Npn транзистор схема подключения: ✅ Как подключить npn транзистор — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

✅ Как подключить npn транзистор

Транзисторы: схема, принцип работы, чем отличаются биполярные и полевые

Транзистор — повсеместный и важный компонент в современной микроэлектронике. Его назначение простое: он позволяет с помощью слабого сигнала управлять гораздо более сильным.

В частноти, его можно использовать как управляемую «заслонку»: отсутствием сигнала на «воротах» блокировать течение тока, подачей — разрешать. Иными словами: это кнопка, которая нажимается не пальцем, а подачей напряжения. В цифровой электронике такое применение наиболее распространено.

Транзисторы выпускаются в различных корпусах: один и тот же транзистор может внешне выглядеть совершенно по разному. В прототипировании чаще остальных встречаются корпусы:

Обозначение на схемах также варьируется в зависимости от типа транзистора и стандарта обозначений, который использовался при составлении. Но вне зависимости от вариации, его символ остаётся узнаваемым.

Биполярные транзисторы

Биполярные транзисторы (BJT, Bipolar Junction Transistors) имеют три контакта:

Основной характеристикой биполярного транзистора является показатель h_fe также известный, как gain. Он отражает во сколько раз больший ток по участку коллектор–эмиттер способен пропустить транзистор по отношению к току база–эмиттер.

Например, если h_fe = 100, и через базу проходит 0.1 мА, то транзистор пропустит через себя как максимум 10 мА. Если в этом случае на участке с большим током находится компонент, который потребляет, например 8 мА, ему будет предоставлено 8 мА, а у транзистора останется «запас». Если же имеется компонент, который потребляет 20 мА, ему будут предоставлены только максимальные 10 мА.

Также в документации к каждому транзистору указаны максимально допустимые напряжения и токи на контактах. Превышение этих величин ведёт к избыточному нагреву и сокращению службы, а сильное превышение может привести к разрушению.

NPN и PNP

Описанный выше транзистор — это так называемый NPN-транзистор. Называется он так из-за того, что состоит из трёх слоёв кремния, соединённых в порядке: Negative-Positive-Negative. Где negative — это сплав кремния, обладающий избытком отрицательных переносчиков заряда (n-doped), а positive — с избытком положительных (p-doped).

NPN более эффективны и распространены в промышленности.

PNP-транзисторы при обозначении отличаются направлением стрелки. Стрелка всегда указывает от P к N. PNP-транзисторы отличаются «перевёрнутым» поведением: ток не блокируется, когда база заземлена и блокируется, когда через неё идёт ток.

Полевые транзисторы

Полевые транзисторы (FET, Field Effect Transistor) имеют то же назначение, но отличаются внутренним устройством. Частным видом этих компонентов являются транзисторы MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor). Они позволяют оперировать гораздо большими мощностями при тех же размерах. А управление самой «заслонкой» осуществляется исключительно при помощи напряжения: ток через затвор, в отличие от биполярных транзисторов, не идёт.

Полевые транзисторы обладают тремя контактами:

N-Channel и P-Channel

По аналогии с биполярными транзисторами, полевые различаются полярностью. Выше был описан N-Channel транзистор. Они наиболее распространены.

P-Channel при обозначении отличается направлением стрелки и, опять же, обладает «перевёрнутым» поведением.

Подключение транзисторов для управления мощными компонентами

Типичной задачей микроконтроллера является включение и выключение определённого компонента схемы. Сам микроконтроллер обычно имеет скромные характеристики в отношении выдерживаемой мощности. Так Ардуино, при выдаваемых на контакт 5 В выдерживает ток в 40 мА. Мощные моторы или сверхъяркие светодиоды могут потреблять сотни миллиампер. При подключении таких нагрузок напрямую чип может быстро выйти из строя. Кроме того для работоспособности некоторых компонентов требуется напряжение большее, чем 5 В, а Ардуино с выходного контакта (digital output pin) больше 5 В не может выдать впринципе.

Зато, его с лёгкостью хватит для управления транзистором, который в свою очередь будет управлять большим током. Допустим, нам нужно подключить длинную светодиодную ленту, которая требует 12 В и при этом потребляет 100 мА:

Теперь при установке выхода в логическую единицу (high), поступающие на базу 5 В откроют транзистор и через ленту потечёт ток — она будет светиться. При установке выхода в логический ноль (low), база будет заземлена через микроконтроллер, а течение тока заблокированно.

Обратите внимание на токоограничивающий резистор R. Он необходим, чтобы при подаче управляющего напряжения не образовалось короткое замыкание по маршруту микроконтроллер — транзистор — земля. Главное — не превысить допустимый ток через контакт Ардуино в 40 мА, поэтому нужно использовать резистор номиналом не менее:

здесь U_d — это падение напряжения на самом транзисторе. Оно зависит от материала из которого он изготовлен и обычно составляет 0.3 – 0.6 В.

Но совершенно не обязательно держать ток на пределе допустимого. Необходимо лишь, чтобы показатель gain транзистора позволил управлять необходимым током. В нашем случае — это 100 мА. Допустим для используемого транзистора h_fe = 100, тогда нам будет достаточно управляющего тока в 1 мА

Нам подойдёт резистор номиналом от 118 Ом до 4.7 кОм. Для устойчивой работы с одной стороны и небольшой нагрузки на чип с другой, 2.2 кОм — хороший выбор.

Если вместо биполярного транзистора использовать полевой, можно обойтись без резистора:

это связано с тем, что затвор в таких транзисторах управляется исключительно напряжением: ток на участке микроконтроллер — затвор — исток отсутствует. А благодаря своим высоким характеристикам схема с использованием MOSFET позволяет управлять очень мощными компонентами.

Соединение транзисторов

Кремниевые транзисторы в свое время полностью вытеснили лампы. Когда же появились интегральные схемы, где транзисторов иногда насчитывалось до миллиарда штук, эти радиоэлементы стали незаменимы. В этом материале будет рассказано, как подключить биполярный транзистор и какие схемы включения транзисторов для чайников существуют.

Что это такое

Транзистор — это особый элемент электроцепи полупроводникового типа, который служит для изменения основных электрических параметров электротока и для регулирования этих параметров. В стандартном полупроводниковом триоде есть всего 3 вывода: коллектор, инжектор зарядов и базовый элемент, на который собственно и направляются электроны от управления. Также имеются комбинированные транзисторы с большой мощностью. Если обычные элементы, используемые в интегральных схемах, могут быть размером в несколько нанометров, то производственные транзисторы для промышленных предприятий имеют корпус и составляют до 1 сантиметра в ширину. Напряжение обратного типа производственных управляющих триодов достигает 1 тысячи Вольт.

Конструкция триода сделана на основе слоев полупроводника, заключенных в корпусе элемента. В качестве полупроводников выступают материалы, в основу которых входит кремний, германий, галлий и некоторые другие химические элементы. В настоящее время проводится множество исследований, которые предлагают в качестве материалов различные виды полимеров и углеродных нанотрубок.

Важно! Когда-то кристаллы полупроводников располагали в металлических отсеках в виде шляп с тремя выводами. Такое строение было характерно для точечных элементов транзисторного типа.

На сегодняшний день строение практически всех плоских и кремниевых транзисторов основано на легированном монокристалле. Они находятся в пластмассовых, металлических или стеклянных корпусах. У многих из них есть выступающие выводы, позволяющие отвести тепло при сильном нагреве от электричества.

Выводы современных транзисторов расположены, как правило, в один ряд. Это удобно, так как плату собирают роботы, и это экономит ресурсы. Выводные контакты также не маркируются на корпусе элемента. Вид вывода определяют по инструкции эксплуатации или после тестовых замеров.

Важно! Для транзисторов применяют сплавы полупроводникового типа с разным строением: PNP или NPN. Их различие заключается в разных знаках напряженности на выводах.

Если брать схематически, то описать этот радиоэлемент можно так: два полупроводника, разделенные дополнительным слоем, который управляет проводимостью триода.

Область применения и основной принципы функционирования

В состоянии покоя между коллекторами транзистора нет электрического тока. Его прохождению мешает сопротивляемость переходника, которая возникает из-за одновременной работы двух слоев транзистора. Включить элемент просто: необходимо подать любое напряжение на него. Управление базой и ее токами будет напрямую переключать режимы работы транзистора с «включенного» на «выключенный».

Если же направить сигнал от аналогового источника, то он будет взаимодействовать с выходными токами путем передачи им своей амплитуды. Иначе говоря, электрический сигнал, который поступил на выходы, будет усилен. Полупроводниковые управляющие триоды вполне могут активно работать как электронные ключи или усилители электронных сигналов входа.

Обозначение на электросхемах

У транзистора есть принятое обозначение: «ВТ» или «Q». После букв нужно указать индекс позиции. Например, ВТ 2. На старых чертежах можно найти условные обозначения: «Т», «ПП» или «ПТ», которые более не используются. Транзистор рисуют в виде неких отрезков, обозначающих контакты электродов. Иногда их обводят кругом. Направление электротока в области эмиттера указывает специальная стрелка.

По принципу действия и строению различают следующие полупроводниковые триоды:

Полевого типа;
Биполярного;
Комбинированного.

Все они обладают схожим функционалом и отличаются по технологии работы.

Полевые

Такие триоды ещё называют униполярными, из-за их электрических свойств — у них происходит течение тока только одной полярности. Такой тип также подразделяется на некоторые виды по своему строению и типу регулировки:

Транзисторы с PN переходом управления;
Элементы с затвором изолированного типа;
Такие же транзисторы другой структуры (металл-диэлектрик-проводник).

Важно! Изолированный затвор обладает одной отличительной особенностью — наличием диэлектрического слоя между ним и каналом.

Еще одна особенность полевых транзисторов — низкое потребление электроэнергии. Например, такой элемент может функционировать больше одного года на одной батарейке. Полевые радиоэлементы довольно независимы: они потребляют крайне мало электроэнергии. Такой прибор может годами работать на пальчиковой батарейке или небольшом аккумуляторе. Именно это и обусловило их широкое применение в электросхемах и приборах.

Биполярные

Свое название эти элементы получили за то, что они способны пропускать электрические заряды плюса и минуса через один проходной канал. Также они обладают низким входным сопротивлением. Такие приспособления работают как усилители сигнала и коммутаторы. Благодаря им в электроцепь можно подключить довольно сильную нагрузку и понизить действие ее сопротивления. Биполярники являются наиболее популярными полупроводниковыми приборами активного типа.

Комбинированные

Комбинированные элементы изобретаются для того, чтобы по применению одного дискретного состояния достичь требуемых электрических параметров. Они бывают:

Биполярными с внедрёнными в их схему резисторами;
Двумя триодами одной или нескольких структур строения в единой детали;
Лямбда-диодами — сочетанием двух полевых управляющих триодов, создающих сопротивляемость со знаком «минус»;
Элементы, в которых полевые составляющие управляют биполярными.

Схема подключения транзистора для чайников

Наиболее популярны следующие схемы подсоединения транзисторов в цепь: с общей базовой установкой, общими выводами инжекторного эмиттера и с общим коллекторным преобразователем для подачи напряженности.

Для усилителей с базой общего типа характерно следующее:

Низкие параметры входного сопротивления, которое не достигает даже 100 Ом;
Неплохая температура и частота триода;
Допустимое напряжение весьма большое;
Требуют два различных источника питания.

Схемы второго типа обладают:

Высокими показателями усиления электротока и напряжения;
Низкими показателями усиления мощностных характеристик;
Инверсионной разницей между входным и выходным напряжением.

Важно! Схема транзистора с электродами общего коллекторного типа требует одного источника питания.

Подключение по типу общего коллектора может обеспечить:

Низкие показатели электронапряжения по усилению;
Большая и меньшая сопротивляемость входа и выхода соответственно.

Таким образом, транзистор — один из самых распространенных радиоэлементов в электронике. Он позволяет изменять параметры электрического тока и регулировать его для корректной работы электроприборов. Существует несколько видов транзисторов, как и способов их соединения. Различаются они строением и целями использования.

Биполярные транзисторы

Биполярный транзистор является одним из старейших, но самым известным типом транзисторов, и до сих пор находит применение в современной электронике. Транзистор незаменим, когда требуется управлять достаточно мощной нагрузкой, для которой устройство управления не может обеспечить достаточный ток. Они бывают разного типа и мощности, в зависимости от исполняемых задач. Базовые знания и формулы о транзисторах вы можете найти в этой статье.

Введение

Прежде чем начать урок, давайте договоримся, что мы обсуждаем только один тип способ включения транзистора. Транзистор может быть использован в усилителе или приемнике, и, как правило, каждая модель транзисторов производится с определенными характеристиками, чтобы сделать его более узкоспециализированым для лучшей работы в определённом включении.

Транзистор имеет 3 вывода: база, коллектор и эмиттер. Нельзя однозначно сказать какой из них вход, а какой выход, так как все они связаны и влияют друг на друга так или иначе. При включении транзистора в режиме коммутатора (управление нагрузкой) он действует так: ток базы контролирует ток от коллектора к эмиттеру или наоборот, в зависимости от типа транзистора.

Есть два основных типа транзисторов: NPN и PNP. Чтобы это понять, можно сказать, что основное различие между этими двумя типами это направления электрического тока. Это можно видеть на рисунке 1.А, где указано направление тока. В транзисторе NPN, один ток течет от основания внутрь транзистора, а другой ток течет от коллектора к эмиттеру, а в PNP транзисторе всё наоборот. С функциональной точки зрения, разница между этими двумя типами транзисторов это напряжение на нагрузке. Как вы можете видеть на рисунке, транзистор NPN обеспечивает 0В когда он открыт, а PNP обеспечивает 12В. Вы позже поймете, почему это влияет на выбор транзистора.

Для простоты мы будем изучать только NPN транзисторы, но всё это применимо к PNP, принимая во внимание, что все токи меняются на противоположные.

Рисунок ниже показывает аналогию между переключателем (S1) и транзисторным ключом, где видно, что ток базы закрывает или открывает путь для тока от коллектора к эмиттеру:

Точно зная характеристики транзистора, от него можно получить максимальную отдачу. Основным параметром является коэффициент усиления транзистора по постоянному току, который обычно обозначается H_fe или β. Также важно знать максимальный ток, мощность и напряжение транзистора. Эти параметры можно найти в документации на транзистор, и они помогут нам определить значение резистора на базе, о чем рассказано дальше.

Использование NPN транзистора как коммутатора

На рисунке показано включение NPN транзистора в качестве коммутатора. Вы встретите это включение очень часто при анализе различных электронных схем. Мы будем изучать, как запустить транзистор в выбранном режиме, рассчитать резистор базы, коэффициент усиления транзистора по току и сопротивление нагрузки. Я предлагаю самый простой и самый точный способ для этого.

1. Предположим, что транзистор находится в режиме насыщения: При этом математическая модель транзистора становится очень простой, и нам известно напряжение на точке V_c. Мы найдем значение резистора базы, при котором всё будет правильно.

2. Определение тока насыщения коллектора: Напряжение между коллектором и эмиттером (V_ce) взято из документации транзистора. Эмиттер подключен к GND, соответственно V_ce= V_c — 0 = V_c. Когда мы узнали эту величину, мы можем рассчитать ток насыщения коллектора по формуле:

Иногда, сопротивления нагрузки R_L неизвестно или не может быть точным, как сопротивление обмотки реле; В таком случае, достаточно знать, необходимый для запуска реле ток.
Убедитесь, что ток нагрузки не превышает максимальный ток коллектора транзистора.

3. Расчет необходимого тока базы: Зная ток коллектора, можно вычислить минимально необходимый ток базы для достижения этого тока коллектора, используя следующую формулу:

Из неё следует что:

4. Превышение допустимых значений: После того как вы рассчитали ток базы, и если он оказался ниже указанного в документации, то можно перегрузить транзистор, путем умножения расчетного тока базы например в 10 раз. Таким образом, транзисторный ключ будет намного более устойчивым. Другими словами, производительность транзистора уменьшится, если нагрузка увеличится. Будьте осторожны, старайтесь не превышать максимальный ток базы, указанный в документации.

5. Расчёт необходимого значения R_b: Учитывая перегрузку в 10 раз, сопротивление R_b может быть рассчитано по следующей формуле:

где V₁ является напряжением управления транзистором (см. рис 2.а)

Но если эмиттер подключен к земле, и напряжение база-эмиттер известно (около 0,7В у большинстве транзисторов), а также предполагая, что V₁ = 5V, формула может быть упрощена до следующего вида:

Видно, что ток базы умножается на 10 с учётом перегрузки.
Когда значение R_b известно, транзистор «настроен» на работу в качестве переключателя, что также называется «режим насыщения и отсечки «, где «насыщение» — когда транзистор полностью открыт и проводит ток, а «отсечение» – когда закрыт и ток не проводит.

Примечание: Когда мы говорим

, мы не говорим, что ток коллектора должен быть равным . Это просто означает, что ток коллектора транзистора может подниматься до этого уровня. Ток будет следовать законам Ома, как и любой электрический ток.

Расчет нагрузки

Когда мы считали, что транзистор находится в режиме насыщения, мы предполагали что некоторые его параметры не менялись. Это не совсем так. На самом деле эти параметры менялись в основном за счет увеличения тока коллектора, и поэтому он является более безопасным для перегрузки. В документации указано изменение параметров транзистора при перегрузке. Например, в таблице на рисунке 2.В показано два параметра которые значительно меняются:

H_FE (β) меняется в зависимости от тока коллектора и напряжения V_CEsat. Но V_CEsat само меняется в зависимости от тока коллектора и базы, что показано в таблице дальше.

Расчет может быть очень сложным, так как все параметры тесно и сложно взаимосвязаны, поэтому лучше взять худшие значения. Т.е. наименьший H_FE, крупнейший V_CEsat и V_CEsat.

Типичное применение транзисторного ключа

1. Управление реле

В современной электронике транзисторный ключ используется для контроля электромагнитных реле, которое потребляют до 200 мА. Если вы хотите управлять реле логической микросхемой или микроконтроллером то транзистор незаменим. На рисунке 3.A, сопротивления резистора базы рассчитывается в зависимости от необходимого для реле тока. Диод D1 защищает транзистор от импульсов, которые катушка генерирует при выключении.

2. Подключение транзистора с открытым коллектором:

Многие устройства, такие как семейство микроконтроллеров 8051 имеют порты с открытым коллектором. Сопротивление резистора базы внешнего транзистора рассчитывается, как описано в этой статье. Заметим, что порты могут быть более сложными, и часто используют полевые транзисторы вместо биполярных и называются выходами с открытым стоком, но всё остаётся точно таким же как на рисунке 3.B

3. Создание логического элемента ИЛИ-НЕ (NOR):

Иногда в схеме необходимо использовать один логический элемент, и вы не хотите использовать 14-контактную микросхему с 4 элементами либо из-за стоимости или местом на плате. Её можно заменить парой транзисторов. Отметим, что частотные характеристики таких элементов зависят от характеристик и типа транзисторов, но обычно ниже 100 кГц. Уменьшение выходного сопротивления (Ro) приведет к увеличению потребления энергии, но увеличит выходной ток.
Вам надо найти компромисс между этими параметрами.

На рисунке выше показан логический элемент ИЛИ-НЕ построенный с использованием 2х транзисторов 2N2222. Это может быть сделано на транзисторах PNP 2N2907, с незначительными изменениями. Вы просто должны учитывать, что все электрические токи тогда текут в противоположном направлении.

Поиск ошибок в транзисторных схемах

При возникновении проблемы в цепях, содержащих много транзисторов, может быть весьма проблематично узнать, какой из них неисправен, особенно когда они все впаяны. Я даю вам несколько советов, которые помогут вам найти проблему в такой схеме достаточно быстро:

1. Температура: Если транзистор сильно греется, вероятно, где-то есть проблема. Необязательно что проблема в горячем транзисторе. Обычно дефектный транзистор даже не нагревается. Это повышение температуры может быть вызвано другим транзистором, подключенным к нему.

2. Измерение V_CE транзисторов: Если они все одного типа и все работают, то они должны иметь приблизительно одинаковое VCE. Поиск транзисторов, имеющих различные V_CE это быстрый способ обнаружения дефектных транзисторов.

3. Измерение напряжения на резисторе базы: Напряжение на резисторе базы достаточно важно (если транзистор включен). Для 5 В устройства управления транзистором NPN, падения напряжения на резисторе должно быть более 3В. Если нет падения напряжения на резисторе, то либо транзистор, либо устройство управления транзистора имеют дефект. В обоих случаях ток базы равен 0.

Электронные печеньки

Arduino, DIY и немного этих ваших линуксов.

Транзистор

Транзистор — полупроводниковый прибор позволяющий с помощью слабого сигнала управлять более сильным сигналом. Из-за такого свойства часто говорят о способности транзистора усиливать сигнал. Хотя фактически, он ничего не усиливает, а просто позволяет включать и выключать большой ток гораздо более слабыми токами. Транзисторы весьма распространены в электронике, ведь вывод любого контроллера редко может выдавать ток более 40 мА, поэтому, даже 2-3 маломощных светодиода уже не получится питать напрямую от микроконтроллера. Тут на помощь и приходят транзисторы. В статье рассматриваются основные типы транзисторов, отличия P-N-P от N-P-N биполярных транзисторов, P-channel от N-channel полевых транзисторов, рассматриваются основные тонкости подключения транзисторов и раскрываются сферы их применения.

Не стоит путать транзистор с реле. Реле — простой выключатель. Суть его работы в замыкании и размыкании металлических контактов. Транзистор устроен сложнее и в основе его работы лежит электронно-дырочный переход. Если вам интересно узнать об этом больше, вы можете посмотреть прекрасное видео, которое описывает работу транзистора от простого к сложному. Пусть вас не смущает год производства ролика — законы физики с тех пор не изменились, а более нового видео, в котором так качественно преподносится материал, найти не удалось:

Типы транзисторов

Биполярный транзистор

Биполярный транзисто предназначен для управления слабыми нагрузками (например, маломощные моторы и сервоприводы). У него всегда есть три вывода:

Биполярный транзистор управляется током. Чем больший ток подаётся на базу, тем больший ток потечёт от коллектора к эмиттеру. Отношение тока, проходящего от эмиттера к коллектору к току на базе транзистора называется коэффициент усиления. Обозначается как h_fe (в английской литературе называется gain).

Например, если h_fe = 150, и через базу проходит 0.2 мА, то транзистор пропустит через себя максимум 30 мА. Если подключен компонент, который потребляет 25 мА (например, светодиод), ему будет предоставлено 25 мА. Если же подключен компонент, который потребляет 150 мА, ему будут предоставлены только максимальные 30 мА. В документации к контакту указываются предельно допустимые значени токов и напряжений база->эмиттер и коллектор->эмиттер. Превышение этих значений ведёт к перегреву и выходу из строя транзистора.

Работа биполярного транзистора

NPN и PNP биполярные транзисторы

Различают 2 типа полярных транзисторов: NPN и PNP. Отличаются они чередованием слоёв. N (от negative — отрицательный) — это слой с избытком отрицательных переносчиков заряда (электронов), P (от positive — положительный) — слой с избытком положительных переносчиков заряда (дырок). Подробнее о электронах и дырках рассказано в видео, приведённом выше.

От чередования слоёв зависит поведение транзисторов. На анимации выше представлен NPN транзистор. В PNP управление транзистором устроено наоборот — ток через транзистор течёт, когда база заземлена и блокируется, когда через базу пропускают ток. В отображении на схеме PNP и NPN отличаются направлением стрелки. Стрелка всегда указывает на переход от N к P:

Обозначение NPN (слева) и PNP (справа) транзисторов на схеме

NPN транзисторы более распространены в электронике, потому что являются более эффективными.

Полевый транзистор

Полевые транзисторы отличаются от биполярных внутренним устройством. Наиболее распространены в любительской электронике МОП транзисторы. МОП — это аббревиатура от металл-оксид-проводник. То-же самое по английски: Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor сокращённо MOSFET. МОП транзисторы позволяют управлять большими мощностями при сравнительно небольших размерах самого транзистора. Управление транзистором обеспечивается напряжением, а не током. Поскольку транзистором управляет электрическое поле, транзистор и получил своё название — полевой.

Полевые транзисторы имеют как минимум 3 вывода:

Здесь должна быть анимация с полевым транзистором, но она ничем не будет отличаться от биполярного за исключением схематического отображения самих транзисторов, поэтому анимации не будет.

N канальные и P канальные полевые транзисторы

Полевые транзисторы тоже делятся на 2 типа в зависимости от устройства и поведения. N канальный (N channel) открывается, когда на затвор подаётся напряжение и закрывается. когда напряжения нет. P канальный (P channel) работает наоборот: пока напряжения на затворе нет, через транзистор протекает ток. При подаче напряжения на затвор, ток прекращается. На схеме полевые транзисторы изображаются несколько иначе:

P-Channel при обозначении отличается направлением стрелки и, опять же, обладает «перевёрнутым» поведением.

Обозначение N канальных (слева) и P канальных (справа) транзисторов на схеме

Существует заблуждение, согласно которому полевой транзистор может управлять переменным током. Это не так. Для управления переменным током, используйте реле.

Транзистор Дарлингтона

Транзистора Дарлингтона не совсем корректно относить к отдельному типу транзисторов. Однако, не упомянуть из в этой статье нельзя. Транзистор Дарлингтона чаще всего встречается в виде микросхемы, включающей в себя несколько транзисторов. Например, ULN2003. Транзистора Дарлингтона характеризуется возможность быстро открываться и закрывать (а значит, позволяет работать с ШИМ) и при этом выдерживает большие токи. Он является разновидностью составного транзистора и представляет собой каскадное соединение двух или, редко, более транзисторов, включённых таким образом, что нагрузкой в эмиттере предыдущего каскада является переход база-эмиттер транзистора следующего каскада, то есть транзисторы соединяются коллекторами, а эмиттер входного транзистора соединяется с базой выходного. Кроме того, в составе схемы для ускорения закрывания может использоваться резистивная нагрузка эмиттера предыдущего транзистора. Такое соединение в целом рассматривают как один транзистор, коэффициент усиления по току которого, при работе транзисторов в активном режиме, приблизительно равен произведению коэффициентов усиления всех транзисторов.

Схема составного транзистора дарлингтона

Подключение транзистора

Не секрет, что плата Ардуино способна подать на вывод напряжение 5 В с максимальным током до 40 мА. Этого тока не хватит для подключения мощной нагрузки. Например, при попытке подключить к выводу напрямую светодиодную ленту или моторчик, вы гарантированно повредите вывод Ардуино. Не исключено, что выйдет из строя всё плата. Кроме того, некоторые подключаемые компоненты могут требовать напряжения более 5 В для работы. Обе эти проблемы решает транзистор. Он поможет с помощью небольшого тока с вывода Ардуино управлять мощным током от отдельного блока питания или с помощью напряжения в 5 В управлять бОльшим напряжением (даже самые слабые транзисторы редко имеют предельное напряжение ниже 50 В). В качестве примера рассмотрим подключение мотора:

Подключение мощного мотора с помощью транзистора

На приведённой схеме мотор подключается к отдельному источнику питания. Между контактом мотора и источником питания для мотора мы поместили транзистора, который будет управляться с помощью любого цифрового пина Arduino. При подаче на вывод контроллера сигнала HIGH с вывода контроллера мы возьмём совсем небольшой ток для открытия транзистора, а большой ток потечёт через транзистор и не повредит контроллер. Обратите внимание на резистор, установленный между выводом Ардуино и базой транзистора. Он нужен для ограничения тока, протекающего по маршруту микроконтроллер — транзистор — земля и предотвращения короткого замыкания. Как упоминалось ранее, максимальный ток, который можно взять с вывода Arduino — 40 мА. Поэтому, нам понадобится резистор не менее 125 Ом (5В/0,04А=125Ом). Можно без опаски использовать резистор на 220 Ом. На самом деле, резистор стоит подбирать с учётом тока, который необходимо подать на базу для получения необходимого тока через транзистор. Для правильного подбора резистора нужно учитывать коэффициент усиления (h_fe).

ВАЖНО!! Если вы подключаете мощную нагрузку от отдельного блока питания, то необходимо физически соединить между собой землю («минус») блока питания нагрузки и землю (пин «GND») Ардуино. Иначе управлять транзистором не получится.

При использовании полевого транзистора, токоограничительный резистор на затворе не нужен. Транзистор управляется исключительно напряжением и ток через затвор не течёт.

PNP-транзистор: схема подключения. Какая разница между PNP и NPN-транзисторами?

PNP-транзистор является электронным прибором, в определенном смысле обратном NPN-транзистору. В этом типе конструкции транзистора его PN-переходы открываются напряжениями обратной полярности по отношению к NPN-типу. В условном обозначении прибора стрелка, которая также определяет вывод эмиттера, на этот раз указывает внутрь символа транзистора.

Конструкция прибора

Конструктивная схема транзистора PNP-типа состоит из двух областей полупроводникового материала p-типа по обе стороны от области материала n-типа, как показано на рисунке ниже.

Стрелка определяет эмиттер и общепринятое направление его тока («внутрь» для транзистора PNP).

PNP-транзистор имеет очень схожие характеристики со своим NPN-биполярным собратом, за исключением того, что направления токов и полярности напряжений в нем обратные для любой из возможных трех схем включения: с общей базой, с общим эмиттером и с общим коллектором.

Основные отличия двух типов биполярных транзисторов

Главным различием между ними считается то, что дырки являются основными носителями тока для транзисторов PNP, NPN-транзисторы имеют в этом качестве электроны. Поэтому полярности напряжений, питающих транзистор, меняются на обратные, а его входной ток вытекает из базы. В отличие от этого, у NPN-транзистора ток базы втекает в нее, как показано ниже на схеме включения приборов обоих типов с общей базой и общим эмиттером.

Принцип работы транзистора PNP-типа основан на использовании небольшого (как и у NPN-типа) базового тока и отрицательного (в отличие от NPN-типа) базового напряжения смещения для управления гораздо большим эмиттерно-коллекторным током. Другими словами, для транзистора PNP эмиттер является более положительным по отношению к базе, а также по отношению к коллектору.

Рассмотрим отличия PNP-типа на схеме включения с общей базой

Действительно, из нее можно увидеть, что ток коллектора I_C (в случае транзистора NPN) вытекает из положительного полюса батареи B2, проходит по выводу коллектора, проникает внутрь него и должен далее выйти через вывод базы, чтобы вернуться к отрицательному полюсу батареи. Таким же образом, рассматривая цепь эмиттера, можно увидеть, как его ток от положительного полюса батареи B1 входит в транзистор по выводу базы и далее проникает в эмиттер.

По выводу базы, таким образом, проходит как ток коллектора I_C, так и ток эмиттера I_E. Поскольку они циркулируют по своим контурам в противоположных направлениях, то результирующий ток базы равен их разности и очень мал, так как I_C немного меньше, чем I_E. Но так как последний все же больше, то направление протекания разностного тока (тока базы) совпадает с I_E, и поэтому биполярный транзистор PNP-типа имеет вытекающий из базы ток, а NPN-типа – втекающий.

Отличия PNP-типа на примере схемы включения с общим эмиттером

В этой новой схеме PN-переход база-эмиттер открыт напряжением батареи B1, а переход коллектор-база смещен в обратном направлении посредством напряжения батареи В2. Вывод эмиттера, таким образом, является общим для цепей базы и коллектора.

Полный ток эмиттера задается суммой двух токов I_C и I_B; проходящих по выводу эмиттера в одном направлении. Таким образом, имеем I_E = I_C + I_B.

В этой схеме ток базы I_B просто «ответвляется» от тока эмиттера I_E, также совпадая с ним по направлению. При этом транзистор PNP-типа по-прежнему имеет вытекающий из базы ток I_B, а NPN-типа – втекающий.

В третьей из известных схем включения транзисторов, с общим коллектором, ситуация точно такая же. Поэтому мы ее не приводим в целях экономии места и времени читателей.

PNP-транзистор: подключение источников напряжения

Источник напряжения между базой и эмиттером (V_BE) подключается отрицательным полюсом к базе и положительным к эмиттеру, потому что работа PNP-транзистора происходит при отрицательном смещении базы по отношению к эмиттеру.

Напряжение питания эмиттера также положительно по отношению к коллектору (V_CE). Таким образом, у транзистора PNP-типа вывод эмиттера всегда более положителен по отношению как к базе, так и к коллектору.

Источники напряжения подключаются к PNP-транзистору, как показано на рисунке ниже.

Работа PNP-транзисторного каскада

Итак, чтобы вызвать протекание базового тока в PNP-транзисторе, база должна быть более отрицательной, чем эмиттер (ток должен покинуть базу) примерно на 0,7 вольт для кремниевого прибора или на 0,3 вольта для германиевого. Формулы, используемые для расчета базового резистора, базового тока или тока коллектора такие же, как те, которые используются для эквивалентного NPN-транзистора и представлены ниже.

Мы видим, что фундаментальным различием между NPN и PNP-транзистором является правильное смещение pn-переходов, поскольку направления токов и полярности напряжений в них всегда противоположны. Таким образом, для приведенной выше схеме: I_C = I_E – I_B, так как ток должен вытекать из базы.

Как правило, PNP-транзистор можно заменить на NPN в большинстве электронных схем, разница лишь в полярности напряжения и направлении тока. Такие транзисторы также могут быть использованы в качестве переключающих устройств, и пример ключа на PNP-транзисторе показан ниже.

Характеристики транзистора

Выходные характеристики транзистора PNP-типа очень похожи на соответствующие кривые эквивалентного NPN-транзистора, за исключением того, что они повернуты на 180° с учетом реверса полярности напряжений и токов (токи базы и коллектора, PNP-транзистора отрицательны). Точно также, чтобы найти рабочие точки транзистора PNP-типа, его динамическая линия нагрузки может быть изображена в III-й четверти декартовой системы координат.

Типовые характеристики PNP-транзистора 2N3906 показаны на рисунке ниже.

Транзисторные пары в усилительных каскадах

Вы можете задаться вопросом, что за причина использовать PNP-транзисторы, когда есть много доступных NPN-транзисторов, которые могут быть использованы в качестве усилителей или твердотельных коммутаторов? Однако наличие двух различных типов транзисторов — NPN и PNP — дает большие преимущества при проектировании схем усилителей мощности. Такие усилители используют «комплементарные», или «согласованные” пары транзисторов (представляющие собой один PNP-транзистор и один NPN, соединенные вместе, как показано на рис. ниже) в выходном каскаде.

Два соответствующих NPN и PNP-транзистора с близкими характеристиками, идентичными друг другу, называются комплементарными. Например, TIP3055 (NPN-тип) и TIP2955 (PNP-тип) являются хорошим примером комплементарных кремниевых силовых транзисторов. Они оба имеют коэффициент усиления постоянного тока β=I_C/I_B согласованный в пределах 10% и большой ток коллектора около 15А, что делает их идеальными для устройств управления двигателями или роботизированных приложений.

Кроме того, усилители класса B используют согласованные пары транзисторов и в своих выходной мощных каскадах. В них NPN-транзистор проводит только положительную полуволну сигнала, а PNP-транзистор – только его отрицательную половину.

Это позволяет усилителю проводить требуемую мощность через громкоговоритель в обоих направлениях при заданной номинальной мощности и импедансе. В результате выходной ток, который обычно бывает порядка нескольких ампер, равномерно распределяется между двумя комплементарными транзисторами.

Транзисторные пары в схемах управления электродвигателями

Их применяют также в H-мостовых цепях управления реверсивными двигателями постоянного тока, позволяющих регулировать ток через двигатель равномерно в обоих направлениях его вращения.

H-мостовая цепь выше называется так потому, что базовая конфигурация ее четырех переключателей на транзисторах напоминает букву «H» с двигателем, расположенным на поперечной линии. Транзисторный H-мост, вероятно, является одним из наиболее часто используемых типов схемы управления реверсивным двигателем постоянного тока. Он использует «взаимодополняющие» пары транзисторов NPN- и PNP-типов в каждой ветви, работающих в качестве ключей при управлении двигателем.

Вход управления A обеспечивает работу мотора в одном направлении, в то время как вход B используется для обратного вращения.

Например, когда транзистор TR1 включен, а TR2 выключен, вход A подключен к напряжению питания (+ Vcc), и если транзистор TR3 выключен, а TR4 включен, то вход B подключен к 0 вольт (GND). Поэтому двигатель будет вращаться в одном направлении, соответствующем положительному потенциалу входа A и отрицательному входа B.

Если состояния ключей изменить так, чтобы TR1 был выключен, TR2 включен, TR3 включен, а TR4 выключен, ток двигателя будет протекать в противоположном направлении, что повлечет его реверсирование.

Используя противоположные уровни логической «1» или «0» на входах A и B, можно управлять направлением вращения мотора.

Определение типа транзисторов

Любые биполярные транзисторы можно представить состоящими в основном из двух диодов, соединенных вместе спина к спине.

Мы можем использовать эту аналогию, чтобы определить, относится ли транзистор к типу PNP или NPN путем тестирования его сопротивления между его тремя выводами. Тестируя каждую их пару в обоих направлениях с помощью мультиметра, после шести измерений получим следующий результат:

1. Эмиттер — База. Эти выводы должны действовать как обычный диод и проводить ток только в одном направлении.

2. Коллектор — База. Эти выводы также должны действовать как обычный диод и проводить ток только в одном направлении.

3. Эмиттер — Коллектор. Эти выводы не должен проводить в любом направлении.

Значения сопротивлений переходов транзисторов обоих типов

Транзисторы: описание, подключение, схема, характеристики

Транзистор — электронная “кнопка” в цепи питания, которая нажимается не пальцем, а электрическим сигналом, например от контроллера, что позволяет управлять сильным импульсом при помощи слабого.

Содержание

Назначение
Биполярные транзисторы
Полевые транзисторы
Пример
Вывод

Назначение транзисторов

Транзистор — электронная “кнопка” в цепи питания, которая нажимается не пальцем, а электрическим сигналом, например от контроллера, что позволяет управлять сильным импульсом при помощи слабого. Также применяется для преобразования и коммутации электрических сигналов, что широко используется в электронных устройствах любой сложности, в том числе в микросхемах, в качестве атомарного триггера и так далее.

Как правило, у транзистора имеется три ноги: для входа, для выхода и для управляющего сигнала.

В DIY-разработках чаще всего используются транзисторы в двух корпусах: ТО-92 для небольших нагрузок и ТО-220 — более крупный и более мощный.

Транзисторы бывают двух типов: биполярные и полевые, каждый из которых имеет свои особенности, преимущества и недостатки.

Биполярные транзисторы.

Простое, надежное, компактное и недорогое устройство. Три контакта имеют следующие названия и назначения:

Коллектор — контакт для мощного положительного тока, которым следует управлять.
Эмиттер — контакт для “земли” мощного тока, на который открывается или закрывается транзит в зависимости от состояния Базы.

База — та самая “кнопка”, подавая небольшой ток на которую можно разблокировать связь коллектор-эмиттер, а заземлив его — заблокировать.

Простейшая схема подключения биполярного транзистора выглядит так:

В роли затвора, в нашем случае, чаще всего выступает пин Ардуино. Токоограничивающий резистор нужен для того, чтобы этот самый пин не сгорел, так как при подаче сигнала этот контакт замкнется на землю. Для этой цели достаточно резистора номиналом от 180 Ом.

Основной характеристикой биполярного транзистора является является коэффициент усиления hfe, соотношение между управляющим током и током нагрузки:

Ice = Ibe * hfe

Давайте рассчитаем, какой ток можно пропустить через типовой транзистор bc337 в корпусе ТО-92. Согласно даташита, коэффициент усиления такого транзистора составляет от 160 до 400, возьмем 300 как разумно-оптимальный. Примем номинал токоограничивающего резистора за 1 кОм, значит на базе получим ток:

Ibe = V/R = 5/1000 = 0.005 А

Вычисляем максимальный управляемый ток при помощи нехитрой формулы:

Ice = 5 мА * 300 = 1500 мА

Ответ: при помощи транзистора bc337 мы (теоретически) можем управлять нагрузкой до 1.5 А. При более высокой нагрузке транзистор откроется не полностью, “лишняя” часть пойдет на нагрев и транзистор быстро сгорит.

К основным характеристикам биполярного транзистора также можно причислить максимальное напряжение коллектор-эмиттер и максимальный ток через коллектор. Для нашего примера bc337 эти параметры, соответственно, 50 В и 0.8 А. Получается, что расчетные 1.5 А мы пропускать через этот транзистор все-таки не сможем, максимум 0.8. Поэтому, перед выбором транзистора, обязательно изучите его характеристики и свойства нагрузки.

Биполярные транзисторы выпускаются в двух разновидностях: NPN и PNP.

Транзистор из рассмотренного выше примера — NPN (Negative-Positive-Negative), такие более эффективны, а значит и распространены. PNP-транзисторы работают по обратной логике: при заземлении базы открываются, при подаче на нее питания закрываются.

Полевые транзисторы

Полевый транзисторы позволяют управлять гораздо более мощными нагрузками, при тех же размерах корпуса. В отличие от биполярных транзисторов, ток через затвор полевых не проходит, он изолирован от главной нагрузки, управление происходит только при помощи напряжения, а значит токоограничивающий резистор для них не нужен.

Названия и назначения контактов:

Сток — для подачи управляемой нагрузки;
Исток — для заземления, связь с которым открывается или закрывается в зависимости от состояния затвора;
Затвор — управляющий контакт, подаем напряжение — открываем транзистор, заземляем — закрываем.

Простейшая схема подключения полевого транзистора выглядит очень похоже:

Основными характеристиками полевого транзистора являются:

Максимальное напряжение сток-исток;
Максимальный ток через сток;
Сопротивление сток-исток;
Рассеиваемая мощность;

Недостатком полевого транзистора является то, что часть пропускаемой мощности в нем превращается в тепло, потому рассеиваемая мощность является таким важным параметром. Выделяемая мощность — это напряжение в квадрате, умноженное на сопротивление сток-исток, если она превысит допустимое, транзистор перегреется и выйдет из строя.

Наиболее известная разновидность полевого транзистора — MOSFET, чаще всего в DIY используются именно они. Особое внимание обратите на транзисторы с буквой L в маркировке, например IRLZ44n, они очень удобны для работы с контроллерами благодаря логическому уровню управления. Это значит, что для полного открытия гарантированно хватит сигнала с пина, обычно это от 2,5 В и выше. Максимальный ток сток-исток таких транзисторов многократно больше, чем у полевых, в случае IRLZ44n это аж 45 А, против 0,8 А у bc337. Поэтому для управления серьезной нагрузкой рекомендуется использовать именно их.

Пример

Рассматривать применение транзисторов в качестве простого выключателя мы здесь не будем, тем более, что такие схемы уже приведены выше. Давайте попробуем сделать из них что-то более сложное и полезное. Например, управление асинхронным электромотором с возможностью реверса. Для этого применим схему подключения, известную как Н-мост. Простейший вариант будет выглядеть так:

Для запуска мотора в одном направлении, подаем на первый пин единицу, на второй ноль. Нетрудно заметить на схеме, что при этом ток пойдет по красной линии, плюс на левый контакт мотора, минус на правый. Если выставим состояние пинов в обратное положение, ток пойдет по синей линии и мотор будет крутиться в противоположном направлении. Если оба пина выставить в одинаковое положение, мотор вращаться не будет, так как на его контактах будет отсутствовать разница потенциалов.

Можно обойтись и одним пином, для этого подключить второй управляющий контакт через логический инвертор, как пример — микросхему 74HC04, которая превращает ноль в единицу и наоборот. Тогда на пинах всегда будет разноименный сигнал и мотор будет вращаться в ту или другую сторону, в зависимости от подключения и состояния единственного управляющего пина.

Вывод

Транзистор — очередной элементарный “кирпичик”, один из базовых элементов электроники, наряду с резистором и конденсатором и диодом. Комбинацией этих “кубиков” создается подавляющее количество электронных схем. Знать эти элементы, их свойства, разновидности и уметь ими пользоваться должен каждый DIY-мастер.

схема подключения. Какая разница между PNP и NPN-транзисторами? :: SYL.ru

Конструкция прибора

Стрелка определяет эмиттер и общепринятое направление его тока («внутрь» для транзистора PNP).

Основные отличия двух типов биполярных транзисторов

Рассмотрим отличия PNP-типа на схеме включения с общей базой

Отличия PNP-типа на примере схемы включения с общим эмиттером

В этой схеме ток базы I_Bпросто «ответвляется» от тока эмиттера I_E, также совпадая с ним по направлению. При этом транзистор PNP-типа по-прежнему имеет вытекающий из базы ток I_B, а NPN-типа – втекающий.

PNP-транзистор: подключение источников напряжения

Источники напряжения подключаются к PNP-транзистору, как показано на рисунке ниже.

На этот раз коллектор подключен к напряжению питания V_CC через нагрузочный резистор, R_L, который ограничивает максимальный ток, протекающий через прибор. Базовое напряжения V_B, которое смещает ее в отрицательном направлении по отношению к эмиттеру, подано на нее через резистор R_B, который снова используется для ограничения максимального тока базы.

Работа PNP-транзисторного каскада

Характеристики транзистора

Типовые характеристики PNP-транзистора 2N3906 показаны на рисунке ниже.

Транзисторные пары в усилительных каскадах

Транзисторные пары в схемах управления электродвигателями

Определение типа транзисторов

2. Коллектор — База. Эти выводы также должны действовать как обычный диод и проводить ток только в одном направлении.

3. Эмиттер — Коллектор. Эти выводы не должен проводить в любом направлении.

Значения сопротивлений переходов транзисторов обоих типов

Пара выводов транзистора		PNP	NPN
Коллектор	Эмиттер	R_{ВЫСОКОЕ}	R_{ВЫСОКОЕ}
Коллектор	База	R_НИЗКОЕ	R_{ВЫСОКОЕ}
Эмиттер	Коллектор	R_{ВЫСОКОЕ}	R_{ВЫСОКОЕ}
Эмиттер	База	R_НИЗКОЕ	R_{ВЫСОКОЕ}
База	Коллектор	R_{ВЫСОКОЕ}	R_НИЗКОЕ
База	Эмиттер	R_{ВЫСОКОЕ}	R_НИЗКОЕ

Тогда мы можем определить PNP-транзистор как исправный и закрытый. Небольшой выходной ток и отрицательное напряжение на его базе (B) по отношению к его эмиттеру (E) будет его открывать и позволит протекать значительно большему эмиттер-коллекторному току. Транзисторы PNP проводят при положительном потенциале эмиттера. Иными словами, биполярный PNP-транзистор будет проводить только в том случае, если выводы базы и коллектором являются отрицательным по отношению к эмиттеру.

Схема подключения транзистора для чайников

Что это такое

2SD1710 для импульсных блоков питания

Различные виды рассматриваемых радиоэлементов

Кремниевый биполярный транзистор 2SA1286

Схема устройства полевых радиоэлементов

Область применения и основной принципы функционирования

Простейшие схемы подключения транзисторов

Обозначение на электросхемах

Схема работы простейшего радиоэлемента

По принципу действия и строению различают следующие полупроводниковые триоды:

Полевого типа;
Биполярного;
Комбинированного.

Все они обладают схожим функционалом и отличаются по технологии работы.

Полевые

Транзисторы с PN переходом управления;
Элементы с затвором изолированного типа;
Такие же транзисторы другой структуры (металл-диэлектрик-проводник).

Схема элемента с затвором изолированного типа

Электронно-дырочный переход

Биполярные

Принцип работы биполярного транзистора в схеме

Комбинированные

Биполярными с внедрёнными в их схему резисторами;
Двумя триодами одной или нескольких структур строения в единой детали;
Лямбда-диодами — сочетанием двух полевых управляющих триодов, создающих сопротивляемость со знаком «минус»;
Элементы, в которых полевые составляющие управляют биполярными.

Комбинированный транзистор

Схема подключения транзистора для чайников

Для усилителей с базой общего типа характерно следующее:

Низкие параметры входного сопротивления, которое не достигает даже 100 Ом;
Неплохая температура и частота триода;
Допустимое напряжение весьма большое;
Требуют два различных источника питания.

Схемы второго типа обладают:

Высокими показателями усиления электротока и напряжения;
Низкими показателями усиления мощностных характеристик;
Инверсионной разницей между входным и выходным напряжением.

Важно! Схема транзистора с электродами общего коллекторного типа требует одного источника питания.

Подключение по типу общего коллектора может обеспечить:

Низкие показатели электронапряжения по усилению;
Большая и меньшая сопротивляемость входа и выхода соответственно.

Подключение транзистора для светодиода

Транзисторы работающие как реле в ключевом режиме

Если нужно использовать транзистор в качестве «реле», то есть чтоб он или был полностью открыт, или полностью закрыт (не проводил ток совсем), лучше всего подключить его в конфигурации с общим эмиттером (если это биполярный транзистор) или с общим истоком, если используем полевой МОП-транзистор. В зависимости от того как требуется управлять нагрузкой и надо выбрать соответствующий транзистор:

NPN (биполярный) или с каналом N-типа (MOSFET), если отрицательный кабель должен быть отключен, а положительный — подключен постоянно,
PNP (биполярный) или с каналом P-типа (MOSFET), если положительный кабель должен быть отключен, а отрицательный подключен постоянно.

Все четыре варианта включения показаны на схемах ниже:

Чтобы включить такой транзистор, на его базу или затвор должно подаваться напряжение:

выше, чем на эмиттер или исток (для транзисторов NPN или с каналом N)
ниже, чем на эмиттер или исток (для транзисторов PNP или с каналом P).

Напряжение может поступать от микроконтроллера, оптрона или другой схемы управления, например компаратора. Вот как это делается на практике.

В случае биполярных транзисторов надо установить соответствующий высокий базовый ток. Только тогда транзистор может насыщаться и нормально функционировать как реле. А двухпозиционное транзисторное управление ограничит потери рассеиваемой мощности.

Если нужно использовать MOSFET, значение этого управляющего напряжения должно превышать пороговое напряжение UGSth транзистора в несколько раз. Затвор полевого МОП-транзистора не потребляет ток, когда он полностью открыт. Для перезарядки пропускной способности затвора требуется протекание тока. Также обратите внимание на максимальное напряжение затвор-исток, которое обычно составляет 12 — 20 В — подробности в даташите для данного транзистора. Превышение этого значения может привести к выходу из строя радиоэлемента.

Транзистор выключается путем приведения его напряжения база-эмиттер (или затвор-исток) к нулю. Самый простой способ сделать это — подключить управляющий вход к линии, к которой подключен эмиттер (или исток). Остерегайтесь PNP или P-канальных транзисторов — если схема управления запитана от напряжения ниже чем транзистор, его нельзя будет выключить. Тут необходимо использовать дополнительную схему управления или брать транзистор типа NPN (или с каналом N).

Резисторы R1 в каждом из решений отключают транзистор, когда управляющий сигнал не подан. Его сопротивление не критично, обычно принимают в пределах 10 — 100 кОм. Резисторы R2 ограничивают ток, протекающий через базы биполярных транзисторов, и их сопротивление можно рассчитать по формуле:

R2 = ((USTER — UBE) · bMIN) / (Icmax · k)

Icmax — максимальный ток, который может потреблять нагрузка.
bMIN — минимальное значение коэффициента усиления по току данного транзистора.
USTER — базовое управляющее напряжение от цепи управления.
UBE — напряжение в открытом состоянии база-эмиттер (около 0,7 В для обычных биполярных транзисторов, около 1,5 В для транзисторов Дарлингтона).
k — коэффициент ограничения, определяющий степень насыщения транзистора. Предполагается, что должен быть 2 и более.

Резисторы R3 играют аналогичную роль — ограничивают ток затвора. Однако их значение не так критично, потому что они ограничивают ток только при переключении транзистора. Обычно можно использовать тоже 10 — 100 Ом.

Биполярный транзистор или полевой

Когда следует выбирать биполярный транзистор, а когда — полевой МОП-транзистор? В подавляющем большинстве устройств MOSFET победит — у него низкие потери мощности. Биполярный же транзистор стоит рассмотреть при низком управляющем напряжении (например, 1,8 В).

В схемах с биполярными транзисторами резисторы R1 подключались непосредственно рядом с управляющим выходом, а в случае полевых МОП-транзисторов — между затвором и истоком. В связи с этим они не принимают базовый ток биполярных транзисторов, необходимый для их надлежащего насыщения. С другой стороны, в случае полевых МОП-транзисторов резисторы R1 не оказывают такого большого влияния на их работу, потому что сопротивления R1 и R3 существенно различаются, R1 больше R3.

Далее приведены 4 примера управления Arduino нагрузкой, потребляющей ток до 0,5 А. Все питаются от 5 В.

Если данная нагрузка включает в себя катушку или двигатель, соответствующий защитный диод должен быть обязательно подключен параллельно к ней. Это защитит транзистор от повреждения во время его выключения при возникновении перенапряжения на индуктивности.

Транзисторное управление двигателями в схемах на микроконтроллере

Электрический двигатель — это машина, преобразующая электрическую энергию в механическую. Первые электродвигатели появились в середине 19 века. Успехи в их разработке связывают с именами таких выдающихся физиков и инженеров, как Н.Тесла, Б.Якоби, Г.Феррарис, В.Сименс.

Различают электро двигатели постоянного и переменного тока. Преимущество первых заключается в возможности экономичного и плавного регулирования частоты вращения вала. Преимущество вторых — большая удельная мощность на единицу веса. В микроконтроллерной практике часто применяют низковольтные двигатели постоянного тока, используемые в бытовых и компьютерных вентиляторах (Табл. 2.13). Встречаются также конструкции с сетевыми двигателями.

Таблица 2.13. Параметры вентиляторов фирмы Sunon

Обмотку двигателя следует рассматривать как катушку с большой индуктивностью, поэтому её можно коммутировать обычными транзисторными ключами (Рис. 2.78, а…т). Главное — это не забыть про защиту от ЭДС самоиндукции.

В двигателях постоянного тока имеется возможность изменять направление вращения ротора в зависимости от полярности рабочего напряжения. В таких случаях широко используют мостовые схемы «Н-bridge» (Рис. 2.79, а…и).

Рис. 2.78. Схемы подключения электродвигателей через транзисторные ключи (начало):

а) регулирование скорости потока воздуха вентилятора M1. Конденсатор С/ уменьшает ВЧ- помехи. Диод VD1 защищает транзистор VT1 от выбросов напряжения. Резистор R1 определяет степень насыщения транзистора Г77, а резистор R2 закрывает его при рестарте MK. Частота импульсов ШИМ на выходе МК должна быть не менее 30 кГц, т.е. за пределами звукового диапазона, чтобы исключить неприятный «свист». Элементы С/ и R2 могут отсутствовать;

б) плавное регулирование частоты вращения вала двигателя M1 через канал ШИМ. Конденсатор С/ является первичным, а конденсатор С2— вторичным фильтром сигналов ШИМ; О

Рис. 2.78. Схемы подключения электродвигателей через транзисторные ключи

(продолжение):

в) транзисторы VT1, VT2 соединяются параллельно для увеличения суммарного коллекторного тока. Резисторы R1, R2 обеспечивают равномерную нагрузку по мощности на оба транзистора, что связано с разбросом у них коэффициентов И2]Э и ВАХ переходов «база — эмиттер»;

г) двигатель M1 (фирма Airtronics) имеет «цифровой» вход управления, что позволяет подключать к нему MK напрямую. Транзисторные ключи (драйверы) находятся внутри двигателя;

д) два отдельных источника питания позволяют значительно снизить влияние на MK электрических помех, которые генерирует двигатель M1. Система будет работать устойчивее. GB1 — это маломощная литиевая батарея, GB2, GB3 — это пальчиковые гальванические элементы с общим напряжением 3.2 В и мощностью, достаточной для запуска и работы двигателя M1\

е) параллельные резисторы R2, R3 служат ограничителями тока, протекающего через двигатель M1. Кроме того, они стабилизируютток в нагрузке, если транзистор VT1 находится в активном режиме или на грани входа в режим насыщения;

ж) MK включает/выключает двигатель M1. Резистором R3 подстраивается частота оборотов его вала. Стабилизатором служит «магнитофонная» микросхема DA1 фирмы Panasonic. С её помощью на зажимах двигателя M1 поддерживаются постоянные параметры, которые практически не зависят от колебаний температуры и напряжения питания;

з) дроссели L7, L2 и конденсаторы C7, С2фильтруют излучаемые двигателем радиопомехи. С той же целью двигатель помещается в заземлённый экранированный корпус;

Рис. 2.78. Схемы подключения электродвигателей через транзисторные ключи

(продолжение):

и) вибромотор M1 является источником мощных электромагнитных и радиочастотных помех. Элементы L/, L2, C1 служат фильтрами. Резистор R2 ограничивает пусковой ток через два приоткрытом транзисторе VT1 Диоды VD1, УА2срезаютвершиныимпульсныхпомех;

к) элементы VD1, C1 и VD2, &2фильтруют помехи по питанию, которые генерирует двигатель M1 в направлении к MK. Частоту оборотов вала двигателя можно плавно регулировать через канал ШИМ MK, при этом отдельный ФНЧ не требуется, поскольку двигатель имеет большую инерцию и сам сглаживает проходящие через него ВЧ-импульсы тока;

л) применение ключа на полевом транзисторе VT1 повышает КПД по сравнению с ключом на биполярном транзисторе, ввиду более низкого сопротивления «сток — исток». Резистор R1 ограничивает амплитуду наводок, которые могут «просачиваться» от работающего двигателя M1 во внутренние цепи MK через ёмкость «затвор — сток» транзистора VT1;

м) транзистор VT2 является мощным силовым ключом, который подаёт питание на двигатель ML а транзистор VT1 — демпфером, который быстро тормозит вращение вала после выключения. Резистор R1 снижает нагрузку на выход MK при заряде ёмкостей затворов полевых транзисторов VT1, VT2. Резистор Я2отключаетдвигатель M1 при рестарте MK;

н) ключ на транзисторах VT1, VT2 собран по схеме Дарлингтона и имеет большое усиление. Для регулирования скорости вращения вала двигателя M1 может применяться метод ШИМ или фазо-импульсное управление. Система не имеет обратной связи, поэтому при снижении скорости вращения из-за внешнего торможения будет уменьшаться рабочая мощность на валу;

Рис. 2.78. Схемы подключения электродвигателей через транзисторные ключи

(продолжение):

м) встраивание MK в уже существующий тракт регулирования скорости вращения вала двигателя Ml. В этот тракт входят все элементы схемы, кроме резистора R2. Резистором R4 выставляется «грубая» частота вращения. Точная подстройка осуществляется импульсами с выхода MK. Возможна организация обратной связи, когда МК следит за каким-либо параметром и динамично подстраивает скорость вращения в зависимости от напряжения питания или температуры;

о) скорость вращения вала двигателя M1 определяется скважностью импульсов в канале ШИМ, генерируемых с нижнего выхода MK. Основным коммутирующим ключом служит транзистор VT2.2, остальные транзисторные ключи участвуют в быстрой остановке двигателя M1 по сигналу ВЫСОКОГО уровня с верхнего выхода MK;

п) плавное регулирование частоты оборотов вала двигателя M1 производится резистором R8. ОУ ТШ служит стабилизатором напряжения с двойной обратной связью через элементы R1, R8, C2 и R9, R10, C1. Комбинацией уровней с трёх выходов MK (ЦАП) можно ступенчато изменять скорость вращения вала двигателя M1 (точный подбор резисторами R2…R4). Линии MK могут переводиться в режим входа без « pull-up» резистора для увеличения числа «ступенек» ЦАП;

Рис. 2.78. Схемы подключения электродвигателей через транзисторные ключи (окончание):

p) фазо-импульсное управление двигателем переменного тока M1. Чем большее время за период сетевого напряжения открыт транзистор VT1, тем быстрее вращается вал двигателя;

с) включение мощного двигателя переменного тока Ml производится через оптотиристор KS7, который обеспечивает гальваническую развязку от цепей MK;

т) аналогично Рис. 2.78, п, но с одним кольцом обратной связи через элементы C7, R6, R8. Резистор R4 регулирует частоту вращения вала двигателя Ml плавно, а MK — дискретно.

Рис. 2.79. Мостовые схемы подключения электродвигателей к MK (начало):

а) направление вращения вала двигателя Ml изменяется мостовой «механической» схемой на двух группах контактов реле KL1, K1.2. Частота переключения контактов реле должна быть низкой, чтобы быстро не выработался ресурс. Дроссели L7, L2 снижают коммутационные токи при переключении реле и, соответственно, уровень излучаемых электромагнитных помех;

Рис. 2.79. Мостовые схемы подключения электродвигателей к MK (продолжение):

б) при ВЫСОКОМ уровне на верхнем и НИЗКОМ уровне на нижнем выходе МК транзисторы К77…к ТЗ открываются, а транзисторы КГ4…КГ6закрываются,инаоборот. Когда полярность питания двигателя Ml изменяется на противоположную, то его ротор вращается в обратную сторону. Сигналы с двух выходов МК должны быть противофазными, но с небольшой паузой НИЗКОГО уровня между импульсами, чтобы закрыть оба плеча (устранение сквозных токов). Диоды VD1..VD4уменьшают выбросы напряжения, тем самым защищая транзисторы от пробоя;

в) аналогично Рис. 2.79, б, но с другими номиналами элементов, а также с аппаратной защитой от одновременного открывания транзисторов одного плеча при помощи диодов VD3, VD4. Диоды VD1, КД2повышают помехоустойчивость при большом расстоянии до MK. Конденсатор С/ снижает «искровые» импульсные радиопомехи, генерируемые двигателем Ml;

Рис. 2.79. Мостовые схемы подключения электродвигателей к MK (продолжение):

г) аналогично Рис. 2.79, б, но с отсутствием «запирающих» резисторов в базовых цепях транзисторов VT2, VT4. Расчётнато,чтообмоткадвигателяЛ//достаточнонизкоомная,следователо, при рестарте МК внешние помехи на «висящих в воздухе» базах транзисторов VT1 VT2, VT4, VT6 не смогут открыть их коллекторные переходы;

д) аналогично Рис. 2.79, б, но с максимальным упрощением схемы. Рекомендуется для устройств, выполняющих второстепенные функции. Напряжение питания +Еи должно соответствовать рабочему напряжению двигателя M1\

е) в отличие от предыдущих схем, транзисторы VT1…VT4 включаются по схеме с общим эмиттером и управляются ВЫСОКИМ/НИЗКИМ уровнем непосредственно с выходов MK. Двигатель M1 должен быть рассчитан на рабочее напряжение 3…3.5 В. Диоды VD1… VD4 уменьшают выбросы напряжения. Фильтр LL C1 снижает импульсные помехи по питанию от двигателя M1, которые могут приводить к сбоям в работе MK. Встречающиеся замены деталей: VT1 VT3- KT972; VT2, VT4- KT973; VD1…VD4- КД522Б, Rx = 3.3 кОм; R2 = 3.3 кОм;

ж) мостовая схема на четырёх управляющих транзисторах VT1 VT2, VT4, VT5 структуры р—п—р. Подстроечным резистором R4 регулируется напряжение на двигателе Ml, а значит, и частота оборотов сразу для двух направлений вращения ротора;

Рис. 2.79. Мостовые схемы подключения электродвигателей к MK (окончание):

з) мостовая схема для управления мощным двигателем Ml (24 В, 30 А). Смена полярности напряжения на двигателе производится противофазными уровнями на средних выходах MK, а скорость вращения — методом ШИМ на верхнем и нижнем выходах MK;

и) транзисторы VT2, VT5 подают питание на мостовую схему управления двигателем Ml. Их запараллеливание позволяет подключить к диоду VD1 ещё одну такую же схему.

Источник: Рюмик, С. М., 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 2 / С. М. Рюмик. — М.:ЛР Додэка-ХХ1, 2011. — 400 с.: ил. + CD. — (Серия «Программируемые системы»).

Tweet Нравится

Предыдущая запись: Аппаратура из комплекта искровой станции беспроволочного телеграфа производства фирмы Дюкрете 1899 г.
Следующая запись: Оборудование GSM – история радиосвязи

Подключение нагрузки к Ардуино — RadioRadar

Многие новички, после нескольких простых экспериментов с программируемыми микроконтроллерами Arduino, пытаются реализовать свои собственные задумки, но сталкиваются с довольно распространённой проблемой – подключением нагрузки.

Дело в том, что на выходах Ардуино можно получить напряжение только 5 В (это уровень логической единицы). При этом сила тока будет не более 40 мА. Таких параметров может быть недостаточно для многих внешних схем и узлов. Например, 40 мА не смогут заставить работать большинство электродвигателей, даже питающихся напряжением 5 В.

Поэтому ниже рассмотрим варианты подключения различных типов нагрузок.

Основной принцип – запуск/останов внешнего блока по логическим уровням «единица-ноль» на выходе Ардуино. И лучше всего предусмотреть защиту микроконтроллера от скачков напряжения из подключаемой схемы.

Подключение слабых нагрузок

Простейший пример – светодиод. Большинство таких диодов имеет предельный порог по току в 20 мА (0,02А). Поэтому подключать их к Ардуино лучше всего через токоограничивающий резистор. Как его рассчитать, мы рассмотрели в отдельной статье, на всякий случай напомним формулу:

R = U / I

Здесь R – сопротивление участка цепи, в которую входят и ограничивающий резистор, и сам диод (их сопротивления складываются). Но так как собственное сопротивление диода ничтожно мало, то им в данной задаче можно просто пренебречь. Тогда получаем:

R_огр = 5 В / 0,02 А = 250 Ом.

То есть при включении в цепь питания резистора номиналом свыше 250 Ом мы получим падение силы тока ниже 0,02 А (что и нужно для светодиода).

Аналогично можно рассчитывать токоограничивающий резистор для других элементов.

Типовое включение маломощных элементов на примере того же светодиода можно увидеть ниже.

Рис. 1. Типовое включение маломощных элементов на примере светодиода

Некоторые модели плат Arduino могут активировать встроенную систему токоограничения, тогда резистор может даже не понадобится.

Подключение мощных нагрузок, питающихся постоянным током

Здесь нужно оговорить отдельно, что внешняя схема должна питаться от другого источника тока/напряжения, который соответствует характеру потребления.

Ардуино может включаться в цепь управления через посредника, например, через транзистор или аналогичную схему/элемент. Начнём с простых биполярных транзисторов.

Через биполярный транзистор

Классическая схема включения будет выглядеть так.

Рис. 2. Классическая схема включения через биполярный транзистор

Номинал резистора, подключённого к базе, приведён для примера. На самом деле его значение необходимо рассчитать в соответствии с ТТХ транзистора (входной уровень напряжения зависит от коэффициента усиления в режиме насыщения и напряжения питания в управляемой цепи).

На роль транзистора подойдёт практически любой n-p-n.

Такая схема проста в реализации и доступна по цене, но не подходит для управления цепями с очень мощными нагрузками.

Альтернатива – ниже.

Через полевой транзистор

Действительно силовые схемы можно подключать к Ардуино через полевики.

Типовая схема включения выглядит следующим образом.

Рис. 3. Классическая схема включения через полевой транзистор

Использовать полевые транзисторы с малой нагрузкой не стоит, так как, во-первых, они медлительны в переключении, а во-вторых, будут изрядно греться.

При подключении к затвору применяется всё тот же ограничительный резистор, который необходимо правильно рассчитать исходя из параметров питания и характеристик самого полевика.

А второй (10К) – используется для защиты самого микроконтроллера и исключения помех в работе транзистора (исключает Z-состояние).

В случае подключения двигателей или других реактивных нагрузок без защиты лучше всего предусмотреть обратный пробой и установить диод. Например, так. Несмотря на то, что в современных полевых транзисторах диоды часто уже встроены, на деле они не всегда справляются с задачей.

Рис. 4. Индуктивная нагрузка

Чтобы повысить «управляемость» цепи, лучше всего выбирать мосфеты с пометкой «Logic Level» (они предназначены для работы с цифровыми логическими уровнями).

Через транзисторы Дарлингтона

Что называется «решение из коробки». В радиомагазинах можно найти готовые микросхемы, такие как ULN2003, которые представляют собой набор независимых составных транзисторов Дарлингтона. Схема управления реализуется очень просто.

Рис. 5. Схема управления

Здесь каждый выход Ардуино управляет отдельным составным транзистором (выход строго напротив). При необходимости транзисторы можно включать параллельно (каждый «тянет» нагрузку по 500 мА).

Через оптореле

Это практически идеальное решение, лишённое множества недостатков, связанных с другими способами.

Твердотельные реле обеспечивают полную гальваническую развязку цепи управления и основной цепи, в них нет никаких механических деталей, они позволяют работать с высокими токами и т.д.

Схема подключения нагрузки с оптореле будет выглядеть следующим образом.

Рис. 6. Схема подключения нагрузки с оптореле

Резистор перед реле отвечает за ограничение тока. Рассчитывается как и в предыдущих примерах.

Оптореле не подойдёт только для случаев управления «быстрыми» схемами.

Другие методы

Выше мы обозначили только основные применяемые способы. На деле существует множество других методов подлючения мощных нагрузок к Ардуино и к другим микроконтроллерам:

1.Через семисторы (триаки)

Рис. 7. Подлючения мощных нагрузок к Ардуино и к другим микроконтроллерам через семисторы

2.Через классические реле (требуется ещё один посредник для управления самим реле)

Рис. 8. Подлючения мощных нагрузок к Ардуино и к другим микроконтроллерам через классические реле

3.Коммутация с одновременной стабилизацией

Рис. 9. Коммутация с одновременной стабилизацией

4.Драйвер с защитой от коротких замыканий

Рис. 10. Драйвер с защитой от коротких замыканий

Автор: RadioRadar

Транзисторы принцип работы для чайников. Схемы включения биполярных транзисторов

Необходимые пояснения даны, переходим к сути.

Транзисторы. Определение и история

Транзистор — электронный полупроводниковый прибор, в котором ток в цепи двух электродов управляется третьим электродом. (tranzistors.ru)

Первыми были изобретены полевые транзисторы (1928 год), а биполярные появилсь в 1947 году в лаборатории Bell Labs. И это была, без преувеличения, революция в электронике.

Очень быстро транзисторы заменили вакуумные лампы в различных электронных устройствах. В связи с этим возросла надежность таких устройств и намного уменьшились их размеры. И по сей день, насколько бы «навороченной» не была микросхема, она все равно содержит в себе множество транзисторов (а также диодов, конденсаторов, резисторов и проч.). Только очень маленьких.

Кстати, изначально «транзисторами» называли резисторы, сопротивление которых можно было изменять с помощью величины подаваемого напряжения. Если отвлечься от физики процессов, то современный транзистор тоже можно представить как сопротивление, зависящее от подаваемого на него сигнала.

В чем же отличие между полевыми и биполярными транзисторами? Ответ заложен в самих их названиях. В биполярном транзисторе в переносе заряда участвуют и электроны, и дырки («бис» — дважды). А в полевом (он же униполярный) — или электроны, или дырки.

Также эти типы транзисторов разнятся по областям применения. Биполярные используются в основном в аналоговой технике, а полевые — в цифровой.

И, напоследок: основная область применения любых транзисторов — усиление слабого сигнала за счет дополнительного источника питания.

Биполярный транзистор. Принцип работы. Основные характеристики

Биполярный транзистор состоит из трех областей: эмиттера, базы и коллектора, на каждую из которых подается напряжение. В зависимости от типа проводимости этих областей, выделяют n-p-n и p-n-p транзисторы. Обычно область коллектора шире, чем эмиттера. Базу изготавливают из слаболегированного полупроводника (из-за чего она имеет большое сопротивление) и делают очень тонкой. Поскольку площадь контакта эмиттер-база получается значительно меньше площади контакта база-коллектор, то поменять эмиттер и коллектор местами с помощью смены полярности подключения нельзя. Таким образом, транзистор относится к несимметричным устройствам.

Прежде, чем рассматривать физику работы транзистора, обрисуем общую задачу.

Она заключаются в следующем: между эмиттером и коллектором течет сильный ток (ток коллектора ), а между эмиттером и базой — слабый управляющий ток (ток базы ). Ток коллектора будет меняться в зависимости от изменения тока базы. Почему?
Рассмотрим p-n переходы транзистора. Их два: эмиттер-база (ЭБ) и база-коллектор (БК). В активном режиме работы транзистора первый из них подключается с прямым, а второй — с обратным смещениями. Что же при этом происходит на p-n переходах? Для большей определенности будем рассматривать n-p-n транзистор. Для p-n-p все аналогично, только слово «электроны» нужно заменить на «дырки».

Поскольку переход ЭБ открыт, то электроны легко «перебегают» в базу. Там они частично рекомбинируют с дырками, но бо льшая их часть из-за малой толщины базы и ее слабой легированности успевает добежать до перехода база-коллектор. Который, как мы помним, включен с обратным смещением. А поскольку в базе электроны — неосновные носители заряда, то электирическое поле перехода помогает им преодолеть его. Таким образом, ток коллетора получается лишь немного меньше тока эмиттера. А теперь следите за руками. Если увеличить ток базы, то переход ЭБ откроется сильнее, и между эмиттером и коллектором сможет проскочить больше электронов. А поскольку ток коллектора изначально больше тока базы, то это изменение будет весьма и весьма заметно. Таким образом, произойдет усиление слабого сигнала, поступившего на базу . Еще раз: сильное изменение тока коллектора является пропорциональным отражением слабого изменения тока базы.

Помню, моей одногрупнице принцип работы биполярного транзистора объясняли на примере водопроводного крана. Вода в нем — ток коллектора, а управляющий ток базы — то, насколько мы поворачиваем ручку. Достаточно небольшого усилия (управляющего воздействия), чтобы поток воды из крана увеличился.

Помимо рассмотренных процессов, на p-n переходах транзистора может происходить еще ряд явлений. Например, при сильном увеличении напряжения на переходе база-коллектор может начаться лавинное размножение заряда из-за ударной ионизации. А вкупе с туннельным эффектом это даст сначала электрический, а затем (с возрастанием тока) и тепловой пробой. Однако, тепловой пробой в транзисторе может наступить и без электрического (т.е. без повышения коллекторного напряжения до пробивного). Для этого будет достаточно одного чрезмерного тока через коллектор.

Еще одно явления связано с тем, что при изменении напряжений на коллекторном и эмиттерном переходах меняется их толщина. И если база черезчур тонкая, то может возникнуть эффект смыкания (так называемый «прокол» базы) — соединение коллекторного перехода с эмиттерным. При этом область базы исчезает, и транзистор перестает нормально работать.

Коллекторный ток транзистора в нормальном активном режиме работы транзистора больше тока базы в определенное число раз. Это число называется коэффициентом усиления по току и является одним из основных параметров транзистора. Обозначается оно h31 . Если транзистор включается без нагрузки на коллектор, то при постоянном напряжении коллектор-эмиттер отношение тока коллектора к току базы даст статический коэффициент усиления по току . Он может равняться десяткам или сотням единиц, но стоит учитывать тот факт, что в реальных схемах этот коэффициент меньше из-за того, что при включении нагрузки ток коллектора закономерно уменьшается.

Вторым немаловажным параметром является входное сопротивление транзистора . Согласно закону Ома, оно представляет собой отношение напряжения между базой и эмиттером к управляющему току базы. Чем оно больше, тем меньше ток базы и тем выше коэффициент усиления.

Третий параметр биполярного транзистора — коэффициент усиления по напряжению . Он равен отношению амплитудных или действующих значений выходного (эмиттер-коллектор) и входного (база-эмиттер) переменных напряжений. Поскольку первая величина обычно очень большая (единицы и десятки вольт), а вторая — очень маленькая (десятые доли вольт), то этот коэффициент может достигать десятков тысяч единиц. Стоит отметить, что каждый управляющий сигнал базы имеет свой коэффициент усиления по напряжению.

Также транзисторы имеют частотную характеристику , которая характеризует способность транзистора усиливать сигнал, частота которого приближается к граничной частоте усиления. Дело в том, что с увеличением частоты входного сигнала коэффициент усиления снижается. Это происходит из-за того, что время протекания основных физических процессов (время перемещения носителей от эмиттера к коллектору, заряд и разряд барьерных емкостных переходов) становится соизмеримым с периодом изменения входного сигнала. Т.е. транзистор просто не успевает реагировать на изменения входного сигнала и в какой-то момент просто перестает его усиливать. Частота, на которой это происходит, и называется граничной .

Также параметрами биполярного транзистора являются:

обратный ток коллектор-эмиттер
время включения
обратный ток колектора
максимально допустимый ток

Условные обозначения n-p-n и p-n-p транзисторов отличаются только направлением стрелочки, обозначающей эмиттер. Она показывает то, как течет ток в данном транзисторе.

Режимы работы биполярного транзистора

Рассмотренный выше вариант представляет собой нормальный активный режим работы транзистора. Однако, есть еще несколько комбинаций открытости/закрытости p-n переходов, каждая из которых представляет отдельный режим работы транзистора.

Инверсный активный режим . Здесь открыт переход БК, а ЭБ наоборот закрыт. Усилительные свойства в этом режиме, естественно, хуже некуда, поэтому транзисторы в этом режиме используются очень редко.
Режим насыщения . Оба перехода открыты. Соответственно, основные носители заряда коллектора и эмиттера «бегут» в базу, где активно рекомбинируют с ее основными носителями. Из-за возникающей избыточности носителей заряда сопротивление базы и p-n переходов уменьшается. Поэтому цепь, содержащую транзистор в режиме насыщения можно считать короткозамкнутой, а сам этот радиоэлемент представлять в виде эквипотенциальной точки.
Режим отсечки . Оба перехода транзистора закрыты, т.е. ток основных носителей заряда между эмиттером и коллектором прекращается. Потоки неосновных носителей заряда создают только малые и неуправляемые тепловые токи переходов. Из-за бедности базы и переходов носителями зарядов, их сопротивление сильно возрастает. Поэтому часто считают, что транзистор, работающий в режиме отсечки, представляет собой разрыв цепи.
Барьерный режим В этом режиме база напрямую или через малое сопротивление замкнута с коллектором. Также в коллекторную или эмиттерную цепь включают резистор, который задает ток через транзистор. Таким образом получается эквивалент схемы диода с последовательно включенным сопротивлением. Этот режим очень полезный, так как позволяет схеме работать практически на любой частоте, в большом диапазоне температур и нетребователен к параметрам транзисторов.

Схемы включения биполярных транзисторов

Поскольку контактов у транзистора три, то в общем случае питание на него нужно подавать от двух источников, у которых вместе получается четыре вывода. Поэтому на один из контактов транзистора приходится подавать напряжение одинакового знака от обоих источников. И в зависимости от того, что это за контакт, различают три схемы включения биполярных транзисторов: с общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК) и общей базой (ОБ). У каждой из них есть как достоинства, так и недостатки. Выбор между ними делается в зависимости от того, какие параметры для нас важны, а какими можно поступиться.

Схема включения с общим эмиттером

Эта схема дает наибольшее усиление по напряжению и току (а отсюда и по мощности — до десятков тысяч единиц), в связи с чем является наиболее распространенной. Здесь переход эмиттер-база включается прямо, а переход база-коллектор — обратно. А поскольку и на базу, и на коллектор подается напряжение одного знака, то схему можно запитать от одного источника. В этой схеме фаза выходного переменного напряжения меняется относительно фазы входного переменного напряжения на 180 градусов.

Но ко всем плюшкам схема с ОЭ имеет и существенный недостаток. Он заключается в том, что рост частоты и температуры приводит к значительному ухудшению усилительных свойств транзистора. Таким образом, если транзистор должен работать на высоких частотах, то лучше использовать другую схему включения. Например, с общей базой.

Схема включения с общей базой

Эта схема не дает значительного усиления сигнала, зато хороша на высоких частотах, поскольку позволяет более полно использовать частотную характеристику транзистора. Если один и тот же транзистор включить сначала по схеме с общим эмиттером, а потом с общей базой, то во втором случае будет наблюдаться значительное увеличение его граничной частоты усиления. Поскольку при таком подключении входное сопротивление низкое, а выходное — не очень большое, то собранные по схеме с ОБ каскады транзисторов применяют в антенных усилителях, где волновое сопротивление кабелей обычно не превышает 100 Ом.

В схеме с общей базой не происходит инвертирование фазы сигнала, а уровень шумов на высоких частотах снижается. Но, как уже было сказано, коэффициент усиления по току у нее всегда немного меньше единицы. Правда, коэффициент усиления по напряжению здесь такой же, как и в схеме с общим эмиттером. К недостаткам схемы с общей базой можно также отнести необходимость использования двух источников питания.

Схема включения с общим коллектором

Особенность этой схемы в том, что входное напряжение полностью передается обратно на вход, т. е. очень сильна отрицательная обратная связь.

Напомню, что отрицательной называют такую обратную связь, при которой выходной сигнал подается обратно на вход, чем снижает уровень входного сигнала. Таким образом происходит автоматическая корректировка при случайном изменении параметров входного сигнала

Коэффициент усиления по току почти такой же, как и в схеме с общим эмиттером. А вот коэффициент усиления по напряжению маленький (основной недостаток этой схемы). Он приближается к единице, но всегда меньше ее. Таким образом, коэффициент усиления по мощности получается равным всего нескольким десяткам единиц.

В схеме с общим коллектором фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует. Поскольку коэффициент усиления по напряжению близок к единице, выходное напряжение по фазе и амплитуде совпадает со входным, т. е. повторяет его. Именно поэтому такая схема называется эмиттерным повторителем. Эмиттерным — потому, что выходное напряжение снимается с эмиттера относительно общего провода.

Такое включение используют для согласования транзисторных каскадов или когда источник входного сигнала имеет высокое входное сопротивление (например, пьезоэлектрический звукосниматель или конденсаторный микрофон).

Два слова о каскадах

Бывает такое, что нужно увеличить выходную мощность (т.е. увеличить коллекторный ток). В этом случае используют параллельное включение необходимого числа транзисторов.

Естественно, они должны быть примерно одинаковыми по характеристикам. Но необходимо помнить, что максимальный суммарный коллекторный ток не должен превышать 1,6-1,7 от предельного тока коллектора любого из транзисторов каскада.
Тем не менее (спасибо за замечание), в случае с биполярными транзисторами так делать не рекомендуется. Потому что два транзистора даже одного типономинала хоть немного, но отличаются друг от друга. Соответственно, при параллельном включении через них будут течь токи разной величины. Для выравнивания этих токов в эмиттерные цепи транзисторов ставят балансные резисторы. Величину их сопротивления рассчитывают так, чтобы падение напряжения на них в интервале рабочих токов было не менее 0,7 В. Понятно, что это приводит к значительному ухудшению КПД схемы.

Может также возникнуть необходимость в транзисторе с хорошей чувствительностью и при этом с хорошим коэффициентом усиления. В таких случаях используют каскад из чувствительного, но маломощного транзистора (на рисунке — VT1), который управляет энергией питания более мощного собрата (на рисунке — VT2).

Другие области применения биполярных транзисторов

Транзисторы можно применять не только схемах усиления сигнала. Например, благодаря тому, что они могут работать в режимах насыщения и отсечки, их используют в качестве электронных ключей. Также возможно использование транзисторов в схемах генераторов сигнала. Если они работают в ключевом режиме, то будет генерироваться прямоугольный сигнал, а если в режиме усиления — то сигнал произвольной формы, зависящий от управляющего воздействия.

Маркировка

Поскольку статья уже разрослась до неприлично большого объема, то в этом пункте я просто дам две хорошие ссылки, по которым подробно расписаны основные системы маркировки полупроводниковых приборов (в том числе и транзисторов): http://kazus.ru/guide/transistors/mark_all.html и файл.xls (35 кб) .

Полезные комментарии:
http://habrahabr.ru/blogs/easyelectronics/133136/#comment_4419173

Теги:

транзисторы
биполярные транзисторы
электроника

Добавить метки

Первое, что приходит в голову, когда слышишь подобный вопрос, это рассказать об устройстве транзистора: p-n переходах, их объединении в трехслойную конструкцию и т.д. Физика полупроводников, если подходить к вопросу серьезно, достаточно сложна и требует хотя бы начальных знаний о квантовой физике. И это касается только вопроса методичности изложения, тогда как и сама квантовая физика, как, впрочем, и классическая теория электричества, порою не в состоянии ответить на все возникающие вопросы. В итоге, чаще приходится просить принять что-то на веру после обширных математических выкладок и многочисленных поясняющих рисунков, а это никак не способствует пониманию существа вопроса.

Но действительно ли спрашивающего интересует физика полупроводников? Кого-то, может быть, и интересует, но большая часть вопрошающих, как мне кажется, больше склонна получить ответ на другой вопрос: как осмысленно использовать транзистор в схемах?

Транзистор — один из наиболее употребительных активных элементов электронных схем. В последнее время схемы часто строятся с использованием микросхем, а подход к их созданию требует только знания свойств и функциональных возможностей микросхемы, но следует забывать, что и свойства и функциональные возможности микросхемы обусловлены свойствами скрытых в ней компонент, где транзисторы продолжают играть значительную роль. Так что вопрос о работе транзистора не утратил актуальности. Но с учетом «микросхемного» подхода к созданию устройств рассмотрение свойств и функциональных возможностей транзисторов мне кажется более актуальным, чем физических принципов, лежащих в основе их работы, особенно для любителей.

Чаще всего транзистор используется для усиления сигнала. И хотя сигналы бывают разные, наиболее простые эксперименты можно осуществить с усилением синусоидального сигнала. А Proteus предоставляет все необходимое для этого.

В одном из весьма аргументированных сообщений, встреченных мною на форуме, где обсуждалась работа с Proteus, говорилось, что эта среда разработки предназначена для работы с цифровой техникой и микроконтроллерами, поэтому аналоговые схемы в ней исследовать нет резона. Меня заинтересовало, можно ли рассказать о применении транзисторов с помощью программы Proteus? Попробую это сделать.

Итак. Усиление сигнала можно рассматривать как усиление сигнала по току, усиление по напряжению и усиление по мощности. Усиление сигнала по току у транзистора обусловлено его свойством — ток коллектора и ток базы связаны соотношением Iк = К*Iб . При этом, если ток базы изменяется по какому-то закону, то ток коллектора изменяется по тому же закону, то есть, соотношение выше можно рассматривать для каждого момента времени. Вот, собственно, что я посчитал бы необходимым ответить на вопрос о том, как работает транзистор.

При работе с симметричными сигналами транзистор, как правило, включают так, чтобы напряжение на коллекторе было равно половине напряжения питания. В простейшем случае это достигается подбором резистора в цепи базы.

Рис. 3.1. Задание рабочего режима транзистора

Если в такой схеме менять величину сопротивления R1, что в Proteus достигается щелчком правой клавиши мышки по этому компоненту с последующим выбором из выпадающего меню пункта Edit Properties , открывающего, в свою очередь, диалоговое окно свойств резистора, где и задается величина сопротивления, так вот, если менять R1 то можно получить разное напряжение на коллекторе транзистора.

Однако гораздо полезнее подключить к схеме предыдущего рисунка генератор синусоидального напряжения, используя клавишу Generator Mode (иконка на левой инструментальной панели в виде кружка с синусоидой). Если теперь с помощью клавишиGraph Mode нарисовать график, можно выбратьANALOGUE из представленных возможностей, добавить пробник напряжения, обозначив его метку какoutput , то после настройки графика, в его свойствах я задаю время 10 мС (10m), так как я задал для генератора синусоиды 10 мВ (10m RMS) и частоту 1 кГц (1k), добавить кривую для графика, используя пункт выпадающего менюAdd Traces… , то теперь можно наблюдать выходной сигнал после запуска симуляции в пункте выпадающего менюSimulate Graph при разных значениях сопротивления, чтобы оценить, как влияет выбор рабочей точки на получающийся результат.

Рис. 3.2. Наблюдение синусоидального сигнала на коллекторе транзистора

Зачем на входе транзистора конденсатор? Чтобы сопротивление генератора, а генератор имеет некоторое внутреннее сопротивление, не меняло заданный режим. Конденсатор не пропускает постоянный ток, значит не изменит наших настроек. Можно включать разные источники сигнала, можно менять сопротивление в цепи коллектора, можно наблюдать многое в программе Proteus, и можно проверить, действительно ли между током базы и током коллектора есть соотношение, о котором было сказано в самом начале, и можно проверить, действительно ли ток (ток, а не напряжение, как у меня) коллектора повторяет закон изменения тока базы. Кстати, можно проверить и фазовые соотношения между напряжениями на базе транзистора и напряжением на его коллекторе. Это удобно сделать добавив второй график для сигнала input на рис.3.2.

Я же хочу проделать другие испытания. Если верить рассказам о Proteus, которые я нашел

в Интернете, то работа усилителя не зависит от того, какой транзистор вы используете. Выбирая разные транзисторы из библиотеки компонентов, я хочу посмотреть на амплитудночастотные характеристики получающихся усилителей. Для этой цели я использую ту же схему, добавлю в свой набор некоторое количество транзисторов, затем, меняя транзисторы, посмотрю, действительно ли их АЧХ одинаковы?

Рис. 3.3. Испытания разных транзисторов в Proteus

Для транзистора AC127, как это видно из графика, частота среза примерно 5 МГц. Похоже ли это на правду? Не хочу заниматься расчетами, но если современные транзисторы малой мощности имеют граничную частоту при включении с общей базой порядка 300 МГц, а усиление около 100, то граничная частота должна получиться около 3 МГц.

Когда рассказывают о строении биполярного транзистора, то обязательно упоминают о том, что он имеет две пограничные области на стыке полупроводников разных типов проводимости, очень напоминающие по свойствам заряженные конденсаторы. Этому свойству транзистор обязан своим поведением при усилении сигналов разных частот. Его поведение можно моделировать используя RC цепь. Амплитудно-частотная характеристика интегрирующей RC цепи и однокаскадного усилителя на транзисторе будут обладать одинаковыми свойствами. Можно сравнить графики рис. 1.14 и предыдущего, чтобы увидеть наличие верхней граничной частоты в обоих случаях и спада амплитудно-частотной характеристики со скоростью 20 дБ на декаду. Величина эквивалентного конденсатора зависит от конкретной модели транзистора. Если заменить одну модель транзистора другой, то можно ожидать, что амплитудно-частотная характеристика каскада изменится, если, конечно, у них различается такой параметр, как граничная частота усиления.

Поэтому я хочу заменить транзистор на TIP31.

Рис. 3.4. Амплитудно-частотная характеристика после замены транзистора

Не знаю, как у вас, а у меня верхняя граничная частота «улетела» за 10 МГц. Не уверен я теперь, что Proteus не годится для аналогового симулирования схем. Чтобы развеять свои сомнения я верну транзистор AC127, а в цепь эмиттера включу резистор. Этот резистор, удобнее рассмотреть его работу в схеме рис.3.1, приведет к тому, что напряжение базаэмиттер транзистора изменится. На нем будет падать напряжение, которое нужно вычесть из напряжения между базой и общим проводом, чтобы получить напряжение база-эмиттер. Входным напряжением для транзистора служит именно напряжение база-эмиттер. Таким образом, резистор в цепи эмиттера уменьшает входной сигнал для транзистора. Он, резистор, является резистором обратной связи — мы часть выходного сигнала (а на резисторе в цепи эмиттера в значительной мере сказывается именно выходной сигнал) сложили с учетом фазы со входным сигналом, дополнение «с учетом фазы» в данном случае указывает на то, что обратная связь будет отрицательной. А, насколько я знаю, отрицательная обратная связь должна расширить диапазон рабочих частот каскада усиления, то есть, верхняя граничная частота должна увеличится. Проверим, так ли это?

Рис. 3.5. Амплитудно-частотная характеристика с отрицательной обратной связью

Нисколько я не развеял сомнения, верхняя частота среза каскада вновь оказывается за 10 МГц, как и предписывает ей теория и практика. Видимо профессионалов не устраивает точность моделирования сравнительно с расчетами или практическим выполнением схем, но в любительской практике, если проверять результаты моделирования на макетной плате, программа окажется достойным помощником.

Проведем еще один эксперимент, который отчасти отвечает на вопрос о применимости Proteus к аналоговым схемам, отчасти на вопрос о том, как работает транзистор?

В самом начале я говорил, что ток базы и ток коллектора связаны соотношением, но никак не назвал это соотношение. Коэффициент «К» — это статический коэффициент усиления по току. Можно встретить его в виде Вст и в виде h31 . Это связь между постоянным током базы и коллектора. Но при работе транзистора в схеме нас больше может заинтересовать динамическая связь этих токов. Посмотрим, может ли Proteus помочь нам в этом.

Но предварительно, поскольку мы этого не сделали, найдем этот самый статический коэффициент усиления по току, как отношение постоянного тока коллектора к току базы в выбранном режиме. В схеме рис.3.1 я добавлю два измерителя тока, амперметра, один в цепь базы, другой в цепь коллектора. В свойствах этих амперметров (правый щелчок, в выпадающем меню свойства, затем окошко Display Range ) я заменю тот, что в цепи базы на микроамперметр, а в цепи коллектора на миллиамперметр.

Рис. 3.6. Измерение статического коэффициента усиления по току

Теперь можно разделить 5.67 мА на 22.6 мкА, что даст значение коэффициента, примерно, 250.

Мне хотелось бы проделать нечто подобное со входным и выходным током схемы на рис. 3.4. Токовый пробник к входной цепи добавляется и графика работает, а вот графика, если добавить токовый пробник в коллекторную цепь, работать не хочет. Но это не слишком огорчает меня, поскольку токовый пробник в общей цепи вполне меня устроит, ток в общей цепи — сумма токов базы и коллектора, но ток базы много меньше тока коллектора, так что для ориентировочных расчетов можно взять их сумму.

Можно, конечно, попытаться разобраться, отчего не хочет симулироваться график, если токовый пробник устанавливать в цепь коллектора. К этой проблеме можно вернуться позже, либо не рассматривать это в качестве проблемы до того момента, когда в таком измерении возникнет жестокая необходимость. Пока можно обойтись тем, что есть.

В общем рабочем поле графики немного маловаты, и если это, как мне в данном случае, мешает определить величины, можно выбрать из выпадающего меню после щелчка правой клавиши мышки по графику пункт Maximize (Show Window) , что приведет к появлению окна просмотра с большим графиком.

Рис. 3.7. Токи во входной и выходной цепях усилителя

Самый верхний график показывает напряжение сигнала на коллекторе транзистора. В окне просмотра легко выясняется, что двойная амплитуда сигнала около 8.5 — 3.5 = 5 В. Соответственно амплитуда должна быть 2.5 В. Прав я или нет, но при сопротивлении нагрузки равном 1 кОм ток через это сопротивление должен быть 2.5 мА.

Следующий график показывает токовый сигнал базы транзистора, двойная амплитуда которого 24 мкА, а амплитуда 12 мкА.

Последний график — это общий токовый сигнал, как алгебраическая сумма базового и коллекторного токов, который я, ничтоже сумняшеся, принимаю за выходной ток с амплитудой 2.5 мА. В этом случае усиление по току, как простое отношение выходного тока ко входному, будет около 208. Это близко к статическому коэффициенту усиления по току. Кроме того, зная, что входной сигнал равен 10 мВ (RSM) эффективного значения или 14 мВ амплитудного, а выходной сигнал 2.5 В, можно получить усиление по напряжению около 178. Это значение, выраженное в децибелах, дает величину 45 дБ. Это же значение присутствует на амплитудно-частотной характеристике этой схемы. Расчетное значение усиления по напряжению получается около 200. Пока похоже.

В одном из справочников приводится расчетное значение усиления по напряжению как отношение величины сопротивления в коллекторной и эмиттерной цепи для рис. 3.5. В данном случае это будет 1000/300 = 3.3 или в децибелах 20log(3.3) = 10.4. Это значение присутствует на амплитудно-частотной характеристике.

Что ж, был бы рад сказать, что убедился, с аналоговыми схемами работать нельзя, но не убедился пока. Увы!

Приветствую вас дорогие друзья! Сегодня речь пойдет о биполярных транзисторах и информация будет полезна прежде всего новичкам. Так что, если вам интересно что такое транзистор, его принцип работы и вообще с чем его едят, то берем стул по удобнее и подходим поближе.

Продолжим, и у нас тут есть содержание, будет удобнее ориентироваться в статье 🙂

Виды транзисторов

Транзисторы бывают в основном двух видов: биполярные транзисторы и полевые транзисторы. Конечно можно было рассмотреть все виды транзисторов в одной статье, но мне не хочется варить кашу у вас в голове. Поэтому в этой статье мы рассмотрим исключительно биполярные транзисторы а о полевых транзисторах я расскажу в одной из следующих статей. Не будем все мешать в одну кучу а уделим внимание каждому, индивидуально.

Биполярный транзистор

Биполярный транзистор это потомок ламповых триодов, тех что стояли в телевизорах 20 -го века. Триоды ушли в небытие и уступили дорогу более функциональным собратьям — транзисторам, а точнее биполярным транзисторам.

Триоды за редким исключением применяют в аппаратуре для меломанов.

Биполярные транзисторы выглядеть могут так.

Как вы можете видеть биполярные транзисторы имеют три вывода и конструктивно они могут выглядеть совершенно по разному. Но на электрических схемах они выглядят простенько и всегда одинаково. И все это графическое великолепие, выглядит как-то так.

Это изображение транзисторов еще называют УГО (Условное графическое обозначение).

Причем биполярные транзисторы могут иметь различный тип проводимости. Есть транзисторы NPN типа и PNP типа.

Отличие n-p-n транзистора от p-n-p транзистора состоит лишь в том что является «переносчиком» электрического заряда (электроны или «дырки»). Т.е. для p-n-p транзистора электроны перемещаются от эмиттера к коллектору и управляются базой. Для n-p-n транзистора электроны идут уже от коллектора к эмиттеру и управляются базой. В итоге приходим к тому, что для того чтобы в схеме заменить транзистор одного типа проводимости на другой достаточно изменить полярность приложенного напряжения. Или тупо поменять полярность источника питания.

У биполярных транзисторов есть три вывода: коллектор, эмиттер и база. Думаю, что по УГО будет сложно запутаться, а вот в реальном транзисторе запутаться проще простого.

Обычно где какой вывод определяют по справочнику, но можно просто . Выводы транзистора звонятся как два диода, соединенные в общей точке (в области базы транзистора).

Слева изображена картинка для транзистора p-n-p типа, при прозвонке создается ощущение (посредством показаний мультиметра), что перед вами два диода которые соединены в одной точке своими катодами. Для транзистора n-p-n типа диоды в точке базы соединены своими анодами. Думаю после экспериментов с мультиметром будет более понятно.

Принцип работы биполярного транзистора

А сейчас мы попробуем разобраться как работает транзистор. Я не буду вдаваться в подробности внутреннего устройства транзисторов так как эта информация только запутывает. Лучше взгляните на этот рисунок.

Это изображение лучше всего объясняет принцип работы транзистора. На этом изображении человек посредством реостата управляет током коллектора. Он смотрит на ток базы, если ток базы растет то человек так же увеличивает ток коллектора с учетом коэффициента усиления транзистора h31Э. Если ток базы падает, то ток коллектора также будет снижаться — человек подкорректирует его посредством реостата.

Эта аналогия не имеет ничего общего с реальной работой транзистора, но она облегчает понимание принципов его работы.

Для транзисторов можно отметить правила, которые призваны помочь облегчить понимание. (Эти правила взяты из книги ).

Коллектор имеет более положительный потенциал, чем эмиттер
Как я уже говорил цепи база — коллектор и база -эмиттер работают как диоды
Каждый транзистор характеризуется предельными значениями, такими как ток коллектора, ток базы и напряжение коллектор-эмиттер.
В том случае если правила 1-3 соблюдены то ток коллектора Iк прямо пропорционален току базы Iб. Такое соотношение можно записать в виде формулы.

Из этой формулы можно выразить основное свойство транзистора — небольшой ток базы управляет большим током коллектора.

Коэффициент усиления по току.

Его также обозначают как

Исходы из выше сказанного транзистор может работать в четырех режимах:

Режим отсечки транзистора — в этом режиме переход база-эмиттер закрыт, такое может произойти когда напряжение база-эмиттер недостаточное. В результате ток базы отсутствует и следовательно ток коллектора тоже будет отсутствовать.
Активный режим транзистора — это нормальный режим работы транзистора. В этом режиме напряжение база-эмиттер достаточное для того, чтобы переход база-эмиттер открылся. Ток базы достаточен и ток коллектора тоже имеется. Ток коллектора равняется току базы умноженному на коэффициент усиления.
Режим насыщения транзистора — в этот режим транзистор переходит тогда, когда ток базы становится настолько большим, что мощности источника питания просто не хватает для дальнейшего увеличения тока коллектора. В этом режиме ток коллектора не может увеличиваться вслед за увеличением тока базы.
Инверсный режим транзистора — этот режим используется крайне редко. В этом режиме коллектор и эмиттер транзистора меняют местами. В результате таких манипуляций коэффициент усиления транзистора очень сильно страдает. Транзистор изначально проектировался не для того, чтобы он работал в таком особенном режиме.

Для понимания того как работает транзистор нужно рассматривать конкретные схемные примеры, поэтому давайте рассмотрим некоторые из них.

Транзистор в ключевом режиме

Транзистор в ключевом режиме это один из случаев транзисторных схем с общим эмиттером. Схема транзистора в ключевом режиме применяется очень часто. К этой транзисторной схеме прибегают к примеру когда нужно управлять мощной нагрузкой посредством микроконтроллера. Ножка контроллера не способна тянуть мощную нагрузку, а транзистор может. Получается контроллер управляет транзистором, а транзистор мощной нагрузкой. Ну а обо всем по порядку.

Основная суть этого режима заключается в том, что ток базы управляет током коллектора. Причем ток коллектора гораздо больше тока базы. Здесь невооруженным взглядом видно, что происходит усиление сигнала по току. Это усиление осуществляется за счет энергии источника питания.

На рисунке изображена схема работы транзистора в ключевом режиме.

Для транзисторных схем напряжения не играют большой роли, важны лишь токи. Поэтому, если отношение тока коллектора к току базы меньше коэффициента усиления транзистора то все окей.

В этом случае даже если к базе у нас приложено напряжение в 5 вольт а в цепи коллектора 500 вольт, то ничего страшного не произойдет, транзистор будет покорно переключать высоковольтную нагрузку.

Главное чтобы эти напряжения не превышали предельные значения для конкретного транзистора (задается в характеристиках транзистора).

На сколько мы знаем, что значение тока это характеристика нагрузки.

Мы не знаем сопротивления лампочки, но мы знаем рабочий ток лампочки 100 мА. Чтобы транзистор открылся и обеспечил протекание такого тока, нужно подобрать соответствующий ток базы. Ток базы мы можем корректировать меняя номинал базового резистора.

Так как минимальное значение коэффициента усиления транзистора равно 10, то для открытия транзистора ток базы должен стать 10 мА.

Ток который нам нужен известен. Напряжение на базовом резисторе будет Такое значение напряжения на резисторе получилось из-зи того, что на переходе база-эмиттер высаживается 0,6В-0,7В и это надо не забывать учитывать.

В результате мы вполне можем найти сопротивление резистора

Осталось выбрать из ряда резисторов конкретное значение и дело в шляпе.

Теперь вы наверное думаете, что транзисторный ключ будет работать так как нужно? Что когда базовый резистор подключается к +5 В лампочка загорается, когда отключается -лампочка гаснет? Ответ может быть да а может и нет.

Все дело в том, что здесь есть небольшой нюанс.

Лампочка в том случае погаснет, когда потенциал резистора будет равен потенциалу земли. Если же резистор просто отключен от источника напряжения, то здесь не все так однозначно. Напряжение на базовом резисторе может возникнуть чудесным образом в результате наводок или еще какой потусторонней нечисти 🙂

Чтобы такого эффекта не происходило делают следующее. Между базой и эмиттером подключают еще один резистор Rбэ. Этот резистор выбирают номиналом как минимум в 10 раз больше базового резистора Rб (В нашем случае мы взяли резистор 4,3кОм).

Когда база подключена к какому-либо напряжению, то транзистор работает как надо, резистор Rбэ ему не мешает. На этот резистор расходуется лишь малая часть базового тока.

В случае, когда напряжение к базе не приложено, происходит подтяжка базы к потенциалу земли, что избавляет нас от всяческих наводок.

Вот в принципе мы разобрались с работой транзистора в ключевом режиме, причем как вы могли убедиться ключевой режим работы это своего рода усиление сигнала по напряжению. Ведь мы с помощью малого напряжения в 5В управляли напряжением в 12 В.

Эмиттерный повторитель

Эмиттерный повторитель является частным случаем транзисторных схем с общим коллектором.

Отличительной чертой схемы с общим коллектором от схемы с общим эмиттером (вариант с транзисторным ключем) является то, что эта схема не усиливает сигнал по напряжению. Что вошло через базу, то и вышло через эмиттер, с тем же самым напряжением.

Действительно допустим приложили к базе мы 10 вольт, при этом мы знаем что на переходе база-эмиттер высаживается где-то 0,6-0,7В. Выходит что на выходе (на эмиттере, на нагрузке Rн) будет напряжение базы минус 0,6В.

Получилось 9,4В, одним словом почти сколько вошло столько и вышло. Убедились, что по напряжению эта схема нам сигнал не увеличит.

«В чем же смысл тогда таком включении транзистора?»- спросите вы. А вот оказывается эта схема обладает другим очень важным свойством. Схема включения транзистора с общим коллектором усиливает сигнал по мощности. Мощность это произведение тока на напряжение, но так как напряжение не меняется то мощность увеличивается только за счет тока ! Ток в нагрузке складывается из тока базы плюс ток коллектора. Но если сравнивать ток базы и ток коллектора то ток базы очень мал по сравнению с током коллектора. Получается ток нагрузки равен току коллектора. И в результате получилась вот такая формула.

Теперь я думаю понятно в чем суть схемы эмиттерного повторителя, только это еще не все.

Эмиттерный повторитель обладает еще одним очень ценным качеством — высоким входным сопротивлением. Это означает, что эта транзисторная схема почти не потребляет ток входного сигнала и не создает нагрузки для схемы -источника сигнала.

Для понимания принципа работы транзистора этих двух транзисторных схем будет вполне достаточно. А если вы еще поэкспериментируете с паяльником в руках то прозрение просто не заставит себя ждать, ведь теория теорией а практика и личный опыт ценнее в сотни раз!

Где транзисторы купить?

Как и все другие радиокомпоненты транзисторы можно купить в любом ближайшем магазине радиодеталей. Если вы живете где-нибудь на окраине и о подобных магазинах не слышали (как я раньше) то остается последний вариант — заказать транзисторы в интернет- магазине . Я сам частенько заказываю радиодетали через интернет-магазины ведь в обычном оффлайн магазине может чего-нибудь просто не оказаться.

Впрочем если вы собираете устройство чисто для себя то можно не париться а добыть из старой, и так сказать вдохнуть в старый радиокомпонет новую жизнь.

Чтож друзья, а на этом у меня все. Все, что планировал я сегодня вам рассказал. Если остались какие-либо вопросы, то задавайте их в комментариях, если вопросов нет то все равно пишите комментарии, мне всегда важно ваше мнение. Кстати не забывайте, что каждый кто впервые оставит комментарий получит подарок.

Также обязательно подпишитесь на новые статьи, потому что дальше вас ждет много интересного и полезного.

Желаю вам удачи, успехов и солнечного настроения!

С н/п Владимир Васильев

P.S. Друзья, обязательно подписывайтесь на обновления! Подписавшись вы будете получать новые материалы себе прямо на почту! И кстати каждый подписавшийся получит полезный подарок!

Радиоэлектронный элемент из полупроводникового материала с помощью входного сигнала создает, усиливает, изменяет импульсы в интегральных микросхемах и системах для хранения, обработки и передачи информации. Транзистор – это сопротивление, функции которого регулируются напряжением между эмиттером и базой или истоком и затвором в зависимости от типа модуля.

Виды транзисторов

Преобразователи широко применяются в производстве цифровых и аналоговых микросхем для обнуления статического потребительского тока и получения улучшенной линейности. Типы транзисторов различаются тем, что одни управляются изменением напряжения, вторые регулируются отклонением тока.

Полевые модули работают при повышенном сопротивлении постоянного тока, трансформация на высокой частоте не увеличивает энергетические затраты. Если говорить, что такое транзистор простыми словами, то это модуль с высокой границей усиления. Эта характеристика у полевых видов больше, чем у биполярных типов. У первых нет рассасывания носителей заряда, что ускоряет работу.

Полевые полупроводники применяются чаще из-за преимуществ перед биполярными видами:

мощного сопротивления на входе при постоянном токе и высокой частоте, это уменьшает потери энергии на управление;
отсутствия накопления неосновных электронов, из-за чего ускоряется работа транзистора;
переноса подвижных частиц;
стабильности при отклонениях температуры;
небольших шумов из-за отсутствия инжекции;
потребления малой мощности при работе.

Виды транзисторов и их свойства определяют назначение. Нагревание преобразователя биполярного типа увеличивает ток по пути от коллектора к эмиттеру. У них коэффициент сопротивления отрицательный, а подвижные носители текут к собирающему устройству от эмиттера. Тонкая база отделена p-n-переходами, а ток возникает только при накоплении подвижных частиц и их инжекции в базу. Некоторые носители заряда захватываются соседним p-n-переходом и ускоряются, так рассчитаны параметры транзисторов.

Полевые транзисторы имеют еще один вид преимущества, о котором нужно упомянуть для чайников. Их соединяют параллельно без выравнивания сопротивления. Резисторы для этой цели не применяются, так как показатель растет автоматически при изменении нагрузки. Для получения высокого значения коммутационного тока набирается комплекс модулей, что используется в инверторах или других устройствах.

Нельзя соединять параллельно , определение функциональных параметров ведет к тому, что выявляется тепловой пробой необратимого характера. Эти свойства связаны с техническими качествами простых p-n каналов. Модули соединяются параллельно с применением резисторов для выравнивания тока в эмиттерных цепях. В зависимости от функциональных черт и индивидуальной специфики в классификации транзисторов выделяют биполярные и полевые виды.

Биполярные транзисторы

Биполярные конструкции производятся в виде полупроводниковых приборов с тремя проводниками. В каждом из электродов предусмотрены слои с дырочной p-проводимостью или примесной n-проводимостью. Выбор комплектации слоев определяет выпуск p-n-p или n-p-n типов приборов. В момент включения устройства разнотипные заряды одновременно переносятся дырками и электронами, задействуется 2 вида частиц.

Носители движутся за счет механизма диффузии. Атомы и молекулы вещества проникают в межмолекулярную решетку соседнего материала, после чего их концентрация выравнивается по всему объему. Перенос совершается из областей с высоким уплотнением в места с низким содержанием.

Электроны распространяются и под действием силового поля вокруг частиц при неравномерном включении легирующих добавок в массе базы. Чтобы ускорить действие прибора, электрод, соединенный со средним слоем, делают тонким. Крайние проводники называют эмиттером и коллектором. Обратное напряжение, характерное для перехода, неважно.

Полевые транзисторы

Полевой транзистор управляет сопротивлением с помощью электрического поперечного поля, возникающего от приложенного напряжения. Место, из которого электроны движутся в канал, называется истоком, а сток выглядит как конечная точка вхождения зарядов. Управляющее напряжение проходит по проводнику, именуемому затвором. Устройства делят на 2 вида:

с управляющим p-n-переходом;
транзисторы МДП с изолированным затвором.

Приборы первого типа содержат в конструкции полупроводниковую пластину, подключаемую в управляемую схему с помощью электродов на противоположных сторонах (сток и исток). Место с другим видом проводимости возникает после подсоединения пластины к затвору. Вставленный во входной контур источник постоянного смещения продуцирует на переходе запирающее напряжение.

Источник усиливаемого импульса также находится во входной цепи. После перемены напряжения на входе трансформируется соответствующий показатель на p-n-переходе. Модифицируется толщина слоя и площадь поперечного сечения канального перехода в кристалле, пропускающем поток заряженных электронов. Ширина канала зависит от пространства между обедненной областью (под затвором) и подложкой. Управляющий ток в начальной и конечной точках регулируется изменением ширины обедненной области.

Транзистор МДП характеризуется тем, что его затвор отделен изоляцией от канального слоя. В полупроводниковом кристалле, называемом подложкой, создаются легированные места с противоположным знаком. На них установлены проводники – сток и исток, между которыми на расстоянии меньше микрона расположен диэлектрик. На изоляторе нанесен электрод из металла – затвор. Из-за полученной структуры, содержащей металл, диэлектрический слой и полупроводник транзисторам присвоена аббревиатура МДП.

Устройство и принцип работы для начинающих

Технологии оперируют не только зарядом электричества, но и магнитным полем, световыми квантами и фотонами. Принцип действия транзистора заключается в состояниях, между которыми переключается устройство. Противоположный малый и большой сигнал, открытое и закрытое состояние – в этом заключается двойная работа приборов.

Вместе с полупроводниковым материалом в составе, используемого в виде монокристалла, легированного в некоторых местах, транзистор имеет в конструкции:

выводы из металла;
диэлектрические изоляторы;
корпус транзисторов из стекла, металла, пластика, металлокерамики.

До изобретения биполярных или полярных устройств использовались электронные вакуумные лампы в виде активных элементов. Схемы, разработанные для них, после модификации применяются при производстве полупроводниковых устройств. Их можно было подключить как транзистор и применять, т. к. многие функциональные характеристики ламп годятся при описании работы полевых видов.

Преимущества и недостатки замены ламп транзисторами

Изобретение транзисторов является стимулирующим фактором для внедрения инновационных технологий в электронике. В сети используются современные полупроводниковые элементы, по сравнению со старыми ламповыми схемами такие разработки имеют преимущества:

небольшие габариты и малый вес, что важно для миниатюрной электроники;
возможность применить автоматизированные процессы в производстве приборов и сгруппировать этапы, что снижает себестоимость;
использование малогабаритных источников тока из-за потребности в низком напряжении;
мгновенное включение, разогревание катода не требуется;
повышенная энергетическая эффективность из-за снижения рассеиваемой мощности;
прочность и надежность;
слаженное взаимодействие с дополнительными элементами в сети;
стойкость к вибрации и ударам.

Недостатки проявляются в следующих положениях:

кремниевые транзисторы не функционируют при напряжении больше 1 кВт, лампы эффективны при показателях свыше 1-2 кВт;
при использовании транзисторов в мощных сетях радиовещания или передатчиках СВЧ требуется согласование маломощных усилителей, подключенных параллельно;
уязвимость полупроводниковых элементов к воздействию электромагнитного сигнала;
чувствительная реакция на космические лучи и радиацию, требующая разработки стойких в этом плане радиационных микросхем.

Схемы включения

Чтобы работать в единой цепи транзистору требуется 2 вывода на входе и выходе. Почти все виды полупроводниковых приборов имеют только 3 места подсоединения. Чтобы выйти из трудного положения, один из концов назначается общим. Отсюда вытекают 3 распространенные схемы подключения:

для биполярного транзистора;
полярного устройства;
с открытым стоком (коллектором).

Биполярный модуль подключается с общим эмиттером для усиления как по напряжению, так и по току (ОЭ). В других случаях он согласовывает выводы цифровой микросхемы, когда существует большой вольтаж между внешним контуром и внутренним планом подключения. Так работает подсоединение с общим коллектором, и наблюдается только рост тока (ОК). Если нужно повышение напряжения, то элемент вводится с общей базой (ОБ). Вариант хорошо работает в составных каскадных схемах, но в однотранзисторных проектах ставится редко.

Полевые полупроводниковые приборы разновидностей МДП и с использованием p-n-перехода включаются в контур:

с общим эмиттером (ОИ) – соединение, аналогичное ОЭ модуля биполярного типа
с единым выходом (ОС) – план по типу ОК;
с совместным затвором (ОЗ) – похожее описание ОБ.

В планах с открытым стоком транзистор включается с общим эмиттером в составе микросхемы. Коллекторный вывод не подсоединяется к другим деталям модуля, а нагрузка уходит на наружный разъем. Выбор интенсивности вольтажа и силы тока коллектора производится после монтажа проекта. Приборы с открытым стоком работают в контурах с мощными выходными каскадами, шинных драйверах, логических схемах ТТЛ.

Для чего нужны транзисторы?

Область применение разграничена в зависимости от типа прибора – биполярный модуль или полевой. Зачем нужны транзисторы? Если необходима малая сила тока, например, в цифровых планах, используют полевые виды. Аналоговые схемы достигают показателей высокой линейности усиления при различном диапазоне питающего вольтажа и выходных параметров.

Областями установки биполярных транзисторов являются усилители, их сочетания, детекторы, модуляторы, схемы транзисторной логистики и инверторы логического типа.

Места применения транзисторов зависят от их характеристик. Они работают в 2 режимах:

в усилительном порядке, изменяя выходной импульс при небольших отклонениях управляющего сигнала;
в ключевом регламенте, управляя питанием нагрузок при слабом входном токе, транзистор полностью закрыт или открыт.

Вид полупроводникового модуля не изменяет условия его работы. Источник подсоединяется к нагрузке, например, переключатель, усилитель звука, осветительный прибор, это может быть электронный датчик или мощный соседний транзистор. С помощью тока начинается работа нагрузочного прибора, а транзистор подсоединяется в цепь между установкой и источником. Полупроводниковый модуль ограничивает силу энергии, поступающей к агрегату.

Сопротивление на выходе транзистора трансформируется в зависимости от вольтажа на управляющем проводнике. Сила тока и напряжение в начале и конечной точке цепи изменяются и увеличиваются или уменьшаются и зависят от типа транзистора и способа его подсоединения. Контроль управляемого источника питания ведет к усилению тока, импульса мощности или увеличению напряжения.

Транзисторы обоих видов используются в следующих случаях:

В цифровом регламенте. Разработаны экспериментальные проекты цифровых усилительных схем на основе цифроаналоговых преобразователей (ЦАП).
В генераторах импульсов. В зависимости от типа агрегата транзистор работает в ключевом или линейном порядке для воспроизведения прямоугольных или произвольных сигналов, соответственно.
В электронных аппаратных приборах. Для защиты сведений и программ от воровства, нелегального взлома и использования. Работа проходит в ключевом режиме, сила тока управляется в аналоговом виде и регулируется с помощью ширины импульса. Транзисторы ставят в приводы электрических двигателей, импульсные стабилизаторы напряжения.

Монокристаллические полупроводники и модули для размыкания и замыкания контура увеличивают мощность, но функционируют только как переключатели. В цифровых устройствах применяют транзисторы полевого типа в качестве экономичных модулей. Технологии изготовления в концепции интегральных экспериментов предусматривают производство транзисторов на едином чипе из кремния.

Миниатюризация кристаллов ведет к ускорению действия компьютеров, снижению количества энергии и уменьшению выделения тепла.

Транзистором называется полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления и генерирования электрических колебаний. Так что же такое транзистор ? — Он представляет собой кристалл, помещенный в корпус, снабженный выводами. Кристалл изготовляют из полупроводникового материала. По своим электрическим свойствам полупроводники занимают некоторое промежуточное положение между проводниками и непроводниками тока (изоляторами).

Небольшой кристалл полупроводникового материала (полупроводника) после соответствующей технологической обработки становится способным менять свою электропроводность в очень широких пределах при подведении к нему слабых электрических колебаний и постоянного напряжения смещения.

Кристалл помещают в металлический или пластмассовый корпус и снабжают тремя выводами, жесткими или мягкими, присоединенными к соответствующим зонам кристалла. Металлический корпус иногда имеет собственный вывод, но чаща с корпусом соединяют один из трех электродов транзистора.

В настоящее время находят применение транзисторы двух видов — биполярные и полевые . Биполярные транзисторы появились первыми и получили наибольшее распространение. Поэтому обычно их называют просто транзисторами. Полевые транзисторы появились позже и пока используются реже биполярных.

Быполярные транзисторы

Биполярными транзисторы называют потому, что электрический ток в них образуют электрические заряды положительной и отрицательной полярности. Носители положительных зарядов принято называть дырками, отрицательные заряды переносятся электронами. В биполярном транзисторе используют кристалл из германия или кремния — основных полупроводниковых материалов, применяемых для изготовления транзисторов и диодов.

Поэтому и транзисторы называют одни кремниевыми , другие — германиевыми . Для обоих разновидностей биполярных транзисторов характерны свои особенности, которые обычно учитывают при проектировании устройств.

Для изготовления кристалла используют сверхчистый материал, в который добавляют специальные строго дозированные; примеси. Они и определяют появление в кристалле проводимости, обусловленной дырками (р-проводимость) или электронами (n-проводимость). Таким образом формируют один из электродов транзистора, называемый базой.

Если теперь в поверхность кристалла базы ввести тем или иным технологическим способом специальные примеси, изменяющие тип проводимости базы на обратную так, чтобы образовались близколежащие зоны n-р-n или р-n-р, и к каждой зоне подключить выводы, образуется транзистор.

Одну из крайних зон называют эмиттером, т. е. источником носителей заряда, а вторую — коллектором, собирателем этих носителей. Зона между эмиттером и коллектором называется базой. Выводам транзистора обычно присваивают названия, аналогичные его электродам.

Усилительные свойства транзистора проявляются в том, что если теперь к эмиттеру и базе приложить малое электрическое напряжение — входной сигнал, то в цепи коллектор — эмиттер потечет ток, по форме повторяющий входной ток входного сигнала между базой и эмиттером, но во много раз больший по значению.

Для нормальной работы транзистора в первую очередь необходимо подать на его электроды напряжение питания. При этом напряжение на базе относительно эмиттера (это напряжение часто называют напряжением смещения) должно быть равно нескольким десятым долям вольта, а на коллекторе относительно эмиттера — несколько вольт.

Включение в цепь n-р-n и р-n-р транзисторов отличается только полярностью напряжения на коллекторе и смещения. Кремниевые и германиевые транзисторы одной и той же структуры отличаются между собой лишь значением напряжения смещения. У кремниевых оно примерно на 0,45 В больше, чем у герма ниевых.

Рис. 1

На рис. 1 показаны условные графические обозначения транзисторов той и другой структуры, выполненных на основе германия и кремния, и типовое напряжение смещения. Электроды транзисторов обозначены первыми буквами слов: эмиттер — Э, база — Б, коллектор — К.

Напряжение смещения (или, как принято говорить, режим) показано относительно эмиттера, но на практике напряжение на электродах транзистора указывают относительно общего провода устройства. Общим проводом в устройстве и на схеме называют провод, гальванически соединенный с входом, выходом и часто с источником питания, т. е. общий для входа, выхода и источника питания.

Усилительные и другие свойства транзисторов характеризуются рядом электрических параметров, наиболее важные из которых рассмотрены ниже.

Статический коэффициент передачи тока базы h 21Э показывает, во сколько раз ток коллектора биполярного транзистора больше тока его базы, вызвавшего этот ток. У большинства типов транзисторов численное значение этого коэффициента от экземпляра к экземпляру может изменяться от 20 до 200. Есть транзисторы и с меньшим значением — 10…15, и с большим — до 50…800 (такие называют транзисторами со сверхусилением).

Нередко считают, что хорошие результаты можно получить только с транзисторами, имеющими большое значение h 21э. Однако практика показывает, что при умелом конструировании аппаратуры вполне можно обойтись транзисторами, имеющими h 2 l Э, равный всего 12…20. Примером этого может служить большинство конструкций, описанных в этой книге.

Частотными свойствами транзистора учитывается тот факт, что транзистор способен усиливать электрические сигналы с частотой, не превышающей определенного для каждого транзистора предела. Частоту, на которой транзистор теряет свои усилительные свойства, называют предельной частотой усиления транзистора.

Для того, чтобы транзистор мог обеспечить значительное усиление сигнала, необходимо, чтобы максимальная рабочая частота сигнала была по крайней мере в 10…20 раз меньше предельной частоты f т транзистора. Например, для эффективного усиления сигналов низкой частоты (до 20 кГц) применяют низкочастотные транзисторы, предельная частота которых не менее 0,2…0,4 МГц.

Для усиления сигналов радиостанций длинноволнового и средневолнового диапазонов волн (частота сигнала не выше 1,6 МГц) пригодны лишь высокочастотные транзисторы с предельной частотой не ниже 16…30 МГц.

Максимальная допустимая рассеиваемая мощность — это наибольшая мощность, которую может рассеивать транзистор в течение длительного времени без опасности выхода из строя. В справочниках по транзисторам обычно указывают максимальную допустимую мощность коллектора Яктах, поскольку именно в цепи коллектор — эмиттер выделяется наибольшая мощность и действуют наибольшие ток и напряжение.

Базовый и коллекторный токи, протекая по кристаллу транзистора, разогревают его. Германиевый кристалл может нормально работать при температуре не более 80, а кремниевый — не более 120°С. Тепло, которое выделяется в кристалле, отводится в окружающую, среду через корпус транзистора, а также и через дополнительный теплоотвод (радиатор), которым дополнительно снабжают транзисторы большой мощности.

В зависимости от назначения выпускают транзисторы малой, средней и большой мощности. Маломощные используют главным образом для усиления и преобразования слабых сигналов низкой и высокой частот, мощные — в оконечных ступенях усиления и генерации электрических колебаний низкой и высокой частот.

Усилительные возможности ступени на биполярном транзисторе зависят не только от того, какой он мощности, а сколько от того, какой конкретно выбран транзистор, в каком режиме работы по переменному и постоянному току он работает (в частности, каковы ток коллектора и напряжение между коллектором и эмиттером), каково соотношение рабочей частоты сигнала и предельной частоты транзистора.

Что такое полевой транзистор

Полевой транзистор представляет собой полупроводниковый прибор, в котором управление током между двумя электродами, образованным направленным движением носителей заряда дырок или электронов, осуществляется электрическим полем, создаваемым напряжением на третьем электроде.

Электроды, между Которыми протекает управляемый ток, иоСят название истока и стока, причем истоком считают тот электрод, из которого выходят (истекают) носители заряда.

Третий, управляющий, электрод называют затвором. Токопроводящий участок полупроводникового материала между истоком и стоком принято называть каналом, отсюда еще одно название этих транзисторов — канальные. Под действием напряжения на затворе» относительно истока меняется сопротивление канала» а значит, и ток через него.

В зависимости от типа носителей заряда различают транзисторы с n-каналом или р-каналом . В n-канальных ток канала обусловлен направленным движением электронов, а р-канальных — дырок. В связи с этой особенностью полевых транзисторов их иногда называют также униполярными. Это название подчеркивает, что ток в них образуют носители только одного знака, что и отличает полевые транзисторы от биполярных.

Для изготовления полевых транзисторов используют главным образом кремний, что связано с особенностями технологии их производства.

Основные параметры полевых транзисторов

Крутизна входной характеристики S или проводимость прямой передачи тока Y 21 указывает, на сколько миллиампер изменяется ток канала при изменении входного напряжения между затвором и истоком на 1 В. Поэтому значение крутизны входной характеристики определяется в мА/В, так же как и крутизна характеристики радиоламп.

Современные полевые транзисторы имеют крутизну от десятых долей до десятков и даже сотен миллиампер на вольт. Очевидно, что чем больше крутизна, тем большее усиление может дать полевой транзистор. Но большим значениям крутизны соответствует большой ток канала.

Поэтому-на практике обычно выбирают такой ток канала, при котором, о одной стороны, достигается требуемое усиление, а с другой — обеспечивается необходимая экономичность в расходе тока.

Частотные свойства полевого транзистора, так же как и биполярного, характеризуются значением предельной частоты. Полевые транзисторы тоже делят на низкочастотные, среднечастотные и высокочастотные, и также для получения большого усиления максимальная частота сигнала должна быть по крайней мере в 10…20 раз меньше предельной частоты транзистора.

Максимальная допустимая постоянная рассеиваемая мощность полевого транзистора определяется точно так же, как и для биполярного. Промышленность выпускает полевые транзисторы малой, средней и большой мощности.

Для нормальной работы полевого транзистора на его электродах должно действовать постоянное напряжение начального смещения. Полярность напряжения смещения определяется типом канала (n или р), а значение этого напряжения — конкретным типом транзистора.

Здесь следует указать, что среди полевых транзисторов значительно больше разнообразие конструкций кристалла, чем среди биполярных. Наибольшее распространение в любительских конструкциях и в изделиях промышленного производства получили полевые транзисторы с так называемым встроенным каналом и р-n переходом.

Они неприхотливы в эксплуатации, работают в широких частотных пределах, обладают высоким входным сопротивлением, достигающим на низкой частоте нескольких мегаом, а на средней и высокой частотах — нескольких десятков или сотен килоом в зависимости от серии.

Для сравнения укажем, что биполярные транзисторы имеют значительно меньшее входное сопротивление, обычно близкое к 1…2 кОм, и лишь ступени на составном транзисторе могут иметь большее входное сопротивление. В этом со-состоит большое преимущество полевых транзисторов перед биполярными.

На рис. 2 показаны условные обозначения полевых транзисторов со встроенным каналом и р-n переходом, а также указаны и типовые значения напряжения смещения. Выводы обозначены в соответствии с первыми буквами названий электродов.

Характерно, что для транзисторов с р-каналом напряжение на стоке относительно истока должно быть отрицательным, а на затворе относительно истока — положительным, а для транзистора с n-каналом — наоборот.

В промышленной аппаратуре и реже в радиолюбительской находят также применение полевые транзисторы с изолированным затвором. Такие транзисторы имеют еще более высокое входное сопротивление, могут работать на очень высоких частотах. Но у них есть существенный недостаток — низкая электрическая прочность изолированного затвора.

Для его пробоя и выхода транзистора из строя вполне достаточно даже слабого заряда статического электричества, который всегда есть на теле человека, на одежде, на инструменте.

По этой причине выводы полевых транзисторов с изолированным затвором при хранении следует связывать вместе мягкой голой проволокой, при монтаже транзисторов руки и инструменты нужно «заземлять», используют и другие защитные мероприятия.

Литература: Васильев В.А. Приемники начинающего радиолюбителя (МРБ 1072).

Цепи транзисторов

На этой странице объясняется работа транзисторов в схемах. Практические вопросы, такие как тестирование, меры предосторожности при пайке и идентификация выводов, включены в Страница транзисторов.

Следующая страница: Аналоговые и цифровые системы
См. Также: Транзисторы (пайка, идентификация выводов)

Типы транзисторов


Обозначения схемы транзистора

Есть два типа стандартных транзисторов, NPN и PNP , с разными обозначениями схем.Буквы относятся к слоям полупроводникового материала, из которых изготовлен транзистор. Большинство используемых сегодня транзисторов являются NPN-транзисторами, потому что их проще всего сделать из кремния. Эта страница в основном посвящена транзисторам NPN, и если вы новичок в электронике, лучше всего начните с изучения того, как их использовать.

Выводы обозначены цифрами , база (B), коллектор , (C) и эмиттер , (E).
Эти термины относятся к внутренней работе транзистора, но их не так много. Помогите понять, как используется транзистор, так что относитесь к ним как к ярлыкам!

Пара Дарлингтона — это два транзистора, соединенных вместе. чтобы дать очень высокий коэффициент усиления по току.

Помимо стандартных (биполярных) транзисторов, есть полевые транзисторы , которые обычно обозначаются как FET s. У них разные символы схем и свойства, и они (пока) не рассматриваются на этой странице.

Токи транзисторов

На схеме показаны два пути тока через транзистор. Вы можете построить эта схема с двумя стандартными 5-миллиметровыми красными светодиодами и любым универсальным маломощным Транзистор NPN (например, BC108, BC182 или BC548).

Малый базовый ток управляет большим током коллектора .

Когда переключатель замкнут небольшой ток течет в основание (B) транзистор. Этого достаточно, чтобы светодиод B тускло светился. Транзистор усиливает этот небольшой ток, чтобы позволить большему току течь через его коллектор (C) к его эмиттеру (E). Этот ток коллектора достаточно велик, чтобы светодиод C светился ярко.

Когда переключатель разомкнут Базовый ток не течет, поэтому транзистор отключается коллекторный ток.Оба светодиода выключены.

Транзистор усиливает ток и может использоваться как переключатель.

Это устройство, в котором эмиттер (E) находится в цепи управления (базовый ток) а в управляемой цепи (коллекторный ток) называется общим эмиттерным режимом . Это наиболее широко используемая схема транзисторов, поэтому ее нужно изучить в первую очередь.

Функциональная модель NPN-транзистора

Функционирование транзистора сложно объяснить и понять с точки зрения его внутренней структуры.Более полезно использовать эту функциональную модель:

Переход база-эмиттер ведет себя как диод.
A базовый ток I _B течет только при напряжении V _BE через переход база-эмиттер составляет 0,7 В или более.
Ток малой базы I _B управляет током большого коллектора Ic.
Ic = h _FE × I _B (если транзистор не открыт и не насыщен)
h _FE — это усиление по току (строго по постоянному току), типичное значение для h _FE — 100 (у него нет единиц измерения, потому что это соотношение)
Сопротивление коллектор-эмиттер R _CE контролируется током базы I _B:
- I _B = 0 R _CE = бесконечный транзистор выключен
- I _B малый R _CE пониженный транзистор частично включен
- I _B увеличено R _CE = 0 транзистор полностью открыт («насыщен»)

Дополнительные замечания:

Резистор часто требуется последовательно с базой, чтобы ограничить базу. ток I _B и предотвратить повреждение транзистора.
Транзисторы имеют максимальный ток коллектора Ic.
Коэффициент усиления по току h _FE может широко варьироваться , даже для однотипных транзисторов!
Транзистор, заполненный на на (с R _CE = 0), называется « насыщенный ».
Когда транзистор насыщен, напряжение коллектор-эмиттер В _CE снижается почти до 0В.
При насыщении транзистора определяется ток коллектора Ic. напряжением питания и внешним сопротивлением в цепи коллектора, а не коэффициент усиления транзистора по току.В результате соотношение Ic / I _B для насыщенного транзистора коэффициент усиления по току меньше _FE.
Ток эмиттера I _E = Ic + I _B, но Ic намного больше, чем I _B, поэтому примерно I _E = Ic.

На плате есть таблица с техническими характеристиками некоторых популярных транзисторов. страница транзисторов.

Схема сенсорного переключателя

Пара Дарлингтона

Это два транзистора, соединенных между собой так, что ток усиливается первым усиливается вторым транзистором.Общий коэффициент усиления по току равен два индивидуальных выигрыша, умноженные вместе:

Коэффициент усиления по току пары Дарлингтона, ч _FE = h _FE1 × h _FE2
(h _FE1 и h _FE2 — коэффициенты усиления отдельных транзисторов)

Это дает паре Дарлингтона очень высокий коэффициент усиления по току, например 10000, так что для включения пары требуется лишь крошечный базовый ток.

Пара Дарлингтона ведет себя как одиночный транзистор с очень высокий коэффициент усиления по току. Имеет три вывода ( B , C и E ) которые эквивалентны выводам стандартного отдельного транзистора. Для включения должно быть 0,7 В на обоих соединенных переходах база-эмиттер. последовательно внутри пары Дарлингтона, поэтому для включения требуется 1,4 В.

Пары Дарлингтона доступны в виде полных пакетов, но вы можете составить свои собственные. от двух транзисторов; TR1 может быть маломощным, но обычно TR2 должен быть высоким. власть.Максимальный ток коллектора Ic (max) для пары одинаков. как Ic (max) для TR2.

Пара Дарлингтона достаточно чувствительна, чтобы реагировать на небольшой ток, проходящий через ваша кожа, и его можно использовать для изготовления сенсорного переключателя , как показано на схеме. Для этой схемы, которая просто зажигает светодиод, два транзистора могут быть любыми. транзисторы малой мощности назначения. 100 тыс. резистор защищает транзисторы, если контакты соединены куском провода.

Использование транзистора в качестве переключателя

Когда транзистор используется в качестве переключателя, он должен быть либо ВЫКЛ. , либо полностью ВКЛЮЧЕННЫМ . В полностью открытом состоянии напряжение V _CE на транзисторе почти равно нулю. и транзистор называется насыщенным , потому что он больше не может проходить ток коллектора Ic. Устройство вывода, переключаемое транзистором, обычно называется «нагрузкой».
Мощность, развиваемая переключающим транзистором, очень мала:
В состоянии ВЫКЛ. : мощность = Ic × V _CE, но Ic = 0, поэтому мощность равна нулю.
В состоянии полный ВКЛ : мощность = Ic × V _CE, но V _CE = 0 (почти), поэтому мощность очень мала.
Это означает, что транзистор не должен нагреваться при использовании, и вам не нужно рассмотрите его максимальную номинальную мощность. Важные характеристики в схемах переключения — максимальный ток коллектора Ic (макс.) и минимальный коэффициент усиления по току h _FE (мин) . Номинальное напряжение транзистора может быть проигнорировано, если вы не используют напряжение питания более 15 В.На плате есть таблица с техническими характеристиками некоторых популярных транзисторов. страница транзисторов.
Для получения информации о работе транзистора см. функциональная модель выше.
Защитный диод
Если нагрузка — двигатель , реле или соленоид (или любое другое устройство с катушкой) диод должен быть подключен к нагрузке для защиты транзистор (и микросхема) от поломки при отключении нагрузки.На диаграмме показаны как это связано «в обратном направлении», так что обычно НЕ будет проводить. Только проводимость возникает при выключении нагрузки, в этот момент ток пытается продолжить течь через катушку и безвредно отводится через диод. Без диода нет ток может течь, и катушка вызовет разрушительный выброс высокого напряжения в ее попытаться сохранить текущее течение.
Когда использовать реле
Транзисторы не могут переключать переменный ток или высокое напряжение (например, электросеть), и они обычно не лучший выбор для коммутации больших токов (> 5A).В этих случаях потребуется реле, но учтите, что для переключения тока катушки реле все же может потребоваться маломощный транзистор!
Преимущества реле:
Реле могут переключать переменного тока и постоянного тока, транзисторы могут переключать только постоянный ток.
Реле могут переключать высокого напряжения , транзисторы не могут.
Реле — лучший выбор для переключения больших токов (> 5A).
Реле могут переключать много контактов одновременно.
Недостатки реле:
Реле на более громоздкие, чем транзисторы для коммутации малых токов.
Реле не могут переключаться быстро , транзисторы могут переключаться много раз в секунду.
Реле потребляют больше энергии из-за тока, протекающего через их катушку.
Реле требуют большего тока, чем могут обеспечить многие микросхемы , поэтому низкое энергопотребление Транзистор может понадобиться для переключения тока катушки реле.

Подключение транзистора к выводу микросхемы
Большинство микросхем не могут обеспечивать большие выходные токи, поэтому может потребоваться транзистор. для переключения большего тока, необходимого для выходных устройств, таких как лампы, двигатели и реле. Микросхема таймера 555 необычна тем, что может обеспечивать относительно большой ток до 200 мА, которого достаточно для некоторых устройств вывода, таких как слаботочные лампы, зуммеры и много катушек реле без необходимости использования транзистора.
Транзистор также можно использовать для включения микросхемы, подключенной к источнику низкого напряжения (например, 5 В). для переключения тока для выходного устройства с отдельным источником более высокого напряжения (например, 12 В). Два источника питания должны быть соединены, обычно это делается путем соединения их 0В соединений. В этом случае следует использовать транзистор NPN.
Резистор R _B необходим для ограничения тока, протекающего в базе транзистор и предотвратить его повреждение.Однако R _B должен быть достаточно низким, чтобы убедитесь, что транзистор полностью пропитан, чтобы предотвратить его перегрев, это особенно важно, если транзистор коммутирует большой ток (> 100 мА). Безопасное правило — сделать базовый ток I _B примерно в пять раз больше, чем значение, которое должно просто насыщать транзистор.
Выбор подходящего NPN-транзистора
На принципиальной схеме показано, как подключить NPN транзистор , он включится нагрузка при выходе микросхемы высокая .Если вам нужно обратное действие, с включенной нагрузкой, когда выход микросхемы низкий (0V) пожалуйста см. схему транзистора PNP ниже.
В приведенной ниже процедуре объясняется, как выбрать подходящий переключающий транзистор.
Транзисторный переключатель NPN
(нагрузка включена, когда выходной сигнал микросхемы высокий)

Использование единиц измерения в расчетах
Не забудьте использовать V, A и или
В, мА и k.Подробнее
см. страницу Закона Ома.
Максимальный ток коллектора транзистора Ic (max) должен быть больше тока нагрузки Ic.
ток нагрузки Ic = напряжение питания Vs
сопротивление нагрузки R _L
Минимальное усиление тока транзистора h _FE (мин) должно быть не менее пяти раз деленного тока нагрузки Ic по максимальному выходному току с микросхемы.
ч _FE (мин)> 5 × ток нагрузки Ic
макс. ток микросхемы
Выберите транзистор, который соответствует этим требованиям, и запишите его свойства: Ic (max) и h _FE (мин).
Есть таблица с техническими характеристиками некоторых популярных транзисторов. на странице транзисторов.
Рассчитайте приблизительное значение базового резистора:
R _B = Vc × h _FE где Vc = напряжение питания микросхемы
(в простой схеме с одним источником питания это Vs)
5 × Ic
Для простой схемы, в которой микросхема и нагрузка используют один и тот же источник питания (Vc = Vs) вы можете предпочесть использовать: R _B = 0.2 × R _L × h _FE
Затем выберите ближайшее стандартное значение для базового резистора.
Наконец, помните, что если нагрузкой является двигатель или катушка реле, требуется защитный диод.
Пример
Выход КМОП-микросхемы серии 4000 необходим для работы реле с 100 катушек.
Напряжение питания составляет 6В как для микросхемы, так и для нагрузки. Чип может обеспечивать максимальный ток 5 мА.
Ток нагрузки = Vs / R _L = 6/100 = 0,06 A = 60 мА, поэтому транзистор должен иметь Ic (макс.)> 60 мА.
Максимальный ток от микросхемы 5мА, поэтому транзистор должен иметь h _FE (мин)> 60 (5 × 60 мА / 5 мА).
Выберите транзистор BC182 малой мощности общего назначения с Ic (макс.) = 100 мА и h _FE (мин) = 100.
R _B = 0,2 × R _L × h _FE = 0.2 × 100 × 100 = 2000 г. поэтому выберите R _B = 1k8 или 2k2.
Для катушки реле требуется защитный диод.

Транзисторный переключатель PNP
(нагрузка включена, когда выходной сигнал микросхемы низкий)
Выбор подходящего транзистора PNP
На принципиальной схеме показано, как подключить транзистор PNP , он включится. нагрузка при выходе микросхемы низкий (0В).Если вам нужно обратное действие, с включенной нагрузкой, когда выход чипа высокий пожалуйста см. схему для NPN-транзистора выше.
Процедура выбора подходящего PNP-транзистора точно такая же. как для NPN-транзистора, описанного выше.
Использование транзисторного ключа с датчиками
Светодиод загорается, когда LDR находится в темноте
Светодиод загорается, когда LDR имеет яркость

На верхней принципиальной схеме показан LDR (датчик освещенности). подключен так, чтобы светодиод загорался, когда LDR находится в темноте.Переменный резистор регулирует яркость, при которой транзистор включается и выключается. В этой схеме можно использовать любой транзистор малой мощности общего назначения.
Постоянный резистор 10 кОм защищает транзистор от чрезмерного базового тока (который приведет к его разрушению), когда переменная резистор уменьшен до нуля. Чтобы переключить эту схему на подходящую яркость, вы можете нужно поэкспериментировать с разными значениями постоянного резистора, но оно не должно быть меньше 1к.
Если транзистор переключает нагрузку с помощью катушки, такой как двигатель или реле, помните для добавления защитного диода к нагрузке.
Действие переключения можно инвертировать , поэтому светодиод загорается, когда LDR ярко освещен, если поменять местами LDR и переменный резистор. В этом случае фиксированный резистор можно не устанавливать, потому что сопротивление LDR не может быть уменьшено до нуля.
Обратите внимание, что переключающее действие этой схемы не очень хорошее, потому что будет промежуточная яркость, когда транзистор будет частично на (не насыщенный).В этом состоянии транзистор может перегреться, если он не переключает небольшой ток. Нет проблем с небольшим током светодиода, но с большим током лампа, двигатель или реле могут вызвать перегрев.
Другие датчики, такие как термистор, могут использоваться с этой схемой, но для них может потребоваться другой переменный резистор. Вы можете рассчитать приблизительное значение переменного резистора (Rv), используя мультиметр для определения минимального и максимального значений сопротивления датчика (Rmin и Rmax):
Переменный резистор, Rv = квадратный корень из (Rmin × Rmax)
Например, LDR: Rmin = 100, Rmax = 1M, поэтому Rv = квадратный корень из (100 × 1M) = 10к.
Вы можете сделать гораздо лучшую схему переключения с датчиками, подключенными к подходящему IC (чип). Действие переключения будет намного более резким без частичного включения.
Транзисторный инвертор (НЕ затвор)
Инверторы (НЕ вентили) доступны на логических микросхемах, но если вам нужен только один инвертор, как правило, лучше использовать эту схему. Выходной сигнал (напряжение) является инверсией входного сигнала:
Когда на входе высокий уровень (+ Vs), на выходе низкий уровень (0V).
Когда на входе низкий уровень (0 В), на выходе высокий уровень (+ Vs).
Можно использовать любой маломощный NPN-транзистор общего назначения. Для общего пользования R _B = 10 тыс. и R _C = 1k, тогда выход инвертора можно подключить к устройству с входным сопротивлением (сопротивлением) не менее 10к например, логическая микросхема или таймер 555 (входы триггера и сброса).
Если вы подключаете инвертор к входу логической микросхемы CMOS (очень высокий импеданс) вы можете увеличить R _B до 100 тыс. и _C до 10 тыс., это уменьшит ток, используемый инвертором.
Следующая страница: Аналоговые и цифровые системы | Изучение электроники
© Джон Хьюс 2007, Клуб электроники, www.kpsec.freeuk.com
Этот сайт был взломан с использованием ПРОБНОЙ версии WebWhacker. Это сообщение не появляется на лицензированной копии WebWhacker.
Как работает транзисторная схема
Хотя транзистор — очень старое устройство. И в настоящее время мы часто предпочитаем использовать вместо этого IC.
Но транзистор по-прежнему играет важную роль в общих электронных схемах. Почему? Потому что транзистор большой, прочный и может пропускать большой ток.
И для многих людей, привыкших к использованию транзисторов в общих схемах, я тоже.
Есть ли у вас повод. Позвольте мне просто объяснить вам, как работает транзисторная схема. Кроме того, я узнаю это вместе с вами.
Вы готовы?
Транзистор является активным устройством. Он усиливается. Существует много типов транзисторов, более 20 000 различных типов от сотен производителей.
Тип транзистора
Мы можем поместить их в два типа стандартных транзисторов, NPN и PNP. Которые у них разные символы.
Знак показывает класс полупроводниковых материалов, из которых изготовлен транзистор.
В настоящее время в основном используются транзисторы типа NPN.
Так как это легко делается из кремниевых материалов.
Итак, в большей части этой статьи упоминается транзистор типа NPN.
А если мы новичок в электронике. Хорошо начинать с обучения.Сначала об использовании транзисторов.
Вывод транзистора состоит из базы (B), коллектора (C) и эмиттера (E).
Слово, которое называет эту ногу. Представляет функцию внутри транзистора. Но это не помогает понять, как использовать транзисторы. Следовательно, он знает только, что это вывод транзистора.
Помимо стандартных транзисторов (биполярных), есть полевой транзистор. Которые часто обозначаются аббревиатурами FET. Символы и свойства разные.Но пока не обсуждали подробности в этой статье.
Рекомендуется: Транзисторы — сделайте усилитель или схему переключения
Изучите основной ток транзистора
Тип, который мы будем изучать, также называется малосигнальным транзистором. Мы можем называть их именно моделью ТО-92. Посмотрите на рисунок. Мы часто используем транзисторы из 3-х числовой группы.
Какие ножки используются по-разному. Следует соблюдать осторожность при использовании.
BC547: Для NPN вы можете использовать BC546, BC547, BC549, BC550 и т. Д.Если вам нужен более высокий ток Ic, используйте BC337 (Ic = 0,8 А). Для типов PNP используйте BC556, BC557, BC558, BC559, BC560 и т. Д. И более высокий ток — BC327 (Ic = 0,8A)
C9013 : Для NPN вы можете использовать 2N3904. Если вам нужен более высокий ток коллектора (Ic), используйте C9013 (Ic = 0,8A). Для типов PNP используйте 2N3906 и C9012 (более высокий ток).
C1815: Для NPN — 2SC1815, эквиваленты: C945, C829. Для PNP это A561
Посмотрите на наиболее часто используемые силовые транзисторы ниже.Мы узнаем их позже.
Читать дальше: Символы транзисторов
Что еще? мы будем ток в базовой транзисторной схеме.
Посмотрите на рисунок. Транзистор NPN в простой схеме.
Когда мы подаем небольшой ток на базу транзистора. Затем через нагрузку к выводам коллектор-эмиттер протекает большой ток.
Мы часто называем нагрузку на коллекторном проводе нагрузочным резистором. Иногда в нагрузку выступает динамик.
Меня беспокоит, как вы понимаете простые транзисторы. Раньше мне было трудно это понять. Прочитал текст много раз, но ничего не понял.
Эквивалентный транзистор
Аналогичный список для MPS9682 — BC557. Но распиновка другая. Так что будь осторожен. Сначала проверьте это!
Транзистор работает как водяной клапан
Сравниваем транзисторы как водяные клапаны. Мы можем контролировать высокую мощность воды на входе и выходе при низком уровне воды.
Начало водопровода (Вход) похоже на Коллектор.
Конец водопровода (Вход) похож на Эмиттер.
Контрольная (малая) труба похожа на Базу.
Сначала паводок поступает на клапан входной стороны. Затем низкий уровень воды приближается к контрольному значению. Получается главное значение. Далее паводок может течь по трубе к выходу.
Во-вторых, напротив, нет низкого уровня воды в регулирующем клапане. Он не поворачивает клапан для контроля паводка. Значит, воды на выходе нет.
Основные принципы
В целом рабочий диапазон транзистора можно разделить на 3 диапазона:
1. Отключение (останов транзистора).
Отсутствует ток, как базовый (IB), так и коллекторный (IC), протекающий через транзистор. Но будут некоторые токи утечки, очень низкие.
2. Насыщенный диапазон.
Электричество проходит через транзистор полностью, пока он не станет насыщенным. И ток больше этого не увеличится. Что мы можем ограничить этот ток подключением резисторов.
3. Активный диапазон
Это период, в течение которого транзистор работает или проводит ток.Управляя током коллектора (IC), пропорциональным току базы (IB).
Итак, при использовании транзисторного усилителя звука схема работает в активной фазе.
Вы поняли?
Экспериментируйте с транзистором тока
Кроме того, я систематически разбираюсь в транзисторах посредством экспериментов. Может, я тебе нравлюсь. Приступим к эксперименту.
Посмотрите:
Схема на простом транзисторе тока
Это простая схема.Который мы используем для проверки тока, протекающего через транзистор. В этой схеме мы используем красные светодиоды размером 0,5 мм. И NPN-транзистор с малой мощностью (например, BC108, BC182 или BC548).
Вот пошаговый процесс работы транзисторной схемы.
Малый базовый ток контролирует высокий ток коллектора.
S1 замкнут. Ток протекает через R1, LED1 на базу транзистора.
Это базовый ток. Пока LED1 тоже тускнеет.
Затем транзистор будет усиливать слабый ток, так что ток течет через коллектор (C) к эмиттеру (E).
Этот ток коллектора достаточно велик, чтобы сделать светодиод C очень ярким.
Когда выключатель S1 разомкнут. Нет базовых текущих потоков. Таким образом, транзистор отключит ток коллектора. Оба светодиода погаснут.
Часто мы используем транзистор для усиления тока и переключений.
Схема с эмиттером (E) в токе базы и токе коллектора. Мы назвали эмиттер синфазным режимом. Схема транзистора работает так, как это широко используется.Итак, мы должны сначала изучить это.
Рабочая модель и структура транзистора NPN
Я расстроен, потому что не могу легко объяснить вам внутреннюю структуру транзистора NPN.
Впрочем, попробую сравнить с диодом и переменным резистором. Это может помочь вам легче понять.
Посмотрите на ниже.
Вот пошаговый процесс.
Соединение база-эмиттер похоже на диод.
Базовый ток IB протекает только тогда, когда напряжение VBE между базой-эмиттером равно 0.7В или больше.
Крошечный базовый ток (IB) контролирует высокие токи коллектора.
IC = hFE × IB (если транзистор полностью не активен и не насыщен)
hFE — это коэффициент усиления по току (при усилении по постоянному току). Нормальное значение hFE — 100 (единицы измерения нет, потому что это соотношение).
Сопротивление между коллектор-эмиттер (RCE) регулируется током базы (IB):
IB = 0 RCE = бесконечное значение. Транзистор (выключен)
Меньше IB, меньше RCE, транзистор включается только частично
IB добавлен.RCE = 0. Транзистор работает (включен) полностью (насыщен)
Дополнительные примечания:
Необходимо подключить последовательный резистор к базе. Для ограничения тока базы IB и предотвращения повреждения транзистора.
Транзистор имеет самый высокий ток коллектора IC.
Коэффициент усиления по току hFE может иметь разные значения. Хоть он и однотипный.
Транзистор, который полностью включен (включен) (когда RCE = 0), называется насыщенным.
Когда транзистор насыщен Напряжение эмиттер-коллектор VCE снижается до 0 В.
И транзистор насыщен, ток коллектора IC определяется напряжением, питанием и внешним сопротивлением в цепи коллектора.
Не связано с усилением транзистора по току.
По этой причине отношение IC / IB для насыщенных транзисторов меньше, чем коэффициент усиления по току hFE.
Ток эмиттера IE = IC + IB, но IC намного больше, чем IB.
Пара транзисторов Дарлингтона
Два транзистора подключены, как показано.
Он заставляет ток, усиленный первым, усиливаться вторым транзистором.
Текущее усиление равно усилению каждого из них, умноженному вместе:
Текущее усиление пары Дарлингтона hFE = hFE1 × hFE2
(hFE1 и hFE2 — усиление каждого транзистора).
По этой причине пара Дарлингтона имеет очень высокий коэффициент усиления по току, например 10000.Поэтому мы используем только небольшой базовый ток, чтобы пара Дарлингтона могла переключаться.
Пара Дарлингтона вместо одного транзистора с очень высоким коэффициентом усиления по току. Также имеет три ножки (B, C и E), что эквивалентно ножкам одного транзистора.
Мы можем использовать пару Дарлингтона, работает хорошо.
Путем подачи напряжения 0,7 В между базой-эмиттером (VBE) обоих последовательно соединенных транзисторов. Поэтому для включения им требуется напряжение 1,4 В.
Эксперимент со схемой сенсорного переключателя
Транзисторная схема работает, поскольку пара Дарлингтона весьма чувствительна к небольшим токам, протекающим через нашу кожу.Таким образом, можно использовать для создания схемы сенсорного переключателя, как показано на схеме.
В этой схеме используются два маломощных транзистора общего назначения.
Когда мы касаемся его, загорается светодиод.
Резистор 100 кОм используется для ограничения тока базы.
Также ознакомьтесь с этими статьями (используя Дарлингтона):
Использование транзистора в качестве переключателя
Когда мы используем транзистор в качестве переключателя. Он выключится (OFF) или включится (ON).
При напряжении (ВКЛ) VCE на транзисторе почти равен нулю.и мы называем это насыщенным транзистором. Потому что у него не может быть большего тока коллектора (IC).
Посмотрите на простую схему работы транзистора переключения ниже.
Устройство вывода, которое переключается этим транзистором. Вызывается нагрузка
Мощность, генерируемая переключающим транзистором, очень мала:
В состоянии ВЫКЛ .: мощность = IC × VCE, но IC = 0, поэтому мощность равна нулю.
В состоянии ON: мощность = IC × VCE, но VCE = 0 (большая часть), поэтому мощность очень мала.
Это означает, что используемый транзистор не нагревается.Итак, не учитывайте максимальную мощность.
Но важным показателем в схеме переключения является максимальный ток коллектора IC (макс.). И минимальный коэффициент усиления по току hFE (мин).
Напряжение транзистора не учитывать. За исключением случаев, когда используется источник питания выше 15 В.
Читайте также: Схема переключения транзисторов в цифровых схемах
Защищенный диод
Если нагрузкой является двигатель, реле или соленоид (или другие устройства, представляющие собой катушку).Мы подключим диод к нагрузке. Для защиты транзисторной схемы работает (и ИМС), поврежденная при отключении нагрузки.
Посмотрите на электрическую схему.
На схеме показано подключение диода с обратным смещением. Которая обычно не проводит токи.
Он будет проводить ток только при отключении нагрузки.
В это время ток, который собирает энергию в катушке, будет пытаться протекать через катушку.
А, потому что транзистор в отключенном состоянии.Таким образом, ток протекает через диод.
Если нет диода, ток не будет течь. Эта катушка будет производить выбросы высокого напряжения. Это опасно и пытается течь.
Когда следует использовать реле
Мы не можем использовать транзистор для переключения переменного напряжения или высокого напряжения (например, сети переменного тока). И не подходит для переключения слишком большого тока (> 5А). ใน กรณี นี้ нам нужно использовать реле.
Но нам также необходимо использовать транзистор малой мощности для подачи тока на катушку реле.
Преимущества реле:
Реле может переключать питание постоянного и переменного тока, транзистор может переключать только питание постоянного тока.
Может включать высоковольтное питание, транзистор — нет.
Реле — лучший вариант для переключения на сильноточные (> 5А).
Реле может переключать несколько контактов одновременно.
Недостатки реле:
Реле слишком большое по сравнению с транзистором в малотоковом переключателе.
Реле не может переключаться со скоростью, транзистор может переключаться много раз в секунду.
Реле требует большей мощности Посмотрите на ток, протекающий через катушку.
Реле требуют большего тока, чем может управлять ИС. Поэтому нам нужно использовать маломощный транзистор для переключения тока катушки реле.
Cr: Фото DC 12V Катушка 5 контактов Mini SPST Power Relay PCB
Кредит: https://electronicsclub.info Большое спасибо. Этот контент помогает мне понять.
Соединение транзистора с выходом микросхемы
Большинство выходов микросхемы не могут обеспечивать большие токи. Значит, необходимо использовать транзистор. Для переключения токов, достаточно высоких для выходных устройств. Например, лампочки, двигатели, реле и т. Д.
За исключением таймера 555 IC, он обычно может обеспечивать ток до 200 мА.
Этого достаточно для устройств вывода, которым требуется небольшой ток. Как фонарик, зуммер или реле. Без помощи транзистора.
Посмотрите на принципиальную схему. Подключите транзистор к выходу микросхемы.
Резистор R1 предназначен для ограничения тока, протекающего в базу транзистора. И предотвратить повреждение.
Однако R1 должен быть достаточно низким, чтобы обеспечить насыщение транзистора, предотвращая перегрев.
Это важно, если переключаются транзисторы с большим током (> 100 мА). Самый безопасный способ — ток базы (IB) должен быть в 5 раз выше, чем ток, насыщающий транзистор.
Вы поняли? Прочитав больше, вы почувствуете себя более ясным.
Выбор подходящего NPN-транзистора
На принципиальной схеме показано подключение NPN-транзистора. Эта схема переключится на нагрузку, когда на выходе IC будет высокий уровень (+ V).
С другой стороны, если вы хотите продолжить загрузку, когда выход IC низкий (0 В), посмотрите на схему транзистора PNP ниже.
Следующие шаги объясняют, как выбрать подходящий переключающий транзистор.
Максимальный ток коллектора (IC max) транзистора должен превышать ток нагрузки.
Мы можем найти ток нагрузки (LC) = напряжение питания (VS) / сопротивление нагрузки. или
Например, мы используем лампочку 12В 3Вт. Он использует ток
= 1 Вт / 12 В = 0,083 А. Таким образом, мы используем IC макс более 0,1 А или 100 мА.
Минимальный ток усиления, hFE (min) транзистора, должен как минимум в 5 раз превышать ток нагрузки IC, деленный на максимальный выходной ток IC (микросхемы).
Рассчитайте приблизительное значение для резистора базы:
R1 = 0.2 × RL × hFE или
R1 = (Vs × hFE) (5 × IC)
Выбор правильного транзистора PNP
Посмотрите на принципиальную схему, показывающую подключение транзистора PNP.
Эта схема будет переключаться в сторону нагрузки, когда выход IC низкий (0 В).
…
Загрузить это
Все полноразмерные изображения этого сообщения в формате PDF находятся в электронной книге. Спасибо, поддержка. 🙂
Процедура выбора подходящего транзистора PNP аналогична выбору транзистора NPN, описанному выше.
Кроме того, мы можем использовать транзисторы разными способами. Узнать больше:
Вот несколько связанных сообщений, которые вы, возможно, захотите прочитать:
ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ
Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .
Примеры того, как транзистор действует как переключатель
Транзисторы состоят из полупроводникового материала, который чаще всего используется для усиления или переключения, хотя их также можно использовать для управления потоком напряжения и тока.Не все, но большинство электронных устройств содержат один или несколько типов транзисторов. Некоторые транзисторы размещаются индивидуально или обычно в интегральных схемах, которые различаются в зависимости от их применения.
Если мы говорим об усилении, электронная циркуляция тока может быть изменена добавлением электронов, и этот процесс приводит к изменениям напряжения, которые пропорционально влияют на многие изменения выходного тока, вызывая усиление.
А, если говорить о коммутации, то есть два типа транзисторов NPN и PNP.В этом руководстве мы покажем вам, как использовать транзисторы NPN и PNP для переключения, на примере схемы переключения транзисторов для транзисторов типа NPN и PNP.
Необходимый материал
BC547-NPN Транзистор
BC557-PNP Транзистор
LDR
светодиод
Резистор (470 Ом, 1 МОм)
Аккумулятор-9В
Соединительные провода
Макет
Цепь переключения транзистора NPN
Прежде чем приступить к принципиальной схеме, вы должны знать концепцию транзистора NPN как переключателя .В транзисторе NPN ток начинает течь от коллектора к эмиттеру только тогда, когда на клемму базы подается минимальное напряжение 0,7 В. Когда на клемме базы нет напряжения, она работает как разомкнутый переключатель между коллектором и эмиттером.
Схема переключения транзистора
NPN
Теперь, как вы видите на схеме ниже, мы сделали схему делителя напряжения, используя LDR и резистор 1 МОм. Когда рядом с LDR горит свет, его сопротивление становится НИЗКИМ, а входное напряжение на клемме базы ниже 0.7В, чего недостаточно для включения транзистора. В это время транзистор ведет себя как разомкнутый переключатель.
Когда над LDR темно, его сопротивление внезапно увеличивается, следовательно, схема делителя генерирует достаточно напряжения (равное или более 0,7 В) для включения транзистора. Таким образом, транзистор ведет себя как замыкающий переключатель и начинает пропускать ток между коллектором и эмиттером.
Цепь переключения транзистора PNP
Концепция транзистора PNP в качестве переключателя заключается в том, что ток прекращает течь от коллектора к эмиттеру только при минимальном напряжении 0.На клемму базы подается 7В. Когда на клемме базы нет напряжения, она работает как переключатель между коллектором и эмиттером. Просто коллектор и эмиттер соединены изначально, когда подано базовое напряжение, соединение между коллектором и эмиттером разрывается.
Схема переключения транзисторов PNP
Как вы видите на принципиальной схеме, мы сделали схему делителя напряжения, используя LDR и резистор 1 МОм.Работа этой схемы прямо противоположна переключению транзистора NPN.
Когда рядом с LDR горит свет, его сопротивление становится НИЗКОМ, а входное напряжение на клемме базы выше 0,7 В, чего достаточно для включения транзистора. В это время транзистор ведет себя как открытый переключатель, поскольку это транзистор PNP.
Когда над LDR темно, его сопротивление внезапно увеличивается, следовательно, напряжения недостаточно для включения транзистора. Таким образом, транзистор ведет себя как замыкающий переключатель и начинает пропускать ток между коллектором и эмиттером.
Принцип работы транзистора
NPN | Электрическая академия
Ученые Джон Бардин и Уолтер Браттейн изобрели транзистор с точечным контактом. Он состоял из двух проводов, тщательно сплавленных на кристалле германия. Уильям Шокли последовал за этими изобретениями, создав биполярный или переходной транзистор. Эти изобретения положили начало микроэлектронике.
Транзистор обеспечивает мгновенное срабатывание схемы и устраняет время прогрева, необходимое для схемы на вакуумной лампе.
Кроме того, транзистору не требовалось большого количества энергии. Транзистор был и остается известным своими небольшими размерами, долгим сроком службы и легким весом.
Транзисторы являются ключевыми устройствами в электронике по нескольким причинам :
Они способны усиливать ток.
Они могут создавать сигналы переменного тока на желаемых частотах.
Могут также использоваться как коммутационные устройства. Это делает их важными в компьютерных схемах.
Транзистор с биполярным переходом (BJT) состоит из трех слоев нечистых полупроводниковых кристаллов.Этот транзистор имеет два перехода. Есть два типа биполярных транзисторов: NPN и PNP. Блоки и условные обозначения для них показаны на рисунке 1.
Рисунок 1. Блок-схемы и символы для транзисторов NPN и PNP.
Биполярный транзистор NPN имеет тонкий слой кристалла P-типа, расположенный между двумя кристаллами N-типа, Рис. 2a . Биполярный транзистор PNP имеет тонкий слой кристаллов N-типа, расположенный между двумя кристаллами P-типа, Рис. 2b .
В обоих типах первый кристалл называется эмиттером . Центральная часть называется base . Третий кристалл называется коллектором .
Рисунок 2а. Транзистор NPN.
Рисунок 2б. Транзистор NPN.
Обозначения транзисторов NPN и PNP
В условных обозначениях на Рисунке 1, обратите внимание на направление стрелки . Это указывает, является ли это транзистором NPN или PNP.
Стрелка всегда указывает на материал N-типа. Это поможет вам определить правильную полярность при подключении в цепи. Направление, в котором указывает стрелка эмиттера для NPN-транзистора, можно легко вспомнить, произнеся «Never Points iN».
Смещение транзистора
На рисунке 3 показаны диаграммы смещения для пяти транзисторов. Обратите особое внимание на то, что база не всегда совпадает с местом расположения выводов транзисторов. Никогда не предполагайте правильных подключений.Всегда будьте уверены, сначала проверив номер детали транзистора в каталоге или спецификации продукта.
Рисунок 3. Диаграммы смещения для пяти транзисторов. (DIGI-KEY)
Работа транзистора NPN
Теория работы транзистора NPN показана на рисунке 4.
Для упрощения теории работы используются две батареи. Для большинства приложений требуется один источник напряжения. Отрицательная клемма аккумулятора подключена к эмиттеру N.
Положительный полюс той же батареи подключен к базе P-типа. Следовательно, схема эмиттер-база смещена в прямом направлении.
Рис. 4. Ток в NPN-транзисторе
В цепи коллектора коллектор N подключен к положительной клемме аккумулятора. База P подключена к отрицательной клемме.
Цепь коллектор-база имеет обратное смещение.
Электроны попадают в эмиттер от отрицательного источника батареи и текут к переходу.Прямое смещение уменьшило потенциальный барьер первого перехода.
Затем электроны объединяются с дырочными носителями в базе, образуя цепь эмиттер-база. Однако основание представляет собой очень тонкий срез, около 0,001 дюйма.
Большая часть электронов проходит через коллектор. Этому потоку электронов способствует низкий потенциальный барьер второго PN-перехода.
Приблизительно от 95 до 98 процентов тока через транзистор проходит от эмиттера к коллектору.От двух до пяти процентов тока проходит между эмиттером и базой.
Небольшое изменение напряжения смещения эмиттер-база вызывает несколько большее изменение тока эмиттер-коллектор. Это то, что позволяет использовать транзисторы в качестве усилителей . Однако изменение тока эмиттер-база довольно мало.
Транзистор PNP
Транзистор PNP имеет материал P-типа для эмиттера, материал N-типа для базы и материал P-типа для коллектора.См. Рис. 5.
Источник питания или батарея должны быть подключены противоположным образом, как NPN-транзистор. Как и NPN-транзистор, схема эмиттер-база имеет прямое смещение, а схема коллектор-база имеет обратное смещение. В транзисторе PNP большинство носителей эмиттер-коллектор представляют собой дырки.
Рисунок 5. Ток в транзисторе PNP.
Нарисуйте принципиальную схему npn-транзисторов общего класса 12 по физике CBSE
Подсказка: Транзистор состоит из трех областей: эмиттера, базы и коллектора.Схема подключения транзистора состоит из двух частей. Если область эмиттера является общей для обеих частей, то говорят, что транзистор подключен к транзистору с общим эмиттером.
Полный пошаговый ответ:
Транзистор — это полупроводниковое устройство, которое обычно используется как переключатель в электронных схемах и как усилитель. Он состоит из трех регионов, которые называются Эмиттер, База и Коллектор. Носители заряда происходят из области Эмиттера и перемещаются через Базу в область Коллектора.
Есть 2 соединения P-N: переход эмиттер-база и переход база-коллектор. Напряжение, приложенное к одному переходу, вызывает изменения в другом переходе и помогает контролировать его. Вот принципиальная схема транзистора.

Транзистор может быть подключен в трех конфигурациях, одна из трех является общей. Это три конфигурации:
i) Конфигурация с общим эмиттером
ii) Конфигурация с общей базой
iii) Конфигурация с общим коллектором
Принципиальная схема для конфигурации с общим эмиттером приведена ниже —

Согласно приведенному выше рисунку, конфигурация, в которой установлен эмиттер соединение между коллектором и базой известно как конфигурация с общим эмиттером.Входная цепь подключена между эмиттером и базой, а выходная цепь взята из коллектора и эмиттера. Таким образом, эмиттер является общим как для входной, так и для выходной цепи.
Здесь $ {I_B} $ — ток база-эмиттер, а $ {I_C} $ — ток коллектор-эмиттер, а выходное напряжение —
$ {V_ {CE}} = {V_ {CC}} — {I_C} {R_C} $
Давайте разберемся, как работает транзистор в конфигурации CE.
В конфигурации с обычным эмиттером входной ток $ {I_B} $ очень мал, поэтому он измеряется в микроамперах, $ \ mu A $.
Выходное напряжение определяется как, $ {V_ {CE}} = {V_ {CC}} — {I_C} {R_C} $
Если выходное напряжение $ {V_ {CE}} $, приложенное к переходу коллектор-база, равно при дальнейшем увеличении ширина обедненной области еще больше увеличивается.
Базовая область слабо легирована по сравнению с коллекторной. Таким образом, область истощения проникает больше в базовую область и меньше в область коллектора.
В результате ширина базовой области уменьшается, в свою очередь, уменьшая входной ток. И это означает, что выходной ток или ток коллектора $ {I_C} $ больше по сравнению с базовым током $ {I_B} $, и поэтому он измеряется в миллиамперах (мА).
Когда выходное напряжение увеличивается от нуля до другого уровня напряжения, так как напряжение отключения увеличивается выше 0,7 В, поэтому в активной области напряжение коллектор-эмиттер или выходное напряжение измеряется в вольтах.
Выходные характеристики конфигурации CE представляют собой график между выходным напряжением $ {V_ {CE}} $ и током коллектора $ {I_C} $. Вот выходные характеристики для конфигурации CE.

Примечание: Транзистор, подключенный в конфигурации CE, используется в качестве переключателя для перехода между различными состояниями схемы и в качестве усилителя для увеличения амплитуды входного сигнала на определенную константу.Другие конфигурации транзисторов, такие как режим CB и CC, используются редко.
Применение и принципы работы схем
— Реклама —
Транзистор NPN_ Точно так же, как мозг, компьютеры содержат миллиарды миниатюрных ячеек, называемых транзисторами. Все они являются полупроводниковыми приборами из кремния, химического соединения, которое в больших количествах содержится в песке. С момента своего изобретения транзисторы произвели революцию во многих отраслях промышленности, в том числе в электронной промышленности.Транзистор был изобретен Джоном Бардином, Уильямом Шокли и Уолтером Хаузером Браттейном в 1947 году. Это много разных типов транзисторов, которые можно разделить на PNP, NPN, JFET и MOSFET.
Что такое транзистор?

Транзисторы — это электронные компоненты, которые используются в схемах для усиления или переключения электрических сигналов или мощности и позволяют использовать их в большом количестве электронных устройств. Транзистор имеет два соединенных друг с другом PN диода.Кроме того, у него есть три терминала с именами эмиттер, база и коллектор. Фундаментальная идея и физический закон, лежащий в основе транзистора, заключаются в том, что он должен позволять вам управлять потоком тока по одному каналу, изменяя интенсивность гораздо меньшего тока, протекающего через другой канал.
Транзисторы — это полупроводниковые устройства с тремя выводами, которые могут усиливать и выпрямлять. (Ссылка: byjus.com)
Клеммы транзисторов
Как обсуждалось в предыдущем разделе, транзистор состоит из трех выводов: эмиттер , коллектор, и база .В этом разделе мы подробно обсуждаем функции каждого терминала.
База служит устройством управления затвором для большего источника электроэнергии. Коллектор — это более крупный источник электроэнергии, а выход этого источника — эмиттер. Ток, протекающий через затвор от коллектора, можно регулировать, посылая различные уровни тока от базы. Таким образом, очень небольшое количество тока может использоваться для управления большим током, как в усилителях. Транзистор работает как переключатель или как усилитель.Как обсуждалось ранее, транзистор состоит из трех выводов: эмиттер, , база, и коллектор, . В этой части мы подробно обсудим работу каждого терминала.
База работает как контроллер ворот для более высокого напряжения питания. Коллектор — это более высокий источник питания, а выход этого источника — эмиттерная часть. Ток, проходящий через затвор от коллектора, можно нормализовать, посылая переменные уровни тока от базы.В результате небольшое количество тока можно использовать для управления значительным током, как в усилителях. Как упоминалось ранее, транзисторы работают в системах как переключатель или как усилитель.
Физические характеристики клемм можно описать следующим образом:
Излучатель: t его часть транзистора находится с левой стороны. Он среднего размера и сильно легирован.
База: t его сегмент размещен в центре транзистора.Он тонкий и слегка легированный.
Коллектор: этот элемент находится на правой стороне транзисторов. Он больше эмиттера и умеренно легирован.
F или наоборот смещенный переход база-эмиттер

У нас есть поток электронов (дырок) в направлении эмиттера к базе и дырок (электронов) в противоположном направлении от базы к эмиттеру, но поскольку Концентрация эмиттерных электронов (дырок) более значительна, чем базовых дырок (электронов), этот ток в основном состоит из электронов (дырок).
Эти эмиттерные электроны (дырки) выращивают неосновные носители в базе; однако, поскольку база узкая, в ней происходит очень небольшая рекомбинация электронов и дырок, и эти электроны (дырки) перемещаются к переходу коллектор-база.
Обратносмещенный переход коллектор-база

Когда эти эмиттерные электроны (дырки) касаются перехода коллектор-база, они втягиваются через переход в коллектор электрического поля из-за истощения ионов.
Разновидности транзисторов и их применение

У нас есть много типов транзисторов, и каждый транзистор имеет свою особую конструкцию из-за своего применения. Одна из основных классификаций транзисторов проиллюстрирована на рисунке ниже:
BJT и FET — это два основных типа транзисторов, и каждый тип имеет свой собственный вид. (Ссылка: byjus.com)
Транзистор с биполярным соединением

Транзисторы с биполярным соединением, сокращенно называемые BJT, представляют собой устройство с контролем тока, состоящее из двух PN-переходов для своей функции.Они сконфигурированы в двух системах как транзисторы PNP и NPN. Среди этих двух транзистор NPN является наиболее предпочтительным для удобства. NPN-транзистор построен путем помещения материала с примесью P между двумя материалами с примесью азота. С другой стороны, транзистор PNP состоит из размещения материала с примесью азота между двумя материалами с примесью фосфора.
Полевой транзистор

Полевые транзисторы, сокращенно называемые полевыми транзисторами, представляют собой устройства, управляемые напряжением, в отличие от BJT, которые представляют собой устройства с регулируемым током.Полевой транзистор является униполярным устройством, и это означает, что все они сделаны с использованием материалов p-типа или n-типа в качестве основной подложки. Одним из многих их преимуществ является то, что все они имеют очень высокий входной импеданс. Импеданс этих типов составляет порядка мегаомов. Кроме того, у них есть много других преимуществ, таких как низкое энергопотребление и низкое тепловыделение.
В чем разница между биполярным переходным транзистором и полевым транзистором?

В этой части мы сравним различные различия между BJT и FET.
Биполярный переходной транзистор — это биполярное устройство, а полевой транзистор — униполярное устройство.
Биполярный переходной транзистор — это устройство, управляемое током, а полевой транзистор — устройство, управляемое напряжением.
Биполярные переходные транзисторы имеют низкое входное сопротивление, тогда как полевые транзисторы имеют высокое входное сопротивление.
Биполярные переходные транзисторы имеют низкий уровень шума, в то время как полевые транзисторы имеют высокий уровень шума.
Биполярные переходные транзисторы имеют меньшую термическую стабильность, в то время как полевые транзисторы обладают хорошей термической стабильностью.
Хотя транзистор работает как усилитель, он служит усилителем энергии. Он входит в состав практичных устройств, таких как слуховые аппараты, поскольку это один из предшествующих устройств, которые мы используем в качестве транзисторов. Слуховые аппараты включают в себя крошечный микрофон, который улавливает звуки для ваших целей и преобразует их в различные электрические токи.Кроме того, микрофоны подключены к транзистору, который поддерживает миниатюрный громкоговоритель, и мы слышим гораздо более громкую версию шума вокруг нас.
Транзисторы также могут работать как переключатель. Электрический ток, протекающий через одну часть транзисторов, может вызвать гораздо больший ток в другой части, и именно так работают все компьютерные микросхемы. Например, микросхема памяти содержит сотни транзисторов, каждый из которых может быть включен или выключен по отдельности. Поскольку каждый транзистор может находиться в двух разных состояниях, они могут хранить два числа ноль и единицу по отдельности.Чип может использовать миллиарды транзисторов, чтобы хранить миллиарды нулей и единиц, а также столько букв и цифр, сколько нам нужно.
Применение транзистора

Полупроводящие вещества делают возможной работу транзисторов. Большинство из нас могут быть знакомы с электрически непроводящими и проводящими материалами. Металлы обычно считаются проводящими, в то время как пластмассы, дерево, керамика и стекло являются изоляторами или непроводящими веществами. Группа инженеров и ученых открыла, как использовать определенные типы кристаллов и протестировать их в качестве устройств электронного управления, используя их полупроводниковые свойства.
Тепловой выключатель

Термистор — один из важнейших компонентов в цепях термоуправляемого выключателя. Это своего рода резистор, который реагирует на окружающую температуру. Когда температура становится выше, сопротивление уменьшается, и наоборот.
Более высокая доля напряжения питания снижается на R , когда на термистор подается тепло, и сопротивление термистора падает. Базовый ток возрастает и, как следствие, увеличивается ток коллектора.В результате звучит сирена, а лампочка светится. Эти специальные схемы полностью используются в системах пожарной сигнализации.
Интегральные схемы

Интегральные схемы содержат резисторы, диоды, транзисторы и конденсаторы, объединенные с тонким кремниевым кристаллом, известным как микрочип. Интегральные схемы потребляют меньше электроэнергии и занимают небольшое пространство, что делает схему небольшого размера, так что ее можно построить с низкими затратами.
Что такое транзистор NPN ?

Транзистор NPN — это один из типов биполярных переходных транзисторов (BJT).Транзистор NPN состоит из двух полупроводниковых материалов n-типа, и их разделяет тонкий слой полупроводника p-типа. В транзисторах этого типа большинство носителей заряда — электроны. Течение электронов в направлении от эмиттера к коллектору формирует ток в транзисторе NPN. Как правило, NPN-транзистор является наиболее популярным типом биполярных транзисторов и используется гораздо чаще, потому что подвижность электронов выше, чем подвижность дырок. Как обсуждалось ранее, NPN-транзистор имеет три вывода — эмиттер, базу и коллектор, как и другие типы.Транзистор NPN в основном используется для усиления и переключения сигналов.
Схема транзистора NPN

На рисунке ниже показаны символ и структура транзистора NPN. Мы можем наблюдать токи цепи, три вывода транзистора и представления значений напряжения в этой структуре. Теперь поговорим о работе NPN-транзисторов.
Обозначение и структура транзистора NPN в цепи (Ссылка: electronicshub.org)
Транзистор NPN рабочий

На рисунке ниже показана схема транзистора NPN с резистивными нагрузками и напряжениями питания.Клемма коллектора всегда подключена к положительному напряжению. Вывод эмиттера имеет соединение с отрицательным источником питания, а вывод базы управляет состояниями ВКЛ / ВЫКЛ транзистора в зависимости от приложенного к нему напряжения.
Транзистор NPN в цепи с резисторами и источниками напряжения (Ссылка: electronicshub.org)
Транзистор NPN работает очень сложно. Как видно на приведенной выше схеме подключения, напряжение питания V _B подключено к клемме базы через нагрузку R _B.Вывод коллектора подключен к напряжению _CC V через нагрузку R _L. Нагрузки R _B и R _L могут ограничивать ток через соответствующие клеммы. В этой системе клеммы коллектора и клеммы базы всегда имеют положительное напряжение по отношению к клемме эмиттера.
Если напряжение базы эквивалентно напряжению эмиттера, то транзистор выключен. В то время как базовое напряжение увеличивается по сравнению с напряжением эмиттера, транзистор все больше переключается, чтобы быть полностью открытым.Если на клемму базы подается достаточное положительное напряжение, то есть в полностью включенном состоянии, генерируется поток электронов, и ток IC проходит через эмиттер на коллектор. Теперь базовая клемма работает как вход, а область коллектор-эмиттер — как выход.
Для правильного протекания тока между эмиттером и коллектором необходимо, чтобы положительное напряжение коллектора было больше, чем напряжение эмиттера транзистора. Между эмиттером и базой есть некоторое падение напряжения, около 0.7V. В результате требование к базовому напряжению превышает падение напряжения 0,7 В; в противном случае транзистор работать не будет. Уравнение тока базы в биполярном NPN-транзисторе:
I_ {B} = (V_ {B} -V_ {BE}) / R_ {B}
где,
V _B = Напряжение смещения базы
I _B = Ток базы
R _B = Сопротивление базы
В _BE = 0,7 В = Входное напряжение база-эмиттер
Вычисляется выходной ток коллектора в обычном эмиттерном NPN-транзисторе с помощью закона напряжения Кирхгофа (KVL).Уравнение для напряжения питания коллектора представлено как:
V_ {CC} = I_ {C} R_ {L} + V_ {CE}
Из приведенного выше уравнения дан ток коллектора для NPN-транзистора с общим эмиттером. как
I_ {C} = (V_ {CC} — V_ {CE}) / R_ {L}
В обычном NPN-транзисторе соотношение между током эмиттера и током коллектора представлено как:
I_ {C} = \ beta I_ {B}
В активной области NPN-транзистор работает как отличный усилитель.В обычном эмиттере полный ток NPN-транзистора, протекающий в транзисторе, определяется как отношение тока коллектора к току базы как I_ {C} / I_ {B}. Это соотношение также известно как «усиление постоянного тока» и не имеет единиц измерения. Это отношение обычно выражается с помощью β, а максимальное значение β составляет около 200. В базовом транзисторе NPN общий коэффициент усиления по току определяется отношением тока коллектора к току эмиттера как I_ {C} / I_ {E}. Это отношение известно как α, и значение обычно равно единице.
Взаимосвязи α, β и γ в транзисторах NPN

Существует взаимосвязь между двумя параметрами отношения β и α, как будет описано ниже.
α = выходной ток / входной ток = усиление постоянного тока для базовой схемы
В NPN-транзисторе с общей базой ток коллектора (IC) является выходным током, а ток эмиттера — входным током (IE).
\ alpha = I_ {C} / I_ {E}
Значение текущего усиления (α) очень близко к единице и немного меньше единицы.Как известно, ток эмиттера равен величине малого базового тока в дополнение к большому току коллектора:
I_ {E} = I_ {C} + I_ {B}
I_ {B} = I_ {E} — I_ {C}
На основе предыдущего уравнения α коллектор:
I_ {c} = \ alpha I_ {E}
I_ {B} = I_ {E} — \ alpha I_ {E}
I_ {B} = I_ {E} (1- \ alpha)
β = Выходной ток / Входной ток = усиление постоянного тока для цепи эмиттера
Здесь ток коллектора — это выходной ток, а ток базы входной ток.
\ beta = I_ {C} / I_ {B}
\ beta = I_ {C} / I_ {E} (1- \ alpha)
\ beta = \ alpha / (1- \ alpha)
На основе приведенных выше уравнений мы можем представить взаимосвязь между α и β как:
\ alpha = \ beta (1- \ alpha) = \ beta / (\ beta +1)
\ beta = \ alpha (1+ \ beta) = \ alpha / (1- \ alpha)
Значение β может варьироваться в диапазоне от 20 до 1000 для маломощных транзисторов, работающих на высоких частотах.Но обычно значение β может иметь значения в диапазоне 50-200.
В коллекторных NPN-транзисторах коэффициент усиления по току известен как отношение тока эмиттера IE к базовому току IB. Этот коэффициент усиления по току определяется как γ.
\ gamma = I_ {E} / I_ {B}
Как известно, ток эмиттера равен:
I_ {E} = I_ {C} + I_ {B}
\ gamma = (I_ {C} + I_ {B}) / I_ {B}
\ gamma = (I_ {C} / I_ {B}) + 1
\ gamma = \ beta +1
Вот отношения между α, β и γ, как показано ниже:
\ alpha = \ beta / (\ beta +1)
\ beta = \ alpha / (1- \ alpha)
\ gamma = \ beta +1
Пример для NPN-транзистора
Здесь мы хотим вычислить базовый ток I _B для переключения резистивной нагрузки 4 мА на NPN-транзисторе.{-3}) / 100 = 40 мкА
В другом случае для расчета тока базы NPN-транзистора для напряжения смещения 10 В и сопротивления базы 200 кОм.
I_ {B} = (V_ {B} -V_ {BE}) / R_ {B}
Для значений V _B = 10 В, В _BE = 0,7 В, В _B = 10 В , R _B = 200 кОм.
Подставив эти значения в уравнение, мы получим:
I_ {B} = (V_ {B} -V_ {BE}) / R_ {B} = (10-0,7) / 200 кОм = 46,5 мкА.
Конфигурация общего эмиттера NPN-транзистора

Типичные схемы конфигурации эмиттера являются одной из трех конфигураций BJT.Эти стандартные схемы конфигурации эмиттеров используются в качестве усилителей напряжения в системах. Как правило, транзисторы BJT включают в себя три клеммы, но нам нужно взять любую из клемм как общую в схемных соединениях. Следовательно, мы используем одну из этих трех клемм в качестве общей клеммы как для выходных, так и для входных действий. В этой конфигурации, если мы используем вывод эмиттера в качестве общего вывода, это называется конфигурацией с общим эмиттером.
Эта конфигурация принимается как одноступенчатая схема усилителя с общим эмиттером.В этой конфигурации база работает как входная клемма, коллектор является клеммой, а эмиттер — общей клеммой. Функция этой схемы начинается с смещения клеммы базы, а это прямое смещение в переходе база-эмиттер. Небольшой ток управляет током, протекающим в транзисторе и в базе. Эта конфигурация всегда работает в линейной области для усиления сигналов на выходе.
Этот усилитель с общим эмиттером обеспечивает инвертированный выход и может иметь очень высокое усиление.На это значение усиления влияют температура и токи смещения. Схемы усилителя с общим эмиттером являются наиболее часто используемой конфигурацией по сравнению с другими конфигурациями BJT из-за их низкого выходного сопротивления и высокого входного сопротивления, и эта конфигурация усилителя также обеспечивает высокий коэффициент усиления по напряжению и по мощности.
Текущее усиление этой конфигурации всегда больше единицы, а обычное значение составляет около 50. Эта конфигурация усилителя в основном используется в приложениях, где нам нужны усилители низкой частоты и радиочастотные схемы.Схема схемы для конфигураций усилителя с общим эмиттером представлена ниже:
Схема конфигурации усилителя с общим эмиттером (Ссылка: electronicshub.org)
Выходные характеристики NPN-транзистора

Кривые выходных характеристик биполярного Семейство транзисторов представлено ниже. Кривые показывают взаимосвязь между напряжением коллектор-эмиттер (VCE) и током коллектора (IC) по отношению к изменяющемуся базовому току (IB).Транзистор находится в состоянии «ВКЛ», когда на его базовый вывод относительно эмиттера подается как минимум небольшой ток и небольшое напряжение; в противном случае транзистор находится в состоянии «ВЫКЛ».
Кривые зависимости между напряжением коллектор-эмиттер (VCE) и током коллектора (IC) по отношению к изменяющемуся базовому току (IB) (Ссылка: electronicshub.org)
На ток коллектора (IC) в основном влияет коллектор. напряжение (В _CE) на уровне 1,0 В, но это значение IC не сильно зависит от этого значения.Как мы знаем, ток эмиттера является добавлением базовых токов к токам коллектора: I_ {E} = I_ {C} + I_ {B}.
Ток, проходящий через резистивную нагрузку (R _L), такой же, как ток коллектора транзистора. Уравнение для тока коллектора представлено следующим образом:
I_ {C} = (V_ {CC} -V_ {CE}) / R_ {L}
Прямая линия показывает ‘Динамическую линию нагрузки’, которая стыковка точек A (с VCE = 0) и B (с IC = 0). Область вдоль этой линии нагрузки описывает «активную область» транзисторов.
Кривые характеристик конфигурации с общим эмиттером используются для расчета тока коллектора в терминах заданного напряжения коллектора и тока базы. Красная линия нагрузки используется для определения точки Q на графике. Наклон красной линии нагрузки пропорционален сопротивлению обратной нагрузки: -1 / R _L.
Применения транзисторов NPN
Здесь перечислены некоторые применения транзисторов NPN:
Транзисторы NPN в основном используются в коммутационных приложениях.
NPN транзисторы используются в схемах усиления.
NPN-транзисторы используются в парных схемах Дарлингтона для усиления слабых сигналов.
Транзисторы NPN используются в приложениях, где нам нужен ток потребления.
NPN-транзисторы используются в некоторых классических схемах усилителей, так же как и в схемах «двухтактных» усилителей.
Транзисторы NPN используются в датчиках температуры.
Транзисторы NPN используются в высокочастотных приложениях.
NPN транзисторы используются в логарифмических преобразователях.
— Объявление —
Что такое транзистор? Типы, использование, принцип работы
Транзистор определяется как полупроводниковое устройство, в основе которого лежат три клеммы для усиления или переключения электронных сигналов и электроэнергии. Эти устройства, обычно классифицируемые на биполярные переходные транзисторы (BJT) и полевые транзисторы (FET), позволяют использовать радиоприемники, компьютеры, калькуляторы и т. Д.которые вы используете сегодня.
Что ж, учитывая, что современные транзисторы, такие как BC547, 2n2222, 2n3904 и т. Д., Используются в микроконтроллерах (например, Arduino) или в приложениях для построения электрических схем, важно, чтобы мы более подробно рассмотрели транзисторы в сегодняшнем блоге.
Типы транзисторов и условные обозначения их схем
Ранее мы упоминали, что существует два типа транзисторов; Биполярные и полевые транзисторы. В этом разделе мы углубимся в каждый тип транзистора и объясним, как он работает.
Что такое BJT (NPN и PNP) и как это работает? Типичный БЮТ
Во-первых, для BJT он поставляется в двух итерациях или версиях; NPN и PNP BJT с обозначениями схем, показанными ниже:
BJT: символы цепей NPN и PNP
Как видите, и в итерациях NPN и PNP контакты помечены; Коллектор (C), база (B) и эмиттер (E). Разницу между ними можно заметить по направлению стрелки; где для NPN стрелка выходит из базы, а для PNP стрелка входит в базу.
Как работает BJT?
Теперь, когда мы определили, что такое BJT, мы рассмотрим, как BJT работают, на простой иллюстрации ниже:
Ref
Для NPN-транзистора он состоит из слоя полупроводника, легированного P, между двумя слоями материала, легированного азотом, где электроны проходят от эмиттера к коллектору. Затем эмиттер «испускает» электроны в базу, при этом база управляет номером. электронов испускает эмиттер. Выброшенные электроны, наконец, собираются коллектором и отправляются в следующую часть цепи.
В то время как для транзистора PNP он состоит из слоя полупроводника с примесью азота между двумя слоями материала с примесью фосфора, где ток базы, поступающий в коллектор, усиливается. По сути, ток по-прежнему контролируется базой, но течет в противоположном направлении. Кроме того, вместо испускания электронов эмиттер в PNP испускает «дырки» (концептуальное отсутствие электронов), которые затем собираются коллектором.
Что такое полевой транзистор и как он работает?
Полевой транзистор, другой тип транзистора, чаще всего классифицируется как MOSFET (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник) и состоит из контактов; Ворота, исток, сток.Благодаря другой конструкции выводов он работает несколько иначе, чем BJT.
Как работает полевой транзистор
Чтобы понять, как работает полевой транзистор, мы рассмотрим типичную принципиальную схему:
Схема MOSFET
Блок, также известный как подложка полупроводника p-типа, действует как основа для MOSFET
Две стороны этой подложки p-типа сделаны сильно легированными примесью n-типа (обозначена как n +)
Выводы стока (исток и сток) затем выводятся из этих двух концевых областей
Вся поверхность подложки покрыта слоем диоксида кремния
Диоксид кремния действует как изоляция
Тонкий Изолированная металлическая пластина затем помещается поверх диоксида кремния, действуя как пластина конденсатора.
Затем вывод затвора выводится из тонкой металлической пластины
Затем формируется цепь постоянного тока путем подключения источника напряжения между этими двумя Области n-типа (отмечены красным)
Когда на затвор подается напряжение, оно генерирует электрическое поле, которое изменяет ширину области канала, где e лектроны текут.Чем шире область канала, тем лучше будет проводимость устройства.
BJT против MOSFET транзистора
Теперь, когда мы рассмотрели оба типа транзисторов; BJT и FET (широко известные MOSFET), давайте посмотрим на их различия, показанные в таблице ниже:
МОП-транзистор BJT
Определение Металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор Биполярный переходной транзистор Аппаратное обеспечение
Конструкция затвора , сток с более сложной структурой 3 клеммы:
Эмиттер, база и коллектор
Принцип работы Для работы MOSFET требуется напряжение на электроде затвора с оксидной изоляцией Для работы BJT , он зависит от тока на базовом выводе
Пригодность для использования Высокомощные приложения для управления током
Аналоговые и цифровые схемы Слаботочные приложения
Какой транзистор выбрать?
Хотя MOSFET имеет преимущества перед BJT, такие как управление напряжением, выбор любого из них зависит от целей вашего приложения.Вот для чего подходит каждый транзистор:
Если вы хотите регулировать поток сильного тока узкими импульсами или для любых приложений с большой мощностью, MOSFET — это то, что вам нужно. достаточно для выполнения работы
Применения транзистора
Транзистор чаще всего используется в качестве электронных переключателей в цифровых схемах или в качестве усилителя.Давайте объясним, как работает каждое приложение.
Транзисторы как переключатели
Переключатели включаются и выключаются, тогда как для транзисторов он действует как таковой, создавая двоичный эффект включения / выключения переключателя, поэтому для его переключения не требуется привод, а вместо этого требуется напряжение. Такое приложение используется для управления потоком энергии к другой части цепи. Другими словами, небольшой ток, протекающий через одну часть транзистора, позволяет протекать гораздо большему току через другую часть транзистора.
Транзисторы как переключатели можно увидеть в микросхемах памяти, где присутствуют миллионы транзисторов, которые включаются и выключаются.
Транзисторы в качестве усилителя
Транзисторы работают не только как переключатели, но и как усилители, принимая крошечные электрические токи и производя гораздо более высокий выходной ток на другом конце. Такие транзисторы обычно используются в слуховых аппаратах, радио и т.
Рекомендуемые транзисторы для использования
Ранее мы установили, что MOSFET является частью семейства полевых транзисторов, что делает его отличным вариантом для управления большим током.Но знаете ли вы, что это первый компактный транзистор, который можно миниатюризировать для широкого спектра применений?
Да! с революцией в электронных технологиях, он постепенно превратился в миниатюрные модули для использования в микроконтроллерах (например, Arduino)
Ниже мы даем рекомендации по MOSFET-транзисторам, идеально подходящим для такого использования!
Grove — МОП-транзистор Grove — MOSFET
Как следует из названия, Grove — MOSFET представляет собой миниатюрный МОП-транзистор, который помогает вам легко управлять проектом высокого напряжения с помощью вашей платы Arduino!
Особенности:
Две винтовые клеммы на плате; один для внешнего источника питания, а другой для устройства, которым вы хотите управлять с помощью
5V — 15V управления напряжением
Благодаря нашей системе Grove вы также сможете использовать наши кабели Grove в режиме Plug and Play, легко добавить или удалить этот транзистор в свой электронный проект!
Хотите узнать больше о Grove — MOSFET? Вы можете посетить страницу продукта здесь, чтобы увидеть его техническое описание, схему и многое другое!
Резюме
Это все, что вам нужно для сегодняшнего руководства по транзисторам.Я надеюсь, что благодаря этому вы получите общее представление о том, что такое транзистор, типы транзисторов (BJT, FET), как они работают и их применение!
Если вы ищете простой интерфейс Arduino с MOSFET, обратите внимание на Grove — MOSFET!
Следите за нами и ставьте лайки:
Теги: bc547, bjt, bjt транзистор, fet, как работает транзистор, mosfet, транзистор mosfet, npn, pnp, транзистор, схема транзистора, функция транзистора, символ транзистора, символы транзистора, типы транзисторов, что такое транзистор
Продолжить чтение
.

ток нагрузки Ic =	напряжение питания Vs
	сопротивление нагрузки R _L

ч _FE (мин)> 5 ×	ток нагрузки Ic
	макс. ток микросхемы

R _B =	Vc × h _FE	где Vc = напряжение питания микросхемы (в простой схеме с одним источником питания это Vs)
	5 × Ic

	МОП-транзистор	BJT
Определение	Металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор	Биполярный переходной транзистор Аппаратное обеспечение

	Конструкция затвора , сток с более сложной структурой	3 клеммы: Эмиттер, база и коллектор
Принцип работы	Для работы MOSFET требуется напряжение на электроде затвора с оксидной изоляцией	Для работы BJT , он зависит от тока на базовом выводе
Пригодность для использования	Высокомощные приложения для управления током Аналоговые и цифровые схемы	Слаботочные приложения

✅ Как подключить npn транзистор

Транзисторы: схема, принцип работы,​ чем отличаются биполярные и полевые

Биполярные транзисторы

NPN и PNP

Полевые транзисторы

N-Channel и P-Channel

Подключение транзисторов для управления мощными компонентами

Соединение транзисторов

Что это такое

Область применения и основной принципы функционирования

Обозначение на электросхемах

Полевые

Биполярные

Комбинированные

Схема подключения транзистора для чайников

Биполярные транзисторы

Электронные печеньки

Arduino, DIY и немного этих ваших линуксов.

Транзистор

Типы транзисторов

Биполярный транзистор

NPN и PNP биполярные транзисторы

Полевый транзистор

Транзистор Дарлингтона

Подключение транзистора

PNP-транзистор: схема подключения. Какая разница между PNP и NPN-транзисторами?

Конструкция прибора

Основные отличия двух типов биполярных транзисторов

Рассмотрим отличия PNP-типа на схеме включения с общей базой

Отличия PNP-типа на примере схемы включения с общим эмиттером

PNP-транзистор: подключение источников напряжения

Работа PNP-транзисторного каскада

Характеристики транзистора

Транзисторные пары в усилительных каскадах

Транзисторные пары в схемах управления электродвигателями

Определение типа транзисторов

Транзисторы: описание, подключение, схема, характеристики

Назначение транзисторов

Биполярные транзисторы.

Полевые транзисторы

Пример

схема подключения. Какая разница между PNP и NPN-транзисторами? :: SYL.ru

Конструкция прибора

Основные отличия двух типов биполярных транзисторов

Рассмотрим отличия PNP-типа на схеме включения с общей базой

Отличия PNP-типа на примере схемы включения с общим эмиттером

PNP-транзистор: подключение источников напряжения

Работа PNP-транзисторного каскада

Характеристики транзистора

Транзисторные пары в усилительных каскадах

Транзисторные пары в схемах управления электродвигателями

Определение типа транзисторов

Схема подключения транзистора для чайников

Что это такое

Область применения и основной принципы функционирования

Обозначение на электросхемах

Полевые

Биполярные

Комбинированные

Схема подключения транзистора для чайников

Транзисторы работающие как реле в ключевом режиме

Биполярный транзистор или полевой

Транзисторное управление двигателями в схемах на микроконтроллере

Похожие посты:

Подключение нагрузки к Ардуино — RadioRadar

Транзисторы принцип работы для чайников. Схемы включения биполярных транзисторов

Транзисторы. Определение и история

Биполярный транзистор. Принцип работы. Основные характеристики

Режимы работы биполярного транзистора

Схемы включения биполярных транзисторов

Схема включения с общим эмиттером

Схема включения с общей базой

Схема включения с общим коллектором

Два слова о каскадах

Другие области применения биполярных транзисторов

Маркировка

Виды транзисторов

Биполярный транзистор

Принцип работы биполярного транзистора

Транзистор в ключевом режиме

Транзисторы: схема, принцип работы, чем отличаются биполярные и полевые