אם הבנתם נכון, כיצד להשתמש בטרנזיסטורים במעגלים, אולי כבר כבשתם מחצית מהאלקטרוניקה ועקרונותיה. בפוסט זה אנו מתאמצים בכיוון זה.
מבוא
טרנזיסטורים הם 3 התקני מוליכים למחצה סופניים אשר מסוגלים להעביר הספק גבוה יחסית על פני שני המסופים שלהם, בתגובה להזנת הספק נמוכה משמעותית במסוף השלישי.
טרנזיסטורים הם בעצם משני סוגים: טרנזיסטור צומת דו קוטבי (BJT), ו טרנזיסטור אפקט שדה מוליך למחצה מתכת ( MOSFET )
עבור BJT, שלושת המסופים מוגדרים כבסיס, פולט, אספן. אות הספק נמוך על פני מסוף בסיס / פולט מאפשר לטרנזיסטור להחליף עומס הספק גבוה יחסית על גבי מסוף הקולט שלו.
עבור MOSFET אלה מוגדרים כשער, מקור, ניקוז. אות הספק נמוך מעבר למסוף שער / מקור מאפשר לטרנזיסטור להחליף עומס הספק גבוה יחסית על מסוף הקולט שלו.
למען הפשטות נדון כאן ב- BJT, מכיוון שהכרכריות שלהם מורכבת פחות בהשוואה ל- MOSFET.
טרנזיסטורים (BJT) הם אבני הבניין של כולם התקני מוליכים למחצה נמצא היום. אם לא היו טרנזיסטורים לא היו שום ICs או כל רכיב מוליך למחצה אחר. אפילו מכשירי IC מורכבים מ -1000 טרנזיסטורים סרוגים הדוקים המהווים את התכונות של השבב המסוים.
חובבים אלקטרוניים חדשים בדרך כלל מתקשים לטפל ברכיבים שימושיים אלה ולהגדיר אותם כמעגלים ליישום המיועד.
כאן נלמד את הפונקציות ואת דרך הטיפול והטמעת טרנזיסטורים דו-קוטביים במעגלים מעשיים.
כיצד להשתמש בטרנזיסטורים כמו מתג
טרנזיסטורים דו קוטביים הם בדרך כלל רכיב אלקטרוני פעיל בעל שלושה עופרת הפועל ביסודו כמתג להפעלה או כיבוי חשמל לעומס חיצוני או שלב אלקטרוני משויך של המעגל.
דוגמה קלאסית ניתן לראות להלן, שם מחובר טרנזיסטור כ- מגבר פולט נפוץ :
זוהי השיטה הסטנדרטית לשימוש בכל טרנזיסטור כמו מתג לשליטה בעומס נתון. אתה יכול לראות מתי מפעילים מתח חיצוני קטן על הבסיס, הטרנזיסטור נדלק ומוליך זרם כבד יותר על גבי מסופי פולט הקולט, ומפעיל עומס גדול יותר.
ניתן לחשב את ערך הנגד הבסיסי באמצעות הנוסחה:
רב= (אספקת בסיס V.ב- מתח קדימה בסיס פולט) x hFE / עומס זרם
זכרו גם כי, קו החיבור השלילי או הקרקע של המתח החיצוני חייב להיות מחובר לקו הארקה הטרנזיסטורי או לפולט, אחרת למתח החיצוני לא תהיה כל השפעה על הטרנזיסטור.
שימוש בטרנזיסטור כמניע ממסר
כבר הסברתי באחד מהפוסטים הקודמים שלי לגבי אופן הכנת a מעגל נהג טרנזיסטור .
בעיקרון הוא משתמש באותה תצורה כפי שמוצג לעיל. הנה המעגל הסטנדרטי עבור אותו:
אם אתה מבולבל לגבי הממסר, אתה יכול להתייחס למאמר מקיף זה המסביר הכל על תצורות ממסר .
שימוש בטרנזיסטור לעמעום אור
התצורה הבאה מראה כיצד ניתן להשתמש בטרנזיסטור כעמעם אור באמצעות מעגל עוקב פולט .
אתה יכול לראות כי הנגד המשתנה או הסיר מגוון, גם עוצמת המנורה משתנה. אנחנו קוראים לזה פולט-חסיד מכיוון שהמתח בפולט או על פני הנורה עוקב אחר המתח שבבסיס הטרנזיסטור.
אם לדייק, מתח הפולט יהיה רק 0.7 וולט מאחורי מתח הבסיס. לדוגמא, אם מתח הבסיס הוא 6 וולט, הפולט יהיה 6 - 0.7 = 5.3 וולט וכן הלאה. ההפרש של 0.7 וולט נובע מדירוג ירידת המתח המינימלי של הטרנזיסטור על פני פולט הבסיס.
הנה, התנגדות הסיר יחד עם הנגד K 1 יוצרת רשת מחיצות התנגדות בבסיס הטרנזיסטור. עם הזזת מחוון הסיר, מתח המתח בבסיס הטרנזיסטור משתנה, ובהתאם לכך משנה את מתח הפולט על פני המנורה, ועוצמת המנורה משתנה בהתאם.
שימוש בטרנזיסטור כחיישן
מהדיונים שלעיל היית מצפה שהטרנזיסטור עושה דבר מכריע אחד בכל היישומים. זה בעצם מגביר את המתח שבבסיסו בכך שהוא מאפשר לעבור לזרם גדול על פולט הקולט שלו.
תכונת הגברה זו מנוצלת גם כאשר הטרנזיסטור משמש כחיישן. הדוגמה הבאה מראה כיצד ניתן לחוש בהבדל באור הסביבה ולהפעיל / לכבות ממסר בהתאם.
גם כאן ה LDR ואת 300 אוהם / 5 k מוגדר מראש יוצר מחלק פוטנציאלי בבסיס הטרנזיסטור.
300 אוהם למעשה לא נדרש. הוא כלול בכדי להבטיח כי בסיס הטרנזיסטור לעולם אינו מקורקע לחלוטין, ולכן הוא לעולם אינו מושבת או מושבת. זה גם מבטיח שהזרם דרך ה- LDR לעולם לא יכול לחרוג מגבול מינימלי מסוים, לא משנה כמה עוצמת האור בהירה ב- LDR.
כשחשוך, ל- LDR יש התנגדות גבוהה שגדולה פי כמה מהערך המשולב של 300 אוהם והגדרה מוגדרת מראש של 5 K.
בשל כך בסיס הטרנזיסטור מקבל מתח צדדי הקרקעי יותר (שלילי) מהמתח החיובי, והולכת הקולט / הפולט שלו נשארת כבויה.
אולם כאשר נופל מספיק אור על ה- LDR, עמידותו יורדת לכמה קילו-אוהם.
זה מאפשר למתח הבסיס של הטרנזיסטור לעלות הרבה מעבר ל -0.7 וולט. הטרנזיסטור כעת מוטה ומפעיל את עומס הקולט, כלומר הממסר.
כפי שאתה יכול לראות, גם ביישום זה הטרנזיסטורים בעצם מגבירים את מתח הבסיס הזעיר כך שניתן יהיה להפעיל עומס גדול יותר בקולט שלו.
ניתן להחליף את ה- LDR בחיישנים אחרים כמו a תרמיסטור לחישת חום, א חיישן מים לחישה במים, א פוטודיודה לחישת קרן IR וכו '.
שאלה בשבילך: מה קורה אם מיקום ה- LDR וההגדרה המוקדמת 300/5 K מוחלפים זה עם זה?
חבילות טרנזיסטור
טרנזיסטורים מוכרים בדרך כלל על ידי החבילה החיצונית שלהם שבה ניתן להטמיע את המכשיר המסוים. סוגי החבילות הנפוצים ביותר שבהם כלולים מכשירים שימושיים אלה הם T0-92, TO-126, TO-220 ו- TO-3. ננסה להבין את כל מפרטי הטרנזיסטורים הללו וגם ללמוד כיצד להשתמש בהם במעגלים מעשיים.
הבנת אות קטן TO-92 טרנזיסטורים:
טרנזיסטורים כמו BC547, BC557, BC546, BC548, BC549, וכו 'כולם מתחילים בקטגוריה זו.
אלה הם היסודיים ביותר בקבוצה ומשמשים ליישומים הכוללים מתחים וזרמים נמוכים. מעניין שקטגוריה זו של טרנזיסטורים משמשת באופן נרחב ואוניברסלי ביותר במעגלים אלקטרוניים בשל הפרמטרים המגוונים שלהם.
בדרך כלל מכשירים אלה מיועדים לטפל במתח בכל מקום בין 30 ל 60 וולט על פני הקולט והפולט שלהם.
מתח הבסיס אינו עולה על 6, אך ניתן להפעיל אותם בקלות באמצעות a רמת מתח נמוכה עד 0.7 וולט בבסיס שלהם. עם זאת יש להגביל את הזרם ל- 3 mA בערך.
ניתן לזהות את שלושת המוליכים של טרנזיסטור TO-92 באופן הבא:
כששומרים את הצד המודפס כלפינו, המוליך בצד ימין הוא הפולט, המרכזי הוא הבסיס והרגל בצד שמאל היא אספן המכשיר.
עדכון: רוצה לדעת כיצד להשתמש בטרנזיסטורים עם ארדואינו? קרא את זה כאן
כיצד להגדיר טרנזיסטור TO-92 למעשי המעשי
טרנזיסטורים הם בעיקר משני סוגים, מסוג NPN וסוג PNP, שניהם משלימים זה את זה. בעיקרון שניהם מתנהגים באותה צורה אך בהפניות והכוונות הפוכות.
לדוגמא מכשיר NPN ידרוש טריגר חיובי ביחס לקרקע ואילו מכשיר PNP ידרוש טריגר שלילי בהתייחס לקו אספקה חיובי ליישום התוצאות שצוינו.
לשלושת ההובלות של הטרנזיסטור שהוסבר לעיל יש להקצות כניסות ויציאות שצוינו כדי לגרום לו לעבוד עבור יישום מסוים שברור שהוא מיועד להחלפת פרמטר.
יש להקצות את הלידים עם פרמטרי הקלט והפלט הבאים:
ה פולט של כל טרנזיסטור הוא נקודת ההפניה של המכשיר כלומר, יש להקצות לו את ההפניה המשותפת שצוינה לספק כך ששני ההובלות הנותרות יוכלו לפעול בהתייחס אליו.
טרנזיסטור NPN תמיד יזדקק לאספקה שלילית כהפניה, המחוברת בעופרת הפולט שלה לצורך תפקוד תקין, ואילו עבור PNP, היא תהיה קו האספקה החיובי לפולט שלה.
הקולט הוא מוליך העומס של טרנזיסטור והעומס שצריך להחליף מוצג בקולט הטרנזיסטור (ראה איור).
ה בסיס טרנזיסטור הוא מסוף ההדק אשר נדרש להיות מיושם עם רמת מתח קטנה כך שהזרם דרך העומס יכול לעבור, מעבר לקו הפולט מה שהופך את המעגל להשלים ולהפעיל את העומס.
הסרת אספקת ההדק לבסיס מכבה מייד את העומס או פשוט את הזרם על פני הקולט ומסופי הפולט.
הבנת טרנזיסטורי כוח TO-126, TO-220:
אלה סוגים בינוניים של טרנזיסטורי הספק המשמשים ליישומים הדורשים החלפה של עומסים חזקים יחסית, שנאי, מנורות וכו 'וכדי להניע התקני TO-3, למשל: BD139, BD140, BD135 וכו'.
זיהוי פינוי בוטים של BJT
ה pinout מזוהים באופן הבא:
מחזיק את המכשיר עם המשטח המודפס כלפיך, העופרת בצד ימין היא הפולט, העופרת המרכזית היא האספן והעופרת בצד שמאל היא הבסיס.
התפקוד ועיקרון ההדק דומה בדיוק למה שהוסבר בסעיף הקודם.
המכשיר מופעל בעומסים בין 100 mA ל -2 אמפר על פני האספן שלהם לפולט.
ההדק הבסיסי יכול להיות בין 1 ל -5 וולט עם זרמים שלא יעלה על 50 mA, תלוי בעוצמת העומסים שיועברו.
הבנת טרנזיסטורי כוח TO-3:
אלה ניתן לראות באריזות מתכתיות כפי שמוצג באיור. הדוגמאות הנפוצות לטרנזיסטורי כוח TO-3 הם 2N3055, AD149, BU205 וכו '.
ניתן לזהות את המובילים של חבילת TO-3 באופן הבא:
מחזיקים את הצד המוביל של המכשיר אליכם כך שחלק המתכת ליד המוליכים שיש להם שטח גדול יותר מוחזק כלפי מעלה (ראו איור), המוליך בצד ימין הוא הבסיס, המוליך בצד שמאל הוא הפולט ואילו הגוף המתכתי של המכשיר מהווה את אספן החבילה.
עיקרון הפונקציה וההפעלה זהה כמעט להסבר לטרנזיסטור האות הקטן, אולם מפרט הכוח גדל באופן יחסי כמפורט להלן:
מתח אספן-פולט יכול להיות בין 30 ל -400 וולט וזרם בין 10 ל -30 אמפר.
הדק הבסיס צריך להיות אופטימלי סביב 5 וולט, עם רמות זרם בין 10 ל 50 mA תלוי בגודל העומס שיופעל. זרם ההדק הבסיסי הוא ביחס ישר לזרם העומס.
יש לך שאלות ספציפיות יותר? אנא שאל אותם באמצעות הערותיך, אני כאן כדי לפתור את כולם בשבילך.
קודם: פרויקטים פשוטים של תחביבים אלקטרוניים הבא: כיצד להכין מיישר גשר
