Как использовать транзисторы

Если вы правильно поняли, как использовать транзисторы в схемах, возможно, вы уже покорили половину электроники и ее принципов. В этом посте мы делаем попытку в этом направлении.

Вступление

Транзисторы представляют собой полупроводниковые устройства с 3 выводами, которые могут проводить относительно высокую мощность через свои два вывода в ответ на значительно низкую потребляемую мощность на третьем выводе.

Транзисторы в основном бывают двух типов: биполярный переходной транзистор (BJT) и полевой транзистор металл – оксид – полупроводник ( МОП-транзистор )

Для BJT 3 вывода обозначаются как база, эмиттер, коллектор. Сигнал малой мощности на выводе базы / эмиттера позволяет транзистору переключать нагрузку сравнительно высокой мощности на выводе коллектора.

Для полевых МОП-транзисторов они обозначаются как затвор, источник, сток. Сигнал низкой мощности на выводе затвор / исток позволяет транзистору переключать нагрузку сравнительно высокой мощности через вывод коллектора.

Для простоты мы обсудим здесь BJT, поскольку их характеристика менее сложна по сравнению с MOSFET.

Транзисторы (BJT) являются строительными блоками всех полупроводниковые приборы нашел сегодня. Если бы не было транзисторов, не было бы никаких микросхем или любого другого полупроводникового компонента. Даже ИС состоят из тысяч тесно связанных транзисторов, которые составляют особенности конкретного чипа.

Начинающим любителям электроники обычно трудно обращаться с этими полезными компонентами и настраивать их как схемы для предполагаемого применения.

Здесь мы изучим функции и способ использования и внедрения биполярных транзисторов в практические схемы.

Как использовать транзисторы как переключатель

Биполярные транзисторы обычно представляют собой трехпроводной активный электронный компонент, который по сути работает как переключатель для включения или выключения питания внешней нагрузки или связанного с ней электронного каскада схемы.

Ниже можно увидеть классический пример, в котором транзистор подключен как усилитель с общим эмиттером :

Это стандартный метод использования любого транзистора в качестве переключателя для управления заданной нагрузкой. Вы можете видеть, когда к базе подается небольшое внешнее напряжение, транзистор включается и проводит более сильный ток через выводы эмиттера коллектора, включая большую нагрузку.

Номинал базового резистора можно рассчитать по формуле:

р_б= (Базовое предложение V_б- прямое напряжение база-эмиттер) x hFE / ток нагрузки

Также помните, что отрицательная линия или линия заземления внешнего напряжения должна быть соединена с линией заземления транзистора или эмиттером, в противном случае внешнее напряжение не будет влиять на транзистор.

Использование транзистора в качестве драйвера реле

В одном из своих предыдущих постов я уже объяснял, как сделать схема драйвера транзистора .

В основном он использует такую ​​же конфигурацию, как показано выше. Вот стандартная схема для того же:

Если вы не уверены в реле, вы можете обратиться к этой всеобъемлющей статье, в которой объясняется все о конфигурации реле .

Использование транзистора для регулировки яркости света

Следующая конфигурация показывает, как транзистор можно использовать в качестве регулятора яркости света с помощью схема эмиттерного повторителя .

Вы можете видеть, как изменяется переменный резистор или горшок, интенсивность лампы также меняется. Мы называем это эмиттер-повторитель потому что напряжение на эмиттере или на лампе следует за напряжением на базе транзистора.

Если быть точным, то напряжение на эмиттере будет всего на 0,7 В ниже напряжения базы. Например, если базовое напряжение 6 В, эмиттер будет 6 - 0,7 = 5,3 В и так далее. Разница 0,7 В обусловлена ​​минимальным падением прямого напряжения транзистора на базе эмиттера.

Здесь сопротивление потенциометра вместе с резистором 1 кОм образует резистивный делитель на базе транзистора. При перемещении ползунка потенциометра напряжение на базе транзистора изменяется, и это соответственно изменяет напряжение эмиттера на лампе, и соответственно изменяется интенсивность лампы.

Использование транзистора в качестве датчика

Из приведенных выше обсуждений вы могли заметить, что транзистор выполняет одну важную функцию во всех приложениях. Он в основном усиливает напряжение на своей базе, позволяя переключать большой ток через его коллектор-эмиттер.

Эта функция усиления также используется, когда в качестве датчика используется транзистор. В следующем примере показано, как его можно использовать для определения разницы в окружающем освещении и соответствующего включения / выключения реле.

Здесь тоже LDR и 300 Ом / 5 к предустановка образует делитель потенциала на базе транзистора.

На самом деле 300 Ом не требуется. Он включен, чтобы гарантировать, что база транзистора никогда не будет полностью заземлена, и, таким образом, она никогда не будет полностью отключена или отключена. Это также гарантирует, что ток через LDR никогда не может превысить определенный минимальный предел, независимо от того, насколько яркой является интенсивность света на LDR.

В темноте LDR имеет высокое сопротивление, которое во много раз превышает суммарное значение 300 Ом и предустановки 5 К.

Из-за этого база транзистора получает большее напряжение со стороны земли (отрицательное), чем положительное, и его проводимость коллектор / эмиттер остается выключенной.

Однако, когда на LDR попадает достаточно света, его сопротивление падает до нескольких килоомов.

Это позволяет базовому напряжению транзистора значительно превышать отметку 0,7 В. Теперь транзистор смещается и включает нагрузку коллектора, то есть реле.

Как вы можете видеть, в этом приложении транзисторы в основном усиливают крошечное базовое напряжение, так что большая нагрузка на его коллекторе может быть включена.

LDR можно заменить другими датчиками, такими как термистор для определения тепла, a датчик воды для зондирования воды, a фотодиод для определения ИК-луча и т. д.

Вопрос для вас: Что произойдет, если положение LDR и предустановки 300/5 K поменять местами друг с другом?

Транзисторные пакеты

Транзисторы обычно распознаются по внешнему корпусу, в который может быть встроено конкретное устройство. Наиболее распространенными типами корпусов, в которые помещаются эти полезные устройства, являются Т0-92, ТО-126, ТО-220 и ТО-3. Мы постараемся разобраться во всех этих характеристиках транзисторов, а также научимся использовать их в практических схемах.

Что такое малосигнальные транзисторы TO-92:

Транзисторы, такие как BC547, BC557, BC546, BC548, BC549 и т. Д., Подпадают под эту категорию.

Они являются наиболее простыми в группе и используются для приложений с низкими напряжениями и токами. Интересно, что эта категория транзисторов наиболее широко и повсеместно используется в электронных схемах из-за их универсальных параметров.

Обычно эти устройства рассчитаны на работу с напряжением от 30 до 60 вольт на коллекторе и эмиттере.

Базовое напряжение не более 6, но они легко срабатывают с помощью уровень напряжения всего 0,7 вольт на их базе. Однако ток должен быть ограничен примерно до 3 мА.

Три вывода транзистора ТО-92 можно идентифицировать следующим образом:

Если держать напечатанную сторону к нам, правый вывод - это эмиттер, центральный - основание, а левая ножка - коллектор устройства.

ОБНОВИТЬ: Хотите узнать, как использовать транзисторы с Arduino? Прочтите здесь

Как воплотить в жизнь транзистор ТО-92

Транзисторы в основном бывают двух типов, типа NPN и типа PNP, оба дополняют друг друга. В основном они оба ведут себя одинаково, но в противоположных направлениях и направлениях.

Например, устройству NPN потребуется положительный триггер относительно земли, в то время как устройству PNP потребуется отрицательный триггер по отношению к положительной линии питания для реализации указанных результатов.

Трем выводам описанного выше транзистора необходимо назначить определенные входы и выходы, чтобы заставить его работать в конкретном приложении, которое, очевидно, предназначено для переключения параметра.

Отведениям необходимо назначить следующие входные и выходные параметры:

В эмиттер любого транзистора является эталонной распиновкой устройства , что означает, что ему необходимо назначить указанную общую ссылку питания, чтобы оставшиеся два вывода могли работать со ссылкой на нее.

Npn-транзистор всегда будет нужен запас отрицательный в качестве ссылки, соединенный на его эмиттер свинца для надлежащего функционирования, в то время как для ПНП, это будет положительная линия питания для его эмиттер.

Коллектор - это провод, несущий нагрузку транзистора, а нагрузка, которую необходимо переключить, вводится на коллекторе транзистора (см. Рисунок).

В база транзистора - это триггерный вывод, который требуется приложить с небольшим уровнем напряжения, чтобы ток через нагрузку мог пройти через линию эмиттера, замыкая цепь и управляя нагрузкой.

Отключение источника питания триггера на базе немедленно отключает нагрузку или просто ток через клеммы коллектора и эмиттера.

Что такое силовые транзисторы ТО-126, ТО-220:

Это силовые транзисторы среднего типа, используемые для приложений, требующих переключения мощных, относительно мощных нагрузок, таких как трансформаторы, лампы и т. Д., А также для управления устройствами TO-3, например, BD139, BD140, BD135 и т. Д.

Определение распиновки BJT

В распиновка идентифицирована следующим образом:

Держа устройство печатной поверхностью к себе, правый вывод является эмиттером, центральный вывод - коллектором, а левый вывод - основанием.

Функционирование и принцип срабатывания точно такие же, как описано в предыдущем разделе.

Устройство работает с нагрузками от 100 мА до 2 ампер через коллектор до эмиттера.

Базовый триггер может иметь напряжение от 1 до 5 В с токами, не превышающими 50 мА, в зависимости от мощности переключаемых нагрузок.

Что такое силовые транзисторы TO-3:

Их можно увидеть в металлических упаковках, как показано на рисунке. Распространенными примерами силовых транзисторов ТО-3 являются 2N3055, AD149, BU205 и др.

Выводы пакета ТО-3 можно идентифицировать следующим образом:

Держа вывод устройства к себе так, чтобы металлическая часть рядом с выводами, имеющими большую площадь, была направлена ​​вверх (см. Рисунок), вывод правой стороны был основанием, вывод левой стороны - излучателем, а металлический корпус устройства образует сборщик пакета.

Функция и принцип работы примерно такие же, как описано для малосигнального транзистора, однако характеристики мощности увеличиваются пропорционально, как указано ниже:

Напряжение коллектор-эмиттер может составлять от 30 до 400 вольт, а ток - от 10 до 30 ампер.

Базовый триггер должен быть оптимально около 5 В с уровнями тока от 10 до 50 мА в зависимости от величины нагрузки, которая должна срабатывать. Базовый ток срабатывания прямо пропорционален току нагрузки.

Есть более конкретные вопросы? Пожалуйста, задавайте их через свои комментарии, я здесь, чтобы решить их все за вас.