Sådan bruges transistorer

Hvis du har forstået korrekt, hvordan man bruger transistorer i kredsløb, har du måske allerede erobret halvdelen af ​​elektronikken og dens principper. I dette indlæg gør vi en indsats i denne retning.

Introduktion

Transistorer er 3 terminale halvlederindretninger, som er i stand til at lede relativt høj effekt på tværs af deres to terminaler som reaktion på en signifikant lav effektindgang ved den tredje terminal.

Transistorer er dybest set af to typer: bipolar krydsetransistor (BJT) og metal-oxid-halvleder felt-effekt transistor ( MOSFET )

For en BJT er de 3 terminaler udpeget som base, emitter, samler. Et signal med lav effekt på tværs af basen / emitterterminalen gør det muligt for transistoren at skifte en forholdsvis høj effektbelastning over sin kollektorterminal.

For MOSFET'er er disse udpeget som Gate, Source, Drain. Et signal med lav effekt over Gate / Source-terminalen gør det muligt for transistoren at skifte en forholdsvis høj effektbelastning over sin kollektorterminal.

Af hensyn til enkelheden vil vi diskutere BJT'er her, da deres charcaeritics er mindre kompleks sammenlignet med MOSFET'er.

Transistorer (BJT'er) er byggestenene for alle halvlederindretninger fundet i dag. Hvis der ikke ville være transistorer, ville der ikke være nogen IC'er eller andre halvlederkomponenter. Selv IC'er består af 1000'ere tæt sammensatte transistorer, der udgør funktionerne i den bestemte chip.

Nye elektroniske hobbyister har normalt svært ved at håndtere disse nyttige komponenter og konfigurere dem som kredsløb til en bestemt applikation.

Her vil vi studere funktionerne og måden at håndtere og implementere bipolære transistorer på i praktiske kredsløb.

Sådan bruges transistorer som en switch

Bipolære transistorer er generelt en tre-leder aktiv elektronisk komponent, som fundamentalt fungerer som en switch for enten at tænde eller slukke for strømmen til en ekstern belastning eller et tilhørende elektronisk trin i kredsløbet.

Et klassisk eksempel kan ses nedenfor, hvor en transistor er forbundet som en fælles emitterforstærker :

Dette er standardmetoden til brug af enhver transistor som en switch til styring af en given belastning. Du kan se, når en lille ekstern spænding påføres basen, transistoren tænder og leder tungere strøm over kollektorens emitterterminaler og tænder en større belastning.

Basismodstandsværdien kan beregnes ved hjælp af formlen:

R_b= (Basisforsyning V._bBase-emitter fremadspænding) x hFE / belastningsstrøm

Husk også, at den eksterne eller jordledningen til den eksterne spænding skal forbindes med transistorens jordledning eller emitteren, ellers har den eksterne spænding ingen effekt på transistoren.

Brug af transistor som en relædriver

Jeg har allerede forklaret i et af mine tidligere indlæg, hvordan man laver en transistor driver kredsløb .

Dybest set bruger den samme konfiguration som vist ovenfor. Her er standardkredsløbet for det samme:

Hvis du er forvirret over relæet, kan du henvise til denne omfattende artikel, der forklarer alt om relækonfigurationer .

Brug af transistor til lysdæmper

Følgende konfiguration viser, hvordan en transistor kan bruges som en lysdæmper ved hjælp af en emitterfølger kredsløb .

Du kan se, at når den variable modstand eller potten er varieret, varierer lampens intensitet også. Vi kalder det emitter-tilhænger , fordi spændingen ved emitteren eller over pæren følger spændingen i bunden af ​​transistoren.

For at være præcis vil emitterspændingen kun være 0,7 V bag basisspændingen. For eksempel, hvis basisspændingen er 6 V, vil emitteren 6 - 0,7 = 5,3 V og så videre. Forskellen på 0,7 V skyldes transistorens mindste fremadrettede spændingsfald på tværs af basisemitteren.

Her danner gryderesistensen sammen med 1 K-modstanden et resistivt skillenetværk ved bunden af ​​transistoren. Når potten skyderen flyttes, ændres spændingen ved bunden af ​​transistoren, og dette ændrer tilsvarende emitterspændingen over lampen, og lampens intensitet ændres i overensstemmelse hermed.

Brug af transistor som sensor

Fra ovenstående diskussioner har du muligvis bemærket, at transistoren gør en vigtig ting i alle applikationer. Det forstærker grundlæggende spændingen ved basen ved at lade en stor strøm skifte over sin kollektoremitter.

Denne forstærkningsfunktion udnyttes også, når en transistor bruges som en sensor. Følgende eksempel viser, hvordan det kan registrere forskellen i omgivende lys og tænde / slukke et relæ i overensstemmelse hermed.

Også her LDR og 300 ohm / 5 k forudindstillet danner en potentiel skillevæg ved bunden af ​​transistoren.

300 ohm er faktisk ikke påkrævet. Det er inkluderet for at sikre, at transistorbasen aldrig er helt jordforbundet, og dermed er den aldrig helt deaktiveret eller slukket. Det sikrer også, at strømmen gennem LDR aldrig kan overstige en bestemt minimumsgrænse, uanset hvor lys lysintensiteten er på LDR.

Når det er mørkt, har LDR en høj modstand, som er mange gange højere end den samlede værdi af 300 ohm og 5 K forudindstillet.

På grund af dette får transistorbasen mere jordspænding (negativ) end den positive spænding, og dens kollektor- / emitterledning forbliver slukket.

Men når tilstrækkeligt lys falder på LDR, falder dens modstand til nogle få kilo-ohm-værdi.

Dette gør det muligt for transistorens basisspænding at stige langt over 0,7 V-mærket. Transistoren bliver nu forudindtaget og tænder for kollektorbelastningen, det er relæet.

Som du kan se, forstærker også transistorer i denne applikation grundlæggende den lille basisspænding, således at en større belastning ved dens kollektor kan tændes.

LDR kan udskiftes med andre sensorer såsom en termistor til varmeføling, a vandføler til vandføling, a fotodiode til IR-strålesensering og så videre.

Spørgsmål til dig: Hvad sker der, hvis positionen af ​​LDR og 300/5 K forudindstillingen byttes med hinanden?

Transistorpakker

Transistorer genkendes normalt af deres eksterne pakke, hvor den bestemte enhed kan være indlejret. De mest almindelige typer pakker, hvor disse nyttige enheder er lukket, er T0-92, TO-126, TO-220 og TO-3. Vi vil forsøge at forstå alle disse specifikationer for transistorer og også lære at bruge dem i praktiske kredsløb.

Forståelse af lille signal TO-92 transistorer:

Transistorer som BC547, BC557, BC546, BC548, BC549 osv. Kommer alle ind under denne kategori.

Disse er de mest elementære i gruppen og bruges til applikationer, der involverer lave spændinger og strømme. Interessant nok bruges denne kategori af transistorer mest udbredt og universelt i elektroniske kredsløb på grund af deres alsidige parametre.

Normalt er disse enheder designet til at håndtere spændinger hvor som helst mellem 30 og 60 volt på tværs af deres kollektor og emitter.

Basispændingen er ikke mere end 6, men de kan let udløses med en spændingsniveau så lavt som 0,7 volt ved deres base. Strømmen skal dog begrænses til ca. 3 mA.

De tre ledere af en TO-92 transistor kan identificeres på følgende måde:

Ved at holde den udskrevne side mod os, er ledningen i højre side emitteren, den midterste er basen, og det venstre sideben er enhedens opsamler.

OPDATER: Vil du vide, hvordan du bruger transistorer med Arduino? Læs det her

Sådan konfigureres en TO-92 transistor til praktisk design

Transistorer er hovedsageligt af to typer, en NPN-type og en PNP-type, begge er komplementære til hinanden. Dybest set opfører de sig begge på samme måde, men i modsatte referencer og retninger.

For eksempel vil en NPN-enhed kræve en positiv trigger med hensyn til jorden, mens en PNP-enhed vil kræve en negativ trigger med henvisning til en positiv forsyningslinje til implementering af de specificerede resultater.

De tre ledninger på transistoren, der er forklaret ovenfor, skal tildeles specificerede indgange og udgange for at få det til at fungere for en bestemt applikation, som naturligvis er til at skifte en parameter.

Ledningerne skal tildeles med følgende input- og outputparametre:

Det emitter for enhver transistor er enhedens referencepinout , hvilket betyder, at den skal tildeles den specificerede fælles forsyningsreference, så de resterende to ledninger kan fungere med henvisning til den.

En NPN-transistor har altid brug for en negativ forsyning, da referencen er forbundet til sin emitterkabel for korrekt funktion, mens den for en PNP vil være den positive forsyningsledning for dens emitter.

Samleren er den belastningsførende ledning i en transistor, og den belastning, der skal skiftes, indføres ved en transistors kollektor (se figur).

Det base af en transistor er udløserterminalen, som skal anvendes med et lille spændingsniveau, så strømmen gennem belastningen kan passere igennem til emitterledningen, hvilket gør kredsløbet komplet og betjener belastningen.

Fjernelse af aftrækkertilførslen til basen slukker straks for belastningen eller simpelthen for strømmen gennem opsamleren og emitterterminalerne.

Forståelse af TO-126, TO-220 effekttransistorer:

Disse er mellemstore effekttransistorer, der bruges til applikationer, der kræver omskiftning af kraftige relativt kraftige belastninger, liggende transformatorer, lamper osv. Og til at køre TO-3-enheder, typiske f.eks er BD139, BD140, BD135 osv.

Identificering af BJT-pinouts

Det pinout identificeres på følgende måde:

Når du holder enheden med den trykte overflade mod dig, er ledningen til højre side emitteren, den midterste ledning er samleren, og den venstre sideledning er basen.

Funktionen og udløsningsprincippet svarer nøjagtigt til det, der blev forklaret i det foregående afsnit.

Enheden betjenes med belastninger overalt fra 100 mA til 2 ampere på tværs af deres kollektor til emitter.

Basistriggeren kan være hvor som helst fra 1 til 5 volt med strømme, der ikke overstiger 50 mA afhængigt af effekten af ​​de belastninger, der skal skiftes.

Forståelse af TO-3 Power Transistors:

Disse kan ses i metalliske emballager som vist på figuren. De almindelige eksempler på TO-3 effekttransistorer er 2N3055, AD149, BU205 osv.

Ledningerne til en TO-3-pakke kan identificeres som følger:

Hold enhedens blyside mod dig, således at metaldelen ved siden af ​​lederne med større areal holdes opad (se figur), højre ledning er basen, venstre ledning er emitteren, mens enhedens metalliske krop danner samleren af ​​pakken.

Funktions- og driftsprincippet er næsten det samme som forklaret for den lille signaltransistor, men effektspecifikationerne stiger forholdsmæssigt som angivet nedenfor:

Collector-emitter spænding kan være hvor som helst mellem 30 og 400 volt og strøm mellem 10 og 30 ampere.

Basetriggeren skal være optimalt omkring 5 volt, med strømniveauer fra 10 til 50 mA afhængigt af størrelsen på den belastning, der skal udløses. Basisudløsningsstrømmen er direkte proportional med belastningsstrømmen.

Har du mere specifikke spørgsmål? Spørg dem gennem dine kommentarer, jeg er her for at løse dem alle for dig.