Complete gids voor Tech Beginners (11 / 14 stap)

Stap 11: Transistor

Transistors kunnen worden beschouwd als een soort elektronische schakelaar, zoals veel elektronische componenten kunnen. Transistor is veel meer sneller dan mechanische schakelaar.

Er zijn twee soorten fundamentele transistor daar: bi-polaire junction (BJT) en metal-oxide veld-effect (MOSFET), en er zijn eigenlijk twee versies van de BJT: NPN en PNP. De meeste circuits ben geneigd te gebruiken NPN. Er zijn honderden van transistoren die op verschillende spanningen werken maar allemaal in deze twee categorieën vallen. Transistors zijn vervaardigd in verschillende vormen, maar ze hebben drie leidt (benen). De BASE - dat de eerste verantwoordelijke is voor het activeren van de transistor. De COLLECTOR - dat de positieve leiding is. De EMITTER - dat het negatieve lood is.

Een transistor is werkelijk eenvoudig — en echt ingewikkeld. Laten we beginnen met het eenvoudige deel. Een transistor is een miniatuur elektronische componenten die twee verschillende banen kunt doen. Het kan werken als een versterker of een schakelaar:

Als het werkt als een versterker, het is in een kleine elektrische huidige aan het ene uiteinde (een Ingangsstroom) en produceert een veel grotere elektrische stroom (een uitgangsstroom) bij de andere. Met andere woorden, is het een soort van huidige booster. Dat komt in erg handig in dingen zoals gehoorapparaten, één van de eerste dingen die mensen gebruikt transistoren voor. Een gehoorapparaat heeft een kleine microfoon die geluiden uit de wereld om je heen pikt en verandert hen in wisselende elektrische stromen. Deze worden gevoed in een transistor die hen stimuleert en bevoegdheden van een kleine luidspreker, zodat je een veel luider versie van de geluiden om je heen horen.

Transistors kunnen ook werken als switches. Een kleine elektrische stroom die door een deel van een transistor, kan een veel grotere stroom via een ander deel van het maken. Met andere woorden, de kleine huidige schakelopties op de grotere. Dit is in wezen hoe alle computerchips werken. Bijvoorbeeld, een spaander van het geheugen bevat honderden miljoenen of zelfs miljarden transistors, die elk kan worden ontstoken in- of uitschakelen individueel. Aangezien elke transistor kan in twee verschillende Staten, kan twee verschillende nummers, nul en één opslaan. Met miljarden transistors, een chip miljarden van nullen en enen, kunt opslaan en bijna net zoveel gewone getallen en letters (of tekens, zoals wij ze noemen). Meer hierover in een moment.

Bewerkingsmodi
In tegenstelling tot weerstanden, die een lineaire relatie tussen spanning en huidige afdwingen, zijn transistoren niet-lineaire apparaten. Ze hebben vier afzonderlijke bewerkingsmodi, die beschrijven de stroom die erdoor. (Als we over de stroom via een transistor praten, meestal bedoelen we stroom die van collector naar de emitter van een NPN-transistor. De vier transistor operatie modi zijn:

Verzadiging -de transistor gedraagt zich als een kortsluiting. Huidige stroomt vrij van verzamelaar naar emitter.

Licht-donkerscheiding – de transistor gedraagt zich als een open circuit. Geen stroom loopt van collector naar de emitter.

Actieve -de stroom van de collector naar de emitter is evenredig aan de stroom die in de basis.

Reverse-actieve – als actieve modus, de huidige is evenredig aan de huidige basis, maar in omgekeerde richting stroomt.

Toepassingen: Switches

Een van de meest fundamentele toepassingen van een transistor is gebruikt om de stroom van de macht naar een ander deel van het circuit – gebruiken als een elektrische schakelaar. Rijden in de modus cutoff of verzadiging, kunt de transistor maken het binaire bestand aan/uit effect van een schakelaar. Transistor-switches zijn kritische circuit-bouwstenen; ze worden gebruikt om logica gates, die gaan op microcontrollers, microprocessoren, en andere geïntegreerde schakelingen te creëren.

Transistor Switch

Laten we eens kijken naar het meest fundamentele circuit van de transistor-switch: een switch NPN. Hier gebruiken we een NPN waarmee een high-power LED.

Onze controle mondt uit in de base input, de output is gebonden aan de collector en de emitter wordt bewaard op een vaste spanning.

Terwijl een normale schakelaar een actuator vereisen zou moet fysiek worden gespiegeld, wordt deze schakeloptie geregeld door de spanning aan de basis pin. Een microcontroller I/O pin, zoals die op een Arduino, kan worden geprogrammeerd om naar hoog of laag om te schakelen van de LED in- of uitschakelen.

Wanneer de spanning aan de base groter is dan 0.6V (of wat uw transistor van Vth zou kunnen worden), wordt de transistor gestart verzadigen en ziet eruit als een kortsluiting tussen de collector en emitter. Wanneer de spanning aan de basis minder dan 0.6V is is de transistor in de cutoff modus – geen huidige stromen omdat het ziet als een open circuit tussen C en E. eruit

Het bovenstaande circuit heet een schakelaar van de low-kant, omdat de schakeloptie – onze transistor-aan de kant van de lage (grond) van het circuit is. We kunt een PNP transistor te maken van een hoge-side-schakelaar:

Gelijkaardig aan het NPN-circuit, de basis is onze inbreng, en de emitter is gebonden aan een constante spanning. Ditmaal echter de emitter is gekoppeld hoog, en de lading is verbonden met de transistor aan de kant van de grond.

Dit circuit werkt net zo goed als de NPN gebaseerde schakelaar, maar er is één groot verschil: om te schakelen van de belasting "op" de basis moet laag. Dit kan leiden tot complicaties, vooral als de belasting van hoogspanning (VCC in deze foto) hoger dan de hoogspanning van de input van onze controle is. Dit circuit niet zou bijvoorbeeld, werken alleen als je probeert om een 5V-operationele Arduino gebruiken om over te schakelen op een 12V motor. In dat geval zou het onmogelijk zijn de switch om uit te schakelen omdat VB zou altijd minder dan VE.

Basis weerstanden

U zult merken dat elk van deze circuits een serie weerstand tussen het besturingselement invoeren en de boekwaarde van de transistor gebruikt. Vergeet niet om toe te voegen deze weerstand! Een transistor zonder een weerstand op de basis is net als een LED met geen beperking van de huidige weerstand.

Herinneren dat op een manier, een transistor is net een paar van onderling verbonden diodes. We zijn naar voren-vertekenende de basis-emitter-diode om te schakelen de belasting. De diode is alleen 0.6V inschakelen, meer spanning dan dat meer stroom betekent nodig. Sommige transistoren kunnen alleen voor een maximum van 10-100mA stroom vloeien door hen worden beoordeeld. Als u een stroom over de maximale rating opgeeft, wordt de transistor kan blazen.

De serie weerstand tussen onze Besturingselementbron en de huidige basis limieten in de basis. De basis-emitter-knooppunt zijn gelukkig spanningsval van 0.6V kan krijgen, en de weerstand kan dalen de resterende spanning. De waarde van de weerstand, en de spanning overheen, zal de huidige ingesteld.

De weerstand moet groot genoeg zijn om het daadwerkelijk beperken van de huidige, maar klein genoeg om te voeden de base genoeg huidige. 1mA aan 10mA zal meestal volstaan en basis weerstand waarde kan worden van 1k tot 10k, maar controleren van uw transistor gegevensblad moet ervoor zorgen.

Sommige gemeenschappelijke BJTs veelvuldig bij hobbyist project

Controleer of het gegevensblad voor meer informatie.

MOSFET

De metal-oxide-semiconductor veld - effect transistor (MOSFET, MOS-FET of MOS-FET) is een ander type transistor gebruikt voor frequentiebanden te versterken of elektronische signalen over te schakelen.

Het belangrijkste voordeel van een MOSFET over een regelmatige transistor is dat er zeer weinig stroom inschakelen (minder dan 1mA), terwijl het leveren van een veel hogere stroom aan een belasting (10 tot 50A of meer).

De Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor of MOSFET voor korte, heeft een extreem hoge input poort weerstand met de stroom die door het kanaal tussen de bron- en afvoer wordt gecontroleerd door de spanning van de poort. Vanwege deze hoge ingangsimpedantie en winst, kunnen MOSFETs gemakkelijk door statische elektriciteit beschadigd indien niet zorgvuldig beschermd of behandeld.

MOSFET van zijn ideaal voor gebruik als elektronische schakelaars of als common-source versterkers, zoals hun stroomverbruik zeer klein is. Typische toepassingen voor metal oxide semiconductor veld effect transistors zijn in Microprocessors, herinneringen, Calculators en logica CMOS poorten enz.