Hoe transistors te gebruiken

Als je goed hebt begrepen hoe je transistors in circuits moet gebruiken, heb je misschien al de helft van de elektronica en zijn principes overwonnen. In deze post doen we ons best in deze richting.

Invoering

Transistors zijn halfgeleiderinrichtingen met drie aansluitingen die relatief hoog vermogen kunnen geleiden over hun twee aansluitingen, als reactie op een aanzienlijk laag ingangsvermogen bij de derde aansluiting.

Transistors zijn in principe van twee soorten: bipolaire junctie-transistor (BJT), en metaal-oxide-halfgeleider veldeffecttransistor ​ MOSFET ​

Voor een BJT worden de 3 terminals aangeduid als basis, zender, verzamelaar. Een signaal met laag vermogen over de basis / emitteraansluiting stelt de transistor in staat om een ​​relatief hoge vermogensbelasting over zijn collectorterminal te schakelen.

Voor MOSFET's worden deze aangeduid als Gate, Source, Drain. Een signaal met laag vermogen over de Gate / Source-aansluiting stelt de transistor in staat om een ​​relatief hoge vermogensbelasting over de collectorterminal te schakelen.

Eenvoudigheidshalve zullen we BJT's hier bespreken, aangezien hun kenmerken minder complex zijn in vergelijking met MOSFET's.

Transistors (BJT's) zijn de bouwstenen van allemaal halfgeleiderinrichtingen vandaag gevonden. Als er geen transistors zouden zijn, zouden er geen IC's of andere halfgeleidercomponenten zijn. Zelfs IC's zijn opgebouwd uit duizenden nauw met elkaar verbonden transistors die de kenmerken van de specifieke chip vormen.

Nieuwe elektronische hobbyisten vinden het meestal moeilijk om met deze nuttige componenten om te gaan en ze te configureren als schakelingen voor een beoogde toepassing.

Hier bestuderen we de functies en de manier waarop bipolaire transistors worden verwerkt en geïmplementeerd in praktische circuits.

Transistors gebruiken als een schakelaar

Bipolaire transistors zijn over het algemeen een actieve elektronische component met drie leidingen die fundamenteel werken als een schakelaar voor het in- of uitschakelen van de stroom naar een externe belasting of een bijbehorende elektronische trap van het circuit.

Een klassiek voorbeeld is hieronder te zien, waar een transistor is aangesloten als een gemeenschappelijke emitterversterker ​

Dit is de standaardmethode om een ​​transistor als een schakelaar te gebruiken voor het regelen van een bepaalde belasting. U kunt zien wanneer een kleine externe spanning op de basis wordt toegepast, de transistor wordt ingeschakeld en zwaardere stroom geleidt over de collector-emitteraansluitingen, waardoor een grotere belasting wordt ingeschakeld.

De basisweerstandswaarde kan worden berekend met behulp van de formule:

R_b= (Basisvoeding V_b- Base-Emitter Forward Voltage) x hFE / Load Current

Onthoud ook dat de negatieve of de aardingslijn van de externe spanning moet worden verbonden met de aardingslijn van de transistor of de emitter, anders heeft de externe spanning geen effect op de transistor.

Transistor gebruiken als een relaisstuurprogramma

Ik heb in een van mijn eerdere berichten al uitgelegd hoe je een transistor stuurcircuit ​

In principe gebruikt het dezelfde configuratie als hierboven weergegeven. Hier is het standaardcircuit voor hetzelfde:

Als u niet zeker weet wat het relais is, kunt u dit uitgebreide artikel raadplegen waarin wordt uitgelegd alles over relaisconfiguraties ​

Transistor gebruiken om dimmer te verlichten

De volgende configuratie laat zien hoe een transistor kan worden gebruikt als lichtdimmer met een zendervolger circuit ​

Je kunt zien dat de variabele weerstand of de pot gevarieerd is, de intensiteit van de lamp varieert ook. We noemen het zender-volger , omdat de spanning aan de emitter of over de lamp de spanning aan de basis van de transistor volgt.

Om precies te zijn zal de emitterspanning slechts 0,7 V achter de basisspanning liggen. Als de basisspanning bijvoorbeeld 6 V is, is de emitter 6 - 0,7 = 5,3 V enzovoort. Het verschil van 0,7 V is te wijten aan de minimale voorwaartse spanningsval van de transistor over de basisemitter.

Hier vormt de potweerstand samen met de 1 K-weerstand een weerstandsverdelernetwerk aan de basis van de transistor. Terwijl de potschuif wordt bewogen, verandert de spanning aan de basis van de transistor, en dit verandert dienovereenkomstig de emitterspanning over de lamp, en de lampintensiteit verandert dienovereenkomstig.

Transistor als sensor gebruiken

Uit de bovenstaande discussies heb je misschien opgemerkt dat de transistor één cruciaal ding doet in alle toepassingen. Het versterkt in feite de spanning aan de basis door een grote stroom over de collector-emitter te schakelen.

Deze versterkende functie wordt ook benut wanneer een transistor als sensor wordt gebruikt. Het volgende voorbeeld laat zien hoe het kan worden gebruikt om het verschil in omgevingslicht te detecteren en dienovereenkomstig een relais AAN / UIT te schakelen.

Ook hier de LDR en de 300 ohm / 5 k vooraf ingesteld vormt een potentiaalverdeler aan de basis van de transistor.

De 300 ohm is eigenlijk niet nodig. Het is inbegrepen om ervoor te zorgen dat de transistorbasis nooit volledig is geaard en dus nooit volledig wordt uitgeschakeld of uitgeschakeld. Het zorgt er ook voor dat de stroom door de LDR nooit een bepaalde minimumlimiet kan overschrijden, hoe helder de lichtintensiteit ook is op de LDR.

Als het donker is, heeft de LDR een hoge weerstand die vele malen hoger is dan de gecombineerde waarde van de 300 ohm en de 5 K preset.

Hierdoor krijgt de transistorbasis meer aarde-zijde spanning (negatief) dan de positieve spanning, en blijft de collector / emittergeleiding uitgeschakeld.

Wanneer er echter voldoende licht op de LDR valt, zakt de weerstand tot enkele kilo-ohm.

Hierdoor kan de basisspanning van de transistor ruim boven de 0,7 V-markering stijgen. De transistor wordt nu voorgespannen en schakelt de collectorbelasting in, dat wil zeggen het relais.

Zoals je kunt zien, versterken de transistors ook in deze toepassing in feite de kleine basisspanning, zodat een grotere belasting bij de collector kan worden ingeschakeld.

De LDR kan worden vervangen door andere sensoren zoals een thermistor voor warmtedetectie, a watersensor voor waterdetectie, a fotodiode voor IR-stralingsdetectie, enzovoort.

Vraag voor jou: Wat gebeurt er als de positie van de LDR en de 300/5 K preset met elkaar worden verwisseld?

Transistor-pakketten

Transistors worden normaal gesproken herkend aan hun externe pakket waarin het specifieke apparaat kan zijn ingebed. De meest voorkomende soorten pakketten waarin deze handige apparaten zijn opgenomen, zijn de T0-92, TO-126, TO-220 en TO-3. We zullen proberen al deze specificaties van transistors te begrijpen en ook leren hoe we ze in praktische circuits kunnen gebruiken.

Inzicht in Small Signal TO-92 transistors:

Transistors zoals BC547, BC557, BC546, BC548, BC549, enz. Vallen allemaal onder deze categorie.

Dit zijn de meest elementaire van de groep en worden gebruikt voor toepassingen met lage spanningen en stromen. Interessant is dat deze categorie transistors het meest uitgebreid en universeel wordt gebruikt in elektronische schakelingen vanwege hun veelzijdige parameters.

Normaal gesproken zijn deze apparaten ontworpen om spanningen tussen de 30 en 60 volt over hun collector en emitter te verwerken.

De basisspanning is niet meer dan 6, maar ze kunnen gemakkelijk worden geactiveerd met een spanningsniveau zo laag als 0,7 volt op hun basis. De stroom moet echter worden beperkt tot ongeveer 3 mA.

De drie draden van een TO-92-transistor kunnen op de volgende manier worden geïdentificeerd:

Terwijl we de bedrukte kant naar ons toe houden, is de rechterzijgeleider de zender, de middelste is de basis en de linkerzijpoot is de verzamelaar van het apparaat.

BIJWERKEN: Wil je weten hoe je transistors kunt gebruiken met Arduino? Lees het hier

Hoe een TO-92-transistor in praktische ontwerpen te configureren

Transistors zijn hoofdzakelijk van twee typen, een NPN-type en een PNP-type, beide zijn complementair aan elkaar. In principe gedragen ze zich allebei op dezelfde manier, maar in tegengestelde referenties en richtingen.

Een NPN-apparaat heeft bijvoorbeeld een positieve trigger nodig met betrekking tot de grond, terwijl een PNP-apparaat een negatieve trigger nodig heeft met verwijzing naar een positieve toevoerleiding voor het implementeren van de gespecificeerde resultaten.

De drie draden van de transistor die hierboven zijn uitgelegd, moeten worden toegewezen met gespecificeerde inputs en outputs om deze te laten werken voor een bepaalde toepassing, wat uiteraard bedoeld is om een ​​parameter te schakelen.

Aan de afleidingen moeten de volgende invoer- en uitvoerparameters worden toegewezen:

De emitter van een transistor is de referentie-pinout van het apparaat , wat betekent dat er de gespecificeerde gemeenschappelijke voedingsreferentie aan moet worden toegewezen, zodat de resterende twee leads kunnen werken met verwijzing ernaar.

Een NPN-transistor heeft altijd een negatieve voeding nodig als referentie, aangesloten op zijn emitterleiding voor een goede werking, terwijl dit voor een PNP de positieve voedingslijn voor zijn emitter zal zijn.

De collector is de lastdragende leiding van een transistor en de te schakelen belasting wordt bij de collector van een transistor ingevoerd (zie figuur).

De basis van een transistor is de trigger-aansluiting die moet worden toegepast met een klein spanningsniveau zodat de stroom door de belasting kan passeren, over naar de emitterlijn, waardoor het circuit compleet is en de belasting wordt bediend.

Het verwijderen van de triggervoeding naar de basis schakelt onmiddellijk de belasting uit of gewoon de stroom over de collector- en de emitteraansluitingen.

Inzicht in TO-126, TO-220 Power Transistors:

Dit zijn middelgrote type vermogenstransistors die worden gebruikt voor toepassingen waarbij krachtige, relatief krachtige belastingen, zoals transformatoren, lampen enz. Moeten worden geschakeld en voor het aansturen van TO-3-apparaten, typische eg's zijn BD139, BD140, BD135 enz.

BJT-pinouts identificeren

De pinout worden geïdentificeerd op de volgende manier:

Houd het apparaat vast met het bedrukte oppervlak naar u toe gericht, de geleider aan de rechterkant is de zender, de middelste kabel is de verzamelaar en de geleider aan de linkerkant is de basis.

De werking en het triggeringprincipe zijn exact gelijk aan wat in de vorige paragraaf is uitgelegd.

Het apparaat wordt bediend met belastingen overal van 100 mA tot 2 ampère over hun collector tot emitter.

De basistrigger kan overal van 1 tot 5 volt zijn met stromen van maximaal 50 mA, afhankelijk van het vermogen van de te schakelen belastingen.

Inzicht in TO-3 Power Transistors:

Deze zijn te zien in metalen verpakkingen zoals weergegeven in de afbeelding. De meest voorkomende voorbeelden van TO-3 vermogenstransistors zijn 2N3055, AD149, BU205, enz.

De afleidingen van een TO-3-pakket kunnen als volgt worden geïdentificeerd:

Houd de kabelzijde van het apparaat naar u toe zodat het metalen deel naast de kabels met een groter oppervlak naar boven wordt gehouden (zie afbeelding), de kabel aan de rechterkant is de basis, de kabel aan de linkerkant is de zender terwijl de metalen behuizing van het apparaat vormt de verzamelaar van het pakket.

De functie en het werkingsprincipe zijn ongeveer hetzelfde als uitgelegd voor de kleine signaaltransistor, maar de vermogensspecificaties nemen proportioneel toe zoals hieronder weergegeven:

De spanning van de collector-emitter kan ergens tussen de 30 en 400 volt liggen en de stroom tussen de 10 en 30 ampère.

De basistrigger moet optimaal rond de 5 volt zijn, met stroomniveaus van 10 tot 50 mA, afhankelijk van de grootte van de te triggeren belasting. De basis-activeringsstroom is recht evenredig met de belastingsstroom.

Heeft u meer specifieke vragen? Stel ze alstublieft via uw opmerkingen, ik ben hier om ze allemaal voor u op te lossen.