Транзистор и резистор: Как отличить резистор от транзистора?

Содержание

Биполярные транзисторы. For dummies / Хабр

Предисловие


Поскольку тема транзисторов весьма и весьма обширна, то посвященных им статей будет две: отдельно о биполярных и отдельно о полевых транзисторах.

Транзистор, как и диод, основан на явлении p-n перехода. Желающие могут освежить в памяти физику протекающих в нем процессов здесь или здесь.

Необходимые пояснения даны, переходим к сути.

Транзисторы. Определение и история


Транзистор — электронный полупроводниковый прибор, в котором ток в цепи двух электродов управляется третьим электродом. (tranzistors.ru)

Первыми были изобретены полевые транзисторы (1928 год), а биполярные появилсь в 1947 году в лаборатории Bell Labs. И это была, без преувеличения, революция в электронике.

Очень быстро транзисторы заменили вакуумные лампы в различных электронных устройствах. В связи с этим возросла надежность таких устройств и намного уменьшились их размеры. И по сей день, насколько бы «навороченной» не была микросхема, она все равно содержит в себе множество транзисторов (а также диодов, конденсаторов, резисторов и проч.). Только очень маленьких.

Кстати, изначально «транзисторами» называли резисторы, сопротивление которых можно было изменять с помощью величины подаваемого напряжения. Если отвлечься от физики процессов, то современный транзистор тоже можно представить как сопротивление, зависящее от подаваемого на него сигнала.

В чем же отличие между полевыми и биполярными транзисторами? Ответ заложен в самих их названиях. В биполярном транзисторе в переносе заряда участвуют и электроны, и дырки («бис» — дважды). А в полевом (он же униполярный) — или электроны, или дырки.

Также эти типы транзисторов разнятся по областям применения. Биполярные используются в основном в аналоговой технике, а полевые — в цифровой.

И, напоследок: основная область применения любых транзисторов — усиление слабого сигнала за счет дополнительного источника питания.

Биполярный транзистор. Принцип работы. Основные характеристики



Биполярный транзистор состоит из трех областей: эмиттера, базы и коллектора, на каждую из которых подается напряжение. В зависимости от типа проводимости этих областей, выделяют n-p-n и p-n-p транзисторы. Обычно область коллектора шире, чем эмиттера. Базу изготавливают из слаболегированного полупроводника (из-за чего она имеет большое сопротивление) и делают очень тонкой. Поскольку площадь контакта эмиттер-база получается значительно меньше площади контакта база-коллектор, то поменять эмиттер и коллектор местами с помощью смены полярности подключения нельзя. Таким образом, транзистор относится к несимметричным устройствам.

Прежде, чем рассматривать физику работы транзистора, обрисуем общую задачу.

Она заключаются в следующем: между эмиттером и коллектором течет сильный ток (ток коллектора), а между эмиттером и базой — слабый управляющий ток (ток базы). Ток коллектора будет меняться в зависимости от изменения тока базы. Почему?
Рассмотрим p-n переходы транзистора. Их два: эмиттер-база (ЭБ) и база-коллектор (БК). В активном режиме работы транзистора первый из них подключается с прямым, а второй — с обратным смещениями. Что же при этом происходит на p-n переходах? Для большей определенности будем рассматривать n-p-n транзистор. Для p-n-p все аналогично, только слово «электроны» нужно заменить на «дырки».

Поскольку переход ЭБ открыт, то электроны легко «перебегают» в базу. Там они частично рекомбинируют с дырками, но б

ольшая их часть из-за малой толщины базы и ее слабой легированности успевает добежать до перехода база-коллектор. Который, как мы помним, включен с обратным смещением. А поскольку в базе электроны — неосновные носители заряда, то электирическое поле перехода помогает им преодолеть его. Таким образом, ток коллетора получается лишь немного меньше тока эмиттера. А теперь следите за руками. Если увеличить ток базы, то переход ЭБ откроется сильнее, и между эмиттером и коллектором сможет проскочить больше электронов. А поскольку ток коллектора изначально больше тока базы, то это изменение будет весьма и весьма заметно. Таким образом, произойдет усиление слабого сигнала, поступившего на базу. Еще раз: сильное изменение тока коллектора является пропорциональным отражением слабого изменения тока базы.

Помню, моей одногрупнице принцип работы биполярного транзистора объясняли на примере водопроводного крана. Вода в нем — ток коллектора, а управляющий ток базы — то, насколько мы поворачиваем ручку. Достаточно небольшого усилия (управляющего воздействия), чтобы поток воды из крана увеличился.

Помимо рассмотренных процессов, на p-n переходах транзистора может происходить еще ряд явлений. Например, при сильном увеличении напряжения на переходе база-коллектор может начаться лавинное размножение заряда из-за ударной ионизации. А вкупе с туннельным эффектом это даст сначала электрический, а затем (с возрастанием тока) и тепловой пробой. Однако, тепловой пробой в транзисторе может наступить и без электрического (т.е. без повышения коллекторного напряжения до пробивного). Для этого будет достаточно одного чрезмерного тока через коллектор.

Еще одно явления связано с тем, что при изменении напряжений на коллекторном и эмиттерном переходах меняется их толщина. И если база черезчур тонкая, то может возникнуть эффект смыкания (так называемый «прокол» базы) — соединение коллекторного перехода с эмиттерным. При этом область базы исчезает, и транзистор перестает нормально работать.

Коллекторный ток транзистора в нормальном активном режиме работы транзистора больше тока базы в определенное число раз. Это число называется коэффициентом усиления по току и является одним из основных параметров транзистора. Обозначается оно h31. Если транзистор включается без нагрузки на коллектор, то при постоянном напряжении коллектор-эмиттер отношение тока коллектора к току базы даст

статический коэффициент усиления по току. Он может равняться десяткам или сотням единиц, но стоит учитывать тот факт, что в реальных схемах этот коэффициент меньше из-за того, что при включении нагрузки ток коллектора закономерно уменьшается.

Вторым немаловажным параметром является входное сопротивление транзистора. Согласно закону Ома, оно представляет собой отношение напряжения между базой и эмиттером к управляющему току базы. Чем оно больше, тем меньше ток базы и тем выше коэффициент усиления.

Третий параметр биполярного транзистора — коэффициент усиления по напряжению. Он равен отношению амплитудных или действующих значений выходного (эмиттер-коллектор) и входного (база-эмиттер) переменных напряжений. Поскольку первая величина обычно очень большая (единицы и десятки вольт), а вторая — очень маленькая (десятые доли вольт), то этот коэффициент может достигать десятков тысяч единиц. Стоит отметить, что каждый управляющий сигнал базы имеет свой коэффициент усиления по напряжению.

Также транзисторы имеют частотную характеристику, которая характеризует способность транзистора усиливать сигнал, частота которого приближается к граничной частоте усиления. Дело в том, что с увеличением частоты входного сигнала коэффициент усиления снижается. Это происходит из-за того, что время протекания основных физических процессов (время перемещения носителей от эмиттера к коллектору, заряд и разряд барьерных емкостных переходов) становится соизмеримым с периодом изменения входного сигнала. Т.е. транзистор просто не успевает реагировать на изменения входного сигнала и в какой-то момент просто перестает его усиливать. Частота, на которой это происходит, и называется

граничной.

Также параметрами биполярного транзистора являются:

  • обратный ток коллектор-эмиттер
  • время включения
  • обратный ток колектора
  • максимально допустимый ток

Условные обозначения n-p-n и p-n-p транзисторов отличаются только направлением стрелочки, обозначающей эмиттер. Она показывает то, как течет ток в данном транзисторе.

Режимы работы биполярного транзистора


Рассмотренный выше вариант представляет собой нормальный активный режим работы транзистора. Однако, есть еще несколько комбинаций открытости/закрытости p-n переходов, каждая из которых представляет отдельный режим работы транзистора.
  1. Инверсный активный режим. Здесь открыт переход БК, а ЭБ наоборот закрыт. Усилительные свойства в этом режиме, естественно, хуже некуда, поэтому транзисторы в этом режиме используются очень редко.
  2. Режим насыщения. Оба перехода открыты. Соответственно, основные носители заряда коллектора и эмиттера «бегут» в базу, где активно рекомбинируют с ее основными носителями. Из-за возникающей избыточности носителей заряда сопротивление базы и p-n переходов уменьшается. Поэтому цепь, содержащую транзистор в режиме насыщения можно считать короткозамкнутой, а сам этот радиоэлемент представлять в виде эквипотенциальной точки.
  3. Режим отсечки. Оба перехода транзистора закрыты, т.е. ток основных носителей заряда между эмиттером и коллектором прекращается. Потоки неосновных носителей заряда создают только малые и неуправляемые тепловые токи переходов. Из-за бедности базы и переходов носителями зарядов, их сопротивление сильно возрастает. Поэтому часто считают, что транзистор, работающий в режиме отсечки, представляет собой разрыв цепи.
  4. Барьерный режим В этом режиме база напрямую или через малое сопротивление замкнута с коллектором. Также в коллекторную или эмиттерную цепь включают резистор, который задает ток через транзистор. Таким образом получается эквивалент схемы диода с последовательно включенным сопротивлением. Этот режим очень полезный, так как позволяет схеме работать практически на любой частоте, в большом диапазоне температур и нетребователен к параметрам транзисторов.

Схемы включения биполярных транзисторов

Поскольку контактов у транзистора три, то в общем случае питание на него нужно подавать от двух источников, у которых вместе получается четыре вывода. Поэтому на один из контактов транзистора приходится подавать напряжение одинакового знака от обоих источников. И в зависимости от того, что это за контакт, различают три схемы включения биполярных транзисторов: с общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК) и общей базой (ОБ). У каждой из них есть как достоинства, так и недостатки. Выбор между ними делается в зависимости от того, какие параметры для нас важны, а какими можно поступиться.

Схема включения с общим эмиттером


Эта схема дает наибольшее усиление по напряжению и току (а отсюда и по мощности — до десятков тысяч единиц), в связи с чем является наиболее распространенной. Здесь переход эмиттер-база включается прямо, а переход база-коллектор — обратно. А поскольку и на базу, и на коллектор подается напряжение одного знака, то схему можно запитать от одного источника. В этой схеме фаза выходного переменного напряжения меняется относительно фазы входного переменного напряжения на 180 градусов.

Но ко всем плюшкам схема с ОЭ имеет и существенный недостаток. Он заключается в том, что рост частоты и температуры приводит к значительному ухудшению усилительных свойств транзистора. Таким образом, если транзистор должен работать на высоких частотах, то лучше использовать другую схему включения. Например, с общей базой.

Схема включения с общей базой


Эта схема не дает значительного усиления сигнала, зато хороша на высоких частотах, поскольку позволяет более полно использовать частотную характеристику транзистора. Если один и тот же транзистор включить сначала по схеме с общим эмиттером, а потом с общей базой, то во втором случае будет наблюдаться значительное увеличение его граничной частоты усиления. Поскольку при таком подключении входное сопротивление низкое, а выходное — не очень большое, то собранные по схеме с ОБ каскады транзисторов применяют в антенных усилителях, где волновое сопротивление кабелей обычно не превышает 100 Ом.

В схеме с общей базой не происходит инвертирование фазы сигнала, а уровень шумов на высоких частотах снижается. Но, как уже было сказано, коэффициент усиления по току у нее всегда немного меньше единицы. Правда, коэффициент усиления по напряжению здесь такой же, как и в схеме с общим эмиттером. К недостаткам схемы с общей базой можно также отнести необходимость использования двух источников питания.

Схема включения с общим коллектором


Особенность этой схемы в том, что входное напряжение полностью передается обратно на вход, т. е. очень сильна отрицательная обратная связь.

Напомню, что отрицательной называют такую обратную связь, при которой выходной сигнал подается обратно на вход, чем снижает уровень входного сигнала. Таким образом происходит автоматическая корректировка при случайном изменении параметров входного сигнала

Коэффициент усиления по току почти такой же, как и в схеме с общим эмиттером. А вот коэффициент усиления по напряжению маленький (основной недостаток этой схемы). Он приближается к единице, но всегда меньше ее. Таким образом, коэффициент усиления по мощности получается равным всего нескольким десяткам единиц.

В схеме с общим коллектором фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует. Поскольку коэффициент усиления по напряжению близок к единице, выходное напряжение по фазе и амплитуде совпадает со входным, т. е. повторяет его. Именно поэтому такая схема называется эмиттерным повторителем. Эмиттерным — потому, что выходное напряжение снимается с эмиттера относительно общего провода.

Такое включение используют для согласования транзисторных каскадов или когда источник входного сигнала имеет высокое входное сопротивление (например, пьезоэлектрический звукосниматель или конденсаторный микрофон).

Два слова о каскадах


Бывает такое, что нужно увеличить выходную мощность (т.е. увеличить коллекторный ток). В этом случае используют параллельное включение необходимого числа транзисторов.

Естественно, они должны быть примерно одинаковыми по характеристикам. Но необходимо помнить, что максимальный суммарный коллекторный ток не должен превышать 1,6-1,7 от предельного тока коллектора любого из транзисторов каскада.
Тем не менее (спасибо wrewolf за замечание), в случае с биполярными транзисторами так делать не рекомендуется. Потому что два транзистора даже одного типономинала хоть немного, но отличаются друг от друга. Соответственно, при параллельном включении через них будут течь токи разной величины. Для выравнивания этих токов в эмиттерные цепи транзисторов ставят балансные резисторы. Величину их сопротивления рассчитывают так, чтобы падение напряжения на них в интервале рабочих токов было не менее 0,7 В. Понятно, что это приводит к значительному ухудшению КПД схемы.

Может также возникнуть необходимость в транзисторе с хорошей чувствительностью и при этом с хорошим коэффициентом усиления. В таких случаях используют каскад из чувствительного, но маломощного транзистора (на рисунке — VT1), который управляет энергией питания более мощного собрата (на рисунке — VT2).

Другие области применения биполярных транзисторов


Транзисторы можно применять не только схемах усиления сигнала. Например, благодаря тому, что они могут работать в режимах насыщения и отсечки, их используют в качестве электронных ключей. Также возможно использование транзисторов в схемах генераторов сигнала. Если они работают в ключевом режиме, то будет генерироваться прямоугольный сигнал, а если в режиме усиления — то сигнал произвольной формы, зависящий от управляющего воздействия.

Маркировка


Поскольку статья уже разрослась до неприлично большого объема, то в этом пункте я просто дам две хорошие ссылки, по которым подробно расписаны основные системы маркировки полупроводниковых приборов (в том числе и транзисторов): http://kazus.ru/guide/transistors/mark_all.html и файл .xls (35 кб) .

Список источников:
http://ru.wikipedia.org
http://www.physics.ru
http://radiocon-net.narod.ru
http://radio.cybernet.name
http://dvo.sut.ru

Полезные комментарии:
http://habrahabr.ru/blogs/easyelectronics/133136/#comment_4419173

Резистор в цепи затвора или как делать правильно / Хабр

Всем доброго времени суток!

Эта небольшая статья возможно станет шпаргалкой для начинающих разработчиков, которые хотят проектировать надежные и эффективные схемы управления силовыми полупроводниковыми ключами, обновит и освежит старые знания опытных специалистов или может хотя бы где-то поцарапает закрома памяти читателей.

Любому из этих случаев я буду очень рад.

В этой заметке я попробую описать наиболее распространенные вопросы выбора затворных резисторов для силовых электронных устройств. Она базируется на знаниях, почерпнутых мной из разной литературы, апноутов от TOSHIBA, Infineon, Texas Instruments а также из скромной практики. Стоит заметить, что эта информация не дает прямо универсальных рекомендаций для каждого силового ключа. Тем не менее, можно проанализировать какие предположения могут быть важны и какое влияние они могут оказать на выбор резисторов затвора для дискретных силовых транзисторов, а также для силовых модулей.

Основы


Затворный резистор расположен в цепи между драйвером силового транзистора и затвором самого транзистора, как показано на изображении в шапке статьи.

Открыт или закрыт полевой ключ (IGBT/MOSFET) зависит от приложенного к затвору напряжения. Изменение этого напряжения заряжает или разряжает затворные емкости силового устройства, которые состоят из емкостей затвора-коллектора и затвора-эмиттера и небольшой емкости самого затвора. Заряд входных емкостей ключа включит его (ток ), а разряд выключит (ток ).

Резистор в данной цепи ограничивает ток заряда/разряда входных емкостей, помимо этого, правильно подобранный резистор не даст ключу самопроизвольно открываться, что иногда может случиться, из-за быстрого изменения напряжения на силовых выводах ключа например, такое может случиться, когда в полумостовой топологии соседний ключ открывается. В таком случае емкость перезаряжается и ток, протекающий через затворный резистор вызывает на нем падение напряжения, которое и может открыть ключ. К тому же порог открывания ключа часто сильно опускается при росте температуры кристалла полупроводника.

Что нужно знать и как выбрать “правильный” резистор


1. Максимальный ток заряда/разряда выхода драйвера

Любая микросхема драйвера имеет такой параметр, как максимальный выходной ток. Если ток затвора при открытии/закрытии ключа превысит значение максимального выходного тока, то драйвер может выйти из строя, поэтому, в данном случае, затворный резистор ограничит выходной ток драйвера.

Можно составить эквивалентную модель цепи, по которой и рассчитать необходимое значение резистора:

Следуя несложным умозаключениям, можем получить формулы для расчета тока драйвера, и подобрать резистор затвора таким, чтобы не превысить максимально допустимые параметры драйвера:


2. Рассеиваемая мощность

Также одна из важных функций затворного резистора — рассеивать мощность выходного каскада микросхемы драйвера. В соответствии с моделью выше, рассеиваемую мощность можно посчитать с помощью следующих формул:


Тут — заряд затвора ключа, а — частота коммутации.
После расчета и подбора резистора важно соблюдать следующее условие:

где — собственное потребление драйвера.

Тут еще есть небольшое примечание, в большинстве даташитов на ключи указывают заряд затвора при определенных условиях, например при напряжении управления затвором +15В…-15В, если же в Вашей схеме другое напряжение управления, например +15В...0В, или же +15…-8В, то достаточно точно определить заряд затвора помогут следующие соотношения:


3. Скорость включения и электромагнитная совместимость

Давайте рассмотрим потери на переключение, как функцию от сопротивления затворного резистора. Я возьму ключ, который я недавно использовал в своем небольшом проекте — IKW40N120 от любимых Infineon:

Как можно заметить, при увеличении сопротивления затвора, скорость переключения уменьшается и потери на переключения растут. Соответственно это повлияет на эффективность системы в целом. Напротив, если применять меньшее сопротивление затвора, переключение станет более быстрым и потери уменьшаться, но при этом шум, вызванный быстрым нарастанием тока и напряжения, будет увеличиваться, что может быть критично, когда нужно отвечать требованиям электромагнитной совместимости поэтому значение сопротивления затвора нужно выбирать очень аккуратно.

4. То самое “паразитное” включение

В начале, когда я писал о функциях затворного резистора, я упоминал о возможности ключа самопроизвольно включиться. Чтобы такого не случилось, можно рассчитать напряжение, которое может появиться на затворе транзистора, посмотрим на изображение ниже и запишем две небольшие формулы:

И не стоит забывать, что напряжение открытия ключа сильно зависит от температуры кристалла, и это тоже нужно учитывать.

Заключение


Теперь у нас есть формулы для оптимального (в какой-то степени) подбора с первого взгляда такого простого элемента силовой схемы, как затворный резистор.

Вполне возможно вы не нашли тут ничего нового, но я надеюсь, что хоть кому-то эта заметка окажется полезной.

Также для расширения кругозора в том числе в области управлении силовыми ключами очень советую выделять часик-два в неделю на прочтение всяких статей и апноутов от именитых производителей силовой электроники, в особенности о применении микросхем драйверов. Уверен, найдёте там очень много интересностей. Для старта, и чтобы углубится в рассмотренную тему предлагаю вот эту.

Спасибо за прочтение!

схема, принцип работы,​ чем отличаются биполярные и полевые [Амперка / Вики]

Транзистор — повсеместный и важный компонент в современной микроэлектронике. Его назначение простое: он позволяет с помощью слабого сигнала управлять гораздо более сильным.

В частноти, его можно использовать как управляемую «заслонку»: отсутствием сигнала на «воротах» блокировать течение тока, подачей — разрешать. Иными словами: это кнопка, которая нажимается не пальцем, а подачей напряжения. В цифровой электронике такое применение наиболее распространено.

Транзисторы выпускаются в различных корпусах: один и тот же транзистор может внешне выглядеть совершенно по разному. В прототипировании чаще остальных встречаются корпусы:

  • TO-92 — компактный, для небольших нагрузок

  • TO-220AB — массивный, хорошо рассеивающий тепло, для больших нагрузок

Обозначение на схемах также варьируется в зависимости от типа транзистора и стандарта обозначений, который использовался при составлении. Но вне зависимости от вариации, его символ остаётся узнаваемым.

Биполярные транзисторы

Биполярные транзисторы (BJT, Bipolar Junction Transistors) имеют три контакта:

  • Коллектор (collector) — на него подаётся высокое напряжение, которым хочется управлять

  • База (base) — через неё подаётся небольшой ток, чтобы разблокировать большой; база заземляется, чтобы заблокировать его

  • Эмиттер (emitter) — через него проходит ток с коллектора и базы, когда транзистор «открыт»

Основной характеристикой биполярного транзистора является показатель hfe также известный, как gain. Он отражает во сколько раз больший ток по участку коллектор–эмиттер способен пропустить транзистор по отношению к току база–эмиттер.

Например, если hfe = 100, и через базу проходит 0.1 мА, то транзистор пропустит через себя как максимум 10 мА. Если в этом случае на участке с большим током находится компонент, который потребляет, например 8 мА, ему будет предоставлено 8 мА, а у транзистора останется «запас». Если же имеется компонент, который потребляет 20 мА, ему будут предоставлены только максимальные 10 мА.

Также в документации к каждому транзистору указаны максимально допустимые напряжения и токи на контактах. Превышение этих величин ведёт к избыточному нагреву и сокращению службы, а сильное превышение может привести к разрушению.

NPN и PNP

Описанный выше транзистор — это так называемый NPN-транзистор. Называется он так из-за того, что состоит из трёх слоёв кремния, соединённых в порядке: Negative-Positive-Negative. Где negative — это сплав кремния, обладающий избытком отрицательных переносчиков заряда (n-doped), а positive — с избытком положительных (p-doped).

NPN более эффективны и распространены в промышленности.

PNP-транзисторы при обозначении отличаются направлением стрелки. Стрелка всегда указывает от P к N. PNP-транзисторы отличаются «перевёрнутым» поведением: ток не блокируется, когда база заземлена и блокируется, когда через неё идёт ток.

Полевые транзисторы

Полевые транзисторы (FET, Field Effect Transistor) имеют то же назначение, но отличаются внутренним устройством. Частным видом этих компонентов являются транзисторы MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor). Они позволяют оперировать гораздо большими мощностями при тех же размерах. А управление самой «заслонкой» осуществляется исключительно при помощи напряжения: ток через затвор, в отличие от биполярных транзисторов, не идёт.

Полевые транзисторы обладают тремя контактами:

  • Сток (drain) — на него подаётся высокое напряжение, которым хочется управлять

  • Затвор (gate) — на него подаётся напряжение, чтобы разрешить течение тока; затвор заземляется, чтобы заблокировать ток.

  • Исток (source) — через него проходит ток со стока, когда транзистор «открыт»

N-Channel и P-Channel

По аналогии с биполярными транзисторами, полевые различаются полярностью. Выше был описан N-Channel транзистор. Они наиболее распространены.

P-Channel при обозначении отличается направлением стрелки и, опять же, обладает «перевёрнутым» поведением.

Подключение транзисторов для управления мощными компонентами

Типичной задачей микроконтроллера является включение и выключение определённого компонента схемы. Сам микроконтроллер обычно имеет скромные характеристики в отношении выдерживаемой мощности. Так Ардуино, при выдаваемых на контакт 5 В выдерживает ток в 40 мА. Мощные моторы или сверхъяркие светодиоды могут потреблять сотни миллиампер. При подключении таких нагрузок напрямую чип может быстро выйти из строя. Кроме того для работоспособности некоторых компонентов требуется напряжение большее, чем 5 В, а Ардуино с выходного контакта (digital output pin) больше 5 В не может выдать впринципе.

Зато, его с лёгкостью хватит для управления транзистором, который в свою очередь будет управлять большим током. Допустим, нам нужно подключить длинную светодиодную ленту, которая требует 12 В и при этом потребляет 100 мА:

Теперь при установке выхода в логическую единицу (high), поступающие на базу 5 В откроют транзистор и через ленту потечёт ток — она будет светиться. При установке выхода в логический ноль (low), база будет заземлена через микроконтроллер, а течение тока заблокированно.

Обратите внимание на токоограничивающий резистор R. Он необходим, чтобы при подаче управляющего напряжения не образовалось короткое замыкание по маршруту микроконтроллер — транзистор — земля. Главное — не превысить допустимый ток через контакт Ардуино в 40 мА, поэтому нужно использовать резистор номиналом не менее:

здесь Ud — это падение напряжения на самом транзисторе. Оно зависит от материала из которого он изготовлен и обычно составляет 0.3 – 0.6 В.

Но совершенно не обязательно держать ток на пределе допустимого. Необходимо лишь, чтобы показатель gain транзистора позволил управлять необходимым током. В нашем случае — это 100 мА. Допустим для используемого транзистора hfe = 100, тогда нам будет достаточно управляющего тока в 1 мА

Нам подойдёт резистор номиналом от 118 Ом до 4.7 кОм. Для устойчивой работы с одной стороны и небольшой нагрузки на чип с другой, 2.2 кОм — хороший выбор.

Если вместо биполярного транзистора использовать полевой, можно обойтись без резистора:

это связано с тем, что затвор в таких транзисторах управляется исключительно напряжением: ток на участке микроконтроллер — затвор — исток отсутствует. А благодаря своим высоким характеристикам схема с использованием MOSFET позволяет управлять очень мощными компонентами.

Как читать электрические схемы с транзистором

В прошлой статье мы рассматривали схему без биполярного транзистора. Для того, чтобы понять, как работает транзистор, мы с вами соберем простой регулятор мощности свечения лампочки накаливания с помощью двух резисторов и транзистора.

Управление мощностью с помощью транзистора

Итак, я буду делать схему регулятора мощности свечения лампочки накаливания с помощью советского транзистора КТ815Б. Она будет выглядеть следующим образом:

На схеме мы видим лампу накаливания, транзистор и два резистора. Один из них переменный. Итак, главное правило транзистора: меняя силу тока в цепи базы, мы тем самым меняем силу тока в цепи коллектора, а следовательно,  мощность свечения самой лампы.

Как в нашей схеме будет все это выглядеть? Здесь я показал две ветви. Одну синим цветом, другую красным.

Как вы видите, в синей ветке цепи последовательно друг за другом идут +12В—-R1—-R2—-база—-эмиттер—-минус питания. А как вы помните, если резисторы либо  различные потребители (нагрузки) цепи идут друг за другом последовательно, то через все эти нагрузки, потребители и резисторы протекает одна и та же сила тока. Правило делителя напряжения. То есть в данный момент для удобства объяснения, я назвал эту силу тока, как ток базы Iб . Все то же самое можно сказать и о красной ветви. Ток пойдет по такому пути: +12В—-лампочка—-коллектор—-эмиттер—-минус питания.  В ней будет протекать ток коллектора Iк.

Итак, для чего мы сейчас разобрали эти ветви цепи? Дело в том, что через базу и эмиттер протекает базовый ток Iб , который протекает также и через переменный резистор R1 и резистор R2. Через коллектор-эмиттер протекает ток коллектора , который  также течет и через лампочку накаливания.

Ну и теперь самое интересное: коллекторный ток зависит от того, какая сила тока в данный момент течет через базу-эмиттер. То есть прибавив базовый ток, мы тем самым прибавляем и коллекторный ток. А раз коллекторный ток у нас стал больше, значит и через лампочку сила тока стала больше, и лампочка загорелась еще ярче. Управляя слабым током базы, мы можем управлять большим током коллектора. Это и есть принцип работы биполярного транзистора.

Как нам теперь регулировать силу тока через базу-эмиттер? Вспоминаем закон Ома: I=U/R. Следовательно, прибавляя или убавляя значение сопротивления в цепи базы, мы тем самым можем менять силу тока базы! Ну а она уже будет регулировать силу тока в цепи коллектора. Получается, меняя значение переменного резистора, мы тем самым меняем свечение лампочки 😉

И еще один небольшой нюанс.

Как вы заметили в схеме есть резистор R2. Для чего он нужен? Дело все в том, что может случится пробой перехода база-эмиттер. Или, простым языком, он выгорит. Если бы его не было, то при изменении сопротивления на переменном резисторе R1 до нуля Ом, мы бы махом выжгли P-N переход базы-эмиттера. Поэтому, чтобы такого не было, мы должны  подобрать резистор, который бы при сопротивлении на R1 в ноль Ом, ограничивал бы силу тока на базу, чтобы ее не выжечь.

Получается, мы должны подобрать такую силу тока на базу, чтобы лампочка светилась на полную яркость, но при этом переход база-эмиттер был бы целым. Если сказать языком электроники –  мы должны подобрать такой резистор, который бы вогнал  транзистор в границу насыщения, но не более того.

Такой резистор я подбирал с помощью магазина сопротивления. Его также можно подобрать с помощью переменного резистора. Резистор в базе часто называют токоограничительным.

Регулятор свечения лампочки на транзисторе

Ну а теперь дело за практикой. Собираем схему в реале:

Кручу переменный резистор и добиваюсь того, чтобы лампочка горела на весь накал:

Кручу еще чуток и лампочка светит в пол накала:

Выкручиваю переменный резистор до упора и лампочка тухнет:

Вместо лампочки можно взять любую другую нагрузку, например, вентилятор от компьютера. В этом случае, меняя значение переменного резистора, я могу управлять частотой вращения вентилятора, тем самым убавляя или прибавляя силу потока воздуха.

Здесь вентилятор не крутится, так как я на переменном резисторе выставил большое сопротивление:

Ну а здесь, покрутив переменный резистор, я уже могу регулировать обороты вентилятора:

Можно сказать, что получилась готовая схема, чтобы обдувать себя жарким летним деньком ;-). Стало холодно – убавил обороты, стало слишком жарко – прибавил 😉

Прошаренные чайники-электронщики могут сказать: “А зачем так сильно все было усложнять? Не проще ли было просто взять переменный резистор и соединить последовательно с нагрузкой?

Да, можно.

Но должны соблюдаться некоторые условия. Предположим у нас лампа накаливания большой мощности, а значит и сила тока в цепи тоже будет приличная. В этом случае переменный резистор должен быть большой мощности, так как при выкручивании до упора в сторону маленького сопротивления через него побежит большой ток. Вспоминаем формулу выделяемой мощности на нагрузке: P=I2R. Переменный резистор сгорит (проверено не раз на собственном опыте).

В схеме с транзистором весь груз ответственности, то бишь всю мощность рассеивания, транзистор берет на себя. В схеме с транзистором переменный резистор спалить уже будет невозможно, так как сила тока в цепи базы в десятки, а  то и в сотни раз меньше (в зависимости от беты транзистора), чем сила тока через нагрузку, в нашем случае через лампочку.

Греться по-максимуму транзистор будет только тогда, когда мы регулируем мощность нагрузки наполовину. В этом случае половина отсекаемой мощности в нагрузке будет рассеиваться на транзисторе. Поэтому, если вы регулируете мощную нагрузку, то для начала поинтересуйтесь таким параметром, как мощность рассеивания транзистора и при необходимости не забывайте ставить транзисторы на радиаторы.

Резюме

Главное предназначение транзистора – управление большой силой тока с помощью малой силы тока, то есть с помощью маленького базового тока мы можем регулировать приличный коллекторный ток.

Есть критического значение базового тока, которые нельзя превышать, иначе сгорит переход база-эмиттер. Такая сила тока через базу возникает, если потенциал на базе будет более 5 Вольт в прямом смещении. Но лучше даже близко не приближаться к такому значению. Также не забывайте, чтобы открыть транзистор, на базе должен быть потенциал больше, чем 0,6-0,7 Вольт для кремниевого транзистора.

Резистор в базе служит для ограничения протекающего  тока через базу-эмиттер. Его значение выбирают в зависимости от режима работы схемы. В основном это граница насыщения транзистора, при котором коллекторный ток начинает принимать свои максимальные значения.

При проектировании схемы не забываем, что лишняя мощность рассеивается на транзисторе. Самый щадящий режим – это режим отсечки и насыщения, то есть лампа либо вообще не горит, либо горит на всю мощность. Самая большая мощность будет выделяться на транзисторе в том случае, если лампа горит в пол накала.

РадиоКот :: Страшное слово - Транзистор

РадиоКот >Обучалка >Аналоговая техника >Основы электроники >

Страшное слово - Транзистор


Современная электроника не смогла бы существовать, если бы не этот элемент! Ведь даже самая навороченная микросхема, где-то в глубине своей силиконовой души состоит из тех же самых транзисторов. Только - очень маленьких.

Транзистор - это усилительный элемент. Он усиливает слабую энергию подаваемого на него сигнала за счет энергии дополнительного источника питания.


Поясняю. Все мы ездили хоть раз на поезде, на электричке или, хотя бы, на трамвае. Когда поезд тормозит, всегда слышно характерное шипение. Это работает пневматический привод тормозов. Иными словами, сжатый воздух идет от бака к тормозам. Тормозные колодки подключены к поршню. Когда на поршень начинает давить сжатый воздух - поршень движется вперед и прижимает колодки плотно к колесу. Поезд тормозит… А отчего воздух начинает поступать на поршень? Вероятно, так хочет машинист. Он открывает у себя в кабине вентиль, и воздух идет. Все до неприличия просто!

Небольшая поясняющая картинка:

Теперь зададимся вопросом, а смог бы машинист остановить поезд, если бы тормозной рычаг был непосредственно связан с тормозными колодками? Наверно, нет. Каким бы качком он не был, остановить поезд человеку не под силу. А сжатый воздух делает это запросто, достаточно лишь открыть вентиль.

Посмотрим, что получилось: машинист тратит маленькую энергию на то, чтоб нажать тормозной рычаг. Открывается клапан, и мощный поток сжатого воздуха, с много большей энергией, прижимает тормозные колодки. То есть, клапан можно назвать усилительным элементом, который усиливает слабую энергию, затрачиваемую человеком за счет сильной энергии сжатого воздуха.


Смею Вас заверить, в транзисторе все абсолютно так же. Только через него проходит не сжатый воздух, а электрический ток. У транзистора три вывода: коллектор, эмиттер и база.

Между коллектором и эмиттером течет сильный ток, он называется коллекторный ток (Iк), между базой и эмиттером - слабый управляющий ток базы (Iб). Величина коллекторного тока зависит от величины тока базы, так же как и напор сжатого воздуха зависит от того, насколько открыт клапан. Причем, коллекторый ток всегда больше тока базы в определенное количество раз. Эта величина называется коэффициент усиления по току, обозначается h31э. У различных типов транзисторов это значение колеблется от единиц до сотен раз.

Итак, коэффициент усиления по току - это отношение коллекторного тока к току базы:

h31э = Iк / Iб

Для того, чтобы вычислить коллекторный ток, нужно умножить ток базы на коэффициент усиления:

Iк = Iб * h31э

Рисуем схему.

В этой схеме транзистор управляет яркостью свечения лампочки. Иными словами, он регулирует ток, протекающий через лампочку. Поскольку лампочка подключена к коллектору транзистора, то и ток, текущий через нее является током коллектора.

Управляющий ток базы ограничивается резистором R1. Зная этот ток и коэффициент усиления транзистора (h31э), можно легко узнать ток коллектора. С другой стороны, зная, какой нам нужен ток коллектора, мы всегда можем вычислить ток базы и подобрать соответствующий резистор.

Немножко посчитаем 🙂

.

Пусть наша лампочка кушает ток 0,33 А,
а транзистор имеет h31э = 100.
Какой нужен ток базы, чтобы лампочка горела в полный накал?
И каким при этом будет сопротивление R1?

Полный накал - это когда ток потребления равен номинальному.
Номинальный - 0,33 А. Таким образом, необходимый ток коллектора - 0,33 А.
Ток базы должен быть меньше коллекторного в h31э раз. То есть - в 100 раз. То есть, он должен быть равен 0,33/100 = 0,0033А = 3,3 мА.
Ура, решили!!!

Теперь осталось вычислить сопротивление резистора в цепи базы. Вычисляем (по закону Ома):

R = U/I

U - нам известно - это напряжение питания, 9В
I - только что нашли - 0,0033 А

Арифметика, 2 класс: R = 9/0,0033 = 2700 Ом = 2,7 кОм.

Ответ: сопротивление резистора = 2,7 кОм

Просто? Еще бы! Но - не обольщайтесь. Дальше - хуже! =)

В следующих нескольких параграфах мы поговорим о вещах, отвлеченных от транзистора. Но после этого, обязательно к нему вернемся, уже с новыми интересными знаниями. И сможем уже более широко использовать этот элемент.

<<--Вспомним пройденное----Поехали дальше-->>


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Зачем и для чего нужны резисторы

Рубрика: Статьи обо всем, Статьи про радиодетали Опубликовано 05.02.2020   ·   Комментарии: 0   ·   На чтение: 6 мин   ·   Просмотры:

Post Views: 1 112

Резистор – это самая распространенная деталь в электронике. Он гасит лишнее напряжение, ограничивает ток, изменяет и фильтрует сигналы. Резисторы применяются везде, от процессоров, где их миллионы, до энергетических систем. где их размеры с напольный шкаф.

Свойства в теории и практике

Основное свойство этой радиодетали – это сопротивление. Измеряется в омах (Ом).

Разберем для начала понятие активного сопротивления. Оно так называется потому, что есть у всех материалов (даже у сверхпроводников, пусть и 0,00001 Ом). И именно оно является основным у резисторов.

Что говорит теория

В теории у резистора есть постоянное сопротивление, которое на зависит от внешних условий (температуры, давления, напряжения и т.п.).

График зависимости тока от напряжения прямолинеен.
Вольт-амперная характеристика резистора
В идеальных и математических условиях у резистора только активное сопротивление. По типам бывают нелинейные и линейные резисторы.

Что на самом деле

На самом у всех резисторов непрямолинейная зависимость тока от напряжения. То есть, его сопротивление тоже зависит от внешних условий, конкретно от температуры.
Вольт-амперная характеристика
Конечно, эта зависимость не такая, как у полупроводников, но она есть. И самое главное, у этой радиодетали есть емкость и индуктивность. Помимо активного сопротивления, есть еще и реактивное.

Реактивное сопротивление отличается от активного тем, что оно по разному пропускает электрический ток на разных частотах.

Например, для постоянного тока сопротивление 200 Ом, а если есть высокие значения индуктивности, то на частотах выше 2 кГц, сопротивление будет уже 250 Ом.

Именно поэтому резисторы делаются из разных материалов. Они бывают керамическими, углеродными, проволочными и у них разные допуски и погрешности. SMD деталь обладает меньшей емкостью и индуктивностью, чем DIP.

Что такое резистор

Еще существует специальные типы резисторов с более выраженной нелинейной вольт-амперной характеристикой. Если у обычных резисторов вольт-амперный график чуть-чуть не линейный, то у такого типа деталей он лавинообразный.

У них сопротивление резко зависит от внешних условий, не так. как у обычных:

  • Терморезистор. Повышает или понижает сопротивление из-за влияния температуры;
  • Варистор. Изменяет свои свойства в зависимости от приложенного напряжения;
  • Фоторезистор. Уменьшается сопротивление, если на него действует свет;
  • Тензорезистор. При деформировании (сжатии, механических воздействиях) изменяет свое сопротивление.

Кроме того, еще одна особенность активного сопротивления – выделение тепла, когда проходит электрический ток. Когда протекает электрический ток замкнутой цепи, электроны ударяются об атомы. И поэтому выделяется тепло. Тепло измеряется в мощности. Она рассчитывается исходя из напряжения и тока.

Одна из популярных функций резисторов это снижение напряжения и ограничения тока. Например, если через резистор проходит ток 0,25 А и на нем есть падение напряжения 1 В, то мощность, которая будет на нем рассеиваться это 0,25 Вт.

Поэтому, некоторые детали и изменяют свое сопротивление, даже если они не предназначены для этого. Это уже свойства материала. И если резистор сделан из проволоки, то при нагреве она расширяется и ее проводимость ухудшается. Поэтому у деталей есть допуск, который измеряется в процентах.

И из-за этого и существуют резисторы с разной рассеиваемой мощностью. Нельзя ставить резистор 0,125 Вт на место 1 Вт. Он начнет греться, трескаться, чернеть. А потом и сгорит. Потому, что не рассчитан на такую мощность.

Обозначения на схемах

На схемах в Европе и СНГ обознается прямоугольником и латинской букой R. Согласно ГОСТу, на отечественных схемах не указывается номинал сопротивления, а только номер детали (R). Однако, если под изображением детали указано число, например 120, оно по умолчанию читается как 120 Ом.
УГО резистора в США и Европе

В таблице примеры обозначений детали.

Типы включения и примеры использования

Основные типы включения это последовательные и параллельные соединения.

Последовательно сопротивление рассчитывается просто. Достаточно все сложить.

Формула для последовательного включения резисторов

При последовательном соединении напряжение распределяется по резисторам согласно их сопротивлениям.

Формула для последовательного включения резисторов

Это второе правило Кирхгофа. Например, напряжение 12 В, а пара резисторов по 1 кОм.

Что такое делитель напряжения

Соответственно, на каждом из них по 6 В. Это простой пример делителя напряжения. Здесь пара деталей делит напряжение, и благодаря этому можно получить необходимое напряжение.

Однако, если вы хотите использовать делитель напряжения для питания цепи, то должны помнить, что нужно согласовать сопротивления. В этой схеме сопротивление 1 кОм. Если вы подключите к ней нагрузку меньше этого сопротивления, то она не получит напряжения на свои выводы в полном объеме. Поэтому, все схемы с делителями напряжения должны быть рассчитаны и согласованы друг с другом.

Рассмотрим пример усилителя на транзисторе.

Как работает делитель напряжения Здесь R1 и R2 образуют делитель напряжения, они выполняют роль делителя напряжения. Между этими двумя резисторами и базой транзистором протекает ток, который открывает транзистор.

Как работает усилитель

Это необходимо для того, чтобы он работал без искажений.

Параллельное включение

При параллельном соединении радиодеталей, общее сопротивление цепи снижается. Если два резистора по 1 кОм соединены параллельно, то общее будет равно меньше 0,5 кОм, т.е. сопротивление цепи (эквивалентное) равно половине самого наименьшего.

Как работает усилитель

В таком соединении наблюдается первое правило Кирхгофа. В точку соединения направляется ток в 1 А, а в узле он расходится на два направления по 0,5 А.

Параллельное включение резисторов

Формулы расчета

Для двух резисторов:
Формула для параллельного включения резисторов
Для более:
Формула расчета для параллельного включения резисторов

Для тока параллельное соединение — это как вторая дорога или обходной путь. Еще такой тип соединения называют шунтированием. В качестве примера можно привести амперметр. Чтобы увеличить его шкалу показаний, достаточно подключить параллельно резистору еще один шунтирующий.

Его сопротивление рассчитывается по формуле:

Формула расчета шунта для амперметра

Эквивалентное соединение

В схеме усилителя к эмиттеру транзистора VT1 подключена пара из резистора R3 и конденсатора C2.
Как работает термостабилизация в усилителе

В этом случае VT1 и R3 подключены последовательно друг к другу. Зачем это надо? Когда усилитель работает, транзистор начинает нагреваться и его сопротивление снижается. R3, как и в случае со светодиодом, не позволяет транзистору перегреваться. Он балансирует общее сопротивление, чтобы транзистор не вносил искажения в сигнал. Это называется режим термостабилизации.

А конденсатор C2 подключен к R3 параллельно. И это нужно для того, чтобы при нормальном режиме работы усилителя, переменный сигнал прошел без потерь. Так работает параллельный фильтр.

Если бы был только один R3, то мощность усилителя была намного меньше из-за того, что он забирает переменное напряжение на себя. А конденсатор пропускает без потерь, но не пропускает постоянное напряжение.

Фильтры и резисторы

С помощью резисторов и конденсаторов можно делать фильтры. Так называются RC фильтры.

Эта пара может разделять сигнал на постоянные и переменные составляющие.

В качестве примера рассмотрим ФНЧ и ФВЧ.

В схеме фильтра низких частот конденсатор C1 забирает на себя высокочастотные токи. Его сопротивление для них намного меньше, чем у нагрузки. Он шунтирует нагрузку. Таким образом, можно получить низкую частоту, отделив от нее все высокие составляющие.
ФНЧ резистор и конденсаторВ фильтре высоких частот наоборот. Высокие частоты свободно проходят через C1, и если в сигнале есть низкочастотные, то они пойдут через R1.

ФВЧ резистор и конденсатор

Такие фильтры бывают разные по конструкции. П образные, Г образные и т.п. Конкуренцию резистору может составить катушка индуктивности или дроссель. У них меньше активное сопротивление, но реактивное больше. Благодаря этому снижаются потери от активного сопротивления.

Post Views: 1 112

виды, как выглядит и из чего состоит, принцип работы, характеристика

Автор Aluarius На чтение 9 мин. Просмотров 336 Опубликовано

В электрических цепях важную роль играет проводник. Для чего нужен резистор и что это такое стоит разобраться подробнее. Он способен поделить напряжение и ограничить ток, измерить его и создать цепь обратной связи. Основная задача маленькой детали создать необходимое сопротивление для электрического тока.

резисторыРезисторы бывают различных цветов, форм и размеров

Что такое резистор

Резистор – это сопротивление. Он является пассивным элементом в цепи и способен только уменьшать ток. Происхождение названия идет от латинского «resisto», что дословно на русском языке означает «сопротивляюсь».

Предназначен проводник для того, чтобы преобразовывать напряжение в силу тока и наоборот, он поглощает часть энергии и ограничивает ток. Основное применение приходится на электрические и электронные устройства.

Справка! Соединение проводников может быть последовательным, параллельным или смешанным.

Также есть два вида полупроводников:

  • линейные, сопротивление у которых от тока и напряжения не зависит;
  • нелинейные, способные изменить сопротивление в зависимости от значений протекающего тока и напряжения.

Основным параметром резисторов является номинальное напряжение.

Как выглядит

Элементы могут быть проволочные и непроволочные. Последние отлично выполнят свою функцию в высокочастотной цепи, внешний вид и процесс их изготовления отличаются. Различают резисторы общего применения и специального. Первые не превышают 10 мегаом, а вторые способны работать под напряжением 600 вольт и выше. Внешним видом они тоже отличаются. На фото ниже легко увидеть разницу и понять, как выглядит резистор.

разные-резисторыРазница во внешнем виде и размерах

Из чего состоит

Намотав проволоку на каркас из керамики или прессованного порошка получится проволочный резистор. При этом сама проволока должна быть из нихрома, константана или манганина. Так получится создать полупроводник с высоким удельным сопротивлением.

Непроволочные элементы изготовлены на основе диэлектрика из проводящих смесей и пленок. Разделяют тонкослойные и композиционные, но все они имеют повышенную точность и стабильность в работе.

Регулировочные и подстроечные элементы представляют собой кольцевую резистивную пластину по которой движется бегунок. Он скользит по кругу, меняя расстояние точек на резистивном слое, в результате сопротивление меняется. Следует понять, что же делает резистор для прибора.

Для чего используется

Для чего нужен резистор? При помощи этой детали в электрической цепи можно ограничить количество проводимого тока, в результате правильно подобранной детали легко получить необходимую величину. Чем выше сопротивление, тем ниже будет на выходе сила тока, при условии стабильного напряжения.

Как работают резисторы понять легко, они могут использоваться в качестве преобразователя напряжения в ток и наоборот, в измерительных аппаратах их применяют для деления напряжения, а также они могут понизить или полностью устранить радиопомехи.

Обозначение на схемах

В России и Европе резистор на схеме обозначаются прямоугольником, размерами 4*10мм. Для определения значений сопротивления есть условные обозначения. Постоянный элемент на схеме обозначается следующим образом:

postoyannie-rezistoriОбозночения постоянных элементов на схеме

Переменные, в том числе подстроечные, а также нелинейные следующим образом:

переменные-резисторыОбозначения переменных проводников

Важно! Всегда есть погрешность в заявленном производителем сопротивлении, она обозначается с помощью букв и цифр в процентном выражении.

Принцип работы резистора

В основе работы проводников лежит закон Ома, согласно которому напряжение зависит от величины тока и напряжения. Различные номиналы деталей помогут изменить ток и напряжение на необходимую величину. Суть заключается в том, что ток, движущейся по цепи, попадает в деталь и снижает свое продвижение.

Пример схемы

Резисторы могут соединяться параллельно и последовательно, на схемах также часто встречаются смешанные варианты. На фото ниже можно увидеть отличия в обозначениях деталей на схемах.

otlichiya-rezistorovОбозначения элементов на схемах

Типы резисторов

К типам резисторов общего применения относят постоянные, сопротивление которых невозможно изменить и переменные, когда допустимо его менять в пределах допустимых значений. Мощность рассеивания при этом будет в пределах 0,125-100 Вт, а сопротивление не превысит 10 мегаом.

Постоянные

Отличаются постоянные проводники наличием только двух выводов и постоянным сопротивлением. Поскольку этот вид предназначен только для уменьшения силы тока, то он отлично справляется со своей задачей в различных электрических приборах. Постоянные элементы делятся на общего и специального назначения.

Переменные

Переменные имеют три вывода, а на схеме можно увидеть пограничные значения рабочего режима. Поменять сопротивление поможет бегунок, который движется по резистивному слою. Во время движения сопротивление падает между средним и одним из боковых выводов, соответственно в другой стороне увеличивается. Переменные резисторы делятся на подстроечные и регулировочные.

Классификация резисторов

Резисторы отличаются не только возможностью регулировать сопротивление. Они могут изготавливаться из разных резистивных материалов, иметь различное количество контактов и иметь другие особенности.

По типу резистивного материала

Элементы могут быть проволочными, непроволочными или металлофольговыми. Высокоомная проволока является признаком проволочного элемента, для ее изготовления используют такие сплавы, как нихром, константан или никелин. Пленки с повышенным удельным сопротивлением являются основой непроволочных элементов. В металлофольговых используется специальная фольга. Теперь выясним из чего состоят резисторы.

konstrukcia-rezistorovКонструкция полупроводника

Непроволочные делятся на тонкослойные и композиционные, толщина первых измеряется в нанометрах, а вторых – в долях миллиметра. Тонкослойные делятся на:

  • металлоокисные;
  • металлизированные;
  • бороуглеродистые;
  • металлодиэлектрические;
  • углеродистые.

Композиционные в свою очередь подразделяются на объемные и пленочные. Последние могут быть с органическим или неорганическим диэлектриком. Чтобы понять есть ли полярность у резистора следует знать, что стороны у них идентичны.

По назначению сопротивления

Постоянные и переменные полупроводники также имеют некоторые различия в характеристиках. Постоянные делятся на проводники общего и специального назначения. Последние могут быть:

  • высокочастотными;
  • высоковольтными;
  • высокомегаомными;
  • прецизионными.

Такие детали используются в точных измерительных приборах, они выделяются особой стабильностью.

Переменные резисторы можно разделить на подстроечные и регулировочные. Последние могут быть с линейной или нелинейной функциональной характеристикой.

По количеству контактов

В зависимости от назначения резистора у него может быть один, два и более контактов. Сами контакты также отличаются, например, у SMD-резисторов это контактная площадка, у проволочных – особого состава проволока. Есть резисторы металлопленочные, с квантовыми точечными контактами, а в переменных они подвижные.

rezistorРазное количество контактов на элементах

Другие

Отличаются резисторы формой и типом сопротивления, а также характером зависимости величины сопротивления от напряжения. Описание зависимости величины может быть линейной или нелинейной. Использование элемента простое, емкость указывается на корпусе, минус и плюс не отличаются.

Резисторы могут быть защищены от влаги или нет, корпус может быть лакированным, вакуумным, герметичным, впрессованным в пластик или компаундированным. Нелинейные подразделяются на:

  • варисторы;
  • магниторезисторы;
  • фоторезисторы;
  • позисторы;
  • тензорезисторы;
  • терморезисторы.

Все они выполняют свою определенную функцию, одни меняют сопротивление от температуры, другие от напряжения, третьи от лучистой энергии.

Основные характеристики и параметры резисторов

Характерны для полупроводников такие параметры, как номинальное значение сопротивления, его допустимое отклонение. Мощность рассеяния также определяется номинальным и допустимым значениями. Элементы различны по максимальному рабочему напряжению и коэффициентом температуры сопротивления, а также шумами.

Виды соединения резисторов

Различают три типа соединения резисторов:

  • параллельное;
  • последовательное;
  • смешанное.

Для последовательного соединения конец одного резистора нужно паять с началом другого и далее по цепочке. Так компоненты соединяются друг за другом и пропускают общий ток, проводник нужно правильно припаять. Количество таким образом соединенных проводников будет влиять на протекающий ток и оказывать общее сопротивление.

Параллельное соединение элементов отличается тем. Что все они сходятся в одной общей точке в начале и в другой точке в конце. В этом случае через каждый элемент течет свой ток, а значит сопротивление снижается. Смешанное соединение объединяет в себе оба предыдущих варианта, а расчет итогового сопротивления подсчитывают разбив схему на простые участки.

Какими могут быть номиналы резисторов

Номиналы резисторов четко определены и имеют показатели от нуля и до десяти. При этом всегда учитывается допустимое отклонение, а потому производители выпускают элементы с определенным шагом. Шагами при 10% отклонения будут: 100, 120, 150, 180, 220 и далее по схеме. Полупроводники отличаются разновидностью сборки, своими свойствами.

Как маркируются резисторы

В основном для таких элементов используется цветовая маркировка, но SMD-резисторы имеют буквенную. Цветовая включает от 4 до 6 полос, несущих определенную информацию. Две первые цифры покажут номинальное сопротивление, а третья число, на которое умножаются первые два, в результате получается величина сопротивления. Четвертая говорит о точности проводника. Если полос больше, то меняется только первый показатель на одну цифру.

cveta-rezistorovЦветовое обозначение на элементах

Внимание! Первой полосой считается та, которая ближе других расположена к краю элемента.

Чем отличается резистор от реостата, транзистора

Реостат является электрическим аппаратом. Который способен регулировать ток и напряжение в электрической цепи. В общем это аналог переменного резистора. Он включает проводящий элемент и регулятор сопротивления. Влиять на изменение показателя можно плавно, а при желании это можно сделать ступенчато. В стандартизации реостатом называют резисторы переменные, регулировочные и подстроечные.

Транзистор является прибором для управления электрическим током. По сути он усиливает ток и может им управлять, а проводник регулирует сопротивление в сети. Внешне два элемента значительно отличаются друг от друга. Резистор имеет цилиндрическую форму и цветную окраску, а транзистор облачен в пластиковый или металлический квадратный корпус.

Важно! Резистор способен работать при любом токе, а транзистор только при постоянном.

Выводы: проводники имеют одинаковую функциональность, а у транзистора разную. Также транзистор – это полярный элемент, а резистор – неполярный. По этой причине перепутать два элемента можно только в том случае, если человек совершенно далек от электротехники и радиоэлектроники.

Резистор необходимый элемент во всех микросхемах современных электроприборах. Оказывая сопротивление в цепи, полупроводник делит или уменьшает напряжение, благодаря чему, различные приборы могут работать от сети. Сопротивление тока измеряется в Омах, а грамотный подбор полупроводника обеспечит продолжительную работу любого электроприбора. Так мы выяснили, что такое резистор и для чего он нужен, чем отличается от реостата и транзистора и как обозначается на схемах.

Клуб электроники - Транзисторные схемы

Клуб электроники - Транзисторные схемы - функциональная модель, база, коллектор, излучатель, использование в качестве переключателя, инвертора, пары Дарлингтона Electronics Club

Типы | Токи | Функциональная модель | Использование в качестве переключателя | выход IC | Датчики | Инвертор | Дарлингтон пара

Следующая страница: Емкость

См. Также: Транзисторы

На этой странице объясняется работа транзисторов в простых цепях, в основном их использование в качестве переключателей.Практические вопросы, такие как тестирование, меры предосторожности при пайке и идентификация выводов, охватываются страница транзисторов.

Типы транзисторов

Существует два типа стандартных (биполярных переходов) транзисторов, NPN и PNP , с различными символами цепи. Буквы относятся к слоям полупроводникового материала, используемого для изготовления транзистора. Большинство транзисторов, используемых сегодня, являются NPN, потому что это самый простой тип для изготовления из кремния. Эта страница в основном посвящена NPN-транзисторам, и новичкам следует изначально сосредоточиться на этом типе.

Выводы имеют маркировку , основание (B), коллектор , (C) и излучатель , (E). Эти термины относятся к внутренней работе транзистора, но они не очень помогите понять, как используется транзистор, поэтому просто относитесь к ним как к меткам.

NPN and PNP transistor symbols

Символы схемы транзистора

Пара Дарлингтона - это два транзистора, соединенных вместе дать очень высокий ток усиления.

В дополнение к стандартным (биполярным переходам) транзисторам существуют полевых транзисторов , которые обычно называют полевых транзисторов с.Они имеют разные символы схемы и свойства, и они не охватываются этой страницей.

Rapid Electronics: транзисторы

MECControl

Ток транзистора

На схеме показаны две пути тока через транзистор.

Малый базовый ток контролирует больший ток коллектора .

Когда переключатель замкнут , небольшой ток течет в базу (B) транзистор. Этого достаточно, чтобы светодиод B светился тускло.Транзистор усиливается этот маленький ток, чтобы позволить большему току течь через его коллектор (C) к его излучателю (E). Этот ток коллектора достаточно велик, чтобы светодиод C светился ярко.

Когда переключатель разомкнут ток базы не протекает, поэтому транзистор отключается коллектор тока. Оба светодиода выключены.

Вы можете построить эту схему с двумя стандартными 5-миллиметровыми красными светодиодами и любым обычным маломощным NPN-транзистор (например, BC108, BC182 или BC548).Это хороший способ проверить транзистор и убедиться, что он работает.

Транзистор усиливает ток и может использоваться в качестве переключателя, как описано на этой странице.

С подходящими резисторами (и конденсаторами для переменного тока) транзистор может усиливать напряжение, такое как аудиосигнал но этот сайт пока не освещен.

transistor currents
Common Emitter Mode

Это устройство, в котором излучатель (E) находится в цепи управления (базовый ток) а в управляемой цепи (ток коллектора) называется общим эмиттером режима .Это наиболее распространенное устройство для транзисторов, поэтому его следует изучить в первую очередь.



Функциональная модель NPN-транзистора

Функционирование транзистора сложно объяснить и понять с точки зрения его внутренней структуры. Полезнее использовать эту функциональную модель.

  • Соединение база-эмиттер ведет себя как диод.
  • А базовый ток I B протекает только при напряжении V BE через переход база-эмиттер равен 0.7 В или больше.
  • Малый базовый ток I B контролирует большой ток коллектора Ic варьируя сопротивление R CE .
  • Ic = h FE × I B (если транзистор не включен и не насыщен). h FE - коэффициент усиления по току (строго коэффициент усиления по постоянному току), типичное значение для h FE равно 100 (это соотношение, поэтому оно не имеет единиц измерения).
  • Сопротивление коллектора-эмиттера R CE контролируется током базы I B :
    I B = 0 , R CE = бесконечность, транзистор выключен
    I B малый , R CE уменьшен, транзистор частично включен
    I B увеличено , R CE = 0, транзистор включен («насыщен»)
Functional model of NPN transistor
Дополнительные примечания:
  • Ток базы I B должен быть ограничен во избежание повреждения транзистора и резистор может быть соединен последовательно с базой.
  • Транзисторы имеют максимальный ток коллектора по току Ic.
  • Коэффициент усиления по току h FE может широко варьироваться , даже для транзисторов одного типа!
  • Транзистор, заполненный на (с R CE = 0), называется « насыщен ».
  • При насыщении транзистора напряжение коллектор-эмиттер V CE уменьшается почти до 0 В.
  • Когда транзистор насыщен, ток коллектора Ic определяется напряжением питания и внешним сопротивлением в цепи коллектора, а не усиление тока транзистора.В результате соотношение Ic / I B для насыщенного транзистора меньше коэффициента усиления по току h FE .
  • Ток эмиттера I E = Ic + I B , но Ic намного больше, чем I B , поэтому примерно I E = Ic.

Использование транзистора в качестве переключателя

Если транзистор используется в качестве переключателя, он должен быть либо ВЫКЛ , либо полностью ВКЛ . Он никогда не должен быть частично включен (со значительным сопротивлением между C и E), потому что в В этом состоянии транзистор может перегреваться и разрушаться.

В полностью включенном состоянии напряжение V CE на транзисторе практически равно нулю, а транзистор называется насыщенным , потому что он не может больше пропускать ток коллектора Ic.

Устройство, переключаемое транзистором, называется нагрузкой .

При выборе транзистора для использования в качестве переключателя необходимо учитывать максимальный ток коллектора Ic (макс.) и его минимальное усиление тока ч. FE (мин.) . Номинальное напряжение транзистора можно игнорировать для напряжений питания менее 15 В.

transistor and load Технические данные транзистора

Большинство поставщиков предоставляют данные о транзисторах, которые они продают, например Rapid Electronics.

Мощность, развиваемая в переключающем транзисторе, должна быть очень маленькой

Мощность, развиваемая в транзисторе, отображается как нагрев , и транзистор будет разрушен, если он станет слишком горячим. Это не должно быть проблемой для транзистора, используемого в качестве переключателя, если он был выбран и настроен правильно, потому что сила, развиваемая внутри, будет очень мала.

Мощность (тепло), развиваемая в транзисторе:

Мощность = Ic × V CE

  • Когда ВЫКЛ : Ic равен нулю, поэтому мощность равна нулю .
  • При полном включении : V CE практически равен нулю, поэтому мощность очень мала .
Реле будет лучше, чем транзисторный переключатель?

Транзисторы не могут переключать переменное или высокое напряжение (например, сетевое электричество), и они обычно не является хорошим выбором для переключения больших токов (> 5А).Реле подходят для всех этих ситуаций, но учтите, что транзистор малой мощности все еще может потребоваться для переключения тока для катушки реле. Для получения дополнительной информации, в том числе о преимуществах и недостатках, пожалуйста, смотрите страницу реле.

Защитный диод для нагрузок с катушкой, таких как реле и двигатели

Если транзистор переключает нагрузку с катушкой, такой как двигатель или реле, диод должен быть подключен через нагрузку, чтобы защитить транзистор от кратковременное высокое напряжение, возникающее при выключении нагрузки.

На схеме показано, как защитный диод подключен «назад» через нагрузку, в данном случае это катушка реле.

Сигнальный диод, такой как 1N4148, подходит для этого.

Protection diode for a relay
Зачем нужен защитный диод?

Ток, протекающий через катушку, создает магнитное поле, которое внезапно падает когда ток отключен. Внезапный коллапс магнитного поля вызывает короткое высокое напряжение на катушке, которое может повредить транзисторы и ИС.Защитный диод позволяет индуцированному напряжению пропускать короткий ток через катушку (и диод), поэтому магнитное поле исчезает быстрее, чем мгновенно. Это мешает индуцированное напряжение становится достаточно высоким, чтобы вызвать повреждение транзисторов и микросхем.


Не хватает денег для ваших проектов в области электроники? Продайте свой старый iPhone, iPad, MacBook или другое устройство Apple: macback.co.uk


Подключение транзистора к выходу включения / выключения цифровой микросхемы

Большинство микросхем не могут подавать большие выходные токи, поэтому может потребоваться использование транзистора переключать больший ток, необходимый для таких устройств, как лампы, двигатели и реле.ИС таймера 555 необычна тем, что может подавать относительно большой ток до 200 мА, достаточно для многих реле и других нагрузок без использования транзистора.

Базовый резистор ограничивает ток, протекающий в базу транзистора, чтобы предотвратить его повреждение но он также должен позволять достаточному току базы течь, чтобы гарантировать, что транзистор полностью насыщен при включении.

Транзистор, который не полностью насыщен при включении, может перегреться и разрушиться, особенно если транзистор переключает большой ток (> 100 мА).

В следующем разделе объясняется, как выбрать транзистор и базовый резистор для обеспечения полного насыщения.

Переключение нагрузки с другим напряжением питания

Транзистор можно использовать для включения микросхемы, подключенной к источнику низкого напряжения (например, 5 В) переключать ток для нагрузки с отдельным источником постоянного тока (например, 12 В).

Два источника питания должны быть связаны. Обычно их 0В соединения связаны и NPN транзистор используется на выходе IC. Однако, если на выходе IC используется транзистор PNP, положительные (+) соединения из поставок должны быть связаны вместо этого.

Выбор транзистора и базового резистора для цифрового выхода IC

Следуйте этому пошаговому руководству, чтобы выбрать подходящий транзистор для подключения к выходу вкл / выкл цифровой ИС (логический элемент, счетчик, PIC, микроконтроллер и т. д.) для переключения нагрузки, такой как лампа, двигатель или реле. Данные о транзисторах доступны от большинства поставщиков, например, см. Rapid Electronics.

1. Выберите правильный тип транзистора, NPN или PNP

Хотите ли вы, чтобы нагрузка включалась при высоком выходе IC? Или когда это или низкий?

  • Для включения, когда выходной сигнал IC 900 900, используйте NPN-транзистор .
  • Для включения при низком выходе IC 9009 используйте PNP-транзистор .
Транзисторы NPN и PNP

подключены по-разному, как показано на диаграммах ниже, но необходимые расчеты и свойства одинаковы для обоих типов транзисторов.

NPN transistor switch

Транзисторный выключатель NPN
нагрузка включается, когда выходной сигнал IC

высокий

PNP transistor switch

Транзисторный переключатель PNP
нагрузка включается, когда выходной сигнал IC низкий

2.Узнайте напряжение питания (и) и свойства нагрузки.

Для определения требуемых свойств транзистора необходимо знать следующие значения:

  • Vs = напряжение питания нагрузки.
  • R L = сопротивление нагрузки (например, сопротивление катушки реле).
  • Ic = ток нагрузки (= Vs / R L ).
  • Максимальный выходной ток от IC - проверьте таблицу данных IC. Если вы не можете найти эту информацию, примите низкое значение, например 5 мА.
  • Vc = напряжение питания IC (обычно это Vs, но оно будет другим, если IC и нагрузка имеют раздельные источники питания).

Примечание: не путайте микросхему (интегральную схему) с Ic (ток коллектора).

3. Отработать необходимые свойства транзистора

Выберите транзистор правильного типа (NPN или PNP из шага 1), чтобы удовлетворить следующие требования:

  • Максимальный ток коллектора транзистора Ic (макс.) должен быть больше тока нагрузки:
    Ic (макс.)> Напряжение питания против
    сопротивление нагрузки R L
  • Минимальное усиление тока транзистора ч FE (мин) должно быть не менее 5 умноженный на ток нагрузки Ic, деленный на максимальный выходной ток от IC.
    ч FE (мин)> 5 × ток нагрузки Ic
    макс. IC ток
4. Определите значение для базового резистора R B

Базовый резистор (R B ) должен пропускать ток, достаточный для обеспечения работы транзистора. Полностью насыщенный при включении, и хорошо сделать базовый ток (I B ) примерно в пять раз значение, которое просто насыщает транзистор.Используйте формулу ниже, чтобы найти подходящее сопротивление для R B и выберите ближайшее стандартное значение.

R B = 0,2 × R L × ч FE (см. Примечание)

Примечание: Где IC и нагрузка имеют разные напряжения питания, например 5 В для IC но 12 В для нагрузки используйте формулу ниже для R B :

R B = Vc × h FE где Vc - напряжение питания микросхемы
5 × Ic
5.Проверьте, нужен ли вам защитный диод

Если нагрузка включается и выключается двигателем, реле или соленоидом (или любым другим устройством с катушкой) a диод должен быть подключен через нагрузку, чтобы защитить транзистор от короткого замыкания высокое напряжение возникает при отключении нагрузки. Обратите внимание, что диод подключен «назад», как показано на диаграммах выше.

Пример

Выход от CMOS серии 4000 необходим для работы реле с 100 ohm катушка, включается, когда выходной сигнал IC высокий.Напряжение питания составляет 6 В для микросхемы и нагрузки. IC может обеспечить максимальный ток 5 мА.

  • NPN-транзистор требуется, потому что катушка реле должна быть включена, когда выход IC высокий.
  • Ток нагрузки = Vs / R L = 6/100 = 0,06 А = 60 мА, поэтому транзистор должен иметь Ic (макс.)> 60 мА .
  • Максимальный ток от ИС составляет 5 мА, поэтому транзистор должен иметь ч. FE (мин.)> 60 . (5 × 60 мА / 5 мА).
  • Выберите транзистор малой мощности общего назначения BC182 с Ic (макс.) = 100 мА и ч FE (мин) = 100 .
  • R B = 0,2 × R L × ч FE = 0,2 × 100 × 100 = 2000 ohm, поэтому выберите R B = 1k8 или 2k2 .
  • Для катушки реле требуется защитный диод .

Rapid Electronics: транзисторы


Использование транзистора в качестве переключателя с датчиками

На диаграммах ниже показано, как подключить LDR (датчик освещенности) к транзистору, чтобы светочувствительный выключатель на светодиоде.Есть две версии, одна включается в темноте, другая при ярком свете. Переменный резистор регулирует чувствительность. Любой универсальный маломощный транзистор можно использовать для переключения светодиода.

Если транзистор переключает нагрузку с помощью катушки (например, двигателя или реле) вместо светодиода, необходимо включить защитный диод через нагрузку.

Если переменный резистор находится между + Vs и базой, вы должны добавить резистор с фиксированным значением как минимум 1k ohm (10k ohm в приведенном ниже примере) для защиты транзистора, когда переменный резистор уменьшен до нуля, в противном случае чрезмерное основание ток разрушит транзистор.

transistor and LDR circuit 1

Светодиод горит, когда LDR темный

transistor and LDR circuit 2

Светодиод горит, когда LDR ярких

Обратите внимание, что действие переключения этих простых цепей не особенно хорошо, потому что будет будет промежуточной яркостью, когда транзистор будет частично на (не насыщен). В этом состоянии транзистор может перегреться, если он не переключает небольшой ток. Нет проблем с малым током светодиода, но больший ток для лампы, двигателя или реле может вызвать перегрев.

Другие датчики, такие как термистор, может использоваться с этими цепями, но для них может потребоваться другой переменный резистор. Вы можете определить приблизительное значение для переменного резистора (Rv), используя мультиметр, чтобы найти минимальное и максимальное значения сопротивления датчика (Rmin и Rmax), а затем с помощью этой формулы:

Переменное значение резистора:
Rv = квадратный корень из (Rmin × Rmax)

Например, LDR: Rmin = 100 ohm, Rmax = 1М ohm, поэтому Rv = квадратный корень из (100 × 1M) = 10k ohm.

Вы можете сделать намного лучшую цепь переключения с датчиками, подключенными к подходящему IC (чип). Действие переключения будет намного более резким без частичного включения.



А транзисторный инвертор (НЕ затвор)

transistor inverter circuit

Дарлингтон пара

Пара Дарлингтона - это два транзистора, соединенных вместе, так что усиливается ток, усиленный первым далее по второму транзистору.

Пара ведет себя как один транзистор с очень высоким коэффициентом усиления тока, так что для включения пары требуется только небольшой базовый ток.

Коэффициент усиления по току пары Дарлингтона (h FE ) равен двум отдельным коэффициентам усиления (h FE1 и h FE2 ), умноженные вместе - это дает паре очень высокий коэффициент усиления по току, например, 10000.

Коэффициент усиления по паре Дарлингтона:
ч FE = ч FE1 × h FE2

Обратите внимание, что для включения пары Дарлингтона должно быть 0,7 В на обоих переходах база-эмиттер, которые соединены последовательно так 1.4В требуется для включения .

Rapid Electronics: Транзисторы Дарлингтона

Darlington pair
транзисторов Дарлингтона

пар Дарлингтона доступны в виде «транзистора Дарлингтона» с тремя выводами (В, С и Е) эквивалентно стандартному транзистору.

Вы также можете создать свою собственную пару Дарлингтона из двух обычных транзисторов. TR1 может быть типом малой мощности, но TR2, возможно, должен быть высокой мощности. Максимальный ток коллектора Ic (max) для пары такой же, как Ic (max) для TR2.

Схема с сенсорным переключателем

Пара Дарлингтона достаточно чувствительна, чтобы реагировать на небольшой ток, проходящий мимо Ваша кожа, и его можно использовать для создания сенсорного переключателя , как показано на схеме.

Для этой схемы, которая просто зажигает светодиод, два транзистора могут быть любыми Назначение маломощных транзисторов.

100k ohm Резистор защищает транзисторы, если контакты связаны с куском провода.

touch switch circuit

Схема сенсорного выключателя


Rapid Electronics любезно позволил мне использовать их изображения на этом сайте, и я очень благодарен за их поддержку.Они снабжают широкий спектр компонентов, инструментов и материалов для электроники, и я рад рекомендовать их в качестве поставщика.


Следующая страница: Емкость | Исследование


Политика конфиденциальности и файлы cookie

Этот сайт не собирает личную информацию. Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому другому. Этот сайт отображает рекламу, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден.Никакая личная информация не передается рекламодателям. Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, классифицируемые как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но не содержат никакой личной информации. Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламных объявлений, основанных на использовании вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснено Google. Чтобы узнать, как удалять и контролировать куки из вашего браузера, пожалуйста, посетите AboutCookies.org.

Клуб электроники.информация © Джон Хьюз 2020

Сайт размещен на Tsohost

,
Работа транзисторов в качестве усилителя и переключателя

Первый транзистор с биполярным переходом был изобретен в 1947 году в лабораториях Bell. «Две полярности» сокращенно обозначают как биполярный, отсюда и название - биполярный переходный транзистор . BJT - это трехконтактное устройство с коллектором (C), основанием (B) и эмиттером (E). Для идентификации клемм транзистора требуется схема контактов конкретной детали BJT. Это будет доступно в техническом описании. Существует два типа BJT - NPN и PNP транзисторов .В этом уроке мы поговорим о транзисторах PNP. Рассмотрим два примера PNP-транзисторов - 2N3906 и PN2907A, показанные на изображениях выше.

В зависимости от процесса изготовления конфигурация выводов может измениться, и эти подробности доступны в соответствующей спецификации транзистора. В основном все PNP-транзисторы имеют контактную конфигурацию выше. По мере того, как номинальная мощность транзистора увеличивается, необходимо присоединить радиатор к корпусу транзистора.Несмещенный транзистор или транзистор без потенциала, приложенного к клеммам, аналогичен двум диодам, подключенным друг к другу, как показано на рисунке ниже. Наиболее важным применением PNP-транзистора является коммутация на стороне высокого уровня и комбинированный усилитель класса B.

two diodes connected back to back

Диод D1 имеет свойство обратной проводимости на основе прямой проводимости диода D2. Когда ток протекает через диод D2 от эмиттера к базе, диод D1 определяет ток, и пропорциональному току будет позволено течь в обратном направлении от клеммы эмиттера к клемме коллектора при условии, что на клемме коллектора приложен потенциал земли.Пропорциональная константа - это коэффициент усиления (β).

Работа PNP Транзисторов:

Как обсуждалось выше, транзистор представляет собой управляемое током устройство, которое имеет два обедненных слоя с определенным барьерным потенциалом, необходимым для диффузии обедненного слоя. Барьерный потенциал для кремниевого транзистора составляет 0,7 В при 25 ° С и 0,3 В при 25 ° С для германиевого транзистора. Обычно используемый тип транзистора - кремниевый, потому что он является наиболее распространенным элементом на Земле после кислорода.

Внутренняя операция:

Конструкция транзистора pnp состоит в том, что области коллектора и эмиттера легированы материалом p-типа, а область основания легирована небольшим слоем материала n-типа. Область эмиттера сильно легирована по сравнению с областью коллектора. Эти три региона образуют два соединения. Это коллекторное соединение (CB) и соединение база-эмиттер.

Когда отрицательный потенциал VBE прикладывается к переходу база-эмиттер, уменьшаясь с 0 В, электроны и дырки начинают накапливаться в области истощения.Когда потенциал дополнительно падает ниже 0,7 В, достигается барьерное напряжение и происходит диффузия. Следовательно, электроны текут к положительному концу, а базовый ток течет (IB) противоположно потоку электронов. Кроме того, ток от эмиттера к коллектору начинает протекать при условии подачи напряжения VCE на клемму коллектора. Транзистор PNP может действовать как коммутатор и усилитель.

Операционный регион против режима работы:

1. Активная область, IC = β × IB– Усилитель

2.Область насыщения, IC = ток насыщения - работа переключателя (полностью включена)

3. Область отключения, IC = 0 - Переключатель (полностью выключен)

Транзистор

как выключатель:

Применение транзистора PNP для работы в качестве переключателя на стороне высокого уровня. Для объяснения модели PSPICE был выбран транзистор PN2907A . Первое, что нужно иметь в виду, использовать резистор ограничения тока на базе. Более высокие базовые токи повредят BJT. Из таблицы данных максимальный ток непрерывного коллектора составляет -600 мА, а соответствующий коэффициент усиления (hFE или β) указан в таблице в качестве условия испытания.Соответствующие напряжения насыщения и базовые токи также доступны.

PNP Transistor Characteristics

Шаги для выбора компонентов:

1. Найдите ток коллектора по току, потребляемому вашей нагрузкой. В этом случае это будет 200 мА (параллельные светодиоды или нагрузки) и резистор = 60 Ом.

2. Чтобы привести транзистор в состояние насыщения, необходимо вывести достаточный базовый ток, чтобы транзистор был полностью включен. Расчет тока базы и соответствующего резистора, который будет использоваться.

Base current and resistor calculations

Для полного насыщения базовый ток приблизительно равен 2,5 мА (не слишком высокий или не слишком низкий). Таким образом, ниже приведена схема с напряжением 12 В на базе, аналогичная цепи с эмиттером относительно земли, в течение которой переключатель находится в состоянии ВЫКЛ.

PSPICE Simulation of BJT as Switch Equivalent Switch Condition

Теоретически переключатель полностью разомкнут, но практически может наблюдаться протекание тока утечки. Этот ток пренебрежимо мал, так как они в пА или нА. Для лучшего понимания управления током транзистор можно рассматривать как переменный резистор на коллекторе (С) и эмиттере (Е), сопротивление которого изменяется в зависимости от тока через базу (В ).

Первоначально, когда ток не течет через базу, сопротивление по СЕ очень высокое, и через него ток не течет. Когда на базовой клемме появляется разность потенциалов 0,7 В и выше, соединение BE рассеивается и вызывает размыкание соединения CB. Теперь ток течет от эмиттера к коллектору пропорционально току, протекающему от эмиттера к базе, а также к усилению.

Equivalent Switch Condition

Теперь давайте посмотрим, как управлять выходным током, управляя током базы.Зафиксируйте IC = 100 мА, несмотря на то, что нагрузка составляет 200 мА, соответствующий коэффициент усиления из таблицы данных находится где-то между 100 и 300, и, следуя той же формуле выше, мы получаем

Base current and resistance

Изменение практического значения от расчетного значения происходит из-за падения напряжения на транзисторе и используемой активной нагрузки. Кроме того, мы использовали стандартное значение резистора 13 кОм вместо 12,5 кОм на базовой клемме.

Транзистор

в качестве усилителя:

Усиление - это преобразование слабого сигнала в пригодную для использования форму.Процесс усиления был важным шагом во многих приложениях, таких как беспроводные передаваемые сигналы, беспроводные принимаемые сигналы, MP3-плееры, мобильные телефоны и т. Д. Транзистор может усиливать мощность, напряжение и ток в различных конфигурациях.

Некоторые из конфигураций, используемых в схемах транзисторного усилителя:

1. Общий эмиттерный усилитель

2. Общий коллектор усилитель

3. Общий базовый усилитель

Из вышеперечисленных типов распространенным типом излучателя является популярная и наиболее часто используемая конфигурация.Операция происходит в активной области, примером которой является схема одноступенчатого общего эмиттерного усилителя. Стабильная точка смещения постоянного тока и стабильное усиление переменного тока важны при разработке усилителя. Название одноступенчатого усилителя, когда используется только один транзистор.

Transistor as Amplifier

Выше показан одноступенчатый усилитель, в котором слабый сигнал, подаваемый на базовую клемму, преобразуется в β-кратный фактический сигнал на клемме коллектора.

signals

Назначение:

CIN - это конденсатор связи, который связывает входной сигнал с базой транзистора.Таким образом, этот конденсатор изолирует источник от транзистора и пропускает только сигнал переменного тока. CE - это байпасный конденсатор, который действует как канал с низким сопротивлением для усиленного сигнала. COUT - это конденсатор связи, который связывает выходной сигнал с коллектора транзистора. Таким образом, этот конденсатор изолирует выход от транзистора и пропускает только сигнал переменного тока. R2 и RE обеспечивают стабильность усилителя, тогда как R1 и R2 вместе обеспечивают стабильность в точке смещения постоянного тока, выступая в качестве делителя потенциала.

Операция:

В случае PNP-транзистора слово общего обозначает отрицательный источник питания. Следовательно, излучатель будет отрицательным по сравнению с коллектором. Схема работает мгновенно для каждого временного интервала. Просто чтобы понять, когда переменное напряжение на базовой клемме увеличивается, соответствующее увеличение тока протекает через эмиттерный резистор.

Таким образом, это увеличение тока эмиттера увеличивает ток более высокого коллектора, протекающего через транзистор, что уменьшает падение эмиттера VCE коллектора.Аналогично, когда входное переменное напряжение уменьшается экспоненциально, напряжение VCE начинает увеличиваться из-за уменьшения тока эмиттера. Все эти изменения напряжения мгновенно отражаются на выходе, который будет инвертированным, но усиленным.

Характеристики

Common Base

Common Emitter

Общий коллектор

Коэффициент усиления по напряжению

Высокий

Средний

Низкий

Ток усиления

Низкий

Средний

Высокий

Прирост мощности

Низкий

Очень высокий

Средний

Таблица: Таблица сравнения коэффициентов усиления

На основе приведенной выше таблицы может использоваться соответствующая конфигурация.

,

Часть 2 Печатная плата и компоненты

Резисторы, диоды и транзисторы являются неотъемлемой частью работающей печатной платы. Без них печатная плата не сможет выполнять свои задачи. Каждый из этих компонентов имеет определенную функцию.

Резисторы

Resistors Resistors

Резисторы

являются частью печатной платы. Резистор создает сопротивление в потоке электричества. При расчете сопротивления измерения в омах. Ом является стандартом для измерения электрического сопротивления.

Резисторы имеют много разных целей. Назначение резистора включает разделение напряжения. Резисторы делят напряжение, когда они включены последовательно друг с другом. Еще одно назначение резисторов - это способ генерирования тепла. Резистор может генерировать тепло путем преобразования электрической энергии, проходящей через него, в тепловую энергию. Конечная цель, которую мы опишем, - это как резисторы соответствуют и нагружают цепи. Большая часть выходной мощности смещается в виде тепла в случае слишком низкого сопротивления нагрузки.Однако, если сопротивление нагрузки слишком велико, то ток будет слишком низким для перемещения энергии к нагрузке.

Вот отличное видео от ResistorGuide.com:

диодов

Diode Diode

Диоды позволяют току течь только в одном направлении. Также диоды имеют два электрода. Анод и катод являются двумя электродами в диоде. Анод позволяет току течь из внешней цепи. Принимая во внимание, что катод позволяет току течь в поляризованном устройстве.Катод тоже металлический.

Диод работает правильно, только если катод заряжен отрицательно по отношению к аноду при указанном напряжении. Поэтому, когда катод заряжен положительно, диод вообще не работает. Это также произойдет, если катод имеет то же напряжение, что и анод. Это также происходит, когда его отрицательность меньше, чем у прямого напряжения отключения по отношению к аноду. Направление катода очень важно для функциональности диодов.

Транзистор

Transistor Transistor

Транзисторы

- это трехконтактные устройства.Это трехконтактное устройство может регулировать ток или напряжение, одновременно выступая в качестве переключателя для сигналов электронного разнообразия. Полупроводники составляют три слоя транзистора. Следовательно, каждый из этих слоев может нести ток. Материал полупроводника находится между материалом реального проводника и изолятора. Работа транзистора заключается в усилении или переключении электронных сигналов и электрической мощности, а также в регулировании тока или напряжения в цепи, что возможно только благодаря полупроводникам.

Оставайтесь на связи

скоро: наше продолжение серии печатных плат и их компонентов.

Вы всегда можете посетить наш блог для получения дополнительной информации или нашего сайта!

Также посетите наши Facebook, Twitter, Google+ и LinkedIn.

,
Резисторно-транзисторная логика - Wikipedia, la enciclopedia libre

RTL es el acrónimo inglés de Резисторная логика транзистора o Логика резистивного транзистора . Fue la primera familia lógica en aparecer antes de la tecnología de интеграция. Национальная ассоциация семейных биполяр, с другой стороны, электронная и электронная почта.

Este tipo de red, Presenta el fenómeno denominado acaparamiento de corriente que se se производят различные вариации транзисторов в прямом и обратном направлениях.С другой стороны, это может привести к исчезновению колокадо и паралело (acaparará la corriente), составить правильную инструкцию.

En la Figura 1, само по себе представление, модное деяние, единственная в своем роде NOR и соответствующая электронная схема RTL.

Рис. 1.- Электронная схема обучения NOR en tecnología RTL .

Все цены на товары и услуги в зависимости от серии услуг, предлагаемых в качестве колокадо, (RC) продукция эль феномен анте дескрито.
Esta disposición де Circuito Presenta эль inconveniente де дие кон ла adición де ла Resistencia Rc aumenta эль Retardo де conmutación, аль Tener дие cargarse у descargarse травес де ла МИСМА ла capacidad де Энтрада-де-лос-transistores Aunque, Пор Otra парте, Tiene La Ventaja De Un Mayor Factor де Salida ( разветвления ). Нормативно-правовые акты и компромиссные факторы, влияющие на уровень развития экономики. Valores normales son, un factor de salida de 4–5, con retardo de conmutación de 50 nanosegundos.
Por otra parte, tiene una inmunidad al ruido regtivamente pobre. Эль-Маржен-де-ла-Тенси-Лонджик 0 а-де-ла-Теннесс-эль-де-Уньос 0,5 Volts, Pero de La Tensión Lógica 1-а-де-лас Теннесси эс де соламенте unos 0.2 Voltios.

Обязательные условия для пропаганды и защиты от конденсации и параллелизма с точки зрения сопротивления Rc , с указанием всех сторон, в том числе и для RCTL. Гендерное эмбарго, неисчислимые и противоречащие друг другу условия, которые могут быть объединены в разные сферы экономики, в том числе RTL, не используются в современных условиях, а также являются обязательными условиями для антигос.

La aparición de los circuitos DTL, потребительские права на передачу данных в полном объеме.

Véase también [editar]

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о