Transistoreiden käyttö

Jos olet ymmärtänyt oikein, kuinka transistoreita käytetään piireissä, olet ehkä jo voittanut puolet elektroniikasta ja sen periaatteista. Tässä viestissä pyrimme tähän suuntaan.

Johdanto

Transistorit ovat 3 päätelaitteen puolijohdelaitetta, jotka kykenevät johtamaan suhteellisen suurta tehoa kahden päätelaitteensa yli vasteena merkittävästi alhaiselle tehonsyötölle kolmannessa liittimessä.

Transistorit ovat periaatteessa kahta tyyppiä: bipolaarinen liitostransistori (BJT) ja metallioksidi – puolijohde-kenttätransistori ( MOSFET )

BJT: n tapauksessa 3 terminaalia on nimetty emäkseksi, emitteriksi, kerääjäksi. Pienitehoinen signaali tukiaseman / emitteriliittimen läpi antaa transistorin vaihtaa suhteellisen suuren tehokuorman kollektoriliittimen yli.

MOSFET-laitteille nämä on nimetty portiksi, lähteeksi, tyhjennykseksi. Pienitehoinen signaali Gate / Source-liittimen kautta antaa transistorin vaihtaa suhteellisen suuren tehokuorman kollektoriliittimen yli.

Yksinkertaisuuden vuoksi keskustelemme täällä BJT: stä, koska niiden charcaeritics on vähemmän monimutkainen kuin MOSFET.

Transistorit (BJT) ovat kaikkien rakennuspalikoita puolijohdelaitteet löytyi tänään. Jos transistoreita ei ole, ei ole IC: itä tai muita puolijohdekomponentteja. Jopa IC: t koostuvat 1000: sta tiiviisti kudotusta transistorista, jotka muodostavat tietyn sirun ominaisuudet.

Uusien sähköisten harrastajien on yleensä vaikea käsitellä näitä hyödyllisiä komponentteja ja määrittää ne piireiksi aiottua sovellusta varten.

Tässä tutkitaan bipolaaristen transistoreiden toimintoja ja tapaa käsitellä ja toteuttaa käytännön piirejä.

Transistoreiden käyttäminen kytkimen tavoin

Bipolaariset transistorit ovat yleensä kolmen johtimen aktiivisia elektronisia komponentteja, jotka toimivat periaatteessa kytkimenä joko virran kytkemiseksi päälle tai pois päältä ulkoiseen kuormitukseen tai siihen liittyvään piirin elektroniseen vaiheeseen.

Klassinen esimerkki voidaan nähdä alla, jossa transistori on kytketty a: ksi yleinen emitterivahvistin :

Tämä on vakiomenetelmä minkä tahansa transistorin, kuten kytkimen, käyttämiseksi tietyn kuorman ohjaamiseen. Näet, kun tukiasemaan syötetään pieni ulkoinen jännite, transistori kytkeytyy PÄÄLLE ja johtaa raskaampaa virtaa kollektorin emitteriliittimien yli kytkemällä suuremman kuorman.

Perusvastuksen arvo voidaan laskea kaavalla:

R_b= (Perussyöttö V_b- Lähettimen lähtöjännite) x hFE / kuormitusvirta

Muista myös, että ulkoisen jännitteen negatiivinen tai maadoitusjohto on kytkettävä transistorin maajohtoon tai emitteriin, muuten ulkoisella jännitteellä ei ole vaikutusta transistoriin.

Transistorin käyttö releohjaimena

Olen jo selittänyt yhdessä aikaisemmissa viesteissäni siitä, miten a transistorin ohjainpiiri .

Pohjimmiltaan se käyttää samaa kokoonpanoa kuin yllä. Tässä on vakiopiiri samalle:

Jos olet hämmentynyt releestä, voit viitata tähän kattavaan artikkeliin, jossa selitetään kaikki releiden kokoonpanoista .

Transistorin käyttäminen himmentimeksi

Seuraava konfiguraatio osoittaa, kuinka transistoria voidaan käyttää valon himmentimenä käyttämällä a lähettimen seuraajapiiri .

Voit nähdä muuttuvan vastuksen tai potin vaihtelevana, myös lampun voimakkuus vaihtelee. Me kutsumme sitä lähettäjä-seuraaja , koska jännite emitterissä tai polttimon yli seuraa transistorin pohjassa olevaa jännitettä.

Tarkemmin sanottuna emitterijännite on vain 0,7 V perusjännitteen takana. Esimerkiksi, jos perusjännite on 6 V, emitteri on 6 - 0,7 = 5,3 V ja niin edelleen. 0,7 V: n ero johtuu transistorin pienimmästä eteenpäin suuntautuvasta jännitehäviötehosta kantalähteen läpi.

Tässä potin vastus muodostaa yhdessä 1 K: n vastuksen kanssa resistiivisen jakajaverkon transistorin pohjalle. Kun potin liukusäädintä liikutetaan, jännite transistorin pohjassa muuttuu, ja tämä muuttaa vastaavasti emitterijännitettä lampun yli, ja lampun voimakkuus muuttuu vastaavasti.

Transistorin käyttö anturina

Edellä olevista keskusteluista saatat huomata, että transistori tekee yhden ratkaisevan asian kaikissa sovelluksissa. Se vahvistaa pohjimmiltaan jännitettä alustallaan sallimalla suuren virran kytkemisen kollektorilähettimen yli.

Tätä vahvistinominaisuutta hyödynnetään myös silloin, kun anturina käytetään transistoria. Seuraava esimerkki osoittaa, kuinka sitä voidaan käyttää havaitsemaan eroa ympäröivässä valossa ja kytkemään rele päälle / pois vastaavasti.

Myös tässä LDR ja 300 ohmia / 5 k esiasetettu muodostaa potentiaalijakajan transistorin pohjalle.

300 ohmia ei todellakaan tarvita. Se on mukana sen varmistamiseksi, että transistorin pohja ei ole koskaan täysin maadoitettu, joten sitä ei koskaan poisteta kokonaan käytöstä tai suljeta. Se varmistaa myös, että LDR: n kautta kulkeva virta ei koskaan voi ylittää tiettyä vähimmäisrajaa riippumatta siitä, kuinka kirkas valon voimakkuus on LDR: ssä.

Pimeässä LDR: llä on korkea vastus, joka on monta kertaa suurempi kuin 300 ohmin ja 5 K: n esiasetuksen yhteisarvo.

Tämän vuoksi transistorin kanta saa enemmän maadoitusjännitettä (negatiivista) kuin positiivista jännitettä, ja sen kollektorin / emitterin johtuminen pysyy kytkettynä pois päältä.

Kuitenkin, kun riittävästi valoa putoaa LDR: ään, sen vastus laskee muutamaan kilo-ohmin arvoon.

Tämän ansiosta transistorin perusjännite nousee selvästi yli 0,7 V -merkin. Transistori muuttuu nyt esijännitetyksi ja kytkee päälle kollektorikuormituksen, toisin sanoen releen.

Kuten näette, myös tässä sovelluksessa transistorit vahvistavat periaatteessa pientä perusjännitettä siten, että isompi kuorma sen kollektorissa voitaisiin kytkeä päälle.

LDR voidaan korvata muilla antureilla, kuten a termistori lämmön havaitsemiseksi, a vesianturi veden tunnistamiseen, a valodiodi IR-säteen tunnistamiseen ja niin edelleen.

Kysymys sinulle: Mitä tapahtuu, jos LDR: n ja esiasetetun 300/5 K sijainti vaihdetaan keskenään?

Transistoripaketit

Transistorit tunnistetaan yleensä niiden ulkoisen pakkauksen perusteella, johon tietty laite voidaan upottaa. Yleisimmät pakettityypit, joihin nämä hyödylliset laitteet on suljettu, ovat T0-92, TO-126, TO-220 ja TO-3. Yritämme ymmärtää kaikki nämä transistoreiden eritelmät ja oppia myös käyttämään niitä käytännön piireissä.

Pienen signaalin TO-92-transistoreiden ymmärtäminen:

Transistorit, kuten BC547, BC557, BC546, BC548, BC549 jne., Kuuluvat kaikki tähän luokkaan.

Nämä ovat ryhmän alkeellisimpia ja niitä käytetään pienjännitteisiin ja -virtoihin liittyvissä sovelluksissa. Mielenkiintoista on, että tätä transistoriryhmää käytetään laajimmin ja yleisesti elektronisissa piireissä niiden monipuolisten parametrien vuoksi.

Normaalisti nämä laitteet on suunniteltu käsittelemään 30 - 60 voltin jännitteitä kollektorinsa ja lähettimensä yli.

Perusjännite on enintään 6, mutta ne voidaan helposti laukaista a: lla jopa 0,7 voltin jännitetaso heidän tukikohdassaan. Virta on kuitenkin rajoitettava noin 3 mA: iin.

TO-92-transistorin kolme johtoa voidaan tunnistaa seuraavalla tavalla:

Pidä painettu puoli itseämme kohti, oikeanpuoleinen johto on säteilijä, keskimmäinen on pohja ja vasen puolen jalka on laitteen kerääjä.

PÄIVITTÄÄ: Haluatko tietää, kuinka käyttää transistoreita Arduinon kanssa? Lue se täältä

Kuinka konfiguroida TO-92-transistori käytännöllisiksi malleiksi

Transistorit ovat pääasiassa kahta tyyppiä, NPN-tyyppi ja PNP-tyyppi, molemmat täydentävät toisiaan. Pohjimmiltaan he molemmat käyttäytyvät samalla tavalla, mutta päinvastaisessa viitteessä ja suunnassa.

Esimerkiksi NPN-laite vaatii positiivisen liipaisun maanpinnan suhteen, kun taas PNP-laite vaatii negatiivisen liipaisun suhteessa positiiviseen syöttöjohtoon määriteltyjen tulosten toteuttamiseksi.

Kolmelle edellä selitetylle transistorin johtimelle on määritettävä määrätyt tulot ja lähdöt, jotta se toimisi tietyssä sovelluksessa, joka on tietysti parametrin vaihtamiseksi.

Johtimille on määritettävä seuraavat tulo- ja lähtöparametrit:

minkä tahansa transistorin emitteri on laitteen vertailupistoke , mikä tarkoittaa, että sille on määritettävä määritetty yhteinen syöttöviite, jotta kaksi muuta johtoa voivat toimia viitaten siihen.

NPN-transistori tarvitsee aina negatiivisen virtalähteen referenssinä, joka on kytketty emitterikaapeliinsa moitteettomaan toimintaan, kun taas PNP: lle se on positiivinen syöttöjohto emitterilleen.

Keräin on transistorin kuormansiirtojohto ja kytkentä tarvittava kuorma syötetään transistorin kollektoriin (katso kuva).

transistorin pohja on liipaisupääte, joka vaaditaan käytettäväksi pienellä jännitetasolla, jotta kuorman läpi kulkeva virta voi kulkea läpi emitterilinjaan, jolloin piiri on täydellinen ja käyttää kuormaa.

Liipaisinsyötön poistaminen tukiasemaan kytkee kuorman tai yksinkertaisesti keräimen ja emitteriliittimien yli olevan virran pois päältä.

TO-126, TO-220 -virtatransistoreiden ymmärtäminen:

Nämä ovat keskikokoisia tehotransistoreita, joita käytetään sovelluksissa, jotka edellyttävät voimakkaiden suhteellisen voimakkaiden kuormien vaihtamista muuntajia, lamppuja jne. Ja TO-3-laitteiden ajamiseksi, tyypillisiä esimerkkejä ovat BD139, BD140, BD135 jne.

BJT-pinoutien tunnistaminen

tunnistetaan seuraavalla tavalla:

Pidä laitetta painetulla pinnalla itseesi päin, oikeanpuoleinen johto on säteilijä, keskijohdin on kerääjä ja vasen puolijohto on pohja.

Toiminta ja liipaisuperiaate ovat täsmälleen samanlaiset kuin edellisessä osassa.

Laitetta käytetään kuormilla, jotka ovat välillä 100 mA - 2 ampeeria niiden kollektorista emitteriin.

Perusliipaisin voi olla välillä 1 - 5 volttia virroilla, jotka eivät ylitä 50 mA kytkettävien kuormien tehosta riippuen.

TO-3-transistoreiden ymmärtäminen:

Nämä voidaan nähdä metallipakkauksissa kuvan osoittamalla tavalla. Yleisiä esimerkkejä TO-3-transistoreista ovat 2N3055, AD149, BU205 jne.

TO-3-paketin johdot voidaan tunnistaa seuraavasti:

Pidä laitteen lyijypuolta itseäsi kohti siten, että metalliosaa suurempien johtimien vieressä pidetään ylöspäin (katso kuva), oikeanpuoleinen johto on pohja, vasemman puolen johdin on emitteri, kun taas laitteen metallirunko muodostaa pakkauksen kerääjän.

Toiminto ja toimintaperiaate ovat melkein samat kuin selitettiin pienelle signaalitransistorille, mutta tehotiedot kasvavat suhteellisesti alla esitetyllä tavalla:

Keräin-emitterijännite voi olla missä tahansa välillä 30-400 volttia ja virta välillä 10-30 ampeeria.

Pohjaliipaisimen tulisi olla optimaalisesti noin 5 volttia, virtatasojen ollessa 10-50 mA riippuen laukaistavan kuorman suuruudesta. Perusliipaisuvirta on suoraan verrannollinen kuormavirtaan.

Onko sinulla tarkempia kysymyksiä? Kysy heiltä kommenttisi kautta, olen täällä ratkaisemaan ne kaikki puolestasi.