Come utilizzare i transistor

Se hai capito bene come usare i transistor nei circuiti, potresti aver già conquistato metà dell'elettronica e dei suoi principi. In questo post facciamo uno sforzo in questa direzione.

introduzione

I transistor sono dispositivi a semiconduttore a 3 terminali che sono in grado di condurre una potenza relativamente elevata tra i loro due terminali, in risposta a un ingresso di potenza significativamente basso al terzo terminale.

I transistor sono fondamentalmente di due tipi: transistor bipolare a giunzione (BJT) e transistor a effetto di campo a semiconduttore e ossido di metallo ( MOSFET )

Per un BJT, i 3 terminali sono designati come base, emettitore, collettore. Un segnale a bassa potenza attraverso il terminale base / emettitore consente al transistor di commutare un carico di potenza relativamente alto attraverso il suo terminale di collettore.

Per i MOSFET questi sono designati come Gate, Source, Drain. Un segnale a bassa potenza attraverso il terminale Gate / Source consente al transistor di commutare un carico di potenza relativamente alto attraverso il suo terminale del collettore.

Per semplicità discuteremo dei BJT qui, poiché i loro charcaeritics sono meno complessi rispetto ai MOSFET.

I transistor (BJT) sono gli elementi costitutivi di tutti dispositivi semiconduttori trovato oggi. Se non ci fossero transistor non ci sarebbero circuiti integrati o altri componenti semiconduttori. Anche i circuiti integrati sono costituiti da migliaia di transistor a maglia stretta che costituiscono le caratteristiche del particolare chip.

I nuovi appassionati di elettronica di solito hanno difficoltà a gestire questi utili componenti e configurarli come circuiti per un'applicazione prevista.

Qui studieremo le funzioni e il modo di gestire e implementare i transistor bipolari in circuiti pratici.

Come utilizzare i transistor come un interruttore

Transistor bipolari sono generalmente un componente elettronico attivo a tre conduttori che funziona fondamentalmente come un interruttore per accendere o spegnere l'alimentazione di un carico esterno o di uno stadio elettronico associato del circuito.

Di seguito è possibile vedere un classico esempio in cui un transistor è collegato come un file amplificatore emettitore comune :

Questo è il metodo standard per utilizzare qualsiasi transistor come un interruttore per controllare un dato carico. Puoi vedere quando una piccola tensione esterna viene applicata alla base, il transistor si accende e conduce una corrente più pesante attraverso i terminali dell'emettitore del collettore, accendendo un carico maggiore.

Il valore della resistenza di base può essere calcolato utilizzando la formula:

R_b= (Alimentazione di base V_b- Tensione diretta emettitore base) x hFE / corrente di carico

Ricorda inoltre che il negativo o la linea di massa della tensione esterna deve essere collegata con la linea di terra del transistor o l'emettitore, altrimenti la tensione esterna non avrà alcun effetto sul transistor.

Utilizzo del transistor come driver del relè

Ho già spiegato in uno dei miei post precedenti come creare un file circuito di pilotaggio a transistor .

Fondamentalmente utilizza la stessa configurazione mostrata sopra. Ecco il circuito standard per lo stesso:

Se sei confuso riguardo al relè, puoi fare riferimento a questo articolo completo che spiega tutto sulle configurazioni dei relè .

Utilizzo del transistor per accendere il dimmer

La configurazione seguente mostra come un transistor può essere utilizzato come dimmer della luce utilizzando un circuito follower emettitore .

Puoi vedere come il resistore variabile o il vaso è variato, varia anche l'intensità della lampada. Noi lo chiamiamo emettitore-seguace , perché la tensione all'emettitore o ai capi della lampadina segue la tensione alla base del transistor.

Per essere precisi la tensione dell'emettitore sarà di soli 0,7 V dietro la tensione di base. Ad esempio, se la tensione di base è 6 V, l'emettitore sarà 6 - 0,7 = 5,3 V e così via. La differenza di 0,7 V è dovuta alla caduta di tensione diretta minima del transistor attraverso l'emettitore di base.

Qui, la resistenza del potenziometro insieme al resistore da 1 K forma una rete divisoria resistiva alla base del transistor. Quando il cursore del potenziometro viene spostato, la tensione alla base del transistor viene modificata e ciò altera corrispondentemente la tensione dell'emettitore attraverso la lampada e l'intensità della lampada cambia di conseguenza.

Utilizzo del transistor come sensore

Dalle discussioni precedenti potresti aver osservato che il transistor sta facendo una cosa cruciale in tutte le applicazioni. Fondamentalmente sta amplificando la tensione alla sua base consentendo di commutare una grande corrente attraverso il suo collettore emettitore.

Questa caratteristica di amplificazione viene sfruttata anche quando si utilizza un transistor come sensore. L'esempio seguente mostra come può essere utilizzato per rilevare la differenza di luce ambientale e attivare / disattivare un relè di conseguenza.

Anche qui il LDR e il 300 ohm / 5 k preset forma un potenziale divisore alla base del transistor.

Il 300 ohm in realtà non è richiesto. È incluso per garantire che la base del transistor non sia mai completamente messa a terra, e quindi non sia mai completamente disabilitata o spenta. Assicura inoltre che la corrente attraverso l'LDR non possa mai superare un certo limite minimo, indipendentemente dalla luminosità dell'intensità della luce sull'LDR.

Quando è buio, l'LDR ha un'alta resistenza che è molte volte superiore al valore combinato di 300 ohm e del preset 5 K.

A causa di ciò, la base del transistor riceve più tensione lato massa (negativa) rispetto alla tensione positiva e la sua conduzione collettore / emettitore rimane disattivata.

Tuttavia, quando una quantità di luce sufficiente cade sull'LDR, la sua resistenza scende a un valore di pochi kilo-ohm.

Ciò consente alla tensione di base del transistor di salire ben oltre il segno di 0,7 V. Il transistor ora viene polarizzato e attiva il carico del collettore, ovvero il relè.

Come puoi vedere, anche in questa applicazione i transistor stanno sostanzialmente amplificando la piccola tensione di base in modo tale che un carico maggiore sul suo collettore potrebbe essere acceso.

L'LDR può essere sostituito con altri sensori come un termistore per il rilevamento del calore, a sensore dell'acqua per il rilevamento dell'acqua, a fotodiodo per il rilevamento del raggio IR e così via.

Domanda per te: Cosa succede se la posizione dell'LDR e il preset 300/5 K vengono scambiati l'uno con l'altro?

Pacchetti transistor

I transistor sono normalmente riconosciuti dalla loro confezione esterna in cui il particolare dispositivo può essere incorporato. I tipi più comuni di confezione in cui sono racchiusi questi utili dispositivi sono il T0-92, TO-126, TO-220 e TO-3. Cercheremo di capire tutte queste specifiche dei transistor e impareremo anche come usarli in circuiti pratici.

Comprensione dei transistor TO-92 a segnale piccolo:

Transistor come BC547, BC557, BC546, BC548, BC549, ecc. Rientrano tutti in questa categoria.

Questi sono i più elementari del gruppo e vengono utilizzati per applicazioni che coinvolgono basse tensioni e correnti. È interessante notare che questa categoria di transistor è utilizzata più ampiamente e universalmente nei circuiti elettronici a causa dei loro parametri versatili.

Normalmente questi dispositivi sono progettati per gestire tensioni comprese tra 30 e 60 volt attraverso il loro collettore ed emettitore.

La tensione di base non è superiore a 6, ma possono essere facilmente attivati ​​con a livello di tensione a partire da 0,7 volt alla loro base. Tuttavia la corrente deve essere limitata a circa 3 mA.

I tre conduttori di un transistor TO-92 possono essere identificati nel modo seguente:

Tenendo il lato stampato verso di noi, il cavo del lato destro è l'emettitore, quello centrale è la base e la gamba del lato sinistro è il raccoglitore del dispositivo.

AGGIORNARE: Vuoi sapere come usare i transistor con Arduino? Leggilo qui

Come configurare un transistor TO-92 in modo pratico nei progetti

I transistor sono principalmente di due tipi, un tipo NPN e un tipo PNP, entrambi sono complementari tra loro. Fondamentalmente si comportano entrambi allo stesso modo ma nei riferimenti e nelle direzioni opposte.

Ad esempio, un dispositivo NPN richiederà un trigger positivo rispetto alla massa mentre un dispositivo PNP richiederà un trigger negativo con riferimento a una linea di alimentazione positiva per implementare i risultati specificati.

I tre conduttori del transistor spiegato sopra devono essere assegnati con ingressi e uscite specificati per farlo funzionare per una particolare applicazione che ovviamente è per la commutazione di un parametro.

Le derivazioni devono essere assegnate con i seguenti parametri di input e output:

Il l'emettitore di qualsiasi transistor è il pinout di riferimento del dispositivo , il che significa che deve essere assegnato il riferimento di alimentazione comune specificato in modo che i restanti due cavi possano operare con riferimento ad esso.

Un transistor NPN avrà sempre bisogno di un'alimentazione negativa come riferimento, collegata al suo terminale di emettitore per un corretto funzionamento, mentre per un PNP, sarà la linea di alimentazione positiva per il suo emettitore.

Il collettore è il cavo che trasporta il carico di un transistor e il carico che deve essere commutato viene introdotto nel collettore di un transistor (vedi figura).

Il base di un transistor è il terminale di trigger che deve essere applicato con un piccolo livello di tensione in modo che la corrente attraverso il carico possa passare attraverso la linea dell'emettitore rendendo il circuito completo e azionando il carico.

La rimozione dell'alimentazione del grilletto alla base spegne immediatamente il carico o semplicemente la corrente attraverso il collettore e i terminali dell'emettitore.

Comprensione dei transistor di potenza TO-126, TO-220:

Si tratta di transistor di potenza di tipo medio utilizzati per applicazioni che richiedono la commutazione di carichi potenti relativamente potenti, trasformatori, lampade, ecc. E per pilotare dispositivi TO-3, gli esempi tipici sono BD139, BD140, BD135 ecc.

Identificazione delle piedinature BJT

Il vengono identificati i pinout nel modo seguente:

Tenendo il dispositivo con la superficie stampata rivolta verso di voi, il cavo del lato destro è l'emettitore, il cavo centrale è il collettore e il cavo del lato sinistro è la base.

Il funzionamento e il principio di attivazione è esattamente simile a quanto spiegato nella sezione precedente.

Il dispositivo funziona con carichi da 100 mA a 2 A tra il collettore e l'emettitore.

Il trigger di base può essere ovunque da 1 a 5 volt con correnti non superiori a 50 mA a seconda della potenza dei carichi da commutare.

Comprensione dei transistor di potenza TO-3:

Questi possono essere visti in confezioni metalliche come mostrato in figura. Gli esempi comuni di transistor di potenza TO-3 sono 2N3055, AD149, BU205, ecc.

I cavi di un pacchetto TO-3 possono essere identificati come segue:

Tenendo il lato dei cavi del dispositivo verso di voi in modo tale che la parte metallica accanto ai cavi con un'area più ampia sia tenuta verso l'alto (vedi figura), il cavo del lato destro è la base, il cavo del lato sinistro è l'emettitore mentre il corpo metallico del dispositivo costituisce il raccoglitore del pacco.

La funzione e il principio di funzionamento sono quasi gli stessi spiegati per il transistor a segnale piccolo, tuttavia le specifiche di potenza aumentano proporzionalmente come indicato di seguito:

La tensione del collettore-emettitore può essere compresa tra 30 e 400 volt e la corrente tra 10 e 30 ampere.

Il trigger di base dovrebbe essere ottimamente intorno a 5 volt, con livelli di corrente da 10 a 50 mA a seconda dell'entità del carico da attivare. La corrente di attivazione di base è direttamente proporzionale alla corrente di carico.

Hai domande più specifiche? Chiedete loro tramite i vostri commenti, sono qui per risolverli tutti per voi.