Verwendung von Transistoren

Wenn Sie richtig verstanden haben, wie Transistoren in Schaltkreisen verwendet werden, haben Sie möglicherweise bereits die Hälfte der Elektronik und ihrer Prinzipien erobert. In diesem Beitrag bemühen wir uns in diese Richtung.

Einführung

Transistoren sind Halbleiterbauelemente mit 3 Anschlüssen, die in der Lage sind, eine relativ hohe Leistung über ihre beiden Anschlüsse zu leiten, als Reaktion auf eine signifikant niedrige Leistungsaufnahme am dritten Anschluss.

Es gibt grundsätzlich zwei Arten von Transistoren: Bipolartransistor (BJT) und Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor ( MOSFET )

Bei einem BJT werden die 3 Anschlüsse als Basis, Emitter und Kollektor bezeichnet. Ein Signal mit geringer Leistung über dem Basis- / Emitteranschluss ermöglicht es dem Transistor, eine vergleichsweise hohe Leistungslast über seinen Kollektoranschluss zu schalten.

Für MOSFETs werden diese als Gate, Source, Drain bezeichnet. Ein Signal mit geringer Leistung über dem Gate / Source-Anschluss ermöglicht es dem Transistor, eine vergleichsweise hohe Leistungslast über seinen Kollektoranschluss zu schalten.

Der Einfachheit halber werden wir hier auf BJTs eingehen, da ihre Eigenschaften im Vergleich zu MOSFETs weniger komplex sind.

Transistoren (BJTs) sind die Bausteine ​​aller Halbleiterbauelemente heute gefunden. Wenn es keine Transistoren gäbe, gäbe es keine ICs oder andere Halbleiterkomponenten. Sogar ICs bestehen aus 1000 engmaschigen Transistoren, die die Merkmale des jeweiligen Chips ausmachen.

Neue elektronische Bastler finden es normalerweise schwierig, diese nützlichen Komponenten zu handhaben und sie als Schaltkreise für eine beabsichtigte Anwendung zu konfigurieren.

Hier werden wir die Funktionen und die Art und Weise der Handhabung und Implementierung von Bipolartransistoren in praktische Schaltungen untersuchen.

Verwendung von Transistoren wie ein Schalter

Bipolartransistoren sind im Allgemeinen eine aktive elektronische Komponente mit drei Leitungen, die grundsätzlich als Schalter zum Ein- oder Ausschalten der Stromversorgung einer externen Last oder einer zugehörigen elektronischen Stufe der Schaltung fungieren.

Ein klassisches Beispiel ist unten zu sehen, wo ein Transistor als angeschlossen ist gemeinsamer Emitterverstärker ::

Dies ist die Standardmethode zur Verwendung eines Transistors wie eines Schalters zur Steuerung einer bestimmten Last. Sie können sehen, wenn eine kleine externe Spannung an die Basis angelegt wird, der Transistor einschaltet und einen stärkeren Strom über die Kollektor-Emitter-Klemmen leitet, wodurch eine größere Last eingeschaltet wird.

Der Basiswiderstandswert kann mit folgender Formel berechnet werden:

R._b= (Basisversorgung V._b- Basis-Emitter-Durchlassspannung) x hFE / Laststrom

Denken Sie auch daran, dass die negative oder die Erdungsleitung der externen Spannung mit der Transistormasseleitung oder dem Emitter verbunden sein muss, da sonst die externe Spannung keinen Einfluss auf den Transistor hat.

Transistor als Relaistreiber verwenden

Ich habe bereits in einem meiner früheren Beiträge erklärt, wie man eine macht Transistortreiberschaltung .

Grundsätzlich wird die gleiche Konfiguration wie oben gezeigt verwendet. Hier ist die Standardschaltung für das gleiche:

Wenn Sie über das Relais verwirrt sind, können Sie sich auf diesen umfassenden Artikel beziehen, der dies erklärt alles über Relaiskonfigurationen .

Verwenden des Transistors zum Lichtdimmer

Die folgende Konfiguration zeigt, wie ein Transistor mit a als Lichtdimmer verwendet werden kann Emitterfolgerschaltung .

Sie können sehen, wenn der variable Widerstand oder der Topf variiert wird, variiert auch die Lampenintensität. Wir nennen es Emitterfolger , weil die Spannung am Emitter oder an der Glühlampe der Spannung an der Basis des Transistors folgt.

Um genau zu sein, liegt die Emitterspannung nur 0,7 V hinter der Basisspannung. Wenn beispielsweise die Basisspannung 6 V beträgt, beträgt der Emitter 6 - 0,7 = 5,3 V und so weiter. Die Differenz von 0,7 V ist auf den minimalen Durchlassspannungsabfall des Transistors über dem Basisemitter zurückzuführen.

Hier bildet der Topfwiderstand zusammen mit dem 1 K-Widerstand ein Widerstandsteilernetzwerk an der Basis des Transistors. Wenn der Topfschieber bewegt wird, ändert sich die Spannung an der Basis des Transistors, und dies ändert entsprechend die Emitterspannung über der Lampe, und die Lampenintensität ändert sich entsprechend.

Transistor als Sensor verwenden

Bei den obigen Diskussionen haben Sie möglicherweise festgestellt, dass der Transistor in allen Anwendungen eine entscheidende Aufgabe erfüllt. Es verstärkt im Grunde die Spannung an seiner Basis, indem es ermöglicht, dass ein großer Strom über seinen Kollektoremitter geschaltet wird.

Diese Verstärkungsfunktion wird auch ausgenutzt, wenn ein Transistor als Sensor verwendet wird. Das folgende Beispiel zeigt, wie der Unterschied im Umgebungslicht erfasst und ein Relais entsprechend ein- und ausgeschaltet werden kann.

Auch hier die LDR und die 300 Ohm / 5 k voreingestellt bildet einen Potentialteiler an der Basis des Transistors.

Die 300 Ohm werden eigentlich nicht benötigt. Es ist enthalten, um sicherzustellen, dass die Transistorbasis niemals vollständig geerdet ist und daher niemals vollständig deaktiviert oder abgeschaltet wird. Es stellt auch sicher, dass der Strom durch den LDR niemals eine bestimmte Mindestgrenze überschreiten kann, unabhängig davon, wie hell die Lichtintensität auf dem LDR ist.

Wenn es dunkel ist, hat der LDR einen hohen Widerstand, der um ein Vielfaches höher ist als der kombinierte Wert von 300 Ohm und 5 K Preset.

Aufgrund dessen erhält die Transistorbasis mehr erdseitige Spannung (negativ) als die positive Spannung und ihre Kollektor / Emitter-Leitung bleibt ausgeschaltet.

Wenn jedoch genügend Licht auf den LDR fällt, fällt sein Widerstand auf einige Kiloohmwerte ab.

Dadurch kann die Basisspannung des Transistors deutlich über die 0,7-V-Marke ansteigen. Der Transistor wird nun vorgespannt und schaltet die Kollektorlast, dh das Relais, ein.

Wie Sie sehen können, verstärken die Transistoren auch in dieser Anwendung die winzige Basisspannung so, dass eine größere Last an ihrem Kollektor eingeschaltet werden könnte.

Der LDR kann durch andere Sensoren wie z Thermistor zur Wärmeerfassung a Wassersensor für die Wassermessung a Fotodiode für die IR-Strahlabtastung und so weiter.

Frage für dich: Was passiert, wenn die Position des LDR und der 300/5-K-Voreinstellung miteinander vertauscht werden?

Transistorpakete

Transistoren werden normalerweise an ihrem externen Gehäuse erkannt, in das das bestimmte Gerät eingebettet sein kann. Die gebräuchlichsten Pakettypen, in denen diese nützlichen Geräte enthalten sind, sind T0-92, TO-126, TO-220 und TO-3. Wir werden versuchen, all diese Spezifikationen von Transistoren zu verstehen und auch zu lernen, wie man sie in praktischen Schaltungen verwendet.

Grundlegendes zu TO-92-Transistoren für Kleinsignale:

Transistoren wie BC547, BC557, BC546, BC548, BC549 usw. fallen alle unter diese Kategorie.

Diese sind die elementarsten in der Gruppe und werden für Anwendungen mit niedrigen Spannungen und Strömen verwendet. Interessanterweise wird diese Kategorie von Transistoren aufgrund ihrer vielseitigen Parameter am häufigsten und universellsten in elektronischen Schaltungen verwendet.

Normalerweise sind diese Geräte für Spannungen zwischen 30 und 60 Volt an Kollektor und Emitter ausgelegt.

Die Basisspannung beträgt nicht mehr als 6, sie kann jedoch leicht mit a ausgelöst werden Spannungspegel so niedrig wie 0,7 Volt an ihrer Basis. Der Strom muss jedoch auf ca. 3 mA begrenzt werden.

Die drei Leitungen eines TO-92-Transistors können auf folgende Weise identifiziert werden:

Halten Sie die gedruckte Seite in unsere Richtung, die rechte Leitung ist der Emitter, die mittlere ist die Basis und das linke Bein ist der Sammler des Geräts.

AKTUALISIEREN: Möchten Sie wissen, wie man Transistoren mit Arduino verwendet? Lesen Sie es hier

So konfigurieren Sie einen TO-92-Transistor in die Praxis

Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Transistoren, einen NPN-Typ und einen PNP-Typ, die beide komplementär zueinander sind. Grundsätzlich verhalten sich beide gleich, jedoch in entgegengesetzten Richtungen und Richtungen.

Beispielsweise benötigt ein NPN-Gerät einen positiven Trigger in Bezug auf die Erde, während ein PNP-Gerät einen negativen Trigger in Bezug auf eine positive Versorgungsleitung benötigt, um die angegebenen Ergebnisse zu implementieren.

Den drei oben erläuterten Leitungen des Transistors müssen bestimmte Ein- und Ausgänge zugewiesen werden, damit er für eine bestimmte Anwendung funktioniert, die offensichtlich zum Schalten eines Parameters dient.

Den Ableitungen müssen folgende Ein- und Ausgabeparameter zugewiesen werden:

Das Der Emitter eines Transistors ist die Referenzbelegung des Geräts Dies bedeutet, dass die angegebene gemeinsame Versorgungsreferenz zugewiesen werden muss, damit die verbleibenden zwei Leitungen mit Bezug darauf arbeiten können.

Ein NPN-Transistor benötigt immer eine negative Versorgung als Referenz, die an seiner Emitterleitung angeschlossen ist, um ordnungsgemäß zu funktionieren, während er für ein PNP die positive Versorgungsleitung für seinen Emitter ist.

Der Kollektor ist die tragende Leitung eines Transistors, und die Last, die geschaltet werden muss, wird am Kollektor eines Transistors eingeführt (siehe Abbildung).

Das Basis eines Transistors ist der Triggeranschluss, der mit einem kleinen Spannungspegel angelegt werden muss, damit der Strom durch die Last durch die Emitterleitung fließen kann, wodurch die Schaltung vollständig wird und die Last betrieben wird.

Das Entfernen der Triggerversorgung zur Basis schaltet sofort die Last oder einfach den Strom über den Kollektor und die Emitteranschlüsse aus.

Grundlegendes zu TO-126, TO-220 Leistungstransistoren:

Hierbei handelt es sich um mittelgroße Leistungstransistoren, die für Anwendungen verwendet werden, bei denen leistungsstarke, relativ leistungsstarke Lasttransformatoren, Lampen usw. geschaltet werden müssen. Zum Ansteuern von TO-3-Geräten sind die typischen Beispiele BD139, BD140, BD135 usw.

BJT-Pinbelegung identifizieren

Das Pinbelegung werden identifiziert auf folgende Art:

Halten Sie das Gerät so, dass die bedruckte Oberfläche Ihnen zugewandt ist. Die rechte Leitung ist der Emitter, die mittlere Leitung ist der Kollektor und die linke Seite ist die Basis.

Die Funktionsweise und das Auslöseprinzip sind genau ähnlich wie im vorherigen Abschnitt erläutert.

Das Gerät wird mit Lasten von 100 mA bis 2 Ampere über den Kollektor bis zum Emitter betrieben.

Der Basisauslöser kann zwischen 1 und 5 Volt liegen, wobei die Ströme je nach Leistung der zu schaltenden Lasten 50 mA nicht überschreiten.

Grundlegendes zu TO-3-Leistungstransistoren:

Diese sind in Metallgehäusen zu sehen, wie in der Abbildung gezeigt. Die gängigen Beispiele für TO-3-Leistungstransistoren sind 2N3055, AD149, BU205 usw.

Die Leads eines TO-3-Pakets können wie folgt identifiziert werden:

Halten Sie die Leitungsseite des Geräts so in Ihre Richtung, dass das Metallteil neben den Leitungen mit der größeren Fläche nach oben gehalten wird (siehe Abbildung). Die rechte Leitung ist die Basis, die linke Leitung ist der Emitter, während der Metallkörper des Geräts bildet den Sammler des Pakets.

Die Funktions- und Funktionsweise entspricht in etwa der für den Kleinsignaltransistor erläuterten, jedoch erhöhen sich die Leistungsspezifikationen proportional wie folgt:

Die Kollektor-Emitter-Spannung kann zwischen 30 und 400 Volt und der Strom zwischen 10 und 30 Ampere liegen.

Der Basisauslöser sollte optimalerweise bei 5 Volt liegen, wobei die Strompegel je nach Größe der auszulösenden Last zwischen 10 und 50 mA liegen. Der Basisauslösestrom ist direkt proportional zum Laststrom.

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