Osnove tranzistorjev - Vadnica za tranzistor BD139 in BD140: 7 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Hej, kaj je, fantje! Akarsh tukaj iz CETech -a.

Danes bomo pridobili nekaj znanja o elektrarni majhnih, a veliko večjih delovnih tranzistorskih vezij.

V bistvu bomo razpravljali o nekaterih osnovah, povezanih s tranzistorji, nato pa bomo pregledali nekaj uporabnega znanja o določeni vrsti tranzistorjev, znanih kot močnostni tranzistorji BD139 in BD140.

In proti koncu bomo razpravljali tudi o nekaterih tehničnih specifikacijah. Upam, da ste navdušeni. Pa začnimo.

1. korak: Pridobite PCB za izdelavo vaših projektov

Za poceni naročilo PCB -jev na spletu morate preveriti PCBWAY!

Dobiš 10 kakovostnih PCB -jev, izdelanih in poceni poslanih na tvoj prag. Pri prvem naročilu boste prejeli tudi popust pri pošiljanju. Naložite svoje datoteke Gerber na PCBWAY, da bodo izdelane kakovostno in hitro. Oglejte si njihovo spletno funkcijo Gerber viewer. Z nagradnimi točkami lahko v njihovi trgovini s spominki dobite brezplačne stvari.

Korak: Kaj je tranzistor

Tranzistor je osnovni gradnik vseh elektronskih vezij, ki se uporabljajo danes. Vsak aparat okoli nas vsebuje tranzistorje. Lahko rečemo, da je analogna elektronika brez tranzistorja nepopolna.

To je polprevodniška naprava s tremi sponkami, ki se uporablja za ojačanje ali preklapljanje elektronskih signalov in električne energije. Sestavljen je iz polprevodniškega materiala, običajno z najmanj tremi priključki za povezavo z zunanjim vezjem. Napetost ali tok, ki deluje na en par priključkov tranzistorja, krmili tok skozi drug par sponk. Ker je nadzorovana (izhodna) moč lahko večja od krmilne (vhodne) moči, lahko tranzistor ojača signal. Danes so nekateri tranzistorji pakirani posamično, veliko več pa jih je vgrajenih v integrirana vezja.

Večina tranzistorjev je narejenih iz zelo čistega silicija, nekateri pa iz germanija, včasih pa se uporabljajo tudi nekateri drugi polprevodniški materiali. Tranzistor ima lahko v tranzistorju s poljskim učinkom samo eno vrsto nosilca naboja ali pa ima v tranzistorjih z bipolarnim stičiščem dve vrsti nosilcev naboja.

Tranzistorji so sestavljeni iz treh delov: osnove, zbiralnika in oddajnika. Osnova je naprava za krmiljenje vrat za večjo oskrbo z električno energijo. Zbiralec zbira nosilce naboja, oddajnik pa je izhod za te nosilce.

3. korak: Razvrstitev tranzistorjev

Tranzistorji so dveh vrst:-

1) Bipolarni spojni tranzistor: Bipolarni tranzistor (BJT) je vrsta tranzistorja, ki uporablja elektrone in luknje kot nosilce naboja. Bipolarni tranzistor omogoča majhnemu toku, vbrizganemu na enem od njegovih priključkov, da nadzoruje veliko večji tok, ki teče med dvema drugim priključkoma, zaradi česar je naprava sposobna ojačanja ali preklapljanja. BJT sta dve vrsti, znani kot NPN in PNP tranzistorji. V tranzistorjih NPN so elektroni večini nosilcev naboja. Sestavljen je iz dveh plasti n-tipa, ločenih s plastjo p-tipa. Po drugi strani pa tranzistorji PNP uporabljajo luknje kot svoje večinske nosilce naboja in so sestavljeni iz dveh slojev tipa p, ločenih s plastjo tipa n.

2) Tranzistorji z efektom polja: Tranzistorji s poljskim učinkom so unipolarni tranzistorji in uporabljajo samo eno vrsto nosilca naboja. Tranzistorji FET imajo tri priključke: vrata (G), odtok (D) in vir (S). Tranzistorji FET so razvrščeni v tranzistorje spojnih poljskih učinkov (JFET) in FET z izoliranimi vrati (IG-FET) ali tranzistorje MOSFET. Za povezave v vezju upoštevamo tudi četrti terminal, imenovan osnova ali podlaga. Tranzistorji FET imajo nadzor nad velikostjo in obliko kanala med virom in odtokom, ki ga ustvari uporabljena napetost. Tranzistorji FET imajo velik trenutni dobiček kot tranzistorji BJT.

4. korak: par močnostnih tranzistorjev BD139/140

Tranzistorji so na voljo v različnih vrstah paketov, kot sta serija 2N ali serija MMBT za površinsko montažo, vsi imajo svoje posebne prednosti in aplikacije. Od teh obstaja še ena vrsta tranzistorjev serije BD, ki je serija tranzistorjev za moč. Tranzistorji te serije so na splošno zasnovani za ustvarjanje dodatne energije in so zato nekoliko večji od drugih tranzistorjev.

Tranzistorji BD 139 so tranzistorji NPN, tranzistorji BD140 pa tranzistorji PNP. Podobno kot drugi tranzistorji imajo tudi 3 zatiče, njihova konfiguracija zatičev pa je prikazana na zgornji sliki.

Prednosti močnostnih tranzistorjev:-

1) Vklop in izklop tranzistorja za napajanje je zelo enostaven.

2) Močnostni tranzistor lahko prenaša velike tokove v stanju ON in blokira zelo visoko napetost v stanju OFF.

3) Močnostni tranzistor lahko deluje pri preklopnih frekvencah v območju od 10 do 15 kHz.

4) Padec napetosti pri vklopljenem stanju na močnostnem tranzistorju je nizek. Uporablja se lahko za nadzor moči, ki se oddaja obremenitvi, v pretvornikih in sekalnikih.

Slabosti močnostnih tranzistorjev:-

1) Močnostni tranzistor ne more delovati zadovoljivo nad preklopno frekvenco 15 kHz.

2) Lahko se poškoduje zaradi toplotnega uhajanja ali druge okvare.

3) Ima sposobnost povratne blokade zelo nizka.

5. korak: Tehnične specifikacije BD139/140

Tehnične specifikacije tranzistorjev BD139 so:

1) Vrsta tranzistorja: NPN

2) Največji tok zbiralnika (IC): 1,5A

3) Največja napetost kolektor-oddajnik (VCE): 80V

4) Največja napetost kolektor-osnova (VCB): 80V

5) Največja napetost oddajnik-osnova (VEBO): 5V

6) Največja razpršitev zbiralnika (Pc): 12,5 vatov

7) Največja prehodna frekvenca (fT): 190 MHz

8) Najmanjši in največji dobiček enosmernega toka (hFE): 25 - 250

9) Največja temperatura shranjevanja in delovanja mora biti: -55 do +150 stopinj Celzija

Tehnične specifikacije tranzistorja BD140 so:

1) Vrsta tranzistorja: PNP

2) Največji tok zbiralnika (IC): -1,5A

3) Največja napetost kolektor-oddajnik (VCE): –80V

4) Največja napetost kolektor-osnova (VCB): –80V

5) Največja napetost oddajnik-osnova (VEBO): –5V

6) Največja razpršitev zbiralnika (Pc): 12,5 vatov

7) Največja prehodna frekvenca (fT): 190 MHz

8) Najmanjši in največji dobiček enosmernega toka (hFE): 25 - 250

9) Največja temperatura shranjevanja in delovanja mora biti: -55 do +150 stopinj Celzija

Če želite pridobiti dodatno znanje o tranzistorjih BD139/140, se lahko tukaj obrnete na njihov podatkovni list.

6. korak: Aplikacije tranzistorjev

Tranzistorji se uporabljajo za številne operacije, vendar se dve operaciji, za katere se tranzistorji najpogosteje uporabljajo, preklapljanje in ojačanje:

1) Tranzistor kot ojačevalnik:

Tranzistor deluje kot ojačevalnik tako, da poveča moč šibkega signala. DC enosmerna napetost, ki se nanaša na stik oddajnik-baza, omogoča, da ostane v prednapetem stanju. Ta premik naprej se ohranja ne glede na polarnost signala. Nizek upor v vhodnem vezju omogoča, da vsaka majhna sprememba vhodnega signala povzroči znatno spremembo izhoda. Oddajni tok, ki ga povzroči vhodni signal, prispeva kolektorski tok, ki nato teče skozi obremenitveni upor RL, kar povzroči velik padec napetosti na njem. Tako majhna vhodna napetost povzroči veliko izhodno napetost, kar kaže, da tranzistor deluje kot ojačevalnik.

2) Tranzistor kot stikalo:

Tranzistorska stikala se lahko uporabljajo za preklapljanje in krmiljenje svetilk, relejev ali celo motorjev. Pri uporabi bipolarnega tranzistorja kot stikala morajo biti bodisi "popolnoma izklopljeni" ali "popolnoma vklopljeni". Tranzistorji, ki so popolnoma "vklopljeni", naj bi bili v svojem območju nasičenosti. Tranzistorji, ki so popolnoma "IZKLOPLJENI", naj bi bili v svojem mejnem območju. Ko tranzistor uporabljate kot stikalo, majhen bazni tok nadzoruje veliko večji tok obremenitve kolektorja. Pri uporabi tranzistorjev za preklapljanje induktivnih obremenitev, kot so releji in solenoidi, se uporablja "dioda vztrajnika". Kadar je treba nadzorovati velike tokove ali napetosti, lahko uporabimo Darlingtonove tranzistorje.

Korak 7: H-mostno vezje BD139 in BD140

Tako bomo zdaj po toliko teoretičnega dela razpravljali o uporabi tranzistorskih paketov BD139 in BD140. Ta aplikacija je vezje H-Bridge, ki se uporablja v motornih vezjih motorja. Ko moramo zagnati enosmerne motorje, je potrebno, da se motorjem dobavi velika količina energije, ki je sam mikrokontroler ne more izpolniti, zato moramo priključiti tranzistorsko vezje med krmilnikom in motorjem, ki deluje kot ojačevalnik in pomaga pri nemotenem delovanju motorja. Shema vezja za to aplikacijo je prikazana na zgornji sliki. S tem vezjem H-most je zagotovljena dovolj moči za nemoteno delovanje dveh enosmernih motorjev, s tem pa lahko nadzorujemo tudi smer vrtenja motorjev. Pri uporabi BD139/140 ali katerega koli drugega močnega tranzistorja ne smemo pozabiti na to, da napajalni tranzistorji ustvarjajo veliko količino energije, ki nastaja tudi v obliki toplote, zato moramo za preprečitev problema pregrevanja dodati hladilnik na te tranzistorje, za katere je na tranzistorju že predvidena luknja.

Čeprav sta najboljša izbira za tranzistorje BD139 in BD140, če nista na voljo, se lahko odločite tudi za BD135 in BD136, ki sta NPN oziroma PNP tranzistorja, vendar je treba dati prednost paru BD139/140. Upajmo, da vam je bilo to v pomoč.