Jak používat tranzistory

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





Pokud jste správně pochopili, jak používat tranzistory v obvodech, možná jste již dobyli polovinu elektroniky a jejích principů. V tomto příspěvku se snažíme tímto směrem.

Úvod

Tranzistory jsou 3 koncová polovodičová zařízení, která jsou schopna vést relativně vysoký výkon přes jejich dvě svorky v reakci na výrazně nízký příkon na třetí svorce.



Tranzistory jsou v zásadě dvou typů: bipolární spojovací tranzistor (BJT) a tranzistor s kovovým oxidem a polovodičovým polem ( MOSFET )

Pro BJT jsou 3 terminály označeny jako základna, emitor, kolektor. Signál nízkého výkonu přes terminál základny / emitoru umožňuje tranzistoru přepínat poměrně vysokou zátěž přes jeho kolektorovou svorku.



Pro MOSFET jsou tyto označeny jako Gate, Source, Drain. Signál nízkého výkonu přes svorku Gate / Source umožňuje tranzistoru přepínat poměrně vysokou zátěž přes jeho kolektorovou svorku.

Kvůli jednoduchosti zde budeme diskutovat o BJT, protože jejich charcaeritika je ve srovnání s MOSFET méně složitá.

Tranzistory (BJT) jsou stavebními kameny všech polovodičová zařízení nalezeno dnes. Pokud by neexistovaly tranzistory, nebyly by žádné integrované obvody nebo jiná polovodičová součástka. Dokonce i integrované obvody se skládají z 1 000 úzce propojených tranzistorů, které představují vlastnosti konkrétního čipu.

Pro nové elektronické fanoušky je obvykle obtížné s těmito užitečnými součástmi manipulovat a konfigurovat je jako obvody pro zamýšlenou aplikaci.

Zde budeme studovat funkce a způsob manipulace a implementace bipolárních tranzistorů do praktických obvodů.

Jak používat tranzistory jako přepínač

Bipolární tranzistory jsou obecně třívodičové aktivní elektronické součástky, které zásadně fungují jako spínač pro zapnutí nebo vypnutí napájení na externí zátěž nebo související elektronický stupeň obvodu.

Klasický příklad je uveden níže, kde je tranzistor připojen jako a společný emitorový zesilovač :

Toto je standardní metoda použití libovolného tranzistoru jako spínače pro ovládání dané zátěže. Je vidět, že když je na základnu přivedeno malé vnější napětí, tranzistor se zapne a vede silnější proud přes svorky emitoru kolektoru, čímž se zapne větší zátěž.

Hodnotu základního odporu lze vypočítat pomocí vzorce:

Rb= (Základní napájení Vb- Napětí základního vysílače) x hFE / zatěžovací proud

Pamatujte také, že záporné nebo uzemňovací vedení externího napětí musí být připojeno k uzemňovacímu vedení tranzistoru nebo emitoru, jinak nebude mít vnější napětí na tranzistor žádný vliv.

Použití tranzistoru jako ovladače relé

Už jsem v jednom ze svých dřívějších příspěvků vysvětlil, jak udělat tranzistorový budicí obvod .

V zásadě používá stejnou konfiguraci, jak je uvedeno výše. Tady je standardní obvod pro stejné:

Pokud jste ohledně relé zmatení, můžete si přečíst tento komplexní článek, který vysvětluje vše o konfiguracích relé .

Použití tranzistoru ke ztlumení světla

Následující konfigurace ukazuje, jak lze tranzistor použít jako stmívač světla pomocí a obvod sledovače emitoru .

Můžete vidět, že proměnný rezistor nebo banka se mění, intenzita lampy se také liší. Říkáme tomu sledovač emitorů , protože napětí na emitoru nebo napříč žárovkou sleduje napětí na základně tranzistoru.

Přesněji řečeno, napětí emitoru bude jen 0,7 V za základním napětím. Například pokud je základní napětí 6 V, bude emitor 6 - 0,7 = 5,3 V atd. Rozdíl 0,7 V je způsoben minimálním poklesem dopředného napětí tranzistoru přes základní emitor.

Zde tvoří odpor hrnce spolu s odporem 1 K odporovou dělící síť na základně tranzistoru. Při pohybu posuvníku hrnce se mění napětí na základně tranzistoru, což odpovídajícím způsobem mění napětí emitoru přes lampu a intenzita lampy se odpovídajícím způsobem mění.

Použití tranzistoru jako senzoru

Z výše uvedených diskusí jste možná pozorovali, že tranzistor dělá jednu zásadní věc ve všech aplikacích. V podstatě zesiluje napětí na své základně tím, že umožňuje přepínání velkého proudu přes jeho kolektorový emitor.

Tato funkce zesilovače se také využívá, když se jako senzor použije tranzistor. Následující příklad ukazuje, jak lze snímat rozdíl v okolním světle a odpovídajícím způsobem zapínat a vypínat relé.

I zde LDR a 300 ohm / 5 k přednastavení tvoří dělič potenciálu na základně tranzistoru.

300 ohmů není ve skutečnosti požadováno. Je součástí dodávky, aby bylo zajištěno, že základna tranzistoru není nikdy plně uzemněna, a proto není nikdy zcela deaktivována nebo vypnuta. Zajišťuje také, že proud procházející LDR nikdy nemůže překročit určitou minimální hranici, bez ohledu na to, jak intenzivní je intenzita světla na LDR.

Když je tma, má LDR vysoký odpor, který je mnohonásobně vyšší než kombinovaná hodnota 300 ohmů a přednastavení 5 K.

Díky tomu dostává základna tranzistoru více zemního napětí (záporného) než kladného napětí a jeho vedení kolektoru / emitoru zůstává vypnuté.

Když však na LDR dopadne dostatek světla, jeho odpor klesne na hodnotu několika kiloohmů.

To umožňuje, aby základní napětí tranzistoru dobře vzrostlo nad značku 0,7 V. Tranzistor je nyní předpjatý a zapíná zátěž kolektoru, tedy relé.

Jak vidíte, i v této aplikaci tranzistory v podstatě zesilují malé základní napětí, aby bylo možné zapnout větší zátěž na jeho kolektoru.

LDR lze nahradit jinými senzory, například a termistor pro snímání tepla, a vodní senzor pro snímání vody, a fotodioda pro snímání infračerveného paprsku atd.

Otázka pro vás: Co se stane, když se pozice LDR a předvolby 300/5 K navzájem zamění?

Tranzistorové balíčky

Tranzistory jsou obvykle rozpoznány podle jejich externího balíčku, ve kterém může být konkrétní zařízení vloženo. Nejběžnějšími typy balíků, ve kterých jsou tato užitečná zařízení uzavřena, jsou T0-92, TO-126, TO-220 a TO-3. Pokusíme se porozumět všem těmto specifikacím tranzistorů a také se naučíme, jak je používat v praktických obvodech.

Vysvětlení tranzistorů TO-92 s malým signálem:

Do této kategorie spadají tranzistory jako BC547, BC557, BC546, BC548, BC549 atd.

Jedná se o nejzákladnější ve skupině a používají se pro aplikace zahrnující nízké napětí a proudy. Je zajímavé, že tato kategorie tranzistorů se díky svým univerzálním parametrům používá v elektronických obvodech nejrozsáhleji a nejuniverzálněji.

Symbol NPN tranzistoru BJT

Normálně jsou tato zařízení navržena pro manipulaci s napětím kdekoli mezi 30 až 60 volty napříč jejich kolektorem a emitorem.

Základní napětí není větší než 6, ale lze je snadno spustit pomocí a úroveň napětí až 0,7 voltu na jejich základně. Proud však musí být omezen přibližně na 3 mA.

Tři vodiče tranzistoru TO-92 lze identifikovat následujícím způsobem:

Při zachování potištěné strany směrem k nám je vývod z pravé strany emitor, prostřední z nich je základna a levá noha je sběrač zařízení.


AKTUALIZACE: Chcete vědět, jak používat tranzistory s Arduinem? Přečtěte si ji zde


Jak konfigurovat tranzistor TO-92 na praktický design

Tranzistory jsou převážně dvou typů, typu NPN a typu PNP, oba se navzájem doplňují. V zásadě se oba chovají stejným způsobem, ale v opačných odkazech a směrech.

Například zařízení NPN bude vyžadovat kladné spouštění vzhledem k zemi, zatímco zařízení PNP bude vyžadovat záporné spouštění s odkazem na kladné napájecí vedení pro provádění stanovených výsledků.

Výše vysvětleným třem vodičům tranzistoru je třeba přiřadit konkrétní vstupy a výstupy, aby fungoval pro konkrétní aplikaci, která je zjevně pro přepínání parametrů.

Vodičům je třeba přiřadit následující vstupní a výstupní parametry:

The emitor libovolného tranzistoru je referenční pinout zařízení , což znamená, že mu musí být přiřazena specifikovaná společná reference napájení, aby zbývající dva vodiče mohly pracovat s odkazem na ni.

Tranzistor NPN bude vždy potřebovat záporné napájení jako referenci, připojené k jeho vodiči emitoru pro správnou funkci, zatímco pro PNP to bude kladné napájecí vedení pro jeho emitor.

Kolektor je zátěžový vodič tranzistoru a zátěž, kterou je třeba přepnout, je přivedena na kolektor tranzistoru (viz obrázek).

Detaily zapojení tranzistoru NPN, PNP

The základna tranzistoru je spouštěcí svorka, u které se vyžaduje, aby byla aplikována s malou úrovní napětí, aby proud procházející zátěží mohl procházet přes vedení emitoru, čímž byl obvod dokončen a provozoval zátěž.

Odstranění spouštěcího napájení základny okamžitě vypne zátěž nebo jednoduše proud přes svorky kolektoru a emitoru.

Vysvětlení výkonových tranzistorů TO-126, TO-220:

Jedná se o střední typ výkonových tranzistorů používaných pro aplikace, které vyžadují spínání výkonných relativně výkonných zátěží, transformátorů, lamp apod. A pro řízení zařízení TO-3 jsou typické např. BD139, BD140, BD135 atd.

Pinoutový diagram BD139 a TIP32

Identifikace pinů BJT

The pinout jsou identifikovány následujícím způsobem:

Držením zařízení potištěným povrchem směrem k sobě je pravý vývod emitor, střední vývod sběrač a levý vývod základna.

Princip fungování a spouštění je přesně podobný tomu, co je vysvětleno v předchozí části.

Zařízení je provozováno se zátěží kdekoli od 100 mA do 2 ampér přes jejich kolektor k emitoru.

Spouštění základny může být kdekoli od 1 do 5 voltů s proudy nepřesahujícími 50 mA v závislosti na výkonu spínaných zátěží.

Vysvětlení výkonových tranzistorů TO-3:

Ty lze vidět v kovových obalech, jak je znázorněno na obrázku. Běžnými příklady výkonových tranzistorů TO-3 jsou 2N3055, AD149, BU205 atd.

TO3 2N3055 podrobnosti vývodů základního emitorového kolektoru

Vodiče balíčku TO-3 lze identifikovat takto:

Držte stranu vodiče zařízení směrem k sobě tak, aby kovová část vedle vodičů s větší oblastí byla držena vzhůru (viz obrázek), vodič na pravé straně je základna, vodič na levé straně je emitor, zatímco kovové tělo zařízení tvoří sběratel balíčku.

Funkční a provozní princip je téměř stejný jako u malého signálního tranzistoru, ale výkonové parametry se úměrně zvyšují, jak je uvedeno níže:

Napětí kolektoru a emitoru může být kdekoli mezi 30 až 400 volty a proud mezi 10 až 30 ampéry.

Spouštění základny by mělo být optimálně kolem 5 voltů, s úrovněmi proudu od 10 do 50 mA v závislosti na velikosti spouštěné zátěže. Spouštěcí proud základny je přímo úměrný proudu zátěže.

Máte konkrétnější otázky? Zeptejte se jich prostřednictvím svých komentářů, jsem tu, abych je všechny vyřešil za vás.




Předchozí: Jednoduché hobby projekty elektronických obvodů Další: Jak vyrobit usměrňovač mostu