Un tranzistor este un dispozitiv semiconductor al cărui scop principal este acela de a fi utilizat în circuite pentru amplificarea sau generarea de semnale, precum și pentru comutatoare electronice.
Spre deosebire de o diodă, un tranzistor are două joncțiuni pn conectate în serie. Între tranziții există zone cu conductivități diferite (tip „n” sau tip „p”), la care sunt conectate bornele pentru conectare. Ieșirea din zona de mijloc se numește „bază”, iar din cele extreme - „colector” și „emițător”.
Diferența dintre zonele „n” și „p” este că prima are electroni liberi, iar a doua are așa-numitele „găuri”. Din punct de vedere fizic, o „gaură” înseamnă că există o lipsă a unui electron în cristal. Electronii, sub influența câmpului creat de o sursă de tensiune, se deplasează de la minus la plus, iar „găuri” - invers. Atunci când regiunile cu conductivități diferite sunt conectate între ele, electronii și „găurile” difuzează și o regiune numită joncțiune p-n se formează la limita conexiunii. Datorită difuziei, regiunea „n” se dovedește a fi încărcată pozitiv, iar regiunea „p” este încărcată negativ, iar între regiunile cu conductivități diferite ia naștere un câmp electric propriu, concentrat în regiunea joncțiunii p-n.
Când borna pozitivă a sursei este conectată la regiunea „p”, iar borna negativă la regiunea „n”, câmpul său electric compensează câmpul propriu al joncțiunii p-n și trece un curent electric prin ea. Când este conectat în sens invers, câmpul de la sursa de alimentare se adaugă la propriul său, crescându-l. Joncțiunea este blocată și nu trece curent prin ea.
Tranzistorul conține două joncțiuni: colector și emițător. Dacă conectați sursa de alimentare numai între colector și emițător, atunci nu va trece curent prin ea. Unul dintre pasaje se dovedește a fi blocat. Pentru a-l deschide, se aplică potențial pe bază. Ca urmare, în secțiunea colector-emițător apare un curent, care este de sute de ori mai mare decât curentul de bază. Dacă curentul de bază se modifică în timp, atunci curentul emițătorului îl repetă exact, dar cu o amplitudine mai mare. Aceasta este ceea ce determină proprietățile de armare.
În funcție de combinația de zone de conducție alternativă, se disting tranzistoarele p-n-p sau n-p-n. Tranzistoarele P-n-p se deschid când potențialul de bază este pozitiv, iar tranzistoarele n-p-n se deschid când potențialul de bază este negativ.
Să ne uităm la mai multe moduri de a testa un tranzistor cu un multimetru.
Verificarea tranzistorului cu un ohmmetru
Deoarece tranzistorul conține două joncțiuni p-n, funcționalitatea acestora poate fi verificată folosind metoda utilizată pentru testarea diodelor semiconductoare. Pentru a face acest lucru, poate fi considerat ca echivalentul unei conexiuni back-to-back a două diode semiconductoare.
Criteriile de funcționare pentru acestea sunt:
- Rezistență scăzută (sute de ohmi) la conectarea unei surse de curent continuu în direcția înainte;
- Rezistență infinit de mare atunci când conectați o sursă de curent continuu în sens invers.
Un multimetru sau tester măsoară rezistența folosind propria sa sursă de alimentare auxiliară - o baterie. Tensiunea sa este mică, dar este suficientă pentru a deschide joncțiunea pn. Schimbând polaritatea conectării sondelor de la multimetru la o diodă semiconductoare funcțională, într-o poziție obținem o rezistență de o sută de ohmi, iar în cealaltă - infinit de mare.
O diodă semiconductoare este respinsă dacă
- în ambele direcții, dispozitivul va afișa o pauză sau zero;
- în direcția opusă, dispozitivul va afișa orice valoare semnificativă a rezistenței, dar nu infinit;
- Citirile dispozitivului vor fi instabile.
La verificarea unui tranzistor, vor fi necesare șase măsurători de rezistență cu un multimetru:
- bază-emițător direct;
- colector de bază direct;
- bază-emițător invers;
- baza-colector invers;
- emițător-colector direct;
- invers emiţător-colector.
Criteriul de funcționare la măsurarea rezistenței secțiunii colector-emițător este un circuit deschis (infinit) în ambele direcții.
Câștig tranzistor
Există trei scheme pentru conectarea unui tranzistor la treptele amplificatorului:
- cu un emițător comun;
- cu un colector comun;
- cu o bază comună.
Toate au propriile lor caracteristici, iar cel mai comun este circuitul emițător comun. Orice tranzistor este caracterizat de un parametru care determină proprietățile sale de amplificare - câștig. Arată de câte ori curentul la ieșirea circuitului va fi mai mare decât la intrare. Pentru fiecare dintre schemele de comutare există un coeficient propriu, diferit pentru același element.
Cărțile de referință dau coeficientul h21e - factorul de câștig pentru un circuit cu un emițător comun.
Cum să testați un tranzistor prin măsurarea câștigului
Una dintre metodele de verificare a stării de sănătate a unui tranzistor este măsurarea câștigului său h21e și compararea acestuia cu datele pașaportului. Cărțile de referință oferă intervalul în care poate fi valoarea măsurată pentru un anumit tip de dispozitiv semiconductor. Dacă valoarea măsurată este în interval, atunci este normal.
Câștigul este, de asemenea, măsurat pentru a selecta componente cu aceiași parametri. Acest lucru este necesar pentru construirea unor circuite amplificatoare și oscilatoare.
Pentru a măsura coeficientul h21e, multimetrul are o limită specială de măsurare desemnată hFE. Litera F înseamnă „înainte” (polaritate dreaptă), iar „E” înseamnă circuit emițător comun.
Pentru a conecta tranzistorul la multimetru, pe panoul frontal este instalat un conector universal, ale cărui contacte sunt marcate cu literele „EVSE”. Conform acestui marcaj, bornele tranzistorului „emițător-bază-colector” sau „bază-colector-emițător” sunt conectate, în funcție de locația lor pe o anumită piesă. Pentru a determina locația corectă a pinilor, va trebui să folosiți o carte de referință, unde puteți afla și factorul de câștig.
Apoi conectăm tranzistorul la conector, selectând limita de măsurare a multimetrului hFE. Dacă citirile sale corespund valorilor de referință, componenta electronică testată este funcțională. Dacă nu, sau dispozitivul arată ceva neinteligibil, tranzistorul s-a defectat.
Tranzistor cu efect de câmp
Un tranzistor cu efect de câmp diferă de un tranzistor bipolar prin principiul său de funcționare. În interiorul plăcii de cristal de o conductivitate („p” sau „n”), se introduce în mijloc o secțiune cu o conductivitate diferită, numită poartă. La marginile cristalului sunt conectate pini, numiti sursa si scurgere. Când potențialul de poartă se modifică, dimensiunea canalului care transportă curentul dintre dren și sursă și curentul prin acesta se modifică.
Rezistența de intrare a tranzistorului cu efect de câmp este foarte mare și, ca urmare, are un câștig mare de tensiune.
Cum se testează un tranzistor cu efect de câmp
Să luăm în considerare testarea folosind exemplul unui tranzistor cu efect de câmp cu un canal n. Procedura va fi după cum urmează:
- Comutăm multimetrul în modul de testare a diodelor.
- Conectăm borna pozitivă de la multimetru la sursă, iar borna negativă la scurgere. Dispozitivul va afișa 0,5-0,7 V.
- Schimbați polaritatea conexiunii la opus. Dispozitivul va afișa o pauză.
- Deschidem tranzistorul conectând firul negativ la sursă și atingând firul pozitiv la poartă. Datorită existenței capacității de intrare, elementul rămâne deschis pentru o perioadă de timp; această proprietate este folosită pentru testare.
- Mutăm firul pozitiv la scurgere. Multimetrul va indica 0-800 mV.
- Schimbați polaritatea conexiunii. Citirile dispozitivului nu ar trebui să se schimbe.
- Închidem tranzistorul cu efect de câmp: firul pozitiv la sursă, firul negativ la poartă.
- Repetăm punctele 2 și 3, nu ar trebui să se schimbe nimic.
h FE al unui tranzistor este amplificarea curentului sau factorul de amplificare al unui tranzistor.
h FE (care se mai numește și β) este factorul prin care curentul de bază este amplificat pentru a produce curentul amplificat al tranzistorului. Curentul neamplificat este curentul de bază, care apoi este supus amplificarii cu un factor de h FE pentru a produce un curent amplificat care curge prin bornele colectorului și emițătorului.
Un tranzistor funcționează prin alimentarea unui curent în baza tranzistorului. Curentul de bază este apoi amplificat de h FE pentru a produce curentul său amplificat. Formula este mai jos:
I C = h FE I B =βI B
Deci, dacă 1 mA este alimentat în baza unui tranzistor și are un h FE de 100, curentul colectorului va fi de 100 mA.
Fiecare tranzistor are propriul său h FE unic. h FE este în mod normal văzută a fi o valoare constantă, în mod normal, în jur de 10 până la 500, dar se poate schimba ușor cu temperatura și cu modificările tensiunii de la colector la emițător.
Verificați fișa de date a tranzistorului pentru valoarea h FE din specificațiile sale.
Rețineți că h FE se poate referi la câștig de curent DC sau AC. Multe foi de date pot specifica doar o valoare, cum ar fi câștigul DC. Fișele de date vor specifica în mod normal dacă valoarea h FE este pentru câștig de curent DC sau AC.
De asemenea, rețineți că, deoarece valoarea h FE este foarte variabilă, multe foi de date vor specifica un minim și maxim h FE pentru tranzistor. Este foarte greu ca tranzistoarele să fie produse cu o valoare h FE precisă în timpul procesului de fabricație. Prin urmare, producătorii specifică, în general, un interval în care se poate afla h FE.
Deoarece h FE este atât de variabil și imprevizibil în natură, un design bun al circuitului tranzistorului este important pentru a oferi o amplificare stabilă și previzibilă pentru circuitele cu tranzistori pentru a ține seama de această imprevizibilitate.
Tranzistorul este o componentă omniprezentă și importantă în microelectronica modernă. Scopul său este simplu: vă permite să controlați unul mult mai puternic folosind un semnal slab.
În special, poate fi folosit ca „amortizor” controlat: prin absența unui semnal la „poartă”, blocați fluxul de curent și, prin alimentarea acestuia, permiteți-l. Cu alte cuvinte: acesta este un buton care este apăsat nu cu un deget, ci prin aplicarea tensiunii. Aceasta este cea mai comună aplicație în electronica digitală.
Tranzistoarele sunt disponibile în pachete diferite: același tranzistor poate arăta complet diferit în aspect. În prototipare, cele mai frecvente cazuri sunt:
TO-92 - compact, pentru sarcini ușoare
TO-220AB - disipare masivă, bună a căldurii, pentru sarcini grele
Desemnarea de pe diagrame variază și în funcție de tipul de tranzistor și de standardul de desemnare utilizat în compilare. Dar, indiferent de variație, simbolul său rămâne de recunoscut.
Tranzistoare bipolare
Tranzistoarele cu joncțiune bipolară (BJT, Tranzistoare cu joncțiune bipolară) au trei contacte:
Colector - i se aplică tensiune înaltă, pe care doriți să-l controlați
Baza - o cantitate mică este furnizată prin ea actual a debloca mari; baza este legată la pământ pentru a o bloca
Emițător - curentul curge prin el de la colector și bază atunci când tranzistorul este „deschis”
Caracteristica principală a unui tranzistor bipolar este indicatorul h fe cunoscut și sub numele de câștig. Acesta reflectă de câte ori mai mult curent în secțiunea colector-emițător poate trece tranzistorul în raport cu curentul bază-emițător.
De exemplu, dacă h fe= 100, iar 0,1 mA trece prin bază, apoi tranzistorul va trece prin el însuși maximum 10 mA. Dacă în acest caz există o componentă în secțiunea de curent mare care consumă, de exemplu, 8 mA, aceasta va fi prevăzută cu 8 mA, iar tranzistorul va avea o „rezervă”. Dacă există o componentă care consumă 20 mA, aceasta va fi furnizată numai cu maxim 10 mA.
De asemenea, documentația pentru fiecare tranzistor indică tensiunile și curenții maximi admisi la contacte. Depășirea acestor valori duce la încălzire excesivă și la o durată de viață redusă, iar un exces puternic poate duce la distrugere.
NPN și PNP
Tranzistorul descris mai sus este un așa-numit tranzistor NPN. Se numește așa deoarece este format din trei straturi de siliciu conectate în ordinea: Negativ-Pozitiv-Negativ. Unde negativ este un aliaj de siliciu cu un exces de purtători de sarcină negativă (n-dopată), iar pozitiv este un aliaj cu un exces de purtători de sarcină pozitivă (p-dopată).
NPN-urile sunt mai eficiente și mai comune în industrie.
La desemnarea tranzistorilor PNP, acestea diferă în direcția săgeții. Săgeata indică întotdeauna de la P la N. Tranzistoarele PNP au un comportament „inversat”: curentul nu este blocat atunci când baza este legată la pământ și blocat atunci când curentul trece prin ea.
Tranzistoare cu efect de câmp
Tranzistoarele cu efect de câmp (FET, Field Effect Transistor) au același scop, dar diferă în structura internă. Un tip special de aceste componente sunt tranzistoarele MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor). Acestea vă permit să operați cu o putere mult mai mare cu aceleași dimensiuni. Și controlul „amortizorului” în sine este efectuat exclusiv folosind tensiune: nu trece curent prin poartă, spre deosebire de tranzistoarele bipolare.
Tranzistoarele cu efect de câmp au trei contacte:
Scurgere - i se aplică tensiune înaltă, pe care doriți să o controlați
Poarta - i se aplica tensiune pentru a permite curentului sa circule; poarta este legată la pământ pentru a bloca curentul.
Sursă - curentul curge prin ea din dren atunci când tranzistorul este „deschis”
Canal N și Canal P
Prin analogie cu tranzistoarele bipolare, tranzistoarele de câmp diferă în polaritate. Tranzistorul N-Canal a fost descris mai sus. Sunt cele mai comune.
Când este desemnat, P-Channel diferă în direcția săgeții și, din nou, are un comportament „inversat”.
Conectarea tranzistoarelor pentru a conduce componente de mare putere
O sarcină tipică a unui microcontroler este să pornească și să oprească o anumită componentă a circuitului. Microcontrolerul în sine are de obicei caracteristici modeste de manipulare a puterii. Deci Arduino, cu ieșire de 5 V pe pin, poate rezista la un curent de 40 mA. Motoarele puternice sau LED-urile ultra-luminoase pot consuma sute de miliamperi. Când conectați direct astfel de sarcini, cipul poate eșua rapid. În plus, pentru funcționarea unor componente, este necesară o tensiune mai mare de 5 V, iar Arduino nu poate produce mai mult de 5 V din pinul de ieșire digitală.
Dar este suficient de ușor să controlezi un tranzistor, care, la rândul său, va controla un curent mare. Să presupunem că trebuie să conectăm o bandă LED lungă care necesită 12 V și consumă 100 mA:
Acum, când ieșirea este setată la una logică (mare), cei 5 V care intră în bază vor deschide tranzistorul și curentul va curge prin bandă - va străluci. Când ieșirea este setată la zero logic (scăzut), baza va fi legată la pământ prin microcontroler și fluxul de curent va fi blocat.
Acordați atenție rezistenței de limitare a curentului R. Este necesar ca atunci când se aplică tensiunea de control, un scurtcircuit să nu se formeze de-a lungul traseului microcontroler - tranzistor - masă. Principalul lucru este să nu depășiți curentul permis prin contactul Arduino de 40 mA, deci trebuie să utilizați un rezistor cu o valoare de cel puțin:
Aici Ud- aceasta este căderea de tensiune pe tranzistorul însuși. Depinde de materialul din care este fabricat și este de obicei 0,3 – 0,6 V.
Dar nu este absolut necesar să mențineți curentul la limita admisă. Este necesar doar ca câștigul tranzistorului să vă permită să controlați curentul necesar. În cazul nostru este de 100 mA. Acceptabil pentru tranzistorul folosit h fe= 100, atunci un curent de control de 1 mA ne va fi suficient
Un rezistor cu o valoare de la 118 Ohm la 4,7 kOhm este potrivit pentru noi. Pentru o funcționare stabilă pe o parte și o sarcină ușoară pe cip pe cealaltă, 2,2 kOhm este o alegere bună.
Dacă utilizați un tranzistor cu efect de câmp în loc de un tranzistor bipolar, puteți face fără un rezistor:
Acest lucru se datorează faptului că poarta din astfel de tranzistoare este controlată exclusiv de tensiune: nu există curent în secțiunea microcontroler - poartă - sursă. Și datorită caracteristicilor sale ridicate, un circuit care utilizează MOSFET vă permite să conduceți componente foarte puternice.
Salutare tuturor! Astăzi vom vorbi din nou despre un astfel de dispozitiv precum un multimetru. Acest dispozitiv, numit și tester, este conceput pentru a măsura caracteristicile de bază ale unui circuit electric, aparate electrice, în mașini - în general, oriunde există electricitate. Am vorbit deja puțin despre multimetre, astăzi vom atinge mai detaliat ce și cum pot măsura. Pe vremuri, multimetrul era domeniul numai al electricienilor. Cu toate acestea, acum mulți oameni îl folosesc.
Există multe modele diferite de multimetre. Există o clasă de instrumente pentru măsurarea doar a anumitor caracteristici. Multimetrele sunt reduse în mod convențional la două tipuri:
- multimetre analogice - datele sunt afișate printr-o săgeată. Acestea sunt multimetre care sunt încă folosite de oamenii din vechea școală, care adesea nu pot sau nu vor să lucreze cu instrumente moderne;
- multimetre digitale – datele sunt afișate în cifre. Acest tip de tester a înlocuit testerul pointer; de exemplu, prefer să folosesc un astfel de dispozitiv.
Deoarece dispozitivele digitale sunt acum cele mai comune, vom lua în considerare descrierea acestui dispozitiv folosind exemplul său. Mai jos sunt principalele simboluri care se găsesc pe aproape orice model de multimetru.
Dacă examinați panoul frontal al multimetrului, puteți vedea opt blocuri cu simboluri diferite:
Ce arată multimetrul la selectarea diferitelor moduri de operare?
Acestea sunt situate în jurul unui comutator rotund, cu ajutorul căruia puteți seta modul dorit. Pe comutator, punctul de contact este indicat printr-un punct sau un triunghi ridicat. Denumirile sunt împărțite în sectoare. Aproape toate multimetrele moderne au un aspect similar și un comutator rotund.
sector OFF. Dacă setați comutatorul în această poziție, dispozitivul este oprit. Există și modele care se opresc automat după un timp. Acest lucru este foarte convenabil, deoarece, de exemplu, uit să-l opresc în timp ce lucrez și nu este convenabil când măsori, apoi lipiți, opriți-l tot timpul. Bateria tine mult.
2 și 8– două sectoare cu denumirea V, acest simbol indică tensiunea în volți. Dacă doar un simbol V– atunci se măsoară tensiunea DC dacă V~, se măsoară tensiunea AC. Numerele de lângă ele arată domeniul tensiunii măsurate. Mai mult, constanta este măsurată de la 200 m (milivolți) la 1000 de volți, iar variabila este măsurată de la 100 la 750 de volți.
3 și 4– două sectoare pentru măsurarea curentului continuu. Doar un interval este evidențiat în roșu pentru măsurarea curentului de până la 10 amperi. Domeniile rămase sunt: de la 0 la 200, 2000 microamperi, de la 0 la 20, 200 miliamperi. În viața obișnuită, zece amperi sunt suficienți; atunci când se măsoară curentul, multimetrul este conectat la circuit prin conectarea sondelor la priza dorită, special concepută pentru măsurarea curentului. Într-o zi am încercat să măsoare curentul într-o priză pentru prima dată cu primul meu model de tester simplu. A trebuit să înlocuiesc sondele cu altele noi - cele standard erau arse.
5 (al cincilea) sector. Pictograma arată ca Wifi. 🙂 Setarea comutatorului în această poziție vă permite să efectuați un test sonor al unui circuit, cum ar fi un element de încălzire.
6 (al șaselea) sector – setarea comutatorului în această poziție verifică funcționalitatea diodelor. Verificarea diodelor este un subiect foarte popular în rândul șoferilor. Puteți verifica funcționalitatea, de exemplu, a podului de diode a unui generator auto:
7 - simbol Ω . Aici rezistența se măsoară de la 0 la 200, 2000 Ohm, de la 0 la 20, 200 sau 2000 kOhm. Acesta este, de asemenea, un mod foarte popular. În orice circuit electric există cele mai multe elemente de rezistență. Se întâmplă că, măsurând rezistența, găsiți rapid o defecțiune:
Ce este modul HFE pe un multimetru?
Să trecem la funcții mai avansate. Multimetrul are următoarele tipuri de măsurători: HFE. Acesta este un test de tranzistori sau coeficientul de transfer de curent al unui tranzistor. Există un conector special pentru această măsurătoare. Tranzistorii sunt un element important; poate doar becul nu le are, dar chiar și acolo probabil vor apărea în curând. Tranzistorul este unul dintre cele mai vulnerabile elemente. Se ard cel mai adesea din cauza supratensiunii etc. Am înlocuit recent doi tranzistori în încărcătorul bateriei mașinii mele. Pentru a verifica, am folosit un tester și am dezlipit tranzistoarele.
Pinii conectorului sunt marcați cu litere precum „E, B și C”. Aceasta înseamnă următoarele: „E” este emițător, „B” este baza și „C” este colector. De obicei, toate modelele au capacitatea de a măsura ambele tipuri de tranzistoare. Cu modele ieftine de multimetre, poate fi foarte incomod să verificați tranzistoarele lipite din cauza picioarelor scurte și tăiate. Iar cele noi sunt cele mai bune :):). Să urmărim un videoclip despre cum să verificați funcționalitatea unui tranzistor folosind un tester:
Tranzistorul, în funcție de tipul său (PNP sau NPN), este introdus în conectorii corespunzători și, în funcție de citirile de pe afișaj, se stabilește dacă funcționează sau nu. Dacă există o defecțiune, afișajul afișează 0 . Dacă cunoașteți coeficientul de transfer de curent al tranzistorului testat, îl puteți verifica în HFE prin verificarea citirilor testerului și a fișei de date a tranzistorului
Cum este indicată rezistența pe multimetre?
Una dintre principalele măsurători luate de un multimetru este rezistența. Este indicat printr-un simbol de potcoavă: Ω, Omega grecesc. Dacă pe corpul multimetrului există doar o astfel de pictogramă, dispozitivul măsoară rezistența automat. Dar mai des există o serie de numere în apropiere: 200, 2000, 20k, 200k, 2000k. Scrisoarea " k" după număr denotă prefixul "kilo", care în sistemul de măsurare SI corespunde cu numărul 1000.
De ce există un buton de menținere într-un multimetru și pentru ce este?
Buton Reținerea datelor, pe care îl are multimetrul, este considerat inutil de unii, în timp ce alții, dimpotrivă, îl folosesc des. Înseamnă păstrarea datelor. Dacă apăsați butonul hold, datele afișate pe afișaj vor fi fixe și vor fi afișate continuu. Când este apăsat din nou, multimetrul va reveni la modul de funcționare.
Această funcție poate fi utilă atunci când, de exemplu, aveți o situație în care utilizați alternativ două dispozitive. Ați efectuat un fel de măsurare standard, ați afișat-o pe ecran și continuați să măsurați cu un alt dispozitiv, verificând constant cu standardul. Acest buton nu este disponibil pe toate modelele; este destinat confortului.
Denumiri de curent continuu (DC) și curent alternativ (AC)
Măsurarea curentului continuu și alternativ cu un multimetru este, de asemenea, funcția sa principală, la fel ca și măsurarea rezistenței. Puteți găsi adesea următoarele simboluri pe dispozitiv: VȘi V~ — Tensiune DC și respectiv AC. Pe unele dispozitive, tensiunea constantă este desemnată DCV și tensiune alternativă ACV.
Din nou, este mai convenabil să măsurați curentul în modul automat, atunci când dispozitivul însuși determină câți volți, dar această funcție este disponibilă în modelele mai scumpe. În modelele simple, tensiunea continuă și alternativă în timpul măsurătorilor trebuie măsurată cu un comutator în funcție de intervalul de măsurat. Citiți mai jos despre asta în detaliu.
Decodificarea simbolurilor 20k și 20m pe un multimetru
Lângă numerele care indică domeniul de măsurare, puteți vedea litere precum u, m, k, M. Acestea sunt așa-numitele prefixe, care indică multiplicitatea și fracționalitatea unităților de măsură.
- 1µ (micro) – (1*10-6 = 0,000001 de la unitate);
- 1m (milii) – (1*10-3 = 0,001 de la unitate);
- 1k (kilo) – (1*103 = 1000 unități);
- 1M (mega) – (1*106 = 1.000.000 de unități);
De exemplu, pentru a verifica aceleași elemente de încălzire, este mai bine să luați un tester cu funcție de megometru. Am avut un caz în care o defecțiune a elementului de încălzire dintr-o mașină de spălat vase a fost detectată doar de această funcție. Pentru radioamatorii, desigur, sunt potrivite dispozitive mai complexe - cu funcția de măsurare a frecvențelor, capacității condensatorului și așa mai departe. În zilele noastre există o selecție foarte mare de aceste dispozitive; chinezii nu fac nimic.
Tranzistorul bipolar este unul dintre cele mai vechi, dar cele mai faimoase tipuri de tranzistori și este încă folosit în electronica modernă. Un tranzistor este indispensabil atunci când trebuie să controlați o sarcină destul de puternică pentru care dispozitivul de control nu poate furniza suficient curent. Ele vin în diferite tipuri și capacități, în funcție de sarcinile îndeplinite. Cunoștințele de bază și formulele despre tranzistori pot fi găsite în acest articol.
Introducere
Înainte de a începe lecția, să fim de acord că discutăm doar un singur tip de modalitate de a porni un tranzistor. Un tranzistor poate fi utilizat într-un amplificator sau receptor și, de obicei, fiecare model de tranzistor este fabricat cu anumite caracteristici pentru a-l face mai specializat pentru a funcționa mai bine într-o anumită aplicație.
Tranzistorul are 3 terminale: bază, colector și emițător. Este imposibil să spunem fără ambiguitate care dintre ele este intrarea și care este ieșirea, deoarece toate sunt conectate și se influențează reciproc într-un fel sau altul. Când un tranzistor este pornit în modul comutator (controlul sarcinii), acesta acționează astfel: curentul de bază controlează curentul de la colector la emițător sau invers, în funcție de tipul de tranzistor.
Există două tipuri principale de tranzistoare: NPN și PNP. Pentru a înțelege acest lucru, putem spune că principala diferență dintre aceste două tipuri este direcția curentului electric. Acest lucru poate fi văzut în Figura 1.A, unde este indicată direcția curentului. Într-un tranzistor NPN, un curent curge de la bază în tranzistor, iar celălalt curent trece de la colector la emițător, dar într-un tranzistor PNP este adevărat opusul. Din punct de vedere funcțional, diferența dintre aceste două tipuri de tranzistoare este tensiunea pe sarcină. După cum puteți vedea în imagine, tranzistorul NPN oferă 0V atunci când este pornit, iar PNP oferă 12V. Veți înțelege mai târziu de ce acest lucru afectează selecția tranzistorului.
Pentru simplitate, vom studia doar tranzistoarele NPN, dar toate acestea se aplică PNP, ținând cont de faptul că toți curenții sunt inversați.
Figura de mai jos arată analogia dintre un comutator (S1) și un comutator tranzistor, unde se poate observa că curentul de bază se închide sau deschide calea curentului de la colector la emițător:
Cunoscând exact caracteristicile unui tranzistor, puteți profita la maximum de el. Parametrul principal este câștigul DC al tranzistorului, care este de obicei notat Hfe sau β. De asemenea, este important să cunoașteți curentul maxim, puterea și tensiunea tranzistorului. Acești parametri pot fi găsiți în documentația pentru tranzistor și ne vor ajuta să stabilim valoarea rezistenței de bază, care este descrisă mai jos.
Folosind un tranzistor NPN ca comutator
Figura arată includerea unui tranzistor NPN ca comutator. Veți întâlni această includere foarte des atunci când analizați diferite circuite electronice. Vom studia cum să rulăm un tranzistor în modul selectat, vom calcula rezistența de bază, câștigul de curent al tranzistorului și rezistența de sarcină. Vă propun cel mai simplu și mai precis mod de a face acest lucru.
1. Să presupunem că tranzistorul este în modul de saturație:În acest caz, modelul matematic al tranzistorului devine foarte simplu și știm tensiunea în punctul V c. Vom găsi valoarea rezistenței de bază la care totul va fi corect.
2. Determinarea curentului de saturație a colectorului: Tensiunea dintre colector și emițător (V ce) este preluată din documentația tranzistorului. Emițătorul este conectat la GND, respectiv V ce = V c - 0 = V c. Odată ce cunoaștem această valoare, putem calcula curentul de saturație a colectorului folosind formula:
Uneori, rezistența de sarcină R L este necunoscută sau nu poate fi la fel de precisă ca rezistența bobinei releului; În acest caz, este suficient să cunoașteți curentul necesar pentru pornirea releului.
Asigurați-vă că curentul de sarcină nu depășește curentul maxim de colector al tranzistorului.
3. Calculul curentului de bază necesar: Cunoscând curentul de colector, puteți calcula curentul de bază minim necesar pentru a obține acel curent de colector folosind următoarea formulă:
Din aceasta rezultă că:
4. Depășirea valorilor admisibile: După ce ați calculat curentul de bază și dacă se dovedește a fi mai mic decât cel specificat în documentație, atunci puteți supraîncărca tranzistorul înmulțind curentul de bază calculat, de exemplu, cu 10 ori. Astfel, comutatorul tranzistorului va fi mult mai stabil. Cu alte cuvinte, performanța tranzistorului va scădea dacă sarcina crește. Aveți grijă să nu depășiți curentul de bază maxim menționat în documentație.
5. Calculul valorii necesare a lui R b: Având în vedere o suprasarcină de 10 ori, rezistența Rb poate fi calculată folosind următoarea formulă:
unde V 1 este tensiunea de control a tranzistorului (vezi Figura 2.a)
Dar dacă emițătorul este conectat la masă și este cunoscută tensiunea bază-emițător (aproximativ 0,7V pentru majoritatea tranzistoarelor) și presupunând că V 1 = 5V, formula poate fi simplificată la următoarea: 
Se poate observa că curentul de bază este înmulțit cu 10 ținând cont de suprasarcină.
Când se cunoaște valoarea lui Rb, tranzistorul este „setat” să funcționeze ca un comutator, numit și „modul de saturație și tăiere”, unde „saturația” este atunci când tranzistorul este complet deschis și conduce curent, iar „tăierea” este atunci când este inchis si nu conduc curent .
Notă: Când spunem , nu spunem că curentul colectorului trebuie să fie egal cu . Aceasta înseamnă pur și simplu că curentul de colector al tranzistorului poate crește la acest nivel. Curentul va urma legile lui Ohm, la fel ca orice curent electric.
Calculul sarcinii
Când am considerat că tranzistorul se află în modul de saturație, am presupus că unii dintre parametrii săi nu s-au modificat. Acest lucru nu este în întregime adevărat. De fapt, acești parametri au fost modificați în principal prin creșterea curentului de colector și, prin urmare, este mai sigur pentru suprasarcină. Documentația indică o modificare a parametrilor tranzistorului în timpul supraîncărcării. De exemplu, tabelul din Figura 2.B arată doi parametri care se modifică semnificativ:
H FE (β) variază în funcție de curentul și tensiunea colectorului V CEsat. Dar V CEsat în sine se modifică în funcție de colector și curent de bază, așa cum se arată în tabelul de mai jos.
Calculul poate fi foarte complex, deoarece toți parametrii sunt strâns și complex interrelaționați, deci este mai bine să luați cele mai proaste valori. Acestea. cel mai mic H FE, cel mai mare V CEsat și V CEsat.
Aplicație tipică a unui comutator tranzistor
În electronica modernă, un comutator tranzistor este utilizat pentru a controla releele electromagnetice, care consumă până la 200 mA. Dacă doriți să controlați un releu cu un cip logic sau un microcontroler, atunci un tranzistor este indispensabil. În Figura 3.A, rezistența rezistenței de bază este calculată în funcție de curentul necesar releului. Dioda D1 protejează tranzistorul de impulsurile pe care le generează bobina atunci când este oprită.
2. Conectarea unui tranzistor cu colector deschis:
Multe dispozitive, cum ar fi familia 8051 de microcontrolere, au porturi open-collector. Rezistența rezistenței de bază a tranzistorului extern este calculată așa cum este descris în acest articol. Rețineți că porturile pot fi mai complexe și folosesc adesea FET-uri în loc de cele bipolare și sunt numite ieșiri open-drain, dar totul rămâne exact la fel ca în Figura 3.B
3. Crearea unui element logic OR-NOT (NOR):
Uneori trebuie să utilizați o singură poartă într-un circuit și nu doriți să utilizați un cip cu 4 porți cu 14 pini, fie din cauza costului, fie din cauza spațiului pe placă. Poate fi înlocuit cu o pereche de tranzistori. Rețineți că caracteristicile de frecvență ale unor astfel de elemente depind de caracteristicile și tipul tranzistorilor, dar sunt de obicei sub 100 kHz. Reducerea rezistenței de ieșire (Ro) va crește consumul de energie, dar va crește curentul de ieșire.
Trebuie să găsiți un compromis între acești parametri.
Figura de mai sus prezintă o poartă NOR construită folosind 2 tranzistoare 2N2222. Acest lucru se poate face cu tranzistoare PNP 2N2907, cu mici modificări. Trebuie doar să luați în considerare că toți curenții electrici curg apoi în direcția opusă.
Găsirea erorilor în circuitele tranzistoarelor
Când apare o problemă în circuitele care conțin mulți tranzistori, poate fi destul de dificil să știi care dintre ele este proastă, mai ales când sunt toate lipite. Vă dau câteva sfaturi care vă vor ajuta să găsiți rapid problema într-o astfel de schemă:
1. Temperatura: Dacă tranzistorul devine foarte fierbinte, probabil că există o problemă pe undeva. Nu este necesar ca problema să fie un tranzistor fierbinte. De obicei, tranzistorul defect nici nu se încălzește. Această creștere a temperaturii poate fi cauzată de un alt tranzistor conectat la acesta.
2. Măsurarea V CE a tranzistorilor: Dacă toate sunt de același tip și funcționează, atunci ar trebui să aibă aproximativ același VCE. Găsirea tranzistoarelor care au V CE diferite este o modalitate rapidă de a detecta tranzistoarele defecte.
3. Măsurarea tensiunii pe rezistorul de bază: Tensiunea pe rezistorul de bază este destul de importantă (dacă tranzistorul este pornit). Pentru un driver de tranzistor NPN de 5V, căderea de tensiune pe rezistor ar trebui să fie mai mare de 3V. Dacă nu există nicio cădere de tensiune pe rezistor, atunci fie tranzistorul, fie dispozitivul de control al tranzistorului este defect. În ambele cazuri, curentul de bază este 0.
