isključuje opterećenje ili jednostavno struju preko kolektora i terminala emitora.

Razumijevanje TO-126, TO-220 tranzistora snage:

To su srednji tip tranzistora snage koji se koriste za primjene koje zahtijevaju prebacivanje snažnih relativno snažnih transformatora, svjetiljki itd., A za pogon TO-3 uređaja, tipični su npr. BD139, BD140, BD135 itd.

Identificiranje BJT pinouta

The pinout su identificirani na sljedeći način:

Držeći uređaj tiskanom površinom okrenutu prema sebi, desni bočni kabel je emiter, središnji kabel je kolektor, a lijevi bočni kabel.

Princip funkcioniranja i pokretanja potpuno je sličan onome što je objašnjeno u prethodnom odjeljku.

Uređaj radi s opterećenjima od 100 mA do 2 ampera preko njihovog kolektora do emitora.

Osnovni okidač može biti od 1 do 5 volti s strujama koje ne prelaze 50 mA, ovisno o snazi ​​opterećenja koja treba prebaciti.

Razumijevanje TO-3 tranzistora snage:

To se može vidjeti u metalnim pakiranjima kao što je prikazano na slici. Uobičajeni primjeri tranzistora snage TO-3 su 2N3055, AD149, BU205 itd.

Elektrode paketa TO-3 mogu se identificirati na sljedeći način:

Držeći olovnu stranu uređaja prema sebi tako da se metalni dio uz elektrode veće površine drži prema gore (vidi sliku), desni bočni vod je baza, lijevi bočni emiter dok je metalno tijelo uređaja tvori sakupljač paketa.

Funkcija i princip rada približno su isti kao što je objašnjeno za mali signalni tranzistor, ali se specifikacije snage proporcionalno povećavaju kako je navedeno u nastavku:

Napon kolektora-emitora može biti između 30 i 400 volti, a struja između 10 i 30 ampera.

Osnovni okidač trebao bi biti optimalno oko 5 volti, s trenutnom razinom od 10 do 50 mA, ovisno o veličini opterećenja koje treba pokrenuti. Osnovna struja aktiviranja izravno je proporcionalna struji opterećenja.

Imate konkretnijih pitanja? Molimo vas da ih zamolite putem komentara, ovdje sam da ih riješim za vas.