Transistor on pooljuhtseade, mille põhieesmärk on kasutada vooluahelates signaalide võimendamiseks või genereerimiseks, samuti elektrooniliste lülitite jaoks.
Erinevalt dioodist on transistoril kaks järjestikku ühendatud pn-siirdet. Üleminekute vahel on erineva juhtivusega tsoonid (tüüp “n” või tüüp “p”), kuhu on ühendatud ühendusklemmid. Keskmise tsooni väljundit nimetatakse "baasiks" ja äärmistest - "kollektoriks" ja "emitteriks".
Erinevus "n" ja "p" tsoonide vahel seisneb selles, et esimesel on vabad elektronid ja teisel on nn "augud". Füüsiliselt tähendab "auk" seda, et kristallis puudub elektron. Elektronid liiguvad pingeallika tekitatud välja mõjul miinusest plussile ja “augud” - vastupidi. Erineva juhtivusega piirkondade omavahelisel ühendamisel elektronid ja “augud” hajuvad ning ühenduse piirile tekib piirkond, mida nimetatakse p-n-siirdeks. Difusiooni tõttu osutub "n" piirkond positiivselt laetuks ja piirkond "p" on negatiivselt laetud ning erineva juhtivusega piirkondade vahel tekib oma elektriväli, mis on koondunud p-n-siirde piirkonda.
Kui allika positiivne klemm on ühendatud piirkonnaga "p" ja negatiivne klemm "n" piirkonnaga, kompenseerib selle elektriväli p-n-siirde omavälja ja seda läbib elektrivool. Tagurpidi ühendamisel lisatakse toiteallika väli omale, suurendades seda. Ristmik on lukus ja vool seda ei läbi.
Transistor sisaldab kahte ristmikku: kollektorit ja emitterit. Kui ühendate toiteallika ainult kollektori ja emitteri vahele, siis vool sellest läbi ei voola. Üks käikudest osutub lukus olevaks. Selle avamiseks rakendatakse alusele potentsiaali. Selle tulemusena tekib kollektor-emitteri sektsioonis vool, mis on sadu kordi suurem kui baasvool. Kui baasvool aja jooksul muutub, siis emitteri vool kordab seda täpselt, kuid suurema amplituudiga. See määrab tugevdavad omadused.
Sõltuvalt vahelduvate juhtivustsoonide kombinatsioonist eristatakse p-n-p või n-p-n transistore. P-n-p transistorid avanevad, kui baaspotentsiaal on positiivne, ja n-p-n transistorid avanevad, kui baaspotentsiaal on negatiivne.
Vaatame mitmeid viise transistori testimiseks multimeetriga.
Transistori kontrollimine ohmmeetriga
Kuna transistor sisaldab kahte p-n üleminekut, saab nende töökõlblikkust kontrollida pooljuhtdioodide testimise meetodil. Selleks võib seda pidada samaväärseks kahe pooljuhtdioodi vastassuunalise ühendusega.
Nende kasutuskõlblikkuse kriteeriumid on järgmised:
- Madal (sadu oomi) takistus alalisvooluallika ühendamisel edasisuunas;
- Lõpmatult kõrge takistus alalisvooluallika ühendamisel vastupidises suunas.
Multimeeter või tester mõõdab takistust, kasutades oma lisatoiteallikat - akut. Selle pinge on väike, kuid pn-siirde avamiseks piisab. Muutes sondide ühendamise polaarsust multimeetrist töötava pooljuhtdioodiga, saame ühes asendis takistuse sada oomi ja teises - lõpmatult suur.
Pooljuhtdiood lükatakse tagasi, kui
- mõlemas suunas kuvab seade pausi või nulli;
- vastupidises suunas näitab seade olulist takistuse väärtust, kuid mitte lõpmatust;
- Seadme näidud on ebastabiilsed.
Transistori kontrollimisel on vaja multimeetriga kuus takistuse mõõtmist:
- baas-emitter otsene;
- baas-kollektor otsene;
- baas-emitter tagurpidi;
- alus-kollektori tagurpidi;
- emitter-kollektor otsene;
- emitter-kollektor tagurpidi.
Töökindluse kriteeriumiks kollektor-emitteri sektsiooni takistuse mõõtmisel on avatud vooluring (lõpmatus) mõlemas suunas.
Transistori võimendus
Transistori ühendamiseks võimendi astmetega on kolm skeemi:
- ühise emitteriga;
- ühise kollektoriga;
- ühise alusega.
Neil kõigil on oma omadused ja kõige levinum on ühine emitteri ahel. Iga transistorit iseloomustab parameeter, mis määrab selle võimendusomadused - võimendus. See näitab, mitu korda on vooluahela väljundis suurem vool kui sisendis. Iga lülitusskeemi jaoks on oma koefitsient, mis on sama elemendi puhul erinev.
Teatmeteosed annavad koefitsiendi h21e – ühise emitteriga ahela võimendusteguri.
Kuidas testida transistorit võimenduse mõõtmise teel
Üks transistori seisundi kontrollimise meetodeid on mõõta selle võimendust h21e ja võrrelda seda passi andmetega. Teatmeteosed annavad vahemiku, milles mõõdetud väärtus võib olla antud tüüpi pooljuhtseadiste puhul. Kui mõõdetud väärtus jääb vahemikku, on see normaalne.
Võimendust mõõdetakse ka samade parameetritega komponentide valimiseks. See on vajalik mõne võimendi ja ostsillaatori ahelate ehitamiseks.
H21e koefitsiendi mõõtmiseks on multimeetril spetsiaalne mõõtepiirang, mis on tähistatud hFE. Täht F tähistab "edasi" (sirge polaarsus) ja "E" tähistab ühist emitteri vooluringi.
Transistori ühendamiseks multimeetriga on selle esipaneelile paigaldatud universaalne pistik, mille kontaktid on tähistatud tähtedega “EVSE”. Selle märgistuse järgi on transistori "emitter-alus-kollektor" või "alus-kollektor-emitter" klemmid ühendatud, sõltuvalt nende asukohast konkreetses osas. Tihvtide õige asukoha määramiseks peate kasutama teatmeraamatut, kust saate teada ka võimendusteguri.
Seejärel ühendame transistori pistikuga, valides multimeetri hFE mõõtepiiri. Kui selle näidud vastavad kontrollväärtustele, on testitav elektroonikakomponent töökorras. Kui ei või seade näitab midagi arusaamatut, on transistor ebaõnnestunud.
Väljatransistor
Väljatransistor erineb bipolaarsest transistor oma tööpõhimõtte poolest. Ühe juhtivusega (“p” või “n”) kristallplaadi sees on keskele sisse viidud erineva juhtivusega sektsioon, mida nimetatakse väravaks. Kristalli servades on ühendatud tihvtid, mida nimetatakse allikaks ja äravooluks. Värava potentsiaali muutumisel muutub äravoolu ja allika vahelise voolu kandva kanali suurus ning seda läbiv vool.
Väljatransistori sisendtakistus on väga kõrge ja seetõttu on sellel suur pingevõimendus.
Kuidas testida väljatransistori
Vaatleme testimist n-kanaliga väljatransistori näitel. Menetlus on järgmine:
- Lülitame multimeetri dioodide testimise režiimi.
- Ühendame multimeetri positiivse klemmi allikaga ja negatiivse klemmi äravooluga. Seade näitab 0,5–0,7 V.
- Muutke ühenduse polaarsus vastupidiseks. Seade kuvab pausi.
- Avame transistori, ühendades negatiivse juhtme allikaga ja puudutades positiivset juhet väravaga. Sisendmahtuvuse olemasolu tõttu jääb element mõnda aega avatuks, seda omadust kasutatakse testimiseks.
- Me viime positiivse juhtme äravoolu. Multimeeter näitab 0-800 mV.
- Muutke ühenduse polaarsust. Seadme näidud ei tohiks muutuda.
- Me sulgeme väljatransistori: positiivne juhe allikale, negatiivne juhe väravale.
- Kordame punkte 2 ja 3, midagi ei tohiks muutuda.
h Transistori FE on transistori vooluvõimendus- või võimendustegur.
h FE (mida nimetatakse ka β-ks) on tegur, mille võrra baasvoolu võimendatakse, et tekitada transistori võimendatud vool. Võimendamata vool on baasvool, mida seejärel võimendatakse teguri h FE võrra, et tekitada võimendatud vool, mis voolab läbi kollektori ja emitteri klemmide.
Transistor töötab, suunates voolu transistori alusesse. Seejärel võimendatakse baasvoolu h FE abil, et saada selle võimendatud vool. Valem on allpool:
I C = h FE I B =βI B
Nii et kui transistori baasi sisestatakse 1 mA ja selle h FE on 100, on kollektori vool 100 mA.
Igal transistoril on oma ainulaadne h FE. H FE on tavaliselt konstantne väärtus, tavaliselt umbes 10 kuni 500, kuid see võib temperatuuri ja kollektori-emitteri pinge muutudes veidi muutuda.
Kontrollige transistori tehnilistes andmetes h FE väärtust.
Pange tähele, et h FE võib viidata alalis- või vahelduvvoolu võimendusele. Paljud andmelehed võivad määrata ainult ühe väärtuse, näiteks alalisvoolu võimenduse. Andmelehtedel on tavaliselt täpsustatud, kas h FE väärtus on alalis- või vahelduvvoolu võimenduse jaoks.
Samuti pange tähele, et kuna h FE väärtus on väga muutuv, on paljudel andmelehtedel määratud transistori minimaalne ja maksimaalne h FE. Transistore on tootmisprotsessi ajal väga raske toota täpse h FE väärtusega. Seetõttu määravad tootjad üldiselt vahemiku, mille sees h FE võib olla.
Kuna h FE on oma olemuselt nii laialdaselt muutuv ja ettearvamatu, on hea transistorahela disain oluline, et tagada transistorahelatele stabiilne ja prognoositav võimendus, et seda ettearvamatust arvesse võtta.
Transistor on tänapäevases mikroelektroonikas üldlevinud ja oluline komponent. Selle eesmärk on lihtne: see võimaldab nõrga signaali abil juhtida palju tugevamat.
Eelkõige saab seda kasutada juhitava "siibrina": "väravas" signaali puudumisel blokeerige voolu vool ja seda varustades lubage see. Teisisõnu: see on nupp, mida ei vajutata sõrmega, vaid pinget rakendades. See on digitaalelektroonikas kõige levinum rakendus.
Transistorid on saadaval erinevates pakendites: sama transistor võib välimuselt täiesti erinev välja näha. Prototüüpimisel on kõige levinumad juhtumid:
TO-92 - kompaktne, kergete koormate jaoks
TO-220AB - massiivne, hea soojuseraldusvõimega, suurte koormuste jaoks
Skeemidel olev tähistus varieerub ka sõltuvalt transistori tüübist ja koostamisel kasutatud tähistusstandardist. Kuid olenemata variatsioonist jääb selle sümbol äratuntavaks.
Bipolaarsed transistorid
Bipolaarsete transistoride (BJT, Bipolar Junction Transistor) kontaktid on kolm:
Kollektor - sellele rakendatakse kõrgepinge, mida soovite juhtida
Alus - selle kaudu tarnitakse väike kogus praegune avada suur; alus on selle blokeerimiseks maandatud
Emitter - vool voolab seda läbi kollektorist ja alusest, kui transistor on "avatud"
Bipolaarse transistori peamine omadus on indikaator hfe tuntud ka kui kasum. See näitab, mitu korda rohkem voolu kollektor-emitteri sektsioonis suudab transistor baas-emitteri voolu suhtes läbida.
Näiteks kui hfe= 100 ja 0,1 mA läbib baasi, siis transistor läbib ennast maksimaalselt 10 mA. Kui sel juhul on kõrge voolu sektsioonis komponent, mis tarbib näiteks 8 mA, antakse sellele 8 mA ja transistoril on "reserv". Kui mõni komponent tarbib 20 mA, antakse sellele ainult maksimaalselt 10 mA.
Samuti on iga transistori dokumentatsioonis näidatud kontaktidel maksimaalsed lubatud pinged ja voolud. Nende väärtuste ületamine põhjustab liigset kuumenemist ja kasutusea lühenemist ning tugev ületamine võib põhjustada hävimise.
NPN ja PNP
Eespool kirjeldatud transistor on nn NPN-transistor. Seda nimetatakse nii, kuna see koosneb kolmest räni kihist, mis on ühendatud järjestuses: negatiivne-positiivne-negatiivne. Kui negatiivne on negatiivsete laengukandjate liiaga ränisulam (n-leegitud) ja positiivne on positiivsete laengukandjate liiaga sulam (p-leegitud).
NPN-id on tööstuses tõhusamad ja tavalisemad.
PNP-transistoride määramisel erinevad need noole suunas. Nool osutab alati punktist P kuni N. PNP-transistorid on "ümberpööratud" käitumisega: voolu ei blokeerita, kui alus on maandatud, ja blokeeritud, kui vool seda läbib.
Väljatransistorid
Väljatransistoridel (FET, Field Effect Transistor) on sama eesmärk, kuid need erinevad sisemise struktuuri poolest. Nende komponentide teatud tüüpi on MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) transistorid. Need võimaldavad teil samade mõõtmetega töötada palju suurema võimsusega. Ja "siibri" enda juhtimine toimub eranditult kasutades pinget: erinevalt bipolaarsetest transistoridest ei voola läbi paisu vool.
Väljatransistoridel on kolm kontakti:
Äravool - sellele rakendatakse kõrgepinge, mida soovite juhtida
Värav - sellele rakendatakse pinget, mis võimaldab voolu voolata; värav on voolu blokeerimiseks maandatud.
Allikas - vool voolab selle kaudu äravoolust, kui transistor on avatud
N-kanal ja P-kanal
Analoogiliselt bipolaarsete transistoridega erinevad väljatransistorid polaarsuse poolest. N-kanali transistorit kirjeldati eespool. Need on kõige levinumad.
Kui P-kanal on määratud, erineb see noole suunas ja on jällegi "ümberpööratud" käitumisega.
Transistoride ühendamine suure võimsusega komponentide juhtimiseks
Mikrokontrolleri tüüpiline ülesanne on konkreetse vooluahela komponendi sisse- ja väljalülitamine. Mikrokontrolleril endal on tavaliselt tagasihoidlikud võimsuse käsitsemise omadused. Nii et Arduino, 5 V väljundiga kontakti kohta, talub 40 mA voolu. Võimsad mootorid või ülierksad LED-id võivad tõmmata sadu milliampreid. Selliste koormuste otse ühendamisel võib kiip kiiresti ebaõnnestuda. Lisaks on mõne komponendi tööks vaja üle 5 V pinget ja Arduino ei saa digitaalsest väljundviigust toota rohkem kui 5 V.
Kuid piisab lihtsalt transistori juhtimisest, mis omakorda juhib suurt voolu. Oletame, et peame ühendama pika LED-riba, mis vajab 12 V ja tarbib 100 mA:
Nüüd, kui väljund on seatud loogilisele ühele (kõrge), avab baasi sisenev 5 V transistori ja vool läheb läbi lindi - see helendab. Kui väljund on seatud loogilisele nullile (madal), maandatakse alus läbi mikrokontrolleri ja vooluvool blokeeritakse.
Pöörake tähelepanu voolu piiravale takistile R. See on vajalik selleks, et juhtpinge rakendamisel ei tekiks mikrokontrolleri - transistori - maanduse marsruudil lühist. Peaasi, et mitte ületada Arduino kontakti kaudu lubatud voolu 40 mA, seega peate kasutama takistit, mille väärtus on vähemalt:
Siin Ud- see on transistori enda pingelang. See sõltub materjalist, millest see on valmistatud, ja on tavaliselt 0,3–0,6 V.
Kuid absoluutselt ei ole vaja voolu hoida lubatud piiril. On vaja ainult, et transistori võimendus võimaldaks teil juhtida vajalikku voolu. Meie puhul on see 100 mA. Kasutatava transistori jaoks vastuvõetav hfe= 100, siis piisab meile 1 mA juhtvoolust
Meile sobib takisti väärtusega 118 oomi kuni 4,7 kOhm. Stabiilseks tööks ühel küljel ja väikesel kiibil teisel pool on 2,2 kOhm hea valik.
Kui kasutate bipolaarse transistori asemel väljatransistori, saate ilma takistita hakkama:
See on tingitud asjaolust, et selliste transistoride väravat juhitakse ainult pingega: mikrokontrolleri - värava - allika sektsioonis pole voolu. Ja tänu oma kõrgetele omadustele võimaldab MOSFET-e kasutav vooluahel juhtida väga võimsaid komponente.
Tere kõigile! Täna räägime uuesti sellisest seadmest nagu multimeeter. See seade, mida nimetatakse ka testeriks, on mõeldud elektriahela, elektriseadmete põhiomaduste mõõtmiseks autodes - üldiselt kõikjal, kus on elektrit. Multimeetritest oleme juba veidi rääkinud, täna puudutame täpsemalt, mida ja kuidas nendega mõõta saab. Kunagi oli multimeeter ainult elektrikute pärusmaa. Kuid nüüd kasutavad seda paljud inimesed.
Multimeetreid on palju erinevaid mudeleid. On olemas instrumentide klass ainult teatud omaduste mõõtmiseks. Multimeetreid taandatakse tavaliselt kahte tüüpi:
- analoogmultimeetrid - andmed kuvatakse noolega. Need on multimeetrid, mida kasutavad veel vana kooli inimesed, sageli ei saa või ei taha nad kaasaegsete instrumentidega töötada;
- digitaalsed multimeetrid – andmed kuvatakse numbritena. Seda tüüpi tester on asendanud osuti testeri, näiteks eelistan sellist seadet kasutada.
Kuna digitaalsed seadmed on praegu kõige levinumad, käsitleme selle seadme kirjeldust selle näite abil. Allpool on toodud peamised sümbolid, mida leidub peaaegu igas multimeetri mudelis.
Kui uurite multimeetri esipaneeli, näete kaheksa erineva sümboliga plokki:
Mida näitab multimeeter erinevate töörežiimide valimisel?
Need asuvad ümber ümmarguse lüliti, millega saab seadistada soovitud režiimi. Lülitil on kontaktpunkt tähistatud punkti või kõrgendatud kolmnurgaga. Nimetused on jagatud sektoriteks. Peaaegu kõigil kaasaegsetel multimeetritel on sarnane paigutus ja ümmargune lüliti.
sektor VÄLJAS. Kui lülitate lüliti sellesse asendisse, lülitub seade välja. On ka mudeleid, mis mõne aja pärast automaatselt välja lülituvad. See on väga mugav, sest näiteks unustan selle töötamise ajal välja lülitada ja see pole mugav, kui mõõdad, siis jootad, lülitad kogu aeg välja. Aku kestab kaua.
2 ja 8– kaks sektorit tähistusega V, see sümbol näitab pinget voltides. Kui lihtsalt sümbol V– siis mõõdetakse alalispinget, kui V~, mõõdetakse vahelduvpinget. Nende kõrval olevad numbrid näitavad mõõdetud pinge vahemikku. Lisaks mõõdetakse konstanti vahemikus 200 m (millivolti) kuni 1000 volti ja muutujat mõõdetakse vahemikus 100 kuni 750 volti.
3 ja 4– kaks sektorit alalisvoolu mõõtmiseks. Ainult üks vahemik on punasega esile tõstetud voolu mõõtmiseks kuni 10 amprini. Ülejäänud vahemikud on: 0 kuni 200 2000 mikroamprit, 0 kuni 20 200 milliamprit. Tavaelus piisab kümnest amprist, voolu mõõtmisel ühendatakse multimeeter vooluringiga, ühendades sondid soovitud pistikupessa, mis on spetsiaalselt ette nähtud voolu mõõtmiseks. Ühel päeval proovisin oma esimese lihtsa testermudeliga esimest korda pistikupesas voolu mõõta. Pidin sondid uute vastu välja vahetama - standardsed olid läbi põlenud.
5 (viies) sektor. Ikoon näeb välja selline WiFi. 🙂 Lüliti sellesse asendisse seadmine võimaldab teil läbi viia vooluringi, näiteks kütteelemendi, helisignaali.
6 (kuues) sektor – lüliti sellesse asendisse seadmine kontrollib dioodide töökindlust. Dioodide kontrollimine on autojuhtide seas väga populaarne teema. Saate kontrollida näiteks autogeneraatori dioodsilla töökindlust:
7 - sümbol Ω . Siin mõõdetakse takistust vahemikus 0 kuni 200, 2000 oomi, 0 kuni 20, 200 või 2000 kOhm. See on ka väga populaarne režiim. Igas elektriahelas on kõige rohkem takistuselemente. Juhtub, et takistust mõõtes leiate kiiresti vea:
Mis on multimeetri HFE-režiim?
Liigume edasi täpsemate funktsioonide juurde. Multimeetril on järgmist tüüpi mõõtmised: HFE. See on transistoride ehk transistori voolu ülekandeteguri test. Selle mõõtmise jaoks on spetsiaalne pistik. Transistorid on oluline element, võib-olla pole neid ainult lambipirnil, kuid ka sinna ilmuvad need ilmselt varsti. Transistor on üks haavatavamaid elemente. Kõige sagedamini põlevad need läbi voolutõusude jms tõttu. Vahetasin hiljuti oma auto akulaadijas kaks transistorit. Kontrollimiseks kasutasin testrit ja jootsin transistorid lahti.
Pistiku tihvtid on tähistatud selliste tähtedega nagu "E, B ja C". See tähendab järgmist: "E" on emitter, "B" on baas ja "C" on kollektor. Tavaliselt on kõigil mudelitel võimalus mõõta mõlemat tüüpi transistore. Odavate multimeetrite mudelite puhul võib joodetud transistoride kontrollimine olla väga ebamugav nende lühikeste lõigatud jalgade tõttu. Ja uued on parimad :):). Vaatame videot, kuidas kontrollida transistori töökindlust testeri abil:
Transistor, olenevalt selle tüübist (PNP või NPN), sisestatakse vastavatesse konnektoritesse ja vastavalt ekraanil olevatele näitudele tehakse kindlaks, kas see töötab või mitte. Kui esineb rike, kuvatakse ekraanil 0 . Kui teate testitava transistori vooluülekandekoefitsienti, saate seda kontrollida HFE kontrollides testeri näitu ja transistori andmelehte
Kuidas näidatakse multimeetritel takistust?
Üks peamisi multimeetri mõõtmisi on takistus. Seda tähistab hobuseraua sümbol: Ω, Kreeka Omega. Kui multimeetri korpusel on ainult selline ikoon, mõõdab seade takistust automaatselt. Kuid sagedamini on läheduses hulk numbreid: 200, 2000, 20k, 200k, 2000k. kiri" k" numbri järel tähistab eesliidet "kilo", mis mõõtmissüsteemis SI vastab arvule 1000.
Miks on multimeetris hoidmisnupp ja milleks see on mõeldud?
Nupp Andmete hoidmine, mis multimeetril on, peavad mõned kasutuks, teised aga kasutavad seda sageli. See tähendab andmete säilitamist. Kui vajutate hoidmisnuppu, fikseeritakse ekraanil kuvatavad andmed ja neid kuvatakse pidevalt. Kui seda uuesti vajutada, naaseb multimeeter töörežiimi.
See funktsioon võib olla kasulik näiteks siis, kui teil on olukord, kus kasutate vaheldumisi kahte seadet. Olete teinud mingi standardmõõtmise, kuvanud selle ekraanile ja jätkanud mõõtmist teise seadmega, kontrollides pidevalt standardit. See nupp pole kõigil mudelitel saadaval, see on mõeldud mugavuse huvides.
Alalisvoolu (DC) ja vahelduvvoolu (AC) tähistused
Alalis- ja vahelduvvoolu mõõtmine multimeetriga on samuti selle põhifunktsioon, nagu ka takistuse mõõtmine. Sageli võite seadmel leida järgmisi sümboleid: V Ja V~ — DC ja AC pinge vastavalt. Mõne seadme puhul tähistatakse konstantset pinget DCV ja vahelduvpinget ACV.
Jällegi on mugavam mõõta voolu automaatrežiimis, kui seade ise määrab, mitu volti, kuid see funktsioon on saadaval kallimates mudelites. Lihtsates mudelites tuleb mõõtmise ajal alalis- ja vahelduvpinget mõõta lülitiga sõltuvalt mõõdetavast vahemikust. Lugege selle kohta üksikasjalikult allpool.
Sümbolite 20k ja 20m dekodeerimine multimeetril
Mõõtmisvahemikku tähistavate numbrite kõrval on näha selliseid tähti nagu µ, m, k, M. Need on nn prefiksid, mis näitavad mõõtühikute paljusust ja murdosalisust.
- 1µ (mikro) – (1*10-6 = 0,000001 ühikust);
- 1m (miilid) – (1*10-3 = 0,001 ühikust);
- 1k (kilo) – (1*103 = 1000 ühikut);
- 1M (mega) – (1*106 = 1 000 000 ühikut);
Näiteks samade kütteelementide kontrollimiseks on parem võtta megomeetri funktsiooniga tester. Mul oli juhtum, kus nõudepesumasina kütteelemendi rike tuvastati ainult selle funktsiooni abil. Raadioamatööridele sobivad muidugi keerulisemad seadmed - sageduste, kondensaatori võimsuse jms mõõtmise funktsiooniga. Tänapäeval on neid seadmeid väga suur valik, hiinlased ei tee midagi.
Bipolaarne transistor on üks vanimaid, kuid kuulsamaid transistoride tüüpe ja seda kasutatakse tänapäevases elektroonikas siiani. Transistor on asendamatu, kui peate juhtima üsna võimsat koormust, mille jaoks juhtseade ei suuda pakkuda piisavat voolu. Neid on erinevat tüüpi ja erineva võimsusega, olenevalt täidetavatest ülesannetest. Põhiteadmised ja valemid transistoride kohta leiate sellest artiklist.
Sissejuhatus
Enne õppetunni alustamist lepime kokku, et arutame ainult üht tüüpi transistori sisselülitamise viisi. Transistori saab kasutada võimendis või vastuvõtjas ning tavaliselt valmistatakse iga transistori mudel teatud omadustega, et muuta see konkreetses rakenduses paremini toimima.
Transistoril on 3 klemmi: alus, kollektor ja emitter. On võimatu üheselt öelda, milline neist on sisend ja milline väljund, kuna need kõik on omavahel seotud ja mõjutavad üksteist ühel või teisel viisil. Kui transistor lülitatakse sisse lülitusrežiimis (koormuse juhtimine), toimib see järgmiselt: baasvool juhib voolu kollektorist emitterini või vastupidi, olenevalt transistori tüübist.
Transistore on kahte peamist tüüpi: NPN ja PNP. Selle mõistmiseks võime öelda, et peamine erinevus nende kahe tüübi vahel on elektrivoolu suund. Seda on näha joonisel 1.A, kus on näidatud voolu suund. NPN-transistoris liigub üks vool baasist transistorisse ja teine vool kollektorist emitterisse, kuid PNP-transistoris on vastupidi. Funktsionaalsest vaatepunktist on nende kahe tüüpi transistoride erinevus koormuse pinges. Nagu pildilt näha, annab NPN transistor sisselülitamisel pinget 0V ja PNP 12V. Miks see mõjutab transistori valikut, saate hiljem aru.
Lihtsuse huvides uurime ainult NPN-transistore, kuid see kõik kehtib PNP kohta, võttes arvesse, et kõik voolud on vastupidised.
Alloleval joonisel on näidatud analoogia lüliti (S1) ja transistorlüliti vahel, kus on näha, et baasvool sulgeb või avab voolutee kollektorist emitterini:
Teades täpselt transistori omadusi, saate sellest maksimumi võtta. Peamine parameeter on transistori alalisvoolu võimendus, mida tavaliselt tähistatakse kui H fe või β. Samuti on oluline teada transistori maksimaalset voolu, võimsust ja pinget. Need parameetrid leiate transistori dokumentatsioonist ja need aitavad meil määrata baastakisti väärtust, mida kirjeldatakse allpool.
NPN-transistori kasutamine lülitina
Joonisel on kujutatud NPN-transistori kaasamist lülitina. Erinevate elektrooniliste vooluringide analüüsimisel kohtate seda kaasamist väga sageli. Uurime, kuidas juhtida transistori valitud režiimis, arvutame baastakisti, transistori voolu võimenduse ja koormustakistuse. Pakun välja kõige lihtsama ja täpseima viisi selleks.
1. Oletame, et transistor on küllastusrežiimis: Sel juhul muutub transistori matemaatiline mudel väga lihtsaks ja me teame pinget punktis V c. Leiame baastakisti väärtuse, mille juures kõik on õige.
2. Kollektori küllastusvoolu määramine: Kollektori ja emitteri vaheline pinge (V ce) on võetud transistori dokumentatsioonist. Emiter on ühendatud GND-ga, vastavalt V ce = V c - 0 = V c. Kui oleme selle väärtuse teada, saame arvutada kollektori küllastusvoolu järgmise valemi abil:
Mõnikord on koormuse takistus RL teadmata või ei saa olla nii täpne kui relee pooli takistus; Sel juhul piisab relee käivitamiseks vajaliku voolu teadmisest.
Veenduge, et koormusvool ei ületaks transistori maksimaalset kollektorivoolu.
3. Vajaliku baasvoolu arvutamine: Teades kollektori voolu, saate arvutada minimaalse vajaliku baasvoolu selle kollektorivoolu saavutamiseks järgmise valemi abil:
Sellest järeldub, et:
4. Lubatud väärtuste ületamine: Pärast baasvoolu arvutamist ja kui see osutub dokumentatsioonis määratust väiksemaks, saate transistori üle koormata, korrutades arvutatud baasvoolu näiteks 10-ga. Seega on transistori lüliti palju stabiilsem. Teisisõnu, transistori jõudlus väheneb, kui koormus suureneb. Olge ettevaatlik, et te ei ületaks dokumentatsioonis märgitud maksimaalset baasvoolu.
5. R b nõutava väärtuse arvutamine: Arvestades 10-kordset ülekoormust, saab takistuse R b arvutada järgmise valemi abil:
kus V 1 on transistori juhtpinge (vt joonis 2.a)
Kuid kui emitter on maandusega ühendatud ja baas-emitteri pinge on teada (enamiku transistoride puhul umbes 0,7 V) ja eeldades, et V 1 = 5 V, saab valemit lihtsustada järgmiselt: 
On näha, et baasvool korrutatakse 10-ga, võttes arvesse ülekoormust.
Kui Rb väärtus on teada, on transistor "seadistatud" töötama lülitina, mida nimetatakse ka "küllastus- ja väljalülitusrežiimiks", kus "küllastus" on siis, kui transistor on täielikult avatud ja juhib voolu, ja "lõikamine" on siis, kui see on suletud ja ei juhi voolu.
Märkus. Kui me ütleme , ei väida me, et kollektori vool peab olema võrdne . See tähendab lihtsalt seda, et transistori kollektori vool võib tõusta sellele tasemele. Vool järgib Ohmi seadusi, nagu iga elektrivool.
Koormuse arvutamine
Kui arvestasime, et transistor oli küllastusrežiimis, eeldasime, et mõned selle parameetrid ei muutunud. See pole täiesti tõsi. Tegelikult muudeti neid parameetreid peamiselt kollektori voolu suurendamisega ja seetõttu on see ülekoormuse jaoks ohutum. Dokumentatsioon näitab transistori parameetrite muutumist ülekoormuse ajal. Näiteks joonisel 2.B olev tabel näitab kahte parameetrit, mis oluliselt muutuvad:
H FE (β) varieerub sõltuvalt kollektori voolust ja pingest V CEsat. Kuid V CEsat ise muutub sõltuvalt kollektorist ja baasvoolust, nagu on näidatud allolevas tabelis.
Arvutamine võib olla väga keeruline, kuna kõik parameetrid on omavahel tihedalt ja keerukalt seotud, seega on parem võtta halvimad väärtused. Need. väikseim H FE, suurim V CEsat ja V CEsat.
Transistorlüliti tüüpiline rakendus
Kaasaegses elektroonikas kasutatakse transistorlülitit elektromagnetreleede juhtimiseks, mis tarbivad kuni 200 mA. Kui soovite releed juhtida loogikakiibi või mikrokontrolleriga, siis on transistor asendamatu. Joonisel 3.A on baastakisti takistus arvutatud sõltuvalt relee poolt nõutavast voolust. Diood D1 kaitseb transistori impulsside eest, mida mähis väljalülitamisel genereerib.
2. Avatud kollektoriga transistori ühendamine:
Paljudel seadmetel, näiteks 8051 perekonna mikrokontrolleritel, on avatud kollektori pordid. Välise transistori baastakisti takistus arvutatakse käesolevas artiklis kirjeldatud viisil. Pange tähele, et pordid võivad olla keerukamad ja kasutavad sageli bipolaarsete asemel FET-e ja neid nimetatakse avatud äravooluga väljunditeks, kuid kõik jääb täpselt samaks nagu joonisel 3.B.
3. Loogilise elemendi VÕI-EI (EI) loomine:
Mõnikord peate vooluringis kasutama ühte väravat ja te ei soovi kasutada 14-kontaktilist 4-värava kiipi ei kulude või plaadi ruumi tõttu. Seda saab asendada transistoride paariga. Pange tähele, et selliste elementide sagedusomadused sõltuvad transistoride omadustest ja tüübist, kuid on tavaliselt alla 100 kHz. Väljundtakistuse (Ro) vähendamine suurendab energiatarbimist, kuid suurendab väljundvoolu.
Nende parameetrite vahel peate leidma kompromissi.
Ülaltoodud joonisel on NOR-värav, mis on ehitatud 2 2N2222 transistori abil. Seda saab teha PNP 2N2907 transistoridega, väikeste muudatustega. Peate lihtsalt arvestama, et kõik elektrivoolud liiguvad siis vastupidises suunas.
Transistori ahelates vigade leidmine
Kui palju transistore sisaldavates ahelates ilmneb probleem, võib olla üsna raske teada, milline neist on halb, eriti kui need on kõik sisse joodetud. Annan teile mõned näpunäited, mis aitavad teil sellises skeemis probleemi kiiresti leida:
1. Temperatuur: Kui transistor läheb väga kuumaks, on tõenäoliselt kuskil probleem. Pole vaja, et probleemiks oleks kuum transistor. Tavaliselt defektne transistor isegi ei kuumene. Selle temperatuuri tõusu võib põhjustada muu sellega ühendatud transistor.
2. Transistoride V CE mõõtmine: Kui need on kõik sama tüüpi ja töötavad, peaks neil olema ligikaudu sama VCE. Erineva V CE-ga transistoride leidmine on kiire viis defektsete transistoride tuvastamiseks.
3. Baasi takisti pinge mõõtmine: Pinge baastakistil on üsna oluline (kui transistor on sisse lülitatud). 5 V NPN-transistori draiveri puhul peaks takisti pingelang olema suurem kui 3 V. Kui takisti pingelangust ei esine, on kas transistor või transistori juhtseade defektne. Mõlemal juhul on baasvool 0.
