Základy tranzistora - Výučba výkonového tranzistora BD139 a BD140: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Hej, čo sa deje, chlapci! Akarsh tu z CETech.

Dnes získame nejaké znalosti o elektrárni malých rozmerov, ale oveľa väčších v pracovných tranzistorových obvodoch.

V zásade budeme diskutovať o niektorých základoch týkajúcich sa tranzistorov a potom sa pozrieme na niekoľko užitočných znalostí o konkrétnom type série tranzistorov známych ako výkonové tranzistory BD139 a BD140.

A na konci budeme diskutovať aj o niektorých technických špecifikáciách. Dúfam, že ste nadšení. Začnime teda.

Krok 1: Vyrobte si DPS pre svoje projekty

Musíte sa pozrieť na PCBWAY a objednať si lacné PCB online!

Dostanete 10 kvalitných dosiek plošných spojov vyrobených a dodaných za nízky poplatok. Pri prvej objednávke získate tiež zľavu na poštovné. Nahrajte svoje súbory Gerber na PCBWAY, aby boli vyrobené v dobrej kvalite a s rýchlym obratom. Vyskúšajte ich online funkciu prehliadača Gerber. Za body za odmenu môžete zadarmo získať veci z ich darčekového obchodu.

Krok 2: Čo je to tranzistor

Tranzistor je základným stavebným kameňom všetkých elektronických obvodov, ktoré sa v súčasnosti používajú. Každý spotrebič prítomný okolo nás obsahuje tranzistory. Môžeme povedať, že analógová elektronika je bez tranzistora neúplná.

Jedná sa o trojvodičové polovodičové zariadenie používané na zosilnenie alebo prepínanie elektronických signálov a elektrickej energie. Skladá sa z polovodičového materiálu, zvyčajne s najmenej tromi svorkami na pripojenie k externému obvodu. Napätie alebo prúd aplikovaný na jeden pár svoriek tranzistora riadi prúd cez ďalší pár svoriek. Pretože riadený (výstupný) výkon môže byť vyšší ako riadiaci (vstupný) výkon, tranzistor môže zosilniť signál. Dnes sú niektoré tranzistory zabalené jednotlivo, ale mnohé ďalšie sú integrované v integrovaných obvodoch.

Väčšina tranzistorov je vyrobená z veľmi čistého kremíka a niektoré z germánia, ale niekedy sa používajú aj iné polovodičové materiály. Tranzistor môže mať iba jeden druh nosiča náboja v tranzistore s efektom poľa alebo môže mať dva druhy nosičov náboja v bipolárnych tranzistorových zariadeniach.

Tranzistory sa skladajú z troch častí: základne, kolektora a žiariča. Základňou je zariadenie na ovládanie brány pre väčšie elektrické napájanie. Zberač zhromažďuje nosiče náboja a emitor je pre tieto nosiče výstupom.

Krok 3: Klasifikácia tranzistorov

Tranzistory sú dvoch typov:-

1) Bipolárne tranzistory: Bipolárny tranzistor (BJT) je typ tranzistora, ktorý používa ako nosiče náboja elektróny aj otvory. Bipolárny tranzistor umožňuje malým prúdom vstreknutým na jeden z jeho terminálov ovládať oveľa väčší prúd pretekajúci medzi dvoma ďalšími terminálmi, vďaka čomu je zariadenie schopné zosilnenia alebo prepínania. BJT sú dvoch typov známych ako tranzistory NPN a PNP. V NPN tranzistoroch sú elektróny väčšinou nosičmi náboja. Skladá sa z dvoch vrstiev typu n oddelených vrstvou typu p. Na druhej strane tranzistory PNP používajú ako nosiče väčšiny nábojov diery a pozostávajú z dvoch vrstiev typu p oddelených vrstvou typu n.

2) Tranzistory s efektom poľa: Tranzistory s efektom poľa, sú unipolárne tranzistory a používajú iba jeden druh nosiča náboja. Tranzistory FET majú tri terminály, ktorými sú brána (G), odtok (D) a zdroj (S). Tranzistory FET sú rozdelené na tranzistory s efektom spojovacieho poľa (JFET) a tranzistory F izolovanej brány (IG-FET) alebo MOSFET. Pre pripojenia v obvode uvažujeme aj so štvrtým terminálom nazývaným základňa alebo substrát. Tranzistory FET majú kontrolu nad veľkosťou a tvarom kanála medzi zdrojom a odtokom, ktorý je vytvorený aplikovaným napätím. Tranzistory FET majú vysoký prúdový zisk ako tranzistory BJT.

Krok 4: Pár výkonového tranzistora BD139/140

Tranzistory sú k dispozícii v rôznych typoch balení, ako napríklad séria 2N alebo séria MMBT pre povrchovú montáž, všetky majú svoje špecifické výhody a aplikácie. Z nich existuje ďalší druh série tranzistorov BD, ktorý je sériou výkonových tranzistorov. Tranzistory tejto série sú spravidla navrhnuté tak, aby generovali dodatočný výkon, a preto sú o niečo väčšie ako ostatné tranzistory.

Tranzistory BD 139 sú NPN tranzistory a BD140 tranzistory sú PNP tranzistory. Podobne ako ostatné tranzistory majú tiež 3 piny a ich konfigurácia pinov je zobrazená na obrázku vyššie.

Výhody výkonových tranzistorov:-

1) Je veľmi jednoduché zapnúť a vypnúť výkonový tranzistor.

2) Výkonový tranzistor môže prenášať veľké prúdy v stave ON a blokovať veľmi vysoké napätie v stave OFF.

3) Výkonový tranzistor je možné prevádzkovať pri spínacích frekvenciách v rozsahu 10 až 15 kHz.

4) Pokles napätia v zapnutom stave na výkonovom tranzistore je nízky. Môže byť použitý na ovládanie výkonu dodávaného do záťaže v meničoch a sekačkách.

Nevýhody výkonových tranzistorov:-

1) Výkonový tranzistor nemôže uspokojivo fungovať nad spínacou frekvenciou 15 kHz.

2) Môže dôjsť k poškodeniu v dôsledku tepelného úniku alebo druhého zlyhania.

3) Má veľmi malú kapacitu reverzného blokovania.

Krok 5: Technické špecifikácie BD139/140

Technické špecifikácie tranzistorov BD139 sú:

1) Typ tranzistora: NPN

2) Maximálny kolektorový prúd (IC): 1,5A

3) Max. Napätie zberača-vysielača (VCE): 80V

4) Max. Napätie na zberateľskej základni (VCB): 80V

5) Max. Napätie na základni vysielača (VEBO): 5V

6) Max. Strata zberača (Pc): 12,5 W

7) Maximálna prechodová frekvencia (fT): 190 MHz

8) Minimálny a maximálny zisk jednosmerného prúdu (hFE): 25 - 250

9) Maximálna skladovacia a prevádzková teplota by mala byť: -55 až +150 ° C

Technické špecifikácie tranzistora BD140 sú:

1) Typ tranzistora: PNP

2) Maximálny kolektorový prúd (IC): -1,5A

3) Maximálne napätie zberača-vysielača (VCE): –80V

4) Maximálne napätie na zberateľskej základni (VCB): –80V

5) Max. Napätie na základni vysielača (VEBO): –5V

6) Max. Strata zberača (Pc): 12,5 W

7) Maximálna prechodová frekvencia (fT): 190 MHz

8) Minimálny a maximálny zisk jednosmerného prúdu (hFE): 25 - 250

9) Maximálna skladovacia a prevádzková teplota by mala byť: -55 až +150 ° C

Ak chcete získať ďalšie informácie o tranzistoroch BD139/140, môžete sa odtiaľto obrátiť na ich technický list.

Krok 6: Aplikácie tranzistorov

Tranzistory sa používajú na mnoho operácií, ale dve operácie, na ktoré sa tranzistory používajú najčastejšie, sú prepínanie a zosilnenie:

1) Tranzistor ako zosilňovač:

Tranzistor funguje ako zosilňovač zvýšením sily slabého signálu. Predpätie jednosmerného napätia aplikované na križovatku emitorovej základne spôsobuje, že zostáva v predpätom stave dopredu. Toto predpätie dopredu je zachované bez ohľadu na polaritu signálu. Nízky odpor vo vstupnom obvode umožňuje, aby každá malá zmena vstupného signálu mala za následok citeľnú zmenu výstupu. Emitorový prúd spôsobený vstupným signálom prispieva k kolektorovému prúdu, ktorý potom preteká záťažovým odporom RL, čo má za následok veľký pokles napätia na ňom. Malé vstupné napätie má za následok veľké výstupné napätie, ktoré ukazuje, že tranzistor funguje ako zosilňovač.

2) Tranzistor ako prepínač:

Tranzistorové spínače je možné použiť na spínanie a ovládanie žiaroviek, relé alebo dokonca motorov. Pri použití bipolárneho tranzistora ako prepínača musí byť buď „úplne vypnuté“alebo „úplne zapnuté“. Tranzistory, ktoré sú úplne „zapnuté“, sú údajne v oblasti ich sýtosti. Tranzistory, ktoré sú úplne „VYPNUTÉ“, sú údajne vo svojej oblasti prerušenia. Pri použití tranzistora ako prepínača malý základný prúd ovláda oveľa väčší prúd zberača. Pri použití tranzistorov na spínanie indukčných záťaží, ako sú relé a solenoidy, sa používa „dióda zotrvačníka“. Keď je potrebné ovládať veľké prúdy alebo napätia, je možné použiť Darlingtonove tranzistory.

Krok 7: Obvod mostíka BD139 a BD140 H-Bridge

Takže teraz, po toľkej časti teoretickej časti, budeme diskutovať o aplikácii balíkov tranzistorov BD139 a BD140. Táto aplikácia je obvod H-Bridge, ktorý sa používa v obvodoch vodiča motora. Keď potrebujeme prevádzkovať jednosmerné motory, vyžaduje sa, aby bolo do motorov dodané veľké množstvo energie, ktoré nie je možné dosiahnuť iba pomocou mikrokontroléra, takže medzi regulátor a motor, ktorý funguje ako zosilňovač, musíme pripojiť tranzistorový obvod. a pomáha pri hladkom chode motora. Schéma zapojenia pre túto aplikáciu je zobrazená na obrázku vyššie. S týmto obvodom mostíka H je dodaný dostatok energie na plynulý chod dvoch jednosmerných motorov a pomocou toho môžeme ovládať aj smer otáčania motorov. Jedna vec, ktorú musíme mať na pamäti pri použití BD139/140 alebo iných výkonových tranzistorov, je, že výkonové tranzistory generujú veľké množstvo energie, ktorá sa vytvára aj vo forme tepla, takže aby sme predišli problémom s prehriatím, musíme pridať chladič na tieto tranzistory, pre ktoré je na tranzistore už vytvorený otvor.

Aj keď najlepšou voľbou pre výkonové tranzistory sú BD139 a BD140, ak nie sú k dispozícii, môžete tiež použiť BD135 a BD136, ktoré sú tranzistormi NPN a PNP, ale musí sa uprednostniť pár BD139/140. Takže to je pre tutoriál nádej, že vám to pomohlo.