Πώς να χρησιμοποιήσετε τα τρανζίστορ

Πώς να χρησιμοποιήσετε τα τρανζίστορ

Αν έχετε καταλάβει σωστά, πώς να χρησιμοποιήσετε τρανζίστορ σε κυκλώματα, ίσως έχετε ήδη κατακτήσει το ήμισυ των ηλεκτρονικών και τις αρχές του. Σε αυτήν την ανάρτηση κάνουμε μια προσπάθεια προς αυτήν την κατεύθυνση.



Εισαγωγή

Τα τρανζίστορ είναι 3 τερματικές συσκευές ημιαγωγών οι οποίες είναι ικανές να μεταφέρουν σχετικά υψηλή ισχύ στους δύο ακροδέκτες τους, ως απόκριση σε μια σημαντικά χαμηλή είσοδο ισχύος στο τρίτο τερματικό.

Τα τρανζίστορ είναι βασικά δύο τύπων: τρανζίστορ διπολικής σύνδεσης (BJT) και τρανζίστορ μετάλλου-οξειδίου μετάλλου-ημιαγωγού ( MOSFET )





Για ένα BJT, τα 3 τερματικά ορίζονται ως βάση, πομπός, συλλέκτης. Ένα σήμα χαμηλής ισχύος κατά μήκος του τερματικού βάσης / εκπομπής επιτρέπει στο τρανζίστορ να αλλάζει ένα συγκριτικά υψηλό φορτίο ισχύος στον ακροδέκτη του συλλέκτη.

Για MOSFET αυτά ορίζονται ως Πύλη, Πηγή, Αποστράγγιση. Ένα σήμα χαμηλής ισχύος σε όλο το τερματικό πύλης / πηγής επιτρέπει στο τρανζίστορ να αλλάξει ένα σχετικά υψηλό φορτίο ισχύος στον ακροδέκτη του συλλέκτη.



Για λόγους απλότητας θα συζητήσουμε εδώ τα BJTs, καθώς τα χαρακτηριστικά τους είναι λιγότερο περίπλοκα σε σύγκριση με τα MOSFET.

Τα τρανζίστορ (BJT) είναι τα δομικά στοιχεία όλων συσκευές ημιαγωγών βρέθηκαν σήμερα. Εάν δεν θα υπήρχαν τρανζίστορ, δεν θα υπήρχαν IC ή οποιοδήποτε άλλο στοιχείο ημιαγωγού. Ακόμη και τα IC αποτελούνται από 1000s τρανζίστορ πλεκτών που αποτελούν τα χαρακτηριστικά του συγκεκριμένου τσιπ.

Οι νέοι ηλεκτρονικοί χομπίστες δυσκολεύονται συνήθως να χειριστούν αυτά τα χρήσιμα στοιχεία και να τα διαμορφώσουν ως κυκλώματα για μια προοριζόμενη εφαρμογή.

Εδώ θα μελετήσουμε τις λειτουργίες και τον τρόπο χειρισμού και εφαρμογής διπολικών τρανζίστορ σε πρακτικά κυκλώματα.

Πώς να χρησιμοποιήσετε τα τρανζίστορ όπως ένας διακόπτης

Διπολικά τρανζίστορ είναι γενικά ένα ενεργό ηλεκτρονικό εξάρτημα τριών ηλεκτροδίων που λειτουργεί ουσιαστικά ως διακόπτης είτε για ενεργοποίηση ή για απενεργοποίηση ισχύος σε εξωτερικό φορτίο ή σχετικό ηλεκτρονικό στάδιο του κυκλώματος.

Ένα κλασικό παράδειγμα φαίνεται παρακάτω, όπου ένα τρανζίστορ συνδέεται ως κοινός ενισχυτής εκπομπών :

Αυτή είναι η τυπική μέθοδος χρήσης οποιουδήποτε τρανζίστορ, όπως ένας διακόπτης για τον έλεγχο ενός δεδομένου φορτίου. Μπορείτε να δείτε όταν εφαρμόζεται μια μικρή εξωτερική τάση στη βάση, το τρανζίστορ ανάβει και μεταδίδει βαρύτερο ρεύμα στους ακροδέκτες εκπομπής συλλεκτών, ενεργοποιώντας ένα μεγαλύτερο φορτίο.

Η τιμή της βασικής αντίστασης μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο:

Ρσι= (Βασική παροχή Vσι- Μπροστινή τάση εκπομπού βάσης) x hFE / Ρεύμα φόρτωσης

Επίσης, θυμηθείτε ότι, η αρνητική ή η γείωση της εξωτερικής τάσης πρέπει να συνδεθεί με τη γραμμή γείωσης του τρανζίστορ ή τον πομπό, διαφορετικά η εξωτερική τάση δεν θα έχει καμία επίδραση στο τρανζίστορ.

Χρήση του τρανζίστορ ως προγράμματος οδήγησης ρελέ

Έχω ήδη εξηγήσει σε μια από τις προηγούμενες δημοσιεύσεις μου σχετικά με τον τρόπο δημιουργίας α κύκλωμα οδήγησης τρανζίστορ .

Βασικά χρησιμοποιεί την ίδια διαμόρφωση όπως φαίνεται παραπάνω. Εδώ είναι το τυπικό κύκλωμα για το ίδιο:

Εάν είστε μπερδεμένοι με το ρελέ, μπορείτε να ανατρέξετε σε αυτό το περιεκτικό άρθρο που εξηγεί τα πάντα σχετικά με τις διαμορφώσεις ρελέ .

Χρησιμοποιώντας τρανζίστορ σε Light Dimmer

Η ακόλουθη διαμόρφωση δείχνει πώς ένα τρανζίστορ μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ελαφριά dimmer χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα παρακολούθησης πομπού .

Μπορείτε να δείτε καθώς η μεταβλητή αντίσταση ή το δοχείο ποικίλλει, η ένταση της λυχνίας ποικίλλει επίσης. Το λέμε emitter-ακόλουθος , επειδή η τάση στον πομπό ή κατά μήκος του λαμπτήρα ακολουθεί την τάση στη βάση του τρανζίστορ.

Για να είμαστε ακριβείς, η τάση του πομπού θα είναι μόλις 0,7 V πίσω από τη βασική τάση. Για παράδειγμα, εάν η βασική τάση είναι 6 V, ο πομπός θα είναι 6 - 0,7 = 5,3 V και ούτω καθεξής. Η διαφορά 0,7 V οφείλεται στην ελάχιστη βαθμολογία πτώσης τάσης προς τα εμπρός του τρανζίστορ κατά μήκος του πομπού βάσης.

Εδώ, η αντίσταση του δοχείου μαζί με την αντίσταση 1 Κ σχηματίζει ένα αντιστατικό δίκτυο διαχωριστή στη βάση του τρανζίστορ. Καθώς το ρυθμιστικό του δοχείου μετακινείται, η τάση στη βάση του τρανζίστορ αλλάζει, και αυτό αλλάζει αντίστοιχα την τάση του πομπού κατά μήκος του λαμπτήρα και η ένταση του λαμπτήρα αλλάζει ανάλογα.

Χρήση τρανζίστορ ως αισθητήρα

Από τις παραπάνω συζητήσεις μπορεί να έχετε παρατηρήσει ότι το τρανζίστορ κάνει ένα κρίσιμο πράγμα σε όλες τις εφαρμογές. Βασικά ενισχύει την τάση στη βάση του, επιτρέποντας την εναλλαγή ενός μεγάλου ρεύματος στον εκπομπό συλλογής του.

Αυτό το χαρακτηριστικό ενίσχυσης αξιοποιείται επίσης όταν ένα τρανζίστορ χρησιμοποιείται ως αισθητήρας. Το ακόλουθο παράδειγμα δείχνει πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση της διαφοράς στο φως περιβάλλοντος και την ενεργοποίηση / απενεργοποίηση ενός ρελέ ανάλογα.

Και εδώ το LDR και τα 300 ohm / 5 k προκαθορισμένος σχηματίζει έναν πιθανό διαχωριστή στη βάση του τρανζίστορ.

Το 300 ohm στην πραγματικότητα δεν απαιτείται. Περιλαμβάνεται για να διασφαλιστεί ότι η βάση τρανζίστορ δεν είναι ποτέ πλήρως γειωμένη, και έτσι δεν είναι ποτέ εντελώς απενεργοποιημένη ή απενεργοποιημένη. Εξασφαλίζει επίσης ότι το ρεύμα μέσω του LDR δεν μπορεί ποτέ να υπερβεί ένα ορισμένο ελάχιστο όριο, ανεξάρτητα από το πόσο φωτεινή είναι η ένταση του φωτός στο LDR.

Όταν είναι σκοτεινό, το LDR έχει υψηλή αντίσταση που είναι πολλές φορές υψηλότερη από τη συνδυασμένη τιμή των 300 ohm και των 5 K προκαθορισμένων ρυθμίσεων.

Λόγω αυτού, η βάση τρανζίστορ λαμβάνει περισσότερη τάση γείωσης (αρνητική) από τη θετική τάση και η αγωγιμότητα συλλέκτη / εκπομπού παραμένει απενεργοποιημένη.

Ωστόσο, όταν πέφτει αρκετό φως στο LDR, η αντίστασή του μειώνεται σε λίγα κιλά.

Αυτό επιτρέπει στη βασική τάση του τρανζίστορ να αυξηθεί πολύ πάνω από το σήμα 0,7 V. Το τρανζίστορ γίνεται τώρα προκατειλημμένο και ενεργοποιεί το φορτίο συλλέκτη, δηλαδή το ρελέ.

Όπως μπορείτε να δείτε, και σε αυτήν την εφαρμογή τα τρανζίστορ βασικά ενισχύουν τη μικροσκοπική τάση βάσης έτσι ώστε ένα μεγαλύτερο φορτίο στον συλλέκτη του να μπορεί να ενεργοποιηθεί.

Το LDR μπορεί να αντικατασταθεί με άλλους αισθητήρες, όπως a θερμίστορ για ανίχνευση θερμότητας, α αισθητήρας νερού για ανίχνευση νερού, α φωτοδίοδος για ανίχνευση ακτίνων IR και ούτω καθεξής.

Ερώτηση για εσάς: Τι θα συμβεί εάν η θέση του LDR και της προεπιλογής 300/5 K αλλάξουν μεταξύ τους;

Πακέτα τρανζίστορ

Τα τρανζίστορ συνήθως αναγνωρίζονται από το εξωτερικό τους πακέτο στο οποίο μπορεί να ενσωματωθεί η συγκεκριμένη συσκευή. Οι πιο συνηθισμένοι τύποι πακέτων στους οποίους περικλείονται αυτές οι χρήσιμες συσκευές είναι τα T0-92, TO-126, TO-220 και TO-3. Θα προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε όλες αυτές τις προδιαγραφές των τρανζίστορ και επίσης να μάθουμε πώς να τις χρησιμοποιούμε σε πρακτικά κυκλώματα.

Κατανόηση των μικρών τρανζίστορ TO-92:

Τα τρανζίστορ όπως τα BC547, BC557, BC546, BC548, BC549 κ.λπ. υπάγονται όλα σε αυτήν την κατηγορία.

Αυτά είναι τα πιο στοιχειώδη στην ομάδα και χρησιμοποιούνται για εφαρμογές που περιλαμβάνουν χαμηλές τάσεις και ρεύματα. Είναι ενδιαφέρον ότι αυτή η κατηγορία τρανζίστορ χρησιμοποιείται ευρέως και παγκοσμίως σε ηλεκτρονικά κυκλώματα λόγω των ευέλικτων παραμέτρων τους.

Σύμβολο τρανζίστορ NPN BJT

Κανονικά, αυτές οι συσκευές έχουν σχεδιαστεί για να χειρίζονται τάσεις οπουδήποτε μεταξύ 30 και 60 βολτ στον συλλέκτη και τον εκπομπό τους.

Η βασική τάση δεν είναι μεγαλύτερη από 6, αλλά μπορούν εύκολα να ενεργοποιηθούν με ένα επίπεδο τάσης τόσο χαμηλό όσο 0,7 βολτ στη βάση τους. Ωστόσο, το ρεύμα πρέπει να περιορίζεται στα 3 mA περίπου.

Τα τρία καλώδια ενός τρανζίστορ TO-92 μπορούν να αναγνωριστούν με τον ακόλουθο τρόπο:

Κρατώντας την τυπωμένη πλευρά προς εμάς, το δεξί άκρο είναι ο πομπός, το κέντρο είναι η βάση και το αριστερό πόδι είναι ο συλλέκτης της συσκευής.


ΕΚΣΥΓΧΡΟΝΙΖΩ: Θέλετε να μάθετε πώς να χρησιμοποιείτε τρανζίστορ με το Arduino; Διαβάστε το εδώ


Πώς να διαμορφώσετε ένα τρανζίστορ TO-92 σε πρακτικά σχέδια

Τα τρανζίστορ είναι κυρίως δύο τύπων, ένας τύπος NPN και ένας τύπος PNP, και οι δύο είναι συμπληρωματικοί μεταξύ τους. Βασικά και οι δύο συμπεριφέρονται με τον ίδιο τρόπο αλλά στις αντίθετες αναφορές και κατευθύνσεις.

Για παράδειγμα, μια συσκευή NPN θα απαιτήσει ένα θετικό σκανδάλη σε σχέση με το έδαφος, ενώ μια συσκευή PNP θα απαιτήσει ένα αρνητικό σκανδάλη με αναφορά σε μια θετική γραμμή τροφοδοσίας για την εφαρμογή των καθορισμένων αποτελεσμάτων.

Τα τρία καλώδια του τρανζίστορ που εξηγήθηκαν παραπάνω πρέπει να αντιστοιχιστούν με καθορισμένες εισόδους και εξόδους για να το κάνει να λειτουργεί για μια συγκεκριμένη εφαρμογή που προφανώς είναι για την αλλαγή μιας παραμέτρου.

Οι απαγωγοί πρέπει να αντιστοιχιστούν με τις ακόλουθες παραμέτρους εισόδου και εξόδου:

ο εκπομπό οποιουδήποτε τρανζίστορ είναι το pinout αναφοράς της συσκευής , που σημαίνει ότι πρέπει να εκχωρηθεί η καθορισμένη κοινή αναφορά τροφοδοσίας, έτσι ώστε οι υπόλοιποι δύο αγωγοί να μπορούν να λειτουργήσουν σε σχέση με αυτό.

Ένα τρανζίστορ NPN θα χρειαστεί πάντα μια αρνητική τροφοδοσία ως αναφορά, συνδεδεμένο στο καλώδιο εκπομπής για σωστή λειτουργία, ενώ για ένα PNP, θα είναι η θετική γραμμή τροφοδοσίας για τον εκπομπό του.

Ο συλλέκτης είναι το καλώδιο μεταφοράς φορτίου ενός τρανζίστορ και το φορτίο που πρέπει να αλλάξει εισάγεται στον συλλέκτη ενός τρανζίστορ (βλέπε σχήμα).

NPN, λεπτομέρειες καλωδίωσης τρανζίστορ PNP

ο βάση ενός τρανζίστορ είναι ο ακροδέκτης σκανδάλης που απαιτείται να εφαρμοστεί με μια μικρή στάθμη τάσης έτσι ώστε το ρεύμα μέσω του φορτίου να μπορεί να περάσει, διαμέσου της γραμμής εκπομπής κάνοντας το κύκλωμα ολοκληρωμένο και λειτουργώντας το φορτίο.

Η αφαίρεση της τροφοδοσίας σκανδάλης στη βάση απενεργοποιεί αμέσως το φορτίο ή απλά το ρεύμα σε όλο τον συλλέκτη και τους ακροδέκτες εκπομπής.

Κατανόηση των Τρανζίστορ ισχύος TO-126, TO-220:

Πρόκειται για μεσαίου τύπου τρανζίστορ ισχύος που χρησιμοποιούνται για εφαρμογές που απαιτούν εναλλαγή ισχυρών σχετικά ισχυρών φορτίων, μετασχηματιστών, λαμπτήρων κ.λπ. και για την οδήγηση συσκευών TO-3, τυπικά π.χ. BD139, BD140, BD135 κ.λπ.

Διάγραμμα pinout BD139 και TIP32

Προσδιορισμός των pinouts BJT

ο προσδιορίζονται το pinout με τον ακόλουθο τρόπο:

Κρατώντας τη συσκευή με την τυπωμένη επιφάνειά της στραμμένη προς εσάς, το δεξί καλώδιο είναι ο πομπός, το κεντρικό καλώδιο είναι ο συλλέκτης και το αριστερό καλώδιο είναι η βάση.

Η αρχή της λειτουργίας και της ενεργοποίησης είναι ακριβώς παρόμοια με αυτήν που εξηγείται στην προηγούμενη ενότητα.

Η συσκευή λειτουργεί με φορτία οπουδήποτε από 100 mA έως 2 amp σε όλο τον συλλέκτη έως τον εκπομπό.

Η βασική σκανδάλη μπορεί να είναι οπουδήποτε από 1 έως 5 βολτ με ρεύματα που δεν υπερβαίνουν τα 50 mA ανάλογα με την ισχύ των φορτίων που πρέπει να αλλάξουν.

Κατανόηση των Τρανζίστορ ισχύος TO-3:

Αυτά φαίνονται σε μεταλλικά πακέτα όπως φαίνεται στην εικόνα. Τα κοινά παραδείγματα των τρανζίστορ ισχύος TO-3 είναι τα 2N3055, AD149, BU205 κ.λπ.

TO3 2N3055 pinout λεπτομέρειες συλλέκτης εκπομπού βάσης

Οι δυνητικοί πελάτες ενός πακέτου TO-3 μπορούν να αναγνωριστούν ως εξής:

Κρατώντας την ακροδέκτη της συσκευής προς το μέρος σας έτσι ώστε το μεταλλικό μέρος δίπλα από τους αγωγούς που έχουν μεγαλύτερη περιοχή να συγκρατείται προς τα πάνω (βλ. Σχήμα), το καλώδιο δεξιάς πλευράς είναι η βάση, το αριστερό καλώδιο είναι ο εκπομπός ενώ το μεταλλικό σώμα της συσκευής σχηματίζει τον συλλέκτη του πακέτου.

Η αρχή λειτουργίας και λειτουργίας είναι σχεδόν η ίδια όπως εξηγείται για το τρανζίστορ μικρού σήματος, ωστόσο οι προδιαγραφές ισχύος αυξάνονται αναλογικά όπως δίνεται παρακάτω:

Η τάση συλλέκτη-εκπομπού μπορεί να κυμαίνεται μεταξύ 30 και 400 βολτ και ρεύματος μεταξύ 10 έως 30 Amps.

Η βασική σκανδάλη πρέπει να είναι βέλτιστα γύρω στα 5 βολτ, με επίπεδα ρεύματος από 10 έως 50 mA ανάλογα με το μέγεθος του φορτίου που θα ενεργοποιηθεί. Το ρεύμα ενεργοποίησης βάσης είναι άμεσα ανάλογο με το ρεύμα φόρτωσης.

Έχετε πιο συγκεκριμένες ερωτήσεις; Ρωτήστε τους μέσω των σχολίων σας, είμαι εδώ για να τα λύσω όλα για εσάς.




Προηγούμενο: Απλά Έργα Ηλεκτρονικών Κυκλωμάτων Χόμπι Επόμενο: Πώς να φτιάξετε έναν ανορθωτή γέφυρας