Транзистор как подключить: Устройство и работа портов ввода-вывода микроконтроллеров AVR. Часть 3 / Хабр

Содержание

Составные транзисторы. Схемы включения. | HomeElectronics

Транзисторы как силовые элементы многих радиоэлектронных устройств для нормальной работы должны выполнять следующие функции:

1. Обеспечивать управление заданным током нагрузки при большом усилении по мощности.

2. Обладать достаточной (с учётом заданной выходной мощности и диапазонов изменения входного и выходного напряжений) рассеиваемой мощностью.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

3. Иметь максимально допустимое напряжение коллектор – эмиттер, позволяющее без опасности пробоя обеспечивать необходимое падение напряжение на переходе коллектор – эмиттер при возможных значениях входного и выходного напряжений.

В некоторых случаях имеющиеся в наличии транзисторы не позволяют выполнить одно или несколько вышеописанных условий, тогда прибегают к помощи так называемых составных транзисторов. Схем составных транзисторов существует великое множество, но основных схем существует всего три.

Тандемное включение транзисторов (схемы Дарлингтона и Шиклаи)

Довольно часто возникает ситуация, когда необходимого коэффициента усиления одного транзистора не хватает. В этом случае транзисторы соединяют тандемно (то есть выходной ток первого транзистора является входным током для второго). Существует две схемы такого включения: схема Дарлингтона и схема Шиклаи. Отличие заключается лишь в том, что в схеме Дарлингтона используются транзисторы одинакового типа проводимости, а в схеме Шиклаи – разного типа проводимости.



Схема Дарлингтона



Схема Шиклаи

Данные пары – это просто два каскада эмиттерного повторителя. Иногда данные составные схемы транзисторов называют «супер-β» пары, так как они функционируют как один транзистор с высоким коэффициентом усиления.

Общий коэффициент передачи тока будет равен:


h21e(ОБЩ) = h21e(VT1)*h21e(VT2)

При использовании данных схем вполне возможна такая ситуация, когда нагрузка уменьшится до нуля (или некоторого минимального значения, близкого к нулю) или при повышении температуры базовый ток транзистора VT1 может стать равным нулю или даже переменить направление за счёт неуправляемого обратного тока коллектора. Во избежание запирания транзистора VT2 его режим следует стабилизировать с помощью резистора R1.

Величину сопротивления R1 можно определить по формуле:


R1 ≤ UE min/ICBO(VT1)

Параллельное включение транзисторов

Современные транзисторы позволяют реализовать электронные схемы расчитаные на широкие диапазоны изменений токов и напряжений, но в отдельных случаях для увеличения допустимой мощности рассеивания применяется параллельное включение транзисторов.



Схема параллельного включения транзисторов

Максимально допустимый ток протекающий через такой составной транзистор равен:


IKmax(общ) = IKmax(VT1) + IKmax(VT2)

При такой схеме включения транзисторов следует учитывать, что вследствие разброса параметров параллельно включённых транзисторов токи между ними распределяются неравномерно. Большая часть тока будет протекать через транзистор, имеющий больший коэффициент усиления. Рассеиваемые транзисторами мощности можно выровнять включением в их эмиттерные цепи дополнительных симметрирующих резисторов с небольшими сопротивлениями. Так как на практике трудно подбирать такие сопротивление для каждого транзистора, в практических схемах в эмиттеры всех транзисторов ставят резисторы одного сопротивления. Сопротивление симметрирующих резисторов R1 и R2 можно определить по формуле


R1 = R2 ≈ 0,5n/IK,

где n – число параллельно соединенных транзисторов

IK — ток проходящий через коллектор.

Такой способ связан с ухудшением усилительных свойств транзисторов, однако его достоинством является возможность получения мощного силового элемента при использовании относительно маломощных транзисторов.

Последовательное включение транзисторов

Во время работы силового транзистора на его переходе коллектор – эмиттер падает напряжение, представляющее собой разность входного и выходного напряжений. В отдельных случаях эта разность может превышать максимально допустимое напряжений коллектор – эмиттер транзистора, имеющегося в распоряжении. В этом случае необходимо использовать последовательное соединение нескольких транзисторов.



Схема последовательного включения транзисторов

Эквивалентный транзистор будет иметь следующие параметры:


UCEmax(общ) = UCEmax(VT1) + UCEmax(VT2)

Для симметрирования напряжений, которые будут падать на переходе коллектор – эмиттер транзисторов вводят симметрирующие резисторы R1 и R2 сопротивление, которых можно определить по формуле


R1 = R2 < UCEmax/2IB,

где IB – ток базы составного регулирующего транзистора.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

схема, принцип работы и особенности :: SYL.ru

Микроконтроллерами можно производить управление мощными устройствами – лампами накаливания, нагревательными ТЭНами, даже электроприводами. Для этого используются транзисторные ключи – устройства для коммутации цепи. Это универсальные приборы, которые можно применить буквально в любой сфере деятельности – как в быту, так и в автомобильной технике.

Что такое электронный ключ?

Ключ – это, если упростить, обыкновенный выключатель. С его помощью замыкается и размыкается электрическая цепь. У биполярного транзистора имеется три вывода:

  1. Коллектор.
  2. Эмиттер.
  3. База.

На биполярных полупроводниках строятся электронные ключи – конструкция простая, не требует наличия большого количества элементов. При помощи переключателя осуществляется замыкание и размыкание участка цепи. Происходит это с помощью сигнала управления (который вырабатывает микроконтроллер), подаваемого на базу транзистора.

Коммутация нагрузки

Простыми схемами на транзисторных ключах можно производить коммутацию токов в интервале 0,15... 14 А, напряжений 50... 500 В. Все зависит от конкретного типа транзистора. Ключ может производить коммутацию нагрузки 5-7 кВт при помощи управляющего сигнала, мощность которого не превышает сотни милливатт.

Можно применять вместо транзисторных ключей простые электромагнитные реле. У них имеется достоинство – при работе не происходит нагрев. Но вот частота циклов включения и отключения ограничена, поэтому использовать в инверторах или импульсных блоках питания для создания синусоиды их нельзя. Но в общем принцип действия ключа на полупроводниковом транзисторе и электромагнитного реле одинаков.

Электромагнитное реле

Реле – это электромагнит, которым производится управление группой контактов. Можно провести аналогию с обычным кнопочным выключателем. Только в случае с реле усилие берется не от руки, а от магнитного поля, которое находится вокруг катушки возбуждения. Контактами можно коммутировать очень большую нагрузку – все зависит от типа электромагнитного реле. Очень большое распространение эти устройства получили в автомобильной технике – с их помощью производится включение всех мощных потребителей электроэнергии.

Это позволяет разделить все электрооборудование автомобиля на силовую часть и управляющую. Ток потребления у обмотки возбуждения реле очень маленький. А силовые контакты имеют напыление из драгоценных или полудрагоценных металлов, что исключает вероятность появления дуги. Схемы транзисторных ключей на 12 вольт можно применять вместо реле. При этом улучшается функциональность устройства – включение бесшумное, контакты не щелкают.

Выводы электромагнитного реле

Обычно в электромагнитных реле имеется 5 выводов:

  1. Два контакта, предназначенных для управления. К ним подключается обмотка возбуждения.
  2. Три контакта, предназначенных для коммутации. Один общий контакт, который нормально замкнут и нормально разомкнут с остальными.

В зависимости от того, какая схема коммутации применяется, используются группы контактов. Полевой транзисторный ключ имеет 3-4 контакта, но функционирование происходит таким же примерно образом.

Как работает электромагнитное реле

Принцип работы электромагнитного реле довольно простой:

  1. Обмотка через кнопку соединяется с питанием.
  2. В разрыв цепи питания потребителя включаются силовые контакты реле.
  3. При нажатии на кнопку подается питание на обмотку, происходит притягивание пластины и замыкание группы контактов.
  4. Подается ток на потребителя.

Примерно по такой же схеме транзисторные ключи работают – нет только группы контактов. Их функции выполняет кристалл полупроводника.

Проводимость транзисторов

Один из режимов работы транзистора – ключевой. По сути, он выполняет функции выключателя. Затрагивать схемы усилительных каскадов нет смысла, они не относятся к этому режиму работы. Полупроводниковые триоды применяются во всех типах устройств – в автомобильной технике, в быту, в промышленности. Все биполярные транзисторы могут иметь такой тип проводимости:

  1. P-N-P.
  2. N-P-N.

К первому типу относятся полупроводники, изготовленные на основе германия. Эти элементы получили широкое распространение более полувека назад. Чуть позже в качестве активного элемента начали использовать кремний, у которого проводимость обратная – n-p-n.

Принцип работы у приборов одинаков, отличаются они только лишь полярностью питающего напряжения, а также отдельными параметрами. Популярность у кремниевых полупроводников на данный момент выше, они почти полностью вытеснили германиевые. И большая часть устройств, включая транзисторные ключи, изготавливаются на биполярных кремниевых элементах с проводимостью n-p-n.

Транзистор в режиме ключа

Транзистор в режиме ключа выполняет те же функции, что и электромагнитное реле или выключатель. Ток управления протекает следующим образом:

  1. От микроконтроллера через переход "база - эмиттер".
  2. При этом канал "коллектор - эмиттер" открывается.
  3. Через канал "коллектор - эмиттер" можно пропустить ток, величина которого в сотни раз больше, нежели базового.

Особенность транзисторных переключателей в том, что частота коммутации намного выше, нежели у реле. Кристалл полупроводника способен за одну секунду совершить тысячи переходов из открытого состояния в закрытое и обратно. Так, скорость переключения у самых простых биполярных транзисторов - около 1 млн раз в секунду. По этой причине транзисторы используют в инверторах для создания синусоиды.

Принцип работы транзистора

Элемент работает точно так же, как и в режиме усилителя мощности. По сути, к входу подается небольшой ток управления, который усиливается в несколько сотен раз за счет того, что изменяется сопротивление между эмиттером и коллектором. Причем это сопротивление зависит от величины тока, протекающего между эмиттером и базой.

В зависимости от типа транзистора меняется цоколевка. Поэтому, если вам нужно определить выводы элемента, нужно обратиться к справочнику или даташиту. Если нет возможности обратиться к литературе, можно воспользоваться справочниками для определения выводов. Еще есть особенность у транзисторов – они могут не полностью открываться. Реле, например, могут находиться в двух состояниях – замкнутом и разомкнутом. А вот у транзистора сопротивление канала "эмиттер - коллектор" может меняться в больших пределах.

Пример работы транзистора в режиме ключа

Коэффициент усиления – это одна из основных характеристик транзистора. Именно этот параметр показывает, во сколько раз ток, протекающий по каналу "эмиттер - коллектор", выше базового. Допустим, коэффициент равен 100 (обозначается этот параметр h

21Э). Значит, если в цепь управления подается ток 1 мА (ток базы), то на переходе "коллектор - эмиттер" он будет 100 мА. Следовательно, произошло усиление входящего тока (сигнала).

При работе транзистор нагревается, поэтому он нуждается в пассивном или активном охлаждении – радиаторах и кулерах. Но нагрев происходит только в том случае, когда проход "коллектор - эмиттер" открывается не полностью. В этом случае большая мощность рассеивается – ее нужно куда-то девать, приходится «жертвовать» КПД и выпускать ее в виде тепла. Нагрев будет минимальным только в тех случаях, когда транзистор закрыт или открыт полностью.

Режим насыщения

У всех транзисторов имеется определенный порог входного значения тока. Как только произойдет достижение этого значения, коэффициент усиления перестает играть большую роль. При этом выходной ток не изменяется вообще. Напряжение на контактах "база - эмиттер" может быть выше, нежели между коллектором и эмиттером. Это состояние насыщения, транзистор открывается полностью. Режим ключа говорит о том, что транзистор работает в двух режимах – либо он полностью открыт, либо же закрыт. Когда полностью перекрывается подача тока управления, транзистор закрывается и перестает пропускать ток.

Практические конструкции

Практических схем использования транзисторов в режиме ключа очень много. Нередко их используют для включения и отключения светодиодов с целью создания спецэффектов. Принцип работы транзисторных ключей позволяет не только делать «игрушки», но и реализовывать сложные схемы управления. Но обязательно в конструкциях необходимо использовать резисторы для ограничения тока (они устанавливаются между источником управляющего сигнала и базой транзистора). А вот источником сигнала может быть что угодно – датчик, кнопочный выключатель, микроконтроллер и т. д.

Работа с микроконтроллерами

При расчете транзисторного ключа нужно учитывать все особенности работы элемента. Для того чтобы работала система управления на микроконтроллере, используются усилительные каскады на транзисторах. Проблема в том, что выходной сигнал у контроллера очень слабый, его не хватит для того, чтобы включить питание на обмотку электромагнитного реле (или же открыть переход очень мощного силового ключа). Лучше применить биполярный транзисторный ключ, которым произвести управление MOSFET-элементом.

Применяются несложные конструкции, состоящие из таких элементов:

  1. Биполярный транзистор.
  2. Резистор для ограничения входного тока.
  3. Полупроводниковый диод.
  4. Электромагнитное реле.
  5. Источник питания 12 вольт.

Диод устанавливается параллельно обмотке реле, он необходим для того, чтобы предотвратить пробой транзистора импульсом с высоким ЭДС, который появляется в момент отключения обмотки.

Сигнал управления вырабатывается микроконтроллером, поступает на базу транзистора и усиливается. При этом происходит подача питания на обмотку электромагнитного реле – канал "коллектор - эмиттер" открывается. При замыкании силовых контактов происходит включение нагрузки. Управление транзисторным ключом происходит в полностью автоматическом режиме – участие человека практически не требуется. Главное – правильно запрограммировать микроконтроллер и подключить к нему датчики, кнопки, исполнительные устройства.

Использование транзисторов в конструкциях

Нужно изучать все требования к полупроводникам, которые собираетесь использовать в конструкции. Если планируете проводить управление обмоткой электромагнитного реле, то нужно обращать внимание на его мощность. Если она высокая, то использовать миниатюрные транзисторы типа КТ315 вряд ли получится: они не смогут обеспечить ток, необходимый для питания обмотки. Поэтому рекомендуется в силовой технике применять мощные полевые транзисторы или сборки. Ток на входе у них очень маленький, зато коэффициент усиления большой.

Не стоит применять для коммутации слабых нагрузок мощные реле: это неразумно. Обязательно используйте качественные источники питания, старайтесь напряжение выбирать таким, чтобы реле работало в нормальном режиме. Если напряжение окажется слишком низким, то контакты не притянутся и не произойдет включение: величина магнитного поля окажется маленькой. Но если применить источник с большим напряжением, обмотка начнет греться, а может и вовсе выйти из строя.

Обязательно используйте в качестве буферов транзисторы малой и средней мощности при работе с микроконтроллерами, если необходимо включать мощные нагрузки. В качестве силовых устройств лучше применять MOSFET-элементы. Схема подключения к микроконтроллеру такая же, как и у биполярного элемента, но имеются небольшие отличия. Работа транзисторного ключа с использованием MOSFET-транзисторов происходит так же, как и на биполярных: сопротивление перехода может изменяться плавно, переводя элемент из открытого состояния в закрытое и обратно.

Принципиальная Схема Транзистора - tokzamer.ru

Поэтому без навыка проверки транзисторов, вам в электронику лучше не соваться.


Думаю после экспериментов с мультиметром будет более понятно.

Такая схема может использоваться в качестве запоминающего устройства в компьютерах, так как схема будет хранить информацию до тех пор, пока её не отменят.
Схемы соединения каскадов (Транзистор это просто 31)

Это может быть как обычный широкополосный трансформатор, так и фильтр с различными входным и выходным сопротивлением. Иначе не будет работать схема.

Другие элементы схемы выполняют вспомогательную роль. Электропроводность эмиттера и коллектора всегда одинаковая р или n , базы — противоположная n или р.

Для питания транзистора в схеме с общей базой может подойти любая из рассмотренных нами схем: схема с фиксированным током базы , схема с фиксированным напряжением на базе , схема с коллекторной стабилизацией или схема с эмиттерной стабилизацией.

По ней можно узнать все параметры элемента. Он же справочный лист или техническая документация.

Схема двухкаскадного усилителя ЗЧ на транзисторах одинаковой структуры.

Как работает транзистор [Veritasium]

Характеристики транзистора, включённого по схеме оэ:

Все дело в том, что здесь есть небольшой нюанс. Транзистор является первым твёрдотельным устройством, способным усиливать, генерировать и преобразовывать электрический сигнал. Работа транзистора при обратном включении p-n перехода Проведем очередной практический опыт и подключим базу транзистора к плюсу БП. Убедились, что по напряжению эта схема нам сигнал не увеличит.

УГО фототранзистора в этом случае вместе с УГО излучателя обычно светодиода заключают в объединяющий их символ корпуса, а знак фотоэффекта — две наклонные стрелки заменяют стрелками, перпендикулярными символу базы.

С развитием электроники приступили к обработке кристаллов кремния, и изобрели кремниевые приборы, практически полностью отправившие на пенсию германиевые транзисторы.

Чтож друзья, а на этом у меня все.

Поэтому плотность компоновки элементов в МОП- интегральных схемах значительно выше. То есть ток эмиттера больше тока коллектора на небольшую величину тока базы.

Тогда название содержит дополнительные символы в конце, или, реже, в начале маркировки. И если последовательно со стабилитроном рис.

Схеме включения транзистора с общей базой соответствует схема усилительного каскада с общим затвором.
ЧИТАЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ С ТРАНЗИСТОРОМ — 3 ЧАСТЬ

Внешний вид и обозначение транзистора на схемах

Если канал имеет электронную проводимость, то транзистор называют n-канальным.

Проводимость p-n перехода существенно возрастет и через коллекторный переход начнет идти ток коллектора Iк. Так уж случилось, но вначале развития полупроводниковой технологии лидирующее место занял биполярный транзистор. Схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером.

А рост приводит к росту напряжения на резисторе обратной связи.

Лампочка не светится, давайте разберемся почему. Добавим к нашей схеме всего одну перемычку, которой соединим эмиттер и базу, но лампочка все равно не горит. На символ однопереходного транзистора похоже УГО большой группы транзисторов с p-n-переходом, получивших название полевых.

Тот вывод, который со стрелкой — это всегда эмиттер. Полевой транзистор FR на печатной плате прибора.


А если взять и прикрыть одну любую часть транзисто, то у нас получится полупроводник с одним p-n переходом или диод. Ответ может быть да а может и нет. Нелинейность возникает из-за влияния входного напряжения на напряжение перехода эмиттер-база.

Если канал имеет электронную проводимость, то транзистор называют n-канальным. При отсутствии этого конденсатора в цепи источника входного сигнала создавался бы постоянный ток от источника питания Ек.

Ничего не напоминает? Об электропроводности последней судят по символу эмиттера направлению стрелки. Лампочка горит лишь полсекунды, гаснет, потом снова загорается, и так продолжается до тех пор, пока подключена батарея. Стандарт допускает изображать транзисторы и без символа корпуса, например, при изображении бескорпусных транзисторов или когда на схеме необходимо показать транзисторы, входящие в состав сборки транзисторов или интегральной схемы. Установим вместо перемычки сопротивление Rб номиналом — Ом, и еще один источник питания на 1,5 вольта.
Как найти неисправный транзистор в схеме? Поиск битого транзистора на плате. Ремонт платы.

Однокаскадный усилитель ЗЧ

Это может быть полезным для реализации высокочастотных усилителей. И в результате получилась вот такая формула.

Чтобы эксперимент прошёл удачно, надо отрегулировать схему, т. Элементы, представляющие собою полнофункциональные устройства или модули: микросхемы. И свершилось чудо, лампочка засветилась.

Где транзисторы купить?

Это свойство может использоваться для включения и выключения ламп в зависимости от освещённости. Теперь оголённые концы пропустите через промокательную бумагу на расстоянии примерно 1, см, другие концы присоедините к схеме согласно рис. Ну а обо всем по порядку. Конструкция корпуса а , вольт-амперная характеристика и условное графическое обозначение стабилитрона Существенной особенностью стабилитрона является зависимость его напряжения стабилизации от температуры.

Характеристики транзистора, включенного по схеме об

Это объясняется следующими при чинами. Естественно, это приводит к уменьшению коэффициента усиления, поскольку на вход транзистора из-за влияния обратной связи поступит меньшее значение напряжение, чем в отсутствие обратной связи. Такого рода схемы используются в автоматических устройствах фотопечати. В этом режиме напряжение база-эмиттер достаточное для того, чтобы переход база-эмиттер открылся.

В результате в кремнии образуются два p-n перехода. Температурная зависимость вольт-амперной характеристика стабилитрона Для устранения этого недостатка и создания термокомпенсированных стабилитронов последовательно в цепь стабилитрона включают обычные диоды в прямом направлении.

Иначе не будет работать схема. В итоге уменьшится ток эмитте ра, а значит, и ток коллектора — он достигнет первоначального значения. Установим вместо перемычки сопротивление Rб номиналом — Ом, и еще один источник питания на 1,5 вольта. Перемещение движка резистора вверх по схеме приводит к увеличению напряжения больше нормы на нем открывается транзистор VТ1.

Резисторы R1 и R2 образуют схему коллекторной стабилизации режима работы. В случае, когда напряжение к базе не приложено, происходит подтяжка базы к потенциалу земли, что избавляет нас от всяческих наводок. Напряжение на его коллекторе снизится и конденсатор С2 окажется подключенным к базе транзистора VТ2 в такой полярности, что тот закроется.
КАК РАБОТАЕТ ТРАНЗИСТОР — ОБЪЯСНЯЮ НА ПАЛЬЦАХ

Подключение входа и выхода (биполярные транзисторы)

Добавлено 1 января 2018 в 19:25

Сохранить или поделиться

Чтобы решить проблему создания необходимого постоянного напряжения смещения для входного сигнала усилителя, не прибегая к установке батареи последовательно с источником сигнала переменного напряжения, мы использовали делитель напряжения, подключенный к источнику питания постоянного напряжения. Чтобы заставить его работать в сочетании с входным сигналом переменного напряжения, мы "подключили" источник сигнала к делителю через конденсатор, который действовал как фильтр верхних частот. При такой фильтрации низкий импеданс источника сигнала переменного напряжения не может "закоротить" на корпус напряжение, падающее на нижнем резисторе делителя напряжения. Решение простое, но не без недостатков.

Наиболее очевидным является тот факт, что использование конденсатора фильтра для подключения источника сигнала к усилителю означает, что усилитель может усиливать сигналы только переменного напряжения. Постоянное напряжение, подаваемое на вход, будет блокироваться конденсатором связи так же сильно, как напряжение смещения с делителя блокируется от источника входного сигнала. Кроме того, поскольку емкостное реактивное сопротивление зависит от частоты, низкочастотные сигналы переменного тока будут усиливаться не так сильно, как высокочастотные сигналы. Несинусоидальные сигналы будут искажаться, поскольку конденсатор реагирует по-разному на каждую из составляющих гармоник сигнала. Самым заметным примером этого может служить низкочастотный прямоугольный сигнал на рисунке ниже.

Емкостная связь вызывает искажение низкочастотного прямоугольного сигнала

Кстати, эта же проблема возникает, когда входы осциллографа устанавливаются в режим "AC" (закрытый вход), как показано на рисунке ниже. В этом режиме конденсатор связи последовательно соединен с измеряемым сигналом, чтобы исключить любое смещение отображаемой формы сигнала по вертикали из-за постоянного напряжения в этом сигнале. Это отлично работает, когда составляющая переменного напряжения в измеряемом сигнале имеет довольно высокую частоту, и конденсатор не оказывает большого сопротивления сигналу. Однако если сигнал имеет низкую частоту или содержит значительные уровни гармоник в широком диапазоне частот, отображение формы сигнала на осциллографе будет неточным (рисунок ниже). Низкочастотные сигналы можно просмотреть, установив осциллограф в режим "DC" (открытый вход).

Со связью по постоянному току осциллограф правильно показывает форму прямоугольного сигнала, поступающего от генератора сигналовНизкие частоты: при использовании связи по переменному току фильтрация верхних частот конденсатором связи искажает форму прямоугольного сигнала, поэтому осциллограмма не является точным представлением реального сигнала

В приложениях, где ограничения емкостной связи (рисунок выше) недопустимы, можно использовать другое решение: прямое соединение. Прямое соединение позволяет избежать использования конденсаторов или любых других частотно-зависимых компонентов связи в пользу резисторов. Схема усилителя с прямым подключением показана на рисунке ниже.

Непосредственное подключение усилителя: прямое соединение к громкоговорителю

Этот вид связи, без конденсатора для фильтрации входного сигнала, не зависит от частоты. Сигналы постоянного и переменного напряжения будут усиливаться транзистором с одним и тем же коэффициентом усиления (сам транзистор может иметь тенденцию усиливать некоторые частоты лучше других, но это совсем другая тема!).

Если прямая связь работает как с постоянным, так и переменным напряжениями, то зачем использовать емкостную связь? Одна из причин может заключаться в том, чтобы избежать нежелательного постоянного напряжения смещения в усиливаемом сигнале. Некоторые сигналы переменного тока могут быть наложены на неконтролируемое постоянное напряжение прямо в источнике, а неконтролируемое постоянное напряжение сделает невозможным надежное смещение транзистора. Фильтрация верхних частот, выполняемая конденсатором связи, в этом случае очень пригодится, чтобы избежать проблем со смещением.

Другой причиной использования емкостной связи, вместо прямой, является малая величина вносимого ею затухания сигнала. Прямое соединение через резистор обладает недостатком – уменьшением или ослаблением уровня входного сигнала, поэтому только часть сигнала достигает базы транзистора. Во многих приложениях необходимо вносить какую-то величину затухания, чтобы избежать «перегрузки» транзистора по уровню входного сигнала, что могло бы ввести транзистор в режимы отсечки и насыщения, поэтому любое ослабление в схеме связи в любом случае полезно. Однако в некоторых приложениях для максимального усиления по напряжению требуется отсутствие потерь сигнала во входной цепи базы транзистора, а прямое соединение с делителем напряжения смещения не удовлетворяет этому требованию.

До сих пор мы обсудили пару методов подключения входного сигнала к усилителю, но не решили проблему связи выхода усилителя с нагрузкой. Пример схемы, используемый для иллюстрации входной связи, хорошо послужит и для иллюстрации проблем, связанных с выходной связью.

В нашем примере схемы нагрузка – это громкоговоритель. Большинство динамиков являются электромагнитными устройствами: то есть они используют силу, создаваемую легкой электромагнитной катушкой, подвешенной в сильном поле постоянного магнита, для перемещения конуса из тонкой бумаги или пластика, создавая в воздухе колебания, которые наши уши интерпретируют как звук. Приложенное напряжение одной полярности перемещает конус наружу, а напряжение противоположной полярности будет перемещать конус внутрь. Чтобы использовать полную свободу движения конуса, на динамик должно поступать чистое (без смещения) переменное напряжение. Смещение постоянным напряжением приложенное к катушке динамика смещает конус от его естественного центрального положения, что ограничивает его движение назад и вперед, которое он мог бы выдержать от приложенного переменного напряжения без повреждений. Однако в нашем примере схемы (рисунок выше) к динамику прикладывается напряжение только одной полярности, поскольку динамик соединен последовательно с транзистором, который может проводить ток только в одном направлении. Это было бы неприемлемо для любого мощного аудиоусилителя.

Нам нужно как-то изолировать динамик от смещения постоянным напряжением от тока коллектора, чтобы он получал только переменное напряжение. Одним из способов достижения этой цели является соединение коллекторной схемы транзистора с динамиком через трансформатор (рисунок ниже).

Трансформаторная связь отделяет постоянное напряжение от нагрузки (динамика)

Напряжение, наводимое во вторичной (со стороны динамика) обмотке трансформатора, будет строго зависеть от изменений тока коллектора, поскольку взаимная индукция трансформатора работает только на изменениях тока обмотки. Другими словами, только переменная составляющая тока коллектора будет подключена к вторичной обмотке, питающей динамик. Динамик будет «видеть» на своих выводах истинный переменный ток без какого-либо постоянного смещения.

Выходная трансформаторная связь работает и обладает дополнительным преимуществом – возможностью обеспечить согласование импедансов транзисторной схемы и катушки динамика при заданных соотношениях обмоток. Однако трансформаторы могут быть большими и тяжелыми, особенно для мощных приложений. Кроме того, сложно спроектировать трансформатор для обработки сигналов в широком диапазоне частот, что почти всегда требуется в аудиоприложениях. Хуже того, постоянный ток через первичную обмотку добавляет намагничивания сердечника только с одной полярностью, что приводит к тому, что сердечник сильнее насыщается в одном полупериоде полярности переменного тока, чем в другом. Эта проблема напоминает ту, с которой мы столкнулись при непосредственном последовательном подключении динамика к транзистору: смещение постоянным током приводит к ограничению амплитуды выходного сигнала, которую система может выдавать без искажений. Как правило, трансформатор может быть сконструирован таким образом, чтобы обрабатывать без проблем большее значение постоянного тока смещения, чем громкоговоритель, поэтому в большинстве случаев трансформаторная связь по-прежнему является жизнеспособным решением. В качестве примера трансформаторной связи смотрите связь между Q4 и динамиком в схеме первого массового радиоприемника Regency TR1 (глава 9).

Другой способ изолировать динамик от смещения постоянным током в выходном сигнале состоит в том, чтобы немного изменить схему и использовать конденсатор связи аналогично подаче на усилитель входного сигнала (рисунок ниже).

Конденсатор связи не пропускает постоянный ток в нагрузку

Схема на рисунке выше напоминает более традиционную схему усилителя с общим эмиттером, причем коллектор транзистора подключен к аккумулятору через резистор. Конденсатор действует как фильтр верхних частот, передавая большую часть переменного напряжения на громкоговоритель, блокируя всё постоянное напряжение. Опять же, номинал этого конденсатора связи выбирается таким образом, чтобы его импеданс на частоте ожидаемого сигнала был минимален.

Блокировка постоянного напряжения от выхода усилителя, будь то через трансформатор или конденсатор, полезна не только при соединении усилителя с нагрузкой, но и при соединении одного усилителя с другим усилителем. «Каскадные» усилители часто используются для получения большей мощности, чем та, что была бы возможна при использовании одного транзистора (рисунок ниже).

Три каскада усилителей с общим эмиттером, связанных с помощью конденсаторов

Хотя каждый каскад можно связать с другим напрямую (через резистор, а не через конденсатор), это сделает весь усилитель очень чувствительным к изменениям напряжения смещения первого каскада, поскольку это постоянное напряжение будет усиливаться вместе с сигналом переменного тока до последнего каскада. Другими словами, смещение первого каскада повлияет на смещение второго каскада и так далее. Однако если каскады соединены с помощью емкостной связи (как показано на рисунке выше), смещение одного каскада не влияет на смещение следующего каскада, поскольку постоянное напряжение блокируется от перехода на следующий каскад.

Трансформаторная связь между каскадами также возможна, но используется реже из-за некоторых проблем, присущих трансформаторам и упомянутым ранее. Одним из примечательных исключений из этого правила являются радиочастотные усилители (рисунок ниже) с небольшими трансформаторами связи, имеющими воздушные сердечники (что делает их невосприимчивыми к эффектам насыщения), которые являются частью резонансной системы для блокировки частот нежелательных гармоник от перехода на следующие каскады. Использование резонансных схем предполагает, что частота сигнала остается постоянной, что характерно для радиосхем. Кроме того, эффект «маховика» LC-контуров позволяет работать для большей эффективности в классе C.

Пример трансформаторной связи в 3-х каскадном резонансном радиочастотном усилителе

Обратите внимание на трансформаторную связь между транзисторами Q1, Q2, Q3 и Q4 в схеме Regency TR1 в главе 9. Три трансформатора промежуточной частоты (ПЧ) в пунктирных прямоугольниках проводят сигнал ПЧ от коллектора к базе следующего транзистора усилителя ПЧ. Усилители промежуточной частоты представляют собой радиочастотные усилители, хотя и на частоте, отличающейся от той, что подается на антенный РЧ (RF) вход.

Сказав всё это, следует упомянуть, что в многокаскадной схеме транзисторного усилителя возможно использование прямого соединения. В тех случаях, когда усилитель, как ожидается, будет обрабатывать сигналы постоянного тока, это единственная альтернатива.

Тенденция электроники к более широкому использованию интегральных микросхем стимулировала использование прямого соединения, вместо емкостной и трансформаторной связи. Единственным легко производимым компонентом интегральной схемы является транзистор. Могут также производиться стабильные резисторы. Хотя транзисторы всё же предпочтительнее. Возможны и интегральные конденсаторы, но только на несколько десятков пикофарад. Большие конденсаторы «не интегрируемы». При необходимости они могут использоваться в качестве внешних компонентов. То же самое касается и трансформаторов. Поскольку интегральные транзисторы являются недорогими, то ими по максимуму заменяются проблемные конденсаторы и трансформаторы. В микросхемах, как можно больше, используются прямые соединения. Если это необходимо, то при конструировании микросхем учитываются внешние конденсаторы и трансформаторы. Результатом этого является то, что современный радиоприемник на микросхеме (смотрите главу 9) совсем не похож на первоначальный радиоприемник Regency TR1 (глава 9).

Даже дискретные транзисторы недороги по сравнению с трансформаторами. Громоздкие аудиотрансформаторы могут быть заменены транзисторами. Например, схема с общим коллектором (эмиттерный повторитель) может служить для согласования выходного импеданса с такой низкоомной нагрузкой, как динамик. Также большие конденсаторы связи возможно заменить на транзисторные схемы.

Мы по-прежнему хотели бы проиллюстрировать текст с помощью аудиоусилителей с трансформаторной связью. Эти схемы просты. В них небольшое количество компонентов. И эти схемы хорошо подходят для обучения – они просты для понимания.

Схема на рисунке ниже (a) представляет собой упрощенную схему двухтактного аудиоусилителя с трансформаторной связью. В двухтактных парах транзисторы поочередно усиливают положительную и отрицательную составляющие входного сигнала. При отсутствии сигнала на входе ни один из транзисторов не проводит электрический ток. Положительный входной сигнал даст положительный сигнал на верхнем конце вторичной обмотки входного трансформатора, что заставит верхний транзистор проводить электрический ток. Отрицательный сигнал на входе создаст положительный сигнал на нижнем конце вторичной обмотки входного трансформатора, который приведет нижний транзистор в режим проводимости. Таким образом, транзисторы усиливают чередующиеся полупериоды сигнала. Как показано на рисунке ниже (a), ни один из транзисторов не будет проводить ток при входном сигнале ниже 0,7 В(пик). Практическая схема соединяет среднюю точку на вторичной обмотке не с корпусом, а с резисторным делителем напряжения на 0,7 В (или выше), чтобы перевести оба транзистора с помощью смещения в класс B.

(a) Двухтактный усилитель с трансформаторной связью. (b) Усилитель на комплементарной паре с прямым соединением заменяет трансформаторы на транзисторы.

Схема на рисунке выше (b) – это современная версия, которая заменяет трансформаторы на транзисторы. Транзисторы Q1 и Q2 являются усилителями с общими эмиттерами, инвертирующими усиленный сигнал от базы к коллектору. Транзисторы Q3 и Q4 известны как комплементарная пара, потому что эти транзисторы NPN и PNP усиливают чередующиеся полуволны сигнала (положительную и отрицательную, соответственно). Параллельное соединение баз позволяет получить фазовое разделение без входного трансформатора (как на рисунке (a)). Громкоговоритель является эмиттерной нагрузкой Q3 и Q4. Параллельное соединение эмиттеров NPN и PNP транзисторов исключает необходимость в выходном трансформаторе со средней точкой (как на рисунке (a)). Низкий выходное сопротивление эмиттерного повторителя служит для согласования 8-омного сопротивления динамика с предыдущим каскадом с общим эмиттером. Таким образом, недорогие транзисторы заменяют собой трансформаторы. Полную схему смотрите схему аудио усилителя 3 Вт с комплементарной симметрией и прямой связью в главе 9.

Подведем итоги:

  • Емкостная связь на входе усилителя действует как фильтр верхних частот. Это приводит к тому, что на более низких частотах входного сигнала коэффициент усиления по напряжению усилителя уменьшается. Усилители с емкостной связью практически не реагируют на входные сигналы постоянного тока.
  • Прямое соединение с последовательным резистором вместо последовательного конденсатора устраняет проблему частотно-зависимого усиления, но имеет недостаток – уменьшение усиления для всех частот сигнала за счет ослабления входного сигнала.
  • Трансформаторы и конденсаторы могут использоваться для соединения выхода усилителя и нагрузки, чтобы исключить попадание на нагрузку постоянного напряжения. Многокаскадные усилители часто используют емкостную связь между каскадами, чтобы устранить проблемы влияния смещения одного каскада на смещение следующего.

Оригинал статьи:

Теги

Биполярный транзисторГальваническая развязкаДвухтактный усилительЕмкостная связьОбучениеРазвязкаТрансформаторная развязкаТрансформаторная связьУсилитель на комплементарной пареЭлектроника

Сохранить или поделиться

Биполярный транзистор как ключ (БТ, BJT)

Добавлено 1 сентября 2017 в 07:00

Сохранить или поделиться

Поскольку коллекторный ток транзистора пропорционально ограничен его током базы, то транзистор можно использовать как своего рода ключ с токовым управлением. Относительно небольшой поток электронов, передаваемых через базу транзистора, обладает способностью управлять намного большим потоком электронов через коллектор.

Предположим, у нас есть лампа, которую мы хотели включать и выключать с помощью ключа. Такая схема была бы предельно простой, как на рисунке ниже (a).

Для иллюстрации, давайте вставим вместо ключа транзистор, чтобы показать, как он может управлять потоком электронов через лампу. Помните, что управляемый ток через транзистор должен проходить между коллектором и эмиттером. Поскольку мы хотим контролировать ток через лампу, то мы должны подключить коллектор и эмиттер нашего транзистора на место двух контактов ключа. Мы также должны убедиться, что поток электронов через лампу будет двигаться против направления стрелки эмиттера на условном обозначении (направление электрического тока должно совпадать с направлением стрелки), чтобы убедиться, что смещение перехода транзистора будет правильным, как показано на рисунке ниже (b).

(a) механический ключ, (b) ключ на NPN транзисторе, (c) ключ на PNP транзисторе.

Для этой работы может использоваться и PNP транзистор. Схема с ним показана на рисунке выше (c).

Выбор между NPN и PNP может быть произвольным. Всё, что имеет значение, заключается в правильных направлениях токов для правильного смещения перехода (поток электронов двигается против стрелки на обозначении транзистора).

Возвращаясь к NPN транзистору на схеме нашего примера, мы сталкиваемся с необходимостью добавить что-то еще для появления тока базы. Без подключения к выводу базы транзистора ток базы будет равен нулю, и транзистор не сможет включиться, в результате чего лампа всегда будет выключена. Помните, что для NPN транзистора ток базы должен состоять из электронов, протекающих от эмиттера к базе (против обозначения стрелки эмиттера, точно так же, как и поток электронов через лампу). Возможно, проще всего было бы подключить коммутатор между выводом базы транзистора и аккумулятором, как показано на рисунке ниже (a).

Транзистор: (a) закрыт, лампа выключена; (b) открыт, лампа включена (стрелками показано направление движения потока электронов)

Если ключ разомкнут, как показано на рисунке выше (a), вывод базы транзистора остается "висеть в воздухе" (не подключенным к чему-либо), и ток через этот вывод протекать не будет. В этом состоянии говорят, что транзистор закрыт. Если ключ замкнут, как показано на рисунке выше (b), электроны смогут перемещаться от эмиттера, через базу транзистора, через ключ, назад к положительному выводу батареи. Этот ток базы позволит протекать намного большему потоку электронов от эмиттера через коллектор, что приведет к тому, что лампа загорится. В этом состоянии максимального тока говорят, что транзистор открыт/насыщен.

Конечно, может показаться бессмысленным использование транзистора для этого способа управления лампой. В конце концов, мы всё еще используем в схеме ключ, не так ли? Если мы всё еще используем ключ для управления лампой – хотя и косвенно – тогда в чем смысл ставить транзистор для управления током? Почему бы просто не вернуться к нашей первоначальной схеме и использовать ключ напрямую для управления током лампы?

На самом деле здесь можно обратить внимание на два момента. Во-первых, тот факт, что при таком способе через контакты ключа должен проходить лишь небольшой ток базы, необходимый для открытия транзистора; транзистор сам обрабатывает большой ток лампы. Это может быть важным преимуществом, если переключатель может пропускать небольшой ток: небольшой переключатель может использоваться для управления относительно мощной нагрузкой. Что еще более важно, управляемое током поведение транзистора позволяет нам использовать что-то совершенно другое для включения и выключения лампы. Рассмотрим рисунок ниже, где пара солнечных элементов обеспечивает 1В для преодоления 0,7В напряжения база-эмиттер, что позволит протекать току через базу, который, в свою очередь, управляет лампой.

Солнечный элемент служит в качестве датчика освещенности (стрелками показано направления движения потоков электронов, электрические токи направлены в противоположную сторону)

Или мы можем использовать термопару (несколько соединенных последовательно термопар), чтобы обеспечить протекание тока базы, необходимого для открывания транзистора, как показано на рисунке ниже.

Одна термопара обеспечивает напряжение менее 40 мВ. Несколько соединенных последовательно термопар могут обеспечить напряжение, превышающее 0,7 В напряжения VБЭ транзистора, что вызовет появление тока базы и, следовательно, тока коллектора через лампу (стрелками показано направления движения потоков электронов, электрические токи направлены в противоположную сторону)

Даже микрофон (рисунок ниже) с достаточным напряжением и током (от усилителя) может открыть транзистор, если сигнал на его выходе выпрямляется из переменного напряжения в постоянное так, чтобы на PN-переход эмиттер-база транзистора подавалось прямое смещение.

Усиленный сигнал микрофона выпрямляется в постоянное напряжение для смещения базы транзистора, обеспечивающего больший ток коллектора (стрелками показано направления движения потоков электронов, электрические токи направлены в противоположную сторону)

К настоящему времени должен быть очевиден следующий момент: любой достаточный источник постоянного тока может использоваться для открывания транзистора, и от этого источника требуется лишь малая часть тока, необходимого для включения лампы. Здесь мы видим, что транзистор работает не только как коммутатор, но и как настоящий усилитель: использует относительно слабый сигнал для управления относительно большой величиной мощности. Обратите внимание, что фактическое питание для зажигания лампы исходит от батареи справа на схеме. Это не малый ток сигнала от солнечного элемента, термопары или микрофона магически трансформируется в большее количество энергии. Скорее эти маломощные источники просто контролируют мощность батареи для зажигания лампы.

Подведем итоги:

  • Транзисторы могут использоваться в качестве коммутирующих элементов для управления постоянным напряжением, поступающим на нагрузку. Переключаемый (управляемый) ток проходит между эмиттером и коллектором; управляющий ток проходит между эмиттером и базой.
  • Когда через транзистор не протекает ток, говорят, что транзистор находится в закрытом состоянии (полностью не проводит ток).
  • Когда через транзистор протекает максимальный ток, говорят, что транзистор находится в открытом состоянии, состоянии насыщения (полностью проводит ток).

Оригинал статьи:

Теги

Биполярный транзисторКоммутаторКоммутацияОбучениеТранзисторный ключЭлектроника

Сохранить или поделиться

Как работает транзистор: простым языком для чайников, схемы

Приветствую вас дорогие друзья! Сегодня речь пойдет о биполярных транзисторах и информация будет полезна прежде всего новичкам. Так что, если вам интересно что такое транзистор, его принцип работы  и вообще с чем его едят, то берем  стул по удобнее и подходим поближе.

Продолжим, и у нас тут есть содержание,  будет удобнее ориентироваться в статье ????

[contents]

Виды транзисторов

Транзисторы бывают в основном двух видов: биполярные транзисторы и полевые транзисторы.  Конечно можно было рассмотреть все виды транзисторов в одной статье, но мне не хочется варить кашу  у вас в голове.

Поэтому в этой статье мы рассмотрим исключительно биполярные транзисторы а о полевых транзисторах я расскажу в одной из следующих статей. Не будем все мешать в одну кучу  а уделим внимание каждому, индивидуально.

Биполярный транзистор это потомок ламповых триодов, тех что стояли в телевизорах 20 -го века. Триоды ушли в небытие и уступили дорогу более функциональным собратьям — транзисторам, а точнее биполярным транзисторам.

Триоды за редким исключением применяют в аппаратуре для меломанов.

Биполярные транзисторы выглядеть могут  так.

Как вы можете видеть биполярные транзисторы имеют три вывода и конструктивно они могут выглядеть совершенно по разному. Но на электрических схемах они выглядят простенько и всегда одинаково. И все это графическое великолепие,  выглядит как-то так.

Причем биполярные транзисторы могут иметь различный тип проводимости. Есть транзисторы NPN типа и PNP типа.

Отличие n-p-n транзистора от p-n-p транзистора состоит лишь в том что является «переносчиком» электрического заряда (электроны или «дырки» ). Т.е. для p-n-p транзистора электроны перемещаются от эмиттера к коллектору и управляются базой.

Для n-p-n транзистора электроны идут уже от коллектора к эмиттеру и управляются базой.    В итоге приходим к тому, что для того чтобы в схеме заменить транзистор одного типа проводимости на другой достаточно изменить полярность приложенного напряжения.

Или тупо поменять полярность источника питания.

У биполярных транзисторов есть три вывода: коллектор, эмиттер и база. Думаю, что по УГО будет сложно запутаться, а вот в реальном транзисторе запутаться проще простого.

Обычно где какой вывод определяют по справочнику, но можно просто  прозвонить транзистор мультиметром. Выводы транзистора звонятся как два диода, соединенные в общей точке (в области базы транзистора).

Слева изображена картинка для транзистора p-n-p типа,  при прозвонке  создается ощущение (посредством показаний мультиметра ), что перед вами два диода которые соединены в одной точке своими катодами. Для транзистора  n-p-n типа  диоды в точке базы соединены своими анодами. Думаю после экспериментов с мультиметром будет более понятно.

 Принцип работы биполярного транзистора

Это изображение лучше всего объясняет принцип работы  транзистора. На этом изображении человек посредством реостата управляет током коллектора. Он смотрит на ток базы, если ток базы растет то человек так же увеличивает ток коллектора с учетом коэффициента усиления транзистора h31Э. Если ток базы падает, то ток коллектора также будет снижаться — человек подкорректирует его посредством реостата.

Эта аналогия не имеет ничего общего с реальной работой транзистора, но она облегчает понимание принципов его работы.

Для транзисторов можно отметить правила, которые призваны помочь облегчить понимание. (Эти правила взяты из книги П. Хоровица У.Хилла «Искусство схемотехники»).

  1. Коллектор имеет более положительный потенциал , чем эмиттер
  2. Как я уже говорил цепи база — коллектор и база -эмиттер работают как диоды
  3. Каждый транзистор характеризуется предельными значениями, такими как ток коллектора, ток базы и напряжение коллектор-эмиттер.
  4. В том случае если правила 1-3 соблюдены то ток коллектора Iк прямо пропорционален току базы Iб. Такое соотношение можно записать в виде формулы.

  • Из этой формулы можно выразить основное свойство транзистора — небольшой ток базы управляет большим током коллектора.
  • -коэффициент усиления по току.
  • Его также обозначают как 
  • Исходы из выше сказанного транзистор может работать в четырех режимах:
  1. Режим отсечки транзистора — в этом режиме переход база-эмиттер закрыт, такое может произойти когда напряжение база-эмиттер недостаточное. В результате  ток базы  отсутствует и следовательно ток коллектора тоже будет отсутствовать.
  2. Активный режим транзистора — это нормальный режим работы транзистора.  В этом режиме напряжение база-эмиттер достаточное для того, чтобы переход база-эмиттер открылся. Ток базы достаточен и ток коллектора тоже имеется. Ток коллектора равняется току базы умноженному на коэффициент усиления.
  3. Режим насыщения транзистора — в этот режим транзистор переходит тогда, когда ток базы становится настолько большим, что мощности источника питания просто не хватает для дальнейшего увеличения тока коллектора. В этом режиме ток коллектора не может увеличиваться вслед за увеличением тока базы.
  4. Инверсный режим транзистора — этот режим используется крайне редко. В этом режиме коллектор и эмиттер транзистора меняют местами. В результате таких манипуляций коэффициент усиления транзистора очень сильно страдает. Транзистор изначально проектировался не для того, чтобы он работал в таком особенном режиме.

Для понимания того как работает транзистор нужно рассматривать конкретные схемные примеры, поэтому давайте рассмотрим некоторые из них.

Транзистор в ключевом режиме

Транзистор в ключевом режиме это один из случаев транзисторных схем с общим эмиттером. Схема транзистора в ключевом режиме применяется очень часто.

К этой транзисторной схеме прибегают к примеру когда нужно управлять мощной нагрузкой посредством микроконтроллера. Ножка контроллера не способна тянуть мощную нагрузку, а транзистор может.

Получается контроллер управляет транзистором, а транзистор мощной нагрузкой. Ну а обо всем по порядку.

Основная суть этого режима заключается в том, что ток базы управляет током коллектора. Причем ток коллектора гораздо больше тока базы. Здесь невооруженным взглядом видно, что происходит усиление сигнала по току. Это усиление осуществляется за счет энергии источника питания.

На рисунке изображена схема работы транзистора в ключевом режиме.

Для транзисторных схем напряжения не играют большой роли, важны лишь токи.  Поэтому, если отношение тока коллектора к току базы меньше коэффициента усиления транзистора то все окей.

  1. В этом случае даже если к базе у нас приложено напряжение в 5 вольт а в цепи коллектора 500 вольт, то ничего страшного не произойдет, транзистор будет покорно переключать высоковольтную нагрузку.
  2. Главное чтобы  эти напряжения не превышали предельные значения для конкретного транзистора (задается в характеристиках транзистора).
  3. Чтож, теперь давайте попробуем рассчитать значение базового резистора.
  4. На сколько мы знаем, что значение тока это характеристика нагрузки.

Т.е. I=U/R

Мы не знаем сопротивления лампочки, но мы знаем рабочий ток лампочки 100 мА. Чтобы транзистор открылся и обеспечил протекание такого тока, нужно подобрать соответствующий ток базы. Ток базы мы можем корректировать меняя номинал базового резистора.

Так как минимальное значение коэффициента усиления транзистора равно 10, то для открытия транзистора ток базы должен стать 10 мА.

Ток который нам нужен известен. Напряжение на базовом резисторе будет Такое значение напряжения на резисторе получилось из-зи  того, что на переходе база-эмиттер высаживается 0,6В-0,7В и это надо не забывать учитывать.

В результате  мы вполне можем найти сопротивление резистора

Теперь вы наверное думаете, что транзисторный ключ будет работать так как нужно? Что когда базовый резистор подключается к +5 В лампочка загорается, когда отключается -лампочка гаснет? Ответ может быть да а может и нет.

Все дело в том, что здесь есть небольшой нюанс.

Лампочка в том случае погаснет, когда потенциал резистора будет равен потенциалу земли. Если же резистор просто отключен от источника напряжения, то здесь не все так однозначно. Напряжение на базовом резисторе  может возникнуть чудесным образом в результате наводок или еще какой потусторонней нечисти ????

Чтобы такого эффекта не происходило делают следующее. Между базой и эмиттером подключают еще один резистор  Rбэ. Этот резистор выбирают номиналом как минимум в 10 раз больше базового резистора Rб (В нашем случае  мы взяли резистор 4,3кОм).

Когда база подключена к какому-либо напряжению, то транзистор работает как надо, резистор Rбэ ему не мешает. На этот резистор расходуется лишь малая часть базового тока.

В случае, когда напряжение к базе не приложено, происходит подтяжка базы к потенциалу земли, что избавляет нас от всяческих наводок.

Вот в принципе мы разобрались с работой транзистора в ключевом режиме, причем как вы могли убедиться ключевой режим работы это своего рода усиление сигнала по напряжению. Ведь мы с помощью малого напряжения в 5В управляли напряжением в 12 В.

Эмиттерный повторитель

Эмиттерный повторитель является частным случаем транзисторных схем с общим коллектором.

Отличительной чертой схемы с общим коллектором от схемы с общим эмиттером (вариант с транзисторным ключем) является то, что эта схема не усиливает сигнал по напряжению. Что вошло через базу, то и вышло через эмиттер, с тем же самым напряжением.

Действительно допустим приложили к базе мы 10 вольт, при этом мы знаем что на переходе база-эмиттер высаживается где-то 0,6-0,7В. Выходит что на выходе (на эмиттере, на нагрузке Rн) будет напряжение базы минус 0,6В.

Получилось 9,4В, одним словом почти сколько вошло столько и вышло. Убедились, что по напряжению эта схема нам сигнал не увеличит.

«В чем же смысл тогда таком включении транзистора?»- спросите вы. А вот оказывается эта схема обладает другим очень важным свойством.  Схема включения транзистора с общим коллектором усиливает сигнал по мощности.

Мощность это произведение тока на напряжение, но так как напряжение не меняется то мощность увеличивается только за счет тока! Ток в нагрузке складывается из тока базы плюс ток коллектора. Но если сравнивать ток базы и ток коллектора то ток базы очень мал по сравнению с током коллектора.

Получается ток нагрузки равен току коллектора.  И в результате получилась вот такая формула.

Теперь я думаю понятно в чем суть  схемы эмиттерного повторителя, только это еще не все.

Эмиттерный повторитель обладает еще одним очень ценным качеством — высоким входным сопротивлением. Это означает, что эта транзисторная схема почти не потребляет ток входного сигнала и не создает нагрузки для схемы -источника сигнала.

Для понимания принципа работы транзистора этих двух транзисторных схем будет вполне достаточно. А если вы еще поэкспериментируете с паяльником в руках то прозрение просто не заставит себя ждать, ведь теория теорией а практика и личный опыт ценнее в сотни раз!

Где транзисторы купить?

Как и все другие радиокомпоненты транзисторы можно купить в  любом ближайшем  магазине радиодеталей.

Если вы живете где-нибудь на окраине и о подобных магазинах не слышали (как я раньше) то остается последний вариант — заказать транзисторы в интернет- магазине.

Я сам частенько заказываю радиодетали через интернет-магазины ведь в обычном оффлайн магазине может чего-нибудь просто не оказаться.

Впрочем если вы собираете устройство чисто для себя то можно не париться а добыть из старой, отслужившей свое техники и так сказать вдохнуть в старый радиокомпонет новую жизнь.

Чтож друзья, а на этом у меня все. Все, что планировал я сегодня вам рассказал. Если остались какие-либо вопросы, то задавайте их в х, если вопросов нет то все равно пишите комментарии, мне всегда важно ваше мнение. Кстати не забывайте, что каждый кто впервые оставит комментарий получит подарок.

  • Также обязательно подпишитесь на новые статьи, потому что дальше вас ждет много интересного и полезного.
  • Желаю вам удачи, успехов  и солнечного настроения!
  • С н/п Владимир Васильев

P.S. Друзья, обязательно подписывайтесь на обновления! Подписавшись вы будете получать новые материалы себе прямо на почту! И кстати каждый подписавшийся получит полезный подарок!

Источник: http://popayaem.ru/bipolyarnyj-tranzistor-princip-raboty-dlya-chajnikov.html

Основы электроники для чайников: что такое транзистор и как он работает

Электроника окружает нас всюду. Но практически никто не задумывается о том, как вся эта штука работает. На самом деле все довольно просто. Именно это мы и постараемся сегодня показать. А начнем с такого важного элемента, как транзистор. Расскажем, что это такое, что делает, и как работает транзистор.

Что такое транзистор?

Транзистор – полупроводниковый прибор, предназначенный для управления электрическим током.

Где применяются транзисторы? Да везде! Без транзисторов не обходится практически ни одна современная электрическая схема. Они повсеместно используются при производстве вычислительной техники, аудио- и видео-аппаратуры.

Времена, когда советские микросхемы были самыми большими в мире, прошли, и размер современных транзисторов очень мал. Так, самые маленькие из устройств имеют размер порядка нанометра!

  • Приставка нано- обозначает величину порядка десять в минус девятой степени.
  • Однако существуют и гигантские экземпляры, использующиеся преимущественно в областях энергетики и промышленности.

Транзисторы

Существуют разные типы транзисторов: биполярные и полярные, прямой и обратной проводимости. Тем не менее, в основе работы этих приборов лежит один и тот же принцип. Транзистор — прибор полупроводниковый. Как известно, в полупроводнике носителями заряда являются электроны или дырки.

Область с избытком электронов обозначается буквой n (negative), а область с дырочной проводимостью  – p (positive).

Как работает транзистор?

Чтобы все было предельно ясно, рассмотрим работу биполярного транзистора (самый популярный вид).

Биполярный транзистор (далее – просто транзистор) представляет собой кристалл полупроводника (чаще всего используется кремний или германий), разделенный на три зоны с разной электропроводностью. Зоны называются соответственно коллектором, базой и эмиттером. Устройство транзистора и его схематическое изображение показаны на рисунке ни же

Биполярный транзистор

Разделяют транзисторы прямой и обратной проводимости.  Транзисторы p-n-p называются транзисторами с прямой проводимостью, а транзисторы n-p-n – с обратной.

Транзисторы

Теперь о том, какие есть два режима работы транзисторов. Сама работа транзистора похожа на работу водопроводного крана или вентиля. Только вместо воды – электрический ток. Возможны два состояния транзистора – рабочее (транзистор открыт) и состояние покоя (транзистор закрыт).

Что это значит? Когда транзистор закрыт, через него не течет ток. В открытом состоянии, когда на базу подается малый управляющий ток, транзистор открывается, и большой ток начинает течь через эмиттер-коллектор.

Физические процессы в транзисторе

А теперь подробнее о том, почему все происходит именно так, то есть почему транзистор открывается и закрывается. Возьмем биполярный транзистор. Пусть это будет n-p-n транзистор.

Если подключить источник питания между коллектором и эмиттером, электроны коллектора начнут притягиваться к плюсу, однако тока между коллектором и эмиттером не будет. Этому мешает прослойка базы и сам слой эмиттера.

Транзистор закрыт

Если же подключить дополнительный источник между базой и эмиттером, электроны из n области эмиттера начнут проникать в область баз. В результате область базы обогатиться свободными электронами, часть из которых рекомбинирует с дырками, часть потечет к плюсу базы, а часть (большая часть) направится к коллектору.

Таким образом, транзистор получается открыт, и в нем течет ток эмиттер коллектор. Если напряжение на базе увеличить, увеличится и ток коллектор эмиттер. Причем, при малом изменении управляющего напряжения наблюдается значительный рост тока через коллектор-эмиттер. Именно на этом эффекте и основана работа транзисторов в усилителях.

Транзистор открыт

Вот вкратце и вся суть работы транзисторов. Нужно рассчитать усилитель мощности на биполярных транзисторах за одну ночь, или выполнить лабораторную работу по исследованию работы транзистора? Это не проблема даже для новичка, если воспользоваться помощью специалистов нашего студенческого сервиса.

Не стесняйтесь обращаться за профессиональной помощью в таких важных вопросах, как учеба! А теперь, когда у вас уже есть представление о транзисторах, предлагаем расслабиться и посмотреть клип группы Korn “Twisted transistor”! Например, вы решили купить отчет по практике, обращайтесь в Заочник.

Источник: https://Zaochnik-com.ru/blog/osnovy-elektroniki-dlya-chajnikov-chto-takoe-tranzistor-i-kak-on-rabotaet/

Принцип работы полевого транзистора для чайников: для чего он нужен и как работает

Транзисторами (transistors, англ.) называют полупроводниковые триоды у которых расположено три выхода. Их основным свойством является возможность посредством сравнительно низких входных сигналов осуществлять управление высоким током на выходах цепи.

Для радиодеталей, которые используются в современных сложных электроприборах, применяются полевые транзисторы. Благодаря свойствам этих элементов выполняется включение или выключение тока в электрических цепях печатных плат, или его усиление.

Что представляет собой полевой транзистор

Полевые транзисторы — это трех или четырех контактные устройства, в которых ток, идущий на два контакта может регулироваться посредством напряжения электрополя  третьего контакта.  на двух контактах регулируется напряжением электрического поля на третьем. В результате этого подобные транзисторы называются полевыми.

Название расположенных на устройстве контактов и их функции:

  • Истоки – контакты с входящим электрическим током, которые находится на участке n;
  • Стоки – контакты с исходящим, обработанным током, которые находятся  на участке n;
  • Затворы – контакты, находящиеся на участке р, посредством изменения напряжения на котором, выполняется регулировка пропускной способности на устройстве.

Полевые транзисторы с  n-p переходами – особые виды, позволяющие управлять током. От простых они, как правило, отличаются тем, через них протекает ток, без пересечения участка р-n переходов, участка который образуется на границах этих двух зон. Размеры р-n участка являются регулируемыми.

Видео «Подробно о полевых транзисторах»

Виды полевых транзисторов

Полевой транзистор с n-р переходами подразделяется на несколько классов в зависимости:

  1. От типа каналов проводников: n или р. Каналы воздействую на знаки, полярности, сигналы управления. Они должны быть противоположны по знакам n-участку.
  2. От структуры приборов: диффузных, сплавных по р -n — переходам, с затворами Шоттки, тонкопленочными.
  3. От общего числа контактов: могут быть трех или четырех контактными. Для четырех контактных приборов, подложки также являются затворами.
  4. От используемых материалов: германия, кремния, арсенид галлия.

В свою очередь разделение классов происходит в зависимости от принципа работы транзистора:

  • устройства под управлениями р-n переходов;
  • устройства с изолированными затворами или с барьерами Шоттки.

Принцип работы полевого транзистора

Говоря простыми словами о том, как работает полевой транзистор для чайников с управляющими p-n переходами, стоит отметить: радиодетали состоят из двух участков: p-переходов и n-переходов. По участку n проходит электроток. Участок р является перекрывающей зоной, неким вентилем.

  Если оказывать определенное давление на нее, то она будет перекрывать участок и препятствовать прохождению тока. Либо, же наоборот, при снижении давления количество проходящего тока возрастет.

В результате такого давления осуществляется увеличение напряжения на контактах затворов, находящихся на участке р.

Приборы с управляющими p-n канальными переходами — это полупроводниковые пластины, имеющие электропроводность с одним из данных типов. К торцевым сторонам пластин выполняется подсоединение контактов: стока и истока, в середину — контакты затвора. Принцип работы прибора основан на изменении пространственных толщин p-n переходов.

Так как в запирающих областях практически отсутствуют подвижные носители заряда, их проводимость равняется нулю. В полупроводниковых пластинах, на участках которых не воздействует запирающий слой, создаются проводящие ток каналы.

Если подается отрицательное напряжение в отношении истока, на затворе образуется поток, через который протекают носителя заряда.

Для изолированных затворов, характерно расположение на них тонкого слоя диэлектрика. Такое устройство работает по принципу электрических полей.  Для его разрушения понадобится всего лишь небольшое электричество.

В связи с этим, чтобы предотвратить статическое напряжение, которое может превышать 1000 В, необходимо создание специальных корпусов для приборов, которые минимизируют эффект от воздействия вирусных типов электричества.

Для чего нужен полевой транзистор

При рассмотрении работы сложных видов электротехники, стоит рассмотреть работу такого важного компонента интегральной схемы, как полевой транзистор. Основная задача от использования данного элемента заключается в пяти ключевых направлениях, в связи с чем транзистор применяется для:

  1. Усиления высокой частоты.
  2. Усиления низкой частоты.
  3. Модуляции.
  4. Усиления постоянного тока.
  5. Ключевых устройств (выключателей).

В качестве простого примера работа транзистора-выключателя, может быть представлена как микрофон и лампочка в одной компановке.

  Благодаря микрофону улавливаются звуковые колебания, что влияет на появление электрического тока, поступающего на участок запертого устройства. Присутствие тока влияет на включение устройства и включение электрической цепи, к которой подключаются лампочки.

Последние загораются после того как микрофон уловил звук, но горят они за счет источников питания не связанных с микрофоном и более мощных.

Модуляцию применяют с целью управления информационными сигналами. Сигналы управляют частотами колебаний.

Модуляцию применяют для качественных звуковых радиосигналов, для передачи звуковых частот в телевизионные передачи, для трансляции цветовых изображений и телевизионных сигналов с высоким качеством.

Модуляцию применяют повсеместно, где нужно проводить работу с высококачественными материалами.

Как усилители полевые транзисторы в упрощенном виде работают по такому принципу: графически любые сигналы, в частности, звукового ряда, могут быть представлены как ломаная линия, где ее длиной является временной промежуток, а высотой изломов – звуковая частотность.

Чтобы усилить звук к радиодетали подается поток мощного напряжения, приобретаемого нужную частотность, но с более большим значением, из-за подачи слабых сигналов на управляющие контакты.

Иначе говоря, благодаря устройству происходит пропорциональная перерисовка изначальной линии, но с более высоким пиковым значением.

Как применять полевой транзистор для чайников

Первыми приборами, которые поступили на рынок для реализации, и в которых были использованы полевые транзисторы с управляющими p-n переходами, были слуховые аппараты. Их изобретение состоялось еще в пятидесятые годы XX века. В более крупным масштабах они применялись, как элементы для телефонных станций.

В наше время, применение подобных устройств можно увидеть во многих видах электротехники.

При наличии маленьких размеров и большому перечню характеристик, полевые транзисторы встречаются в кухонных приборах (тостерах, чайниках, микроволновках), в устройстве компьютерной, аудио и видео техники и прочих электроприборах. Они используются для сигнализационных систем охраны пожарной безопасности.

На промышленных предприятиях транзисторное оборудование применяют для регуляции мощности на станках. В сфере транспорта их устанавливают в поезда и локомотивы, в системы впрыскивания топлива на личных авто. В жилищно-коммунальной сфере транзисторы позволяют следить за диспетчеризацией и системами управления уличного освещения.

Также самая востребованная область, в которой применяются транзисторы – изготовление комплектующих, используемых в процессорах.

Устройство каждого процессора предусматривает множественные миниатюрные радиодетали, которые при повышении частоты более чем на 1,5 ГГц, нуждаются в усиленном потреблении энергии.

В связи с этими разработчики процессорной техники решил создавать многоядерные оборудования, а не увеличивать тактовую частоту.

Достоинства и недостатки полевых транзисторов

Использование полевых транзисторов благодаря их универсальным характеристикам позволило обойти другие виды транзисторов. Они широко применяются для интегральной схемы в качестве выключателя.

Достоинства:

  • каскады детали расходуют малое количество энергии;
  • показатели усиления превышают, значения других аналогичных устройств;
  • достижение высокой помехоустойчивости осуществляется за счет того, что отсутствует ток в затворе;
  • обладают более высокой скоростью включения и выключения, работают с недоступными для других транзисторов частотами.

Недостатки:

  • менее устойчивы к высоким температурам, которые приводят к разрушению;
  • на частотах более 1,5 ГГц, количество потребляемой энергии стремительно увеличивается;
  • чувствительны к статическим видам электричества.

Благодаря характеристикам, которыми обладают полупроводниковые материалы, взятые в качестве основы для полевого транзистора, позволяют использовать устройство в бытовой и производственной сфере. Полевыми транзисторами оснащается различная бытовая техника, которая используется современным человеком.

Видео «Устройство и принцип работы полевого транзистора»

Источник: https://pro-instrymenti.ru/elektronika/polevoj-tranzistor-printsip-raboty-dlya-chajnikov/

Как работает транзистор для чайников видео

Виды транзистора

Чтобы легче разобраться в работе транзистора, необходимо иметь представление о нем. Он является полупроводником, что указывает на его способность проводить ток в одном направлении и не пропускать в другом. Чтобы достичь таких характеристик используются разные способы изготовления. Все эти приборы по своему характеру работы делятся на две группы:

Хотя и те и другие относятся к одному классу — транзисторы, происходящие в них процессы сильно отличаются.

Биполярный

При добавлении в кремний и германий примесей они становятся необходимым материалом, из которых и изготавливаются биполярные транзисторы.

Биполярными называются электронные приборы, состоящие из двух, имеющие разные заряды слоев. Причем два крайних имеют одинаковый заряд. Тот слой, который имеет положительный заряд, называется «p», а отрицательный — «n». В связи с этим различают следующие типы:

Граница между этими слоями называется переход. Внутреннюю область, разделенную двумя переходами, называют базой. Две внешние области называют эмиттер и коллектор. Монокристалл изготовлен таким образом, что одна внешняя область передает в базу носители энергии и называется эмиттером. Другая внешняя область забирает эти носители и называется коллектором.

На электрической схеме биполярный транзистор обозначается в виде круга, внутри которого нарисована черточка, а к ней подходят три прямые. Одна подходит под углом в 90 градусов и обозначает базу, две другие под наклоном. Та из них что имеет стрелку обозначает эмиттер, другая — коллектор. Сам прибор, как правило, имеет три вывода, соответствующих этим областям.

Полевой

Вокруг и почти по всей длине этого канала впрыскиваются, вживляются ионы противоположной полярности. Эта область называется затвором, она-то и регулирует проводимость канала. Тот край канала, через который заряженные частицы входят в кристалл, называется исток, а через который выходят — стоком.

Для улучшения электрических характеристик между металлическим каналом и затвором стали добавлять диэлектрик. Если классифицировать транзисторы по структуре, то можно выделить два семейства:

  • МДП (к ним можно отнести и МОП — металл-оксид-проводник)
  • JGBT

МДП расшифровывается как металл-диэлектрик-проводник. Это полевой. Новый JGBT транзистор сочетает в себе достоинства биполярного, но имеет изолированный затвор.

Принцип действия

Один из сложных радиоэлементов — транзистор. Принцип работы его сводится к следующему:

Биполярные обладают большей мощностью и могут работать с большими частотами. Однако, если нужен широкий спектр усиления, то без полевого не обойтись.

Работа полевого

Рассмотрим, как работает транзистор. Для начинающих радиолюбителей трудно разобраться во всех этих переходах. Чтобы показать принцип работы транзистора простым языком, обратим внимание на следующий пример.

Водопроводный кран вентильного типа способен очень плавно менять напор воды. Это достигается благодаря постепенному изменению пропускного отверстия. На этом же принципе основана работа и полевого транзистора.

Затвор окружает пропускной канал. При подаче на него запирающего напряжения, электрическое поле как бы сдавливает проход, тем самым уменьшая поток заряженных частиц.

Как и при закрывании крана необходимо прилагать небольшое усилие, так и мощность затвора, по сравнению с основным каналом, очень мала.

Сходство также и в том, что при небольших изменениях напряжения на затворе, сечение прохода также меняется незначительно.

Как работает биполярный

Работа биполярного прибора несколько отличается от работы полевого. В первую очередь отличается способ управления движением заряженных частиц. В полевом используется электрическое поле, в биполярном — ток между базой и эмиттером.

В зависимости от типа прибора стрелочка эмиттера на схеме будет либо направлена к базе, тогда это тип p-n-p, либо от базы, тогда это n-p-n. При подключении к этим зажимам одноименного напряжения («p» подключается к «+», а «n» подключается к «-«) в цепи эмиттер — база возникает ток. В базе появляется больше носителей заряда и их становится тем больше, чем больше ток в этой цепи.

Когда к эмиттеру и базе подключают источник питания противоположного знака, ток прекращается, транзистор закрывается. Что поможет лучше понять работу транзистора? Для чайников важно понять одну истину. Если открыт переход эмиттер — база (подается прямое напряжение), то открыт и сам прибор, в противном случае он закрыт.

Источник: https://master-kleit.ru/origami/kak-rabotaet-tranzistor-dlja-chajnikov-video/

Основы на пальцах. Часть 3

Часть 2. Резистор. Конденсатор. Индуктивность.
Диод

Так работает диод

  Это такая хитрая фиговина, пропускающая ток только в одну сторону. Его можно сравнить с ниппелем. Применяется, например, в выпрямителях, когда из переменного тока делают постоянный. Или когда надо отделить обратное напряжение от прямого. Погляди в схему программатора (там где был пример с делителем). Видишь стоят диоды, как думаешь, зачем? А все просто. У микроконтроллера логические уровни это 0 и 5 вольт, а у СОМ порта единица это минус 12 вольт, а ноль плюс 12 вольт. Вот диод и отрезает этот минус 12, образуя 0 вольт. А поскольку у диода в прямом направлении проводимость не идеальная (она вообще зависит от приложенного прямого напряжения, чем оно больше, тем лучше диод проводит ток), то на его сопротивлении упадет примерно 0.5-0.7 вольта, остаток, будучи поделенным резисторами надвое, окажется примерно 5.5 вольт, что не выходит за пределы нормы контроллера. Выводы диода называют анодом и катодом. Ток течет от анода к катоду. Запомнить где какой вывод очень просто: на условном обозначнеии стрелочка и палочка со стороны катода как бы рисуют букву К вот, смотри —К|—. К= Катод! А на детали катод обозначается полоской или точкой.

  Есть еще один интересный тип диода – стабилитрон. Его я юзал в одной из прошлых статей. Особенностью его является то, что в прямом направлении он работает как обычный диод, а вот в обратном его срывает на каком либо напряжении, например на 3.3 вольта.

Подобно ограничительному клапану парового котла, открывающемуся при превышении давления и стравливающему излишки пара. Стабилитроны используют когда хотят получить напряжение заданной величины, вне зависимости от входных напряжений.

Это может быть, например, опорная величина, относительно которой происходит сравнение входного сигнала. Им можно обрезать входящий сигнал до нужной величины или используют его как защиту. В своих схемах я часто ставлю на питание контроллера стабилитрон на 5.

5 вольт, чтобы в случае чего, если напряжение резко скакнет, этот стабилитрон стравил через себя излишки. Также есть такой зверь как супрессор. Тот же стабилитрон, только куда более мощный и часто двунаправленный. Используется для защиты по питанию.

Транзистор.

Транзистор на пальцах

  Жуткая вещь, в детстве все не мог понять как он работает, а оказалось все просто.
В общем, транзистор можно сравнить с управляемым вентилем, где крохотным усилием мы управляем мощнейшим потоком.

Чуть повернул рукоятку и тонны дерьма умчались по трубам, открыл посильней и вот уже все вокруг захлебнулось в нечистотах. Т.е. выход пропорционален входу умноженному на какую то величину. Этой величиной является коэффициент усиления.

Делятся эти девайсы на полевые и биполярные.

В биполярном транзисторе есть эмиттер, коллектор и база (смотри рисунок условного обозначения). Эмиттер он со стрелочкой, база обозначается как прямая площадка между эмиттером и коллектором.

Между эмиттером и коллектором идет большой ток полезной нагрузки, направление тока определяется стрелочкой на эмиттере. А вот между базой и эмиттером идет маленький управляющий ток. Грубо говоря, величина управляющего тока влияет на сопротивление между коллектором и эмиттером.

Биполярные транзисторы бывают двух типов: p-n-p и n-p-n принципиальная разница только лишь в направлении тока через них.

Источник: http://easyelectronics.ru/osnovy-na-palcax-chast-3.html

Как работает транзистор: принцип и устройство

Транзистор – прибор, предназначенный для управления током в электрической цепи. Применяется практически во всех моделях видео- и аудио аппаратуры.

Полупроводниковые транзисторы пришли на смену морально устаревшим ламповым, которые устанавливались в старые телевизоры.

Для изготовления полупроводниковых моделей ранее использовался германий, но сферы его применения ограничены из-за чувствительности к температурным колебаниям. На смену германию пришел кремний, т.к.

кремниевые детали стоят дешевле германиевых и более устойчивы к скачкам температуры. Транзисторы небольшой мощности изготавливают в прямоугольных корпусах из полимерных материалов или в металлических цилиндрических. В этой статье мы постараемся простыми словами изложить, что такое транзистор, как он устроен и что делает.

Транзисторы

Устройство транзисторов

Наиболее популярный вид полупроводникового транзистора – биполярный. В устройство транзистора этого типа входит монокристалл, разделенный на 3 зоны: база (Б), коллектор (К) и эмиттер (Э), каждая из которых имеет свой вывод.

  • Б – база, очень тонкий внутренний слой;
  • Э – эмиттер, предназначается для переноса заряженных частиц в базу;
  • К – коллектор, составляющая, которая имеет тип проводимости, одинаковый с эмиттером, предназначена для сбора зарядов, поступивших с эмиттера.

Типы проводимости:

  • n-типа — носителями зарядов являются электроны.
  • p-типа — носители зарядов – положительно заряженные «дырки».

Требуемый тип проводимости достигается путем легирования различных частей кремниевого монокристалла. Легирование – это добавление в состав материала различных примесей для улучшения физических и химических свойств этого материала. Транзисторы по типу проводимости раздаются на два типа: n-p-n и p-n-p.

Принцип работы транзистора

Транзистор работает в режимах «Открыто» и «Закрыто». Рассмотрим, как работает транзистор биполярного типа на уровне «чайников», и на каких физических процессах основано его функционирование. В таком транзисторе коллектор и эмиттер сильно легированы, база тонкая, содержит малое количество примесей.

Простое изложение принципа работы биполярного транзистора:

  • Подключение к зажимам одноименного напряжения к эмиттеру и базе (p подсоединяется к «+», а n – к «-») приводит к появлению тока между эмиттером и базой. В базе образуются носители зарядов. Чем выше напряжение, тем больше количество носителей зарядов появляется в базе. Ток, подаваемый на базу, называется управляющим.
  • Если к коллектору подключить обратное напряжение (n-коллектор подключается к плюсу, p-коллектор – к минусу), то между эмиттером и коллектором появится разница потенциалов, и между ними потечет ток. Чем больше носителей заряда скапливается в базе, тем сильнее будет ток между коллектором и эмиттером.
  • При увеличении управляющего напряжения на базе растет ток «эмиттер-коллектор». Причем несущественный рост напряжения приводит к значительному усилению тока «эмиттер-коллектор». Этот принцип используется при производстве усилителей.

Если к эмиттеру и базе подключают напряжение, противоположное по знаку, ток прекращается, и транзистор переходит в закрытое состояние.

Кратко принцип работы полупроводникового транзистора можно изложить так: при подключении к зажимам эмиттера и базы напряжения одноименного заряда прибор переходит в открытое состояние, при подключении к этим выводам обратных зарядов транзистор закрывается.

Как работает транзистор — видео

Другие материалы по теме

Анатолий Мельник

Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.

Источник: https://www.RadioElementy.ru/articles/princip-raboty-tranzistora/

Что такое транзистор

Предлагаю тебе, мой уважаемый начинающий электронщик, прочесть эту статью, в которой я описал, пожалуй, самый основной из существующих электронных компонентов — транзистор.                                            

Немного истории:  

Изобретение транзистора в ХХ веке по праву является одним из значимых событий, транзистор как электронный компонент пришел на смену электронным лампам.           Электронные лампы на тот период времени, безраздельно служили во всех радиоэлектронных устройствах, при этом электронные лампы имели множество недостатков.

                                                                                                                                          Одним из самых значительных недостатков была их большая потребляемая мощность, так – же лампы имели очень большой вес и габариты, но при этом не отличались механической прочностью.

                                                                                        Электронная аппаратура становилась все сложнее, большое количество электронных ламп требовало большего потребления энергии, возросло количество отказов техники — к примеру вычислительные машины (компьютеры того времени) собранные на лампах, могли работать без поломок лишь считанные минуты, а габариты этих “компьютеров” были таковы, что занимали целый многоэтажный дом.

Полупроводниковый транзистор лишен всех тех недостатков которые присущи электронным лампам и во многом превосходит их. Низкое энергопотребление, малый вес и размер, а механическая прочность такова, что если сбросить современный транзистор с высоты 10го этажа с ним ничего не случится.

Первый транзистор разработали ученые – физики У. Шокли, Д. Бардин и У. Брайтен, в 1956 году они были удостоены нобелевской премии. Теперь эти имена известны всему миру.

И так, давай поближе познакомимся с этим замечательным электронным компонентом.

Биполярный транзистор

Устройство биполярного транзистора.

Транзистор это — электронный прибор, корпус которого выполнен из металла или пластика. В корпусе находится кристалл кремния, который обработан специальным образом. Этот кристалл состоит из трех частей — коллектор, эмиттер, база, к ним подключены электроды которые выведены из корпуса транзистора.

                          Рассмотрим условное обозначение транзистора, очень напоминает диод, (особенно выделенная часть).

                                                                                                                              В принципе, транзистор, с натяжкой можно назвать диодом, так как транзистор тоже является полупроводником, но у транзистора есть дополнительный элемент – “база”.   

                                                                                              База расположена между коллектором и эмиттером и является преградой для прохождения напряжения. Для того чтобы транзистор мог выполнять возложенные на него обязанности необходимо “активировать” базу, после чего транзистор будет работать как ключевой элемент, как усилитель тока, или напряжения.

Принцип работы транзистора.

Обычно в специальной литературе и интернет сайтах, описание работы транзистора сводится к разжевыванию теории электронно —  дырочного перехода, диффузии и прочей нудной теории.

  Думаю, если бы мне, когда я только начинал увлекаться радиоэлектроникой, таким образом объяснили принцип работы транзистора, забросил бы я это дело и пошел с пацанами делать самопалы и пугачи, ну или в худшем случае в авиомодельный кружок).

                                                                                Но к счастью для меня в радиокружках того времени работали люди которые умели так преподать теорию, что было понятно и не напряжно.                                                  Постараюсь и я, все объяснить в простой и доступной форме.

И так, биполярные транзисторы бывают двух типов PNP транзистор и NPN транзистор еще их называют — “прямой” и “обратный” транзистор.  P-N-P – это прямой транзистор (легко запомнить, первая буква Р -соответственно прямой), N-Р-N – обратный.

  • На схеме обозначаются:
  • Рассмотрим схему работы транзистора в ключевом режиме.

Транзистор типа N-P-N, на коллектор транзистора подан (+V) напряжение для питания лампочки накаливания, лампочка не будет светиться так как напряжение через транзистор не проходит в таком случае говорят транзистор “закрыт”.

                    Для того чтобы транзистор “открылся” на базу транзистора так же необходимо подать напряжение (+Vбазы). Напряжение +Vбазы (зеленые стрелки), пройдет через выключатель К1, резистор R1,  через базу на эмиттер и с эмиттера на минус источника питания.

                                                                                                                      Транзистор откроется, напряжение +V (красные стрелки), пройдет через лампочку, коллектор и базу на эмиттер транзистора и с эмиттера на –V источника питания, цепь “замкнется” и лампочка будет светиться.

В этом примере транзистор работает как ключ, открывает и закрывает прохождение электрического тока.

Теперь рассмотрим работу в ключевом режиме транзистора типа P-N-P.

В этом случае, наша схема будет отличаться тем что, отрицательное напряжение питания подается через лампочку на коллектор, а плюс источника подключен к эмиттеру транзистора,  на базу нужно подавать отрицательное напряжение –Vб. Отпирающее напряжение (зеленые стрелки) плюса источника питания через эмиттер через базу  VT, резистор R1, выключатель пройдет на минус источника питания и транзистор откроется. Плюс источника питания (красные стрелки) через эмиттер, базу проходит на коллектор и через лапочку накаливания на минус питания, лампочка будет светиться. 

Запомни простую истину – обратный транзистор открывается подачей положительного напряжения на базу, прямой отрицательного. Еще проще – обратный транзистор открывается плюсом, прямой минусом.

                                        Плюс питания у обратного транзистора подается на коллектор а минус на эмиттер, у прямого наоборот, минус на коллекторе плюс на эмиттере.

Соответственно ток в обратном транзисторе течет от коллектора к эмиттеру в прямом транзисторе от эмиттера к коллектору.

  1. Где можно применить работу транзистора в ключевом режиме?
  2. Главное достоинство транзистора заключается еще и в том, что подавая на базу совсем небольшое напряжение всего в несколько десятков вольта, можно коммутировать мощные исполнительные устройства, например, вместо лампочки можно поставить реле, и оно будет своими контактами включать мощный электромотор тем самым используя низкое напряжение управления мы обеспечиваем безопасность человека. 
  3. Еще один пример.

На схеме изображен N-P-N транзистор в базу которого включен переменный резистор R1, при помощи этого резистора можно плавно изменять величину напряжения приложенного к базе транзистора.

Перемещая ползунок резистора (вывод  со стрелочкой) ближе к плюсу источника питания (в верх по схеме) мы тем самым будем увеличивать сопротивление резистора R1, соответственно величина напряжения на базе транзистора уменьшится, транзистор закроется, если ползунок перемещать в противоположную сторону, напряжение на базе увеличится. Ты догадался, что будет происходить с лампочкой? Очень надеюсь, что догадался, зря я что ли уже столько букв написал).  Да, лампочка будет изменять интенсивность свечения. Чем больше напряжение на базе транзистора, тем ярче будет светиться лампочка. Эту схему можно с успехом применить, для регулировки свечения лампочки ручного фонарика).

Теперь разберемся с работой транзистора в режиме усиления.

Транзистор может работать не только как ключевой элемент, но и как усилитель тока, напряжения или того и другого одновременно.

Существует несколько способов включения транзистора – это с общим коллектором, общей базой, и общим эмиттером.

                                                                                                                                            Схема с общим эмиттером получила наибольшее применение поэтому ее и рассмотрим.

Схема с транзистором работающем в режиме усиления, более сложная чем ключевая, но тем не менее разобраться с принципом ее работы не так сложно.

В ключевом режиме транзистор находится в режиме отсечки (закрыт) или в режиме насыщения (открыт) для того чтобы транзистор работал как усилитель его нужно заставить работать в “пограничном” режиме между отсечкой и насыщением.

Помнишь, мы регулировали свечение лампочки, изменяя напряжение на базе транзистора при помощи переменного сопротивления (потенциометра). Когда лампочка горела в пол накала это и был “пограничный” режим, или если говорить другими (умными словами), мы задавали смещение на базу транзистора.                    Идем дальше.

                                                                                                                                        Допустим ты решил услышать, о чем говорят твои рыбки в аквариуме :), нашел подводный микрофон и поместил его к рыбкам, но микрофон выдает очень слабый сигнал и если подключить к нему наушники ничего не услышишь. Значит нужно усилить сигнал чтобы он был достаточной силы.   

Схема усилителя.                                                                                                                          На этой схеме, различных электронных компонентов значительно больше чем в схеме где транзистор работает как ключ, но если ты читал мои предыдущие статьи в рубрике электроника для начинающих, ты знаешь, что такое электролитический конденсатор.

                                                                   

В схеме усилителя резистор R1 является самым главным, он задает ток смещения на базе Т1 чтобы отпереть транзистор, вывести его из режима отсечки в активный режим, или иными словами задать базовый ток.

                                                                        От того, какой номинал (величину сопротивления) резистора мы будем использовать, будет зависеть сила тока, который потечет через цепь +Uпит – R1 —  база —  эмиттер и на минус источника питания.

Задавая нужный базовый ток резистором R1, мы выбираем режим работы нашего усилителя, при котором сигнал с микрофона не будет больше режима насыщения и отсечки, а будет примерно в середине активного режима транзистора.

                                                                            Микрофон выдает сигнала который представляет собой переменный ток, надеюсь ты уже знаешь, что переменный ток имеет как положительную, так и отрицательную полярность, соответственно на базу транзистора будет подаваться либо (+) либо (–) в зависимости от этого транзистор будет больше открываться или наоборот закрываться. Следовательно, напряжение на коллекторе в точке подключения конденсатора С2  так же будет меняться и на входе конденсатора С2 ты получишь копию входного микрофонного сигнала, только многократно усиленную.

 

Ведь на вход усилителя, мы подаем с микрофона очень маленькое напряжение, измеряемое в микровольтах, а на коллекторе транзистора, пульсация напряжения будет в несколько Вольт, теперь можно подключить наушники и услышать рыбок :).

Конечно, эту схему усилителя собирать не стоит, так как она имеет некоторые недостатки, но, как пример работы транзистора в качестве усилителя, очень даже годится.                                                                                                                                                    Теперь ты знаешь, как работает транзистор – это НЕ сложно!

Источник: http://slojno.net/tranzistor/

Параллельное соединение двух или более транзисторов

Параллельное соединение транзисторов - это процесс, в котором идентичные выводы двух или более транзисторов соединяются вместе в схему, чтобы увеличить пропускную способность комбинированного параллельного набора транзисторов.

В этом посте мы узнаем, как безопасно подключить несколько транзисторов параллельно, это могут быть биполярные транзисторы или МОП-транзисторы, мы обсудим оба.

Зачем нужен параллельный транзистор

При создании силовых электронных схем правильная конфигурация силового выходного каскада становится очень важной.Это включает в себя создание силового каскада, который может обрабатывать большую мощность с наименьшими усилиями. Обычно это невозможно при использовании отдельных транзисторов, и требуется, чтобы многие из них были подключены параллельно.

Эти каскады в основном могут состоять из силовых устройств, таких как силовые транзисторы BJT или MOSFET. Обычно одинарных BJT достаточно для получения умеренного выходного тока, однако, когда требуется более высокий выходной ток, возникает необходимость добавить большее количество этих устройств вместе. Поэтому возникает необходимость подключить эти устройства параллельно.Хотя использование одиночных BJT относительно проще, их параллельное соединение требует некоторого внимания из-за одного существенного недостатка, связанного с характеристиками транзисторов.

Что такое «тепловой разгон» в BJT

Согласно их спецификациям, транзисторы (BJT) должны работать в достаточно холодных условиях, чтобы их рассеиваемая мощность не превышала максимальное указанное значение. И поэтому мы устанавливаем на них радиаторы, чтобы выдержать вышеуказанный критерий.

Более того, BJT имеют характеристику отрицательного температурного коэффициента, которая заставляет их увеличивать скорость проводимости пропорционально увеличению температуры их корпуса.

Поскольку температура корпуса имеет тенденцию к увеличению, ток через транзистор также увеличивается, что приводит к дальнейшему нагреву устройства.

Процесс превращается в своего рода цепную реакцию, быстро нагревая устройство до тех пор, пока оно не станет слишком горячим, чтобы поддерживать его работу, и не повредит. В транзисторах такая ситуация называется тепловым разгоном.

При параллельном соединении двух или более транзисторов из-за их немного разных индивидуальных характеристик (hFE) транзисторы в группе могут рассеиваться с разной скоростью, некоторые немного быстрее, а другие немного медленнее.

Следовательно, транзистор, который может пропускать через него немного больший ток, может начать нагреваться быстрее, чем соседние устройства, и вскоре мы можем обнаружить, что устройство, входящее в ситуацию теплового разгона, повреждает себя и впоследствии передает явление на остальные устройства. а также в процессе.

Ситуация может быть эффективно решена путем добавления резистора небольшого номинала последовательно с эмиттером каждого транзистора, подключенного параллельно.Резистор подавляет и контролирует величину тока, проходящего через транзисторы, и никогда не позволяет ему достигать опасного уровня.

Значение должно быть соответствующим образом рассчитано в соответствии с величиной тока, проходящего через них.

Как подключается? См. Рисунок ниже.

Как рассчитать резистор, ограничивающий ток эмиттера в параллельных BJT

На самом деле это очень просто и может быть рассчитано по закону Ома:

R = V / I,

Где V - напряжение питания, используемое в цепи, а «I» может составлять 70% максимальной пропускной способности транзистора по току.

Например, предположим, что если вы использовали 2N3055 для BJT, поскольку максимальная пропускная способность устройства по току составляет около 15 ампер, 70% этого будет около 10,5 А.

Следовательно, если V = 12 В, тогда

R = 12 / 10,5 = 1,14 Ом

Расчет базового резистора

Это можно сделать по следующей формуле

Rb = (12 - 0,7) hFE / ток коллектора (Ic)

Предположим, что hFE = 50 , Ток нагрузки = 3 ампера, вышеприведенная формула может быть решена следующим образом:

Rb = 11.3 x 50/3 = 188 Ом

Как избежать использования эмиттерных резисторов в параллельных BJT

Хотя использование ограничителей тока эмиттера выглядит хорошо и технически правильно, более простым и разумным подходом может быть установка BJT на обычные радиаторы с нанесенным на их контактные поверхности большим количеством радиаторной пасты.

Эта идея позволит вам избавиться от грязных эмиттерных резисторов с проволочной обмоткой.

Установка поверх общего радиатора обеспечит быстрое и равномерное распределение тепла и устранит опасную ситуацию теплового разгона.

Более того, поскольку предполагается, что коллекторы транзисторов должны быть параллельны и соединены друг с другом, использование слюдяных изоляторов больше не становится существенным и делает вещи намного удобнее, поскольку корпус транзисторов подключается параллельно через сам металлический радиатор. .

Это как беспроигрышная ситуация ... транзисторы легко соединяются параллельно через металлический радиатор, избавляясь от громоздких эмиттерных резисторов, а также устраняя ситуацию теплового разгона.

Параллельное подключение полевых МОП-транзисторов

В предыдущем разделе мы узнали, как безопасно подключать транзисторы BJT параллельно. Когда дело доходит до МОП-транзисторов, условия становятся полностью противоположными и в значительной степени в пользу этих устройств.

В отличие от BJT, МОП-транзисторы не имеют проблем с отрицательным температурным коэффициентом и, следовательно, свободны от ситуаций теплового разгона из-за перегрева.

Напротив, эти устройства демонстрируют характеристики с положительным температурным коэффициентом, что означает, что устройства начинают менее эффективно проводить ток и начинают блокировать ток, когда он начинает нагреваться.

Следовательно, при параллельном подключении МОП-транзисторов нам не нужно ни о чем беспокоиться, и вы можете смоделировать

Как подключить транзисторы (BJT) и MOSFET к Arduino

Интерфейс силовых устройств, таких как BJT, и MOSFET с выходом Arduino - это важная конфигурация, которая позволяет переключать нагрузки высокой мощности через выходы малой мощности Arduino.

В этой статье мы подробно обсуждаем правильные методы использования или подключения транзисторов, таких как BJT и MOSFET, с любым микроконтроллером или Arduino.

Такие ступени также называются «Сдвиг уровня», , потому что эта ступень изменяет уровень напряжения с более низкой точки на более высокую для соответствующего выходного параметра. Например, здесь осуществляется сдвиг уровня с выхода Arduino 5V на выход MOSFET 12V для выбранной нагрузки 12В.

Независимо от того, насколько хорошо запрограммирована или закодирована ваша Arduino, если она неправильно интегрирована с транзистором или внешним оборудованием, это может привести к неэффективной работе системы или даже к повреждению компонентов, задействованных в системе.

Таким образом, становится чрезвычайно важным понять и изучить правильные методы использования внешних активных компонентов, таких как MOSFET и BJT, с микроконтроллером, чтобы конечный результат был эффективным, плавным и действенным.

Прежде, чем мы обсудим методы взаимодействия транзисторов с Arduino, было бы полезно изучить основные характеристики и работу BJT и MOSFET.

Электрические характеристики транзисторов (биполярных)

BJT обозначает транзистор с биполярным переходом.

Основная функция BJT - включение присоединенной нагрузки в ответ на триггер внешнего напряжения. Предполагается, что нагрузка будет больше по току по сравнению с входным триггером.

Таким образом, основная функция BJT состоит во включении более высокой токовой нагрузки в ответ на триггер входа более низкого тока.

Технически это также называется смещением транзистора, что означает использование тока и напряжения для работы транзистора с заданной функцией, и это смещение должно выполняться наиболее оптимальным образом.

BJT имеют 3 вывода или 3 контакта, а именно базу, эмиттер, коллектор.

Базовый вывод используется для питания триггера внешнего входа в виде небольших напряжений и тока.

Вывод эмиттера всегда подключен к земле или отрицательной линии питания.

Коллекторный штифт подключается к нагрузке через положительный вывод питания.

BJT могут быть двух типов полярности: NPN и PNP. Базовая конфигурация выводов одинакова как для NPN, так и для PNP, как описано выше, за исключением полярности источника постоянного тока, которая становится прямо противоположной.

Распиновку BJT можно понять по следующему изображению:

На изображении выше мы можем увидеть базовую конфигурацию выводов NPN и PNP транзисторов (BJT). Для NPN эмиттер становится линией заземления и подключается к отрицательному источнику питания.

Обычно, когда слово «земля» используется в цепи постоянного тока, мы предполагаем, что это отрицательная линия питания.
Однако для транзистора линия заземления, связанная с эмиттером, связана с его базой и напряжениями коллектора, и «земля» эмиттера не обязательно означает отрицательную линию питания.

Да, для NPN BJT заземление может быть отрицательной линией питания, но для транзистора PNP «земля» всегда связана с положительной линией питания, как показано на рисунке выше.

Функция включения / выключения обоих BJT в основном одинакова, но меняется полярность.

Поскольку эмиттер BJT является «выходным» проходом для тока, проходящего через базу и коллектор, он должен быть «заземлен» на линию питания, которая должна быть противоположна напряжению, используемому на входах базы / коллектора.В противном случае цепь не замкнется.

Для NPN BJT входы базы и коллектора связаны с положительным триггером или коммутационным напряжением, поэтому эмиттер должен быть привязан к отрицательной линии.

Это гарантирует, что положительные напряжения, входящие в базу и коллектор, смогут достичь отрицательной линии через эмиттер и замкнуть цепь.

Для PNP BJT база и коллектор связаны с входом отрицательного напряжения, поэтому, естественно, эмиттер PNP должен быть привязан к положительной линии, чтобы положительный источник питания мог пройти через эмиттер и завершить свой путь от цоколь и штифты коллектора.

Обратите внимание, что ток для NPN идет от базы / коллектора к эмиттеру, а для PNP - от эмиттера к базе / коллектору.

В обоих случаях цель состоит в том, чтобы включить нагрузку коллектора через небольшой вход напряжения на базе BJT, только полярность меняется, и все.

Следующая симуляция показывает базовую операцию:

В приведенной выше симуляции, как только кнопка нажата, вход внешнего напряжения входит в базу BJT и достигает линии заземления через эмиттер.

В то время как это происходит, канал коллектор / эмиттер внутри BJT открывается и позволяет положительному источнику питания сверху входить в лампочку и проходить через эмиттер на землю, включая лампу (нагрузку).

Оба переключения происходят почти одновременно в ответ на нажатие кнопки.

Вывод эмиттера здесь становится общей распиновкой «выхода» для обоих входных каналов (базы и коллектора).

И линия питания эмиттера становится общей линией заземления для триггера входного питания, а также нагрузки.

Это означает, что линия питания, соединяющаяся с эмиттером BJT, также должна быть строго связана с землей внешнего источника запуска и нагрузки.

Почему мы используем резистор в основе BJT

База BJT предназначена для работы с малыми потребляемыми токами, и этот вывод не может принимать большие входные токи, поэтому мы используем резистор, чтобы убедиться, что что на базу не может проникать большой ток.

Основная функция резистора - ограничить ток до правильного указанного значения в соответствии со спецификацией нагрузки.

Обратите внимание, , что для BJT этот резистор должен быть рассчитан в соответствии с током нагрузки на стороне коллектора.

Почему?

Потому что BJT являются зависимыми от тока «переключателями».

Это означает, что базовый ток необходимо увеличивать, уменьшать или регулировать в соответствии со спецификациями тока нагрузки на стороне коллектора.

Но напряжение переключения, необходимое на базе BJT, может составлять всего 0,6 В или 0,7 В. Это означает, что нагрузка коллектора BJT может быть включена с напряжением всего 1 В на базе / эмиттере BJT.
Вот основная формула для расчета базового резистора:

R = (Us - 0,6) Hfe / ток нагрузки,

Где R = резистор базы транзистора,

Us = Источник или напряжение срабатывания триггера на резисторе базы,

Hfe = коэффициент усиления транзистора по прямому току (можно найти в таблице данных BJT).

Хотя формула выглядит аккуратно, не всегда обязательно так точно настраивать базовый резистор.

Это просто потому, что спецификации базы BJT имеют широкий диапазон допусков и могут легко допускать большие различия в номиналах резисторов.

Например, для подключения реле с сопротивлением катушки 30 мА формула может примерно обеспечить значение резистора 56 кОм для BC547 на входе питания 12 В ... но обычно я предпочитаю использовать 10 кОм, и оно работает безупречно.

Однако, если вы не следуете оптимальным правилам, может быть что-то не так с результатами, верно?

Технически это имеет смысл, но опять же потери настолько малы по сравнению с затраченными на вычисления усилиями, что ими можно пренебречь.

Например, использование 10 кОм вместо 56 кОм может заставить транзистор работать с немного большим базовым током, в результате чего он немного нагревается, может быть на пару градусов выше... что совсем не важно.

Как подключить BJT к Arduino

Хорошо, теперь перейдем к сути.

Поскольку мы до сих пор всесторонне изучили, как нужно смещать и настраивать BJT по его 3 выводам, мы можем быстро понять детали, касающиеся его взаимодействия с любым микроконтроллером, таким как Arduino.

Основной целью подключения BJT к Arduino обычно является включение нагрузки или какого-либо параметра на стороне коллектора в ответ на запрограммированный выход с одного из выходных контактов Arduino.

Здесь предполагается, что вход триггера для базового вывода BJT поступает от Arduino. Это означает, что конец базового резистора просто необходимо подключить к соответствующему выходу Arduino, а коллектор BJT - к нагрузке или любому предполагаемому внешнему параметру.

Так как BJT требует от 0,7 В до 1 В для эффективного переключения, 5 В с выходного контакта Arduino становится вполне достаточным для управления BJT и работы с разумными нагрузками.
Пример конфигурации можно увидеть на следующем изображении:

На этом изображении мы можем увидеть, как запрограммированный Arduino используется для управления небольшой нагрузкой в ​​виде реле через каскад драйвера BJT.Катушка реле становится нагрузкой коллектора, а сигнал с выбранного выходного контакта Arduino действует как входной сигнал переключения для базы BJT.

Хотя реле становится лучшим вариантом для работы с большими нагрузками через драйвер транзистора, когда механическое переключение становится нежелательным фактором, модернизация BJT становится лучшим выбором для работы с сильноточными нагрузками постоянного тока, как показано ниже.

В приведенном выше примере можно увидеть транзисторную сеть Дарлингтона, сконфигурированную для обработки указанной сильноточной 100-ваттной нагрузки вне зависимости от реле.Это позволяет плавно переключать светодиоды с минимальными помехами, обеспечивая длительный срок службы по всем параметрам.

Теперь давайте продолжим и посмотрим, как можно настроить МОП-транзисторы с Arduino

Электрические характеристики МОП-транзистора

Цель использования МОП-транзистора с Arduino обычно аналогична цели BJT, как обсуждалось выше.

Однако, поскольку обычно полевые МОП-транзисторы предназначены для более эффективной обработки более высоких требований по току по сравнению с биполярными транзисторами, они в основном используются для переключения мощных нагрузок.

Прежде чем мы рассмотрим взаимодействие MOSFET-транзисторов с Arduino, было бы интересно узнать основное различие между BJT и MOSFET

В нашем предыдущем обсуждении мы поняли, что BJT являются устройствами, зависящими от тока , потому что их базовый ток переключения зависит от ток нагрузки коллектора. Более высокие токи нагрузки потребуют более высокого базового тока и наоборот.

Для МОП-транзисторов это неверно, другими словами, затвор МОП-транзистора, который эквивалентен базе BJT, требует минимального тока для включения, независимо от тока стока (контакт стока МОП-транзистора эквивалентен контакту коллектора BJT).

Сказав это, хотя ток не является решающим фактором для переключения затвора МОП-транзистора, напряжение является.

Следовательно, МОП-транзисторы считаются устройствами, зависящими от напряжения.

Минимальное напряжение, необходимое для создания правильного смещения для МОП-транзистора, составляет 5 В или 9 В, при этом 12 В является наиболее оптимальным диапазоном для полного включения МОП-транзистора.

Следовательно, мы можем предположить, что для включения МОП-транзистора и нагрузки на его сток, для оптимального результата можно использовать питание 10 В на его затворе.

Эквивалентные выводы МОП-транзисторов и БЮТ

На следующем изображении показаны дополняющие выводы МОП-транзисторов и БЮТ.

База соответствует вентилю-коллектору соответствует сток-эмиттер соответствует источнику.

Какой резистор следует использовать для затвора Mosfet

Из наших предыдущих руководств мы поняли, что резистор на базе BJT имеет решающее значение, без которого BJT может мгновенно выйти из строя.

Для полевого МОП-транзистора это может быть не так актуально, поскольку на полевые МОП-транзисторы не влияют разности токов на их затворах, вместо этого более высокое напряжение может считаться опасным.Обычно напряжение выше 20 В может быть плохим для затвора MOSFET, но ток может быть несущественным.

По этой причине резистор на затворе не имеет значения, поскольку резисторы используются для ограничения тока, а затвор МОП-транзистора не зависит от тока.

Тем не менее, полевые МОП-транзисторы чрезвычайно уязвимы для внезапных всплесков и переходных процессов на своих воротах, по сравнению с BJT.

По этой причине на затворах полевых МОП-транзисторов обычно предпочтительнее использовать резисторы с низким сопротивлением, просто чтобы гарантировать, что внезапные скачки напряжения не смогут пройти через затвор полевого МОП-транзистора и разорвать его внутри.

Обычно любой резистор от 10 до 50 Ом может использоваться на затворах MOSFET для защиты их затворов от неожиданных скачков напряжения.

Взаимодействие полевого МОП-транзистора с Arduino

Как объяснялось в предыдущем абзаце, для правильного включения МОП-транзистору потребуется от 10 В до 12 В, но поскольку Arduinos работает с 5 В, его выход не может быть напрямую настроен с помощью МОП-транзистора.

Так как Arduino работает с питанием 5 В, и все его выходы рассчитаны на выработку 5 В в качестве высокого логического сигнала питания.Хотя эти 5 В могут иметь возможность включать полевой МОП-транзистор, это может привести к неэффективному переключению устройств и проблемам с нагревом.

Для эффективного переключения полевого МОП-транзистора и преобразования выхода 5 В от Arduino в сигнал 12 В можно настроить промежуточный буферный каскад, как показано на следующем рисунке:

На рисунке можно увидеть полевой МОП-транзистор, сконфигурированный с несколькими Буферные каскады BJT, которые позволяют МОП-транзистору использовать 12 В от источника питания и эффективно включать себя и нагрузку.

Здесь используются два BJT, поскольку один BJT заставит MOSFET вести себя противоположно в ответ на каждый положительный сигнал Arduino.

Предположим, что используется один BJT, тогда, пока BJT включен с положительным сигналом Arduino, mosfet будет выключен, поскольку его затвор будет заземлен коллектором BJT, а нагрузка будет включена, пока Arduino будет ВЫКЛ.

В принципе, один BJT инвертирует сигнал Arduino для затвора mosfet, что приводит к противоположному отклику переключения.

Чтобы исправить эту ситуацию, используются два BJT, так что второй BJT инвертирует ответ обратно и позволяет mosfet включаться для каждого положительного сигнала только от Arduino.

Заключительные мысли

К настоящему времени вы должны были полностью понять правильный метод подключения BJT и mosfet с микроконтроллером или Arduino.

Вы могли заметить, что мы в основном использовали NPN BJT и N-канальные МОП-транзисторы для интеграции и избегали использования устройств PNP и P-канала.Это связано с тем, что версии NPN идеально работают как коммутатор и их легко понять при настройке.

Это похоже на обычное вождение автомобиля в прямом направлении, вместо того, чтобы смотреть назад и ехать на задней передаче. В обоих случаях автомобиль будет работать и двигаться, но движение на задней передаче очень неэффективно и не имеет смысла. Здесь применима та же аналогия, и использование NPN или N-канальных устройств становится более предпочтительным по сравнению с PNP или P-канальными МОП-транзисторами.

Если у вас есть сомнения или вы думаете, что я что-то здесь пропустил, пожалуйста, используйте поле для комментариев ниже для дальнейшего обсуждения.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

Символ, конструкция, работа, характеристики и применение

Транзисторы - один из очень важных компонентов, используемых в конструкциях электронных схем.Эти скромные компоненты можно найти почти везде; Транзисторы доказывают свое присутствие от простых схем релейных драйверов до сложных схем материнской платы. Фактически, ваши микроконтроллеры и микропроцессоры представляют собой не что иное, как набор большого количества транзисторов, синтезированных для выполнения коллективной операции. Помните, что многие переключающие устройства, такие как BJT, MOSFET, IGBT, SCR, TRIAC, DIAC и т. Д., Могут вместе называться транзисторами. Но самым основным (самым старым) транзистором является транзистор BJT, поэтому в этой статье мы подробно рассмотрим это, вы можете использовать ссылки, чтобы узнать больше о других переключателях питания.

BJT - это короткая форма биполярного переходного транзистора , это твердотельное устройство, управляемое током, которое можно использовать для электронного переключения цепи, вы можете думать о нем как о своем обычном переключателе вентилятора или света, но вместо вас включив его вручную, можно управлять электроникой. С технической точки зрения, BJT - это трехконтактное устройство с эмиттером, коллектором и выводом базы, ток, протекающий через эмиттер и коллектор, регулируется величиной тока, приложенного к базе.Опять же, вы можете представить эмиттер и коллектор как два конца вашего переключателя, и вместо нажатия переключателя у нас есть базовый вывод, который может принимать управляющий сигнал. Но как именно это работает? А как с помощью транзистора построить интересные схемы? Это именно то, на что мы собираемся ответить в этом уроке.

Обозначение транзисторов BJT

Начнем с символа транзисторов , чтобы вы могли идентифицировать их в цепи.На приведенной ниже диаграмме показаны символы двух транзисторов типа . Слева - это символ PNP-транзистора , а справа - символ NPN-транзистора . Как я уже сказал, вы сможете увидеть три терминала: эмиттер, коллектор и базу для обоих типов транзисторов.

Разница между транзисторами PNP и NPN заключается в том, что стрелка на конце эмиттера, если вы заметили, стрелка в транзисторе PNP упоминается как движущаяся от эмиттера к базе, тогда как в транзисторе NPN стрелка будет переход от базы к эмиттеру.Направление стрелки представляет направление тока в транзисторе, в PNP ток будет течь от эмиттера к базе, аналогично в транзисторе NPN ток будет течь от базы к эмиттеру.

Еще одно важное отличие состоит в том, что транзистор NPN остается открытым до тех пор, пока он не получит сигнал на выводе базы, в то время как транзистор PNP остается закрытым, пока на вывод базы не будет подан управляющий сигнал, как показано в приведенном выше файле GIF.

Конструкция биполярного переходного транзистора

BJT образован тремя слоями полупроводниковых материалов, если это транзистор PNP, он будет иметь две области P-типа и одну область N-типа, аналогично, если это транзистор NPN, он будет иметь две области N-типа. области и одна область P-типа.Два внешних слоя - это место, где фиксируются выводы коллектора и эмиттера, а вывод базы фиксируется на центральном слое.

Конструкцию можно просто объяснить с помощью аналогии с двумя диодами для транзистора , как показано на изображении выше. Если вы хотите узнать больше о диодах, вы можете прочитать его статью. Рассмотрим два диода, соединенные друг с другом с помощью катода, тогда точка встречи может быть расширена, чтобы сформировать базовый вывод, а два конца анода действуют как коллектор и эмиттер PNP-транзистора.Точно так же, если вы соединяете анодные концы диода, то точка встречи анодов может быть расширена до клеммы базы, а два катодных конца действуют как коллектор и эмиттер NPN-транзистора.

Работа транзистора (BJT)

Практически транзистор работает очень просто, его можно использовать как переключатель или как усилитель. Но для базового понимания давайте начнем с того, как транзистор в качестве переключателя работает в схеме.

Когда управляющее напряжение подается на базовый вывод, требуемый базовый ток (I B ) протекает на базовый вывод, который управляется базовым резистором . Этот ток включает транзистор (ключ закрыт) и позволяет току течь от коллектора к эмиттеру. Этот ток называется током коллектора (I C ) , а напряжение на коллекторе и эмиттере называется V BE . Как вы можете видеть на изображении, мы используем напряжение низкого уровня, такое как 5 В, для управления нагрузкой с более высоким напряжением 12 В с помощью этого транзистора.

Теперь для теории, рассмотрим NPN-транзистор, переход BE - это с прямым смещением , а переход CB - с обратным смещением , . Ширина области истощения в соединении CB выше по сравнению с областью истощения в соединении BE. Когда BE-переход смещен вперед, он уменьшает барьерный потенциал, следовательно, электроны начинают течь от эмиттера к базе. Базовая область очень тонкая и слабо легирована по сравнению с другими областями, следовательно, она состоит из очень небольшого количества дырок, электроны, которые текут из эмиттера, рекомбинируют с дырками, присутствующими в базовой области, и начинают течь. вне базовой области в виде базового тока.Большое количество оставшихся электронов будет перемещаться через коллекторный переход обратного смещения в виде коллекторного тока.

На основании закона Кирхгофа , мы можем сформулировать текущее уравнение как

  I  E  = I  B  + I  C   

Где, I E , I B, и I C - ток эмиттера, базы и коллектора соответственно. Здесь базовый ток будет очень мал по сравнению с током эмиттера и коллектора, поэтому I E ~ I C

Точно так же, когда вы рассматриваете транзистор PNP, они работают так же, как транзистор NPN, но в транзисторах NPN основными носителями заряда являются дырки (положительно заряженная частица), но в транзисторе NPN носителями заряда являются электроны (отрицательно заряженные частица).

Характеристики БЮТ

BJT можно подключать в трех различных конфигурациях, сохраняя одну общую клемму и используя две другие клеммы для входа и выхода. Эти три типа конфигураций по-разному реагируют на входной сигнал, подаваемый на схему, из-за статических характеристик , BJT. Три различных конфигурации BJT перечислены ниже.

  • Конфигурация Common Base (CB)
  • Конфигурация с общим эмиттером (CE)
  • Общий коллектор (CC) Конфигурация

Среди них конфигурации с общей базой будут иметь усиление по напряжению, но без усиления по току, тогда как конфигурация с общим коллектором имеет усиление по току, но без усиления по напряжению, а конфигурация с общим эмиттером будет иметь усиление по току и напряжению.

Конфигурация Common Base (CB)

Конфигурация с общей базой также называется конфигурацией с заземленной базой , где база BJT соединена как общая между входным и выходным сигналами. Входной сигнал BJT подается через терминалы базы и эмиттера, а выходной сигнал BJT поступает через терминалы базы и коллектора. Входной ток (I E ), протекающий через эмиттер, будет значительно выше по сравнению с током базы (I B ) и током коллектора (I C ), поскольку ток эмиттера является суммой обоих Базовый ток и ток коллектора.Поскольку выходной ток коллектора меньше входного тока эмиттера, коэффициент усиления по току для этой конфигурации будет равен единице (1) или меньше .

Входные характеристики

Входная характеристика для конфигураций с общей базой проведена между током эмиттера I E и напряжением между базой и эмиттером V EB . Во время конфигурации с общей базой транзистор смещается в прямом направлении, поэтому он будет показывать характеристики, аналогичные характеристикам прямого действия p-n диода, где I E увеличивается для фиксированного V EB , когда увеличивается V CB .

Выходные характеристики

Выходные характеристики конфигурации с общей базой даны между током коллектора I C и напряжением между коллектором и базой V CB , здесь ток эмиттера I E является параметром измерения. В зависимости от операции на кривой есть три разных участка, сначала активная область , , здесь BJT будет работать нормально, а эмиттерный переход смещен в обратном направлении.Затем идет область насыщения , где и эмиттерный, и коллекторный переходы смещены в прямом направлении. Наконец, область отсечки , где и эмиттер, и коллектор смещены в обратном направлении.

Конфигурация общего эмиттера (CE)

Конфигурация общего эмиттера также называется конфигурацией заземленного эмиттера, в которой эмиттер действует как общий вывод между входом, применяемым между базой и эмиттером, и выходом, полученным между коллектором и эмиттером.Эта конфигурация обеспечивает максимальный ток и усиление мощности по сравнению с двумя другими типами конфигураций, это связано с тем, что входной импеданс низкий, поскольку он подключен к смещенному в прямом направлении PN-переходу, тогда как выходное сопротивление высокое. как это получается для PN-перехода с обратным смещением.

Входные характеристики

Входные характеристики конфигурации с общим эмиттером рисуются между базовым током I B и напряжением между базой и эмиттером V BE .Здесь напряжение между коллектором и эмиттером является наиболее распространенным параметром. Если бы вы могли видеть, не будет большой разницы между характеристической кривой предыдущей конфигурации, за исключением изменения параметров.

Выходные характеристики

Выходные характеристики показаны между током коллектора I C и напряжением между коллектором и эмиттером V CE . Конфигурация CE также имеет три разные области: в активной области , , коллекторный переход смещен в обратном направлении, а эмиттерный переход смещен в прямом направлении, в области отсечки , эмиттерный переход слегка смещен в обратном направлении и ток коллектора не отключается полностью, и, наконец, в области насыщения как коллекторный, так и эмиттерный переходы смещены в прямом направлении.

Общий коллектор (CC) Конфигурация

Конфигурация общего коллектора также называется конфигурацией заземленного коллектора, в которой клемма коллектора остается общей клеммой между входным сигналом, подаваемым на базу и эмиттер, и выходным сигналом, полученным на коллекторе и эмиттере. Эта конфигурация обычно называется повторителем напряжения или схемой повторителя эмиттера .Эта конфигурация будет полезна для приложений согласования импеданса , поскольку она имеет очень высокий входной импеданс, порядка сотен тысяч Ом, при относительно низком выходном сопротивлении.

Применение биполярных переходных транзисторов (BJT)

BJT может использоваться в различных приложениях, таких как логические схемы, схемы усиления, колебательные схемы, схемы с несколькими вибраторами, схемы ограничения, схемы таймера, схемы задержки времени, схемы переключения и т. Д.

Виды упаковки

Для лучшего использования в различных приложениях, BJT доступны в различных пакетах, таких как TO-3, TO-5, TO-8, TO-18, TO-36, TO-39, TO-46, TO-52. , ТО-66, ТО-72, ТО-92, ТО-126, ТО-202, ТО-218, ТО-220, ТО-226, ТО-254, ТО-257, ТО-258, ТО-259, ТО -264 и ТО-267. Вы также можете ознакомиться с нашими статьями о различных типах пакетов IC, чтобы узнать о популярных типах и их названиях.

Как начать подкаст в 2021 году

Какое оборудование вам нужно для подкаста?

Чтобы начать подкастинг, вам понадобятся только USB-микрофон, поп-фильтр, наушники и компьютер.

Более опытные пользователи могут захотеть купить микрофон XLR, аудиоинтерфейс, микшер и подставку для микрофона.

Пакеты оборудования для подкастов

Стартовый комплект подкастов - 89 долларов

Микрофон - 75 $
AT2005USB - динамический USB-микрофон. Amazon | Walmart

Поп-фильтр - 10-15 долларов
Neewer - ветрозащитный экран для микрофона.Amazon | Walmart

Набор полупрофессиональных подкастов - 349 долларов

Микрофон - 249 долларов
Shure MV7 - динамический микрофон с USB и XLR. Amazon | B&H

Штанга микрофона - 100 долларов США
Blue Compass - закрепите микрофон на столе. Amazon | B&H

Профессиональный комплект для подкастов - 1398 долларов

Микрофон - 400 долларов США
Shure SM7B - Кардиоидный динамический микрофон XLR.Amazon | B&H

Предусилитель - 219 $
DBX 286s - обработка голоса и удаление шума. Amazon | B&H

Аудиоинтерфейс - 399 долларов США
Scarlett 18i8 - USB-интерфейс для вашего микрофона. Amazon | B&H

Штанга микрофона - 100 долларов США
Blue Compass - закрепите микрофон на столе.Amazon | B&H

Лучшие микрофоны для подкастинга

Многие люди используют USB-микрофон Blue Yeti, но мы не рекомендуем его. Этот конденсаторный микрофон улавливает множество шумов в помещении (особенно любые удары или удары, которые вы производите во время записи).

Вот несколько лучших вариантов микрофонов (от самых дешевых до самых дорогих):

  • Samson Technologies Q2U (60 долларов США) - этот динамический микрофон можно подключить к компьютеру через USB или вы можете использовать кабель XLR.

  • Audio-Technica ATR2005-USB (79 долларов США) - еще один динамический микрофон с входами USB и XLR. Отличный вариант, если Samson Q2U распродан.

  • Audio-Technica ATR2100x-USB (99 долларов США) - это более новая версия всеми любимого микрофона ATR2100. У него есть входы USB и XLR.

  • Новинка: Shure MV7 (249 долларов США) - вдохновившись своим SM7B, Shure создали MV7 специально для подкастеров. Это динамический микрофон профессионального уровня, но (в отличие от SM7B) имеет выходы USB и XLR.

  • Shure SM7B (399 долларов США) - неизменно считается одним из лучших микрофонов для подкастов по мнению профессионалов. Вам также понадобится USB-интерфейс для этого микрофона.

  • Heil PR 40 (399 долларов США) - еще один классический микрофон для озвучивания, также получивший высокую оценку. (Также требуется дополнительный интерфейс USB / предусилитель).

Лучшие предусилители для подкастинга и аудиоинтерфейсы USB

Если вы используете микрофон XLR, вам необходимо подключить его к компьютеру через интерфейс USB.Большинство из них имеют два (или более) входа, что позволит вам записывать данные с нескольких микрофонов одновременно.

  • BEHRINGER UMC202HD (99 долларов США) - Я использовал этот маленький предусилитель + интерфейс USB в течение прошлого года, и мне он очень понравился. Это самый доступный интерфейс USB, который я нашел, и по качеству он сопоставим со Scarlett (см. Ниже).

  • Focusrite Scarlett 2i2 (160 долларов США) - Scarlett - популярный интерфейс USB, используемый тысячами подкастеров.

  • Предусилитель DBX 286S (219 долларов США) - мои друзья Шон МакКейб и Мэтт Джованиси доверяют этому предусилителю.Мэтт говорит: «Мне не нужна большая звукоизоляция в моей комнате с DBX. У него очень эффективные ворота, которые заглушают шум в комнате». Шон рекомендует установить входное усиление DBX на 50–55, а выходное усиление на 0–5 дБ. «Для ясности, - говорит он, - вам все еще нужен аудиоинтерфейс с DBX 286s. Это предварительный усилитель, а не интерфейс. Вы не можете подключить его к компьютеру без чего-то вроде Scarlett».

Как записывать и редактировать подкаст

Теперь, когда микрофон подключен к компьютеру, вы можете использовать программное обеспечение для редактирования звука, чтобы записывать и редактировать эпизоды подкастов.

Как записать подкаст с удаленными гостями

Для записи удаленных гостей Skype имеет встроенную функцию записи разговоров (как и Zoom).

Есть также несколько отличных веб-инструментов записи, которые автоматически записывают обе стороны разговора:

Лучшее программное обеспечение для редактирования подкастинга

  • Garageband (Бесплатно, Mac). Если у вас Mac, это самый простой способ начать запись и редактирование подкаста.

  • Audacity (бесплатно, ПК) - для пользователей ПК Audacity - хороший бесплатный выбор для записи и редактирования подкастов. У Эмили Прокоп есть хороший видеоурок по использованию Audacity.

  • Descript (Интернет) - уникальный способ записи и редактирования подкастов. Descript автоматически расшифровывает ваше произнесенное слово и позволяет редактировать аудио путем редактирования транскрипции текста.

  • ScreenFlow (99 долларов США, Mac) - технически это программное обеспечение для редактирования видео, но в последнее время я использую его для проектов быстрого редактирования подкастов.Он действительно хорошо работает и для записи звука.

  • Alitu (Интернет) - с помощью Alitu вы загружаете все клипы для своего эпизода, и он очищает их, добавляет вступительную музыку и экспортирует готовый аудиофайл.

Как опубликовать аудио подкаста

После того, как вы создали аудио, самое время загрузить его на хостинг-провайдера и создать свой подкаст-канал.Каждому подкасту необходимы:

  • Веб-сервер для размещения файлов MP3,

  • Способ создания новых выпусков и добавление примечаний к шоу,

  • Способ публикации новых выпусков и обновление RSS-канала подкаста,

  • И способ создания действительного RSS-канала.

Вот где появляется компания по хостингу подкастов.

Лучшая платформа для хостинга и аналитики подкастов

  • Transistor (19 долларов в месяц) - мы запустили Transistor для профессионалов, серьезно относящихся к своим подкастам.Мы предоставляем веб-сайт для ваших подкастов, место для хранения файлов MP3, RSS-канал для iTunes и подробную аналитику.

  • Anchor (бесплатно) - если вы запускаете хобби-подкаст, Anchor - хороший способ начать.

  • Soundcloud (бесплатно) - еще одно популярное место для людей, ищущих бесплатное решение для хостинга.

Как разместить свой подкаст в Apple Podcasts, Spotify, Google

Ваш хостинг-провайдер должен предоставить вам действующий RSS-канал для вашего подкаста.

Теперь вы можете отправить этот RSS-канал в различные проигрыватели подкастов (например, Apple Podcasts, iTunes, Spotify, Google Podcasts), чтобы слушатели могли легко найти ваше шоу и воспроизвести ваше аудио.

Распределение подкастов работает так:

Для получения дополнительной информации о том, как работает распространение подкастов, прочтите это руководство.

Самые популярные приложения для прослушивания подкастов

Убедитесь, что вы отправили свой RSS-канал в эти проигрыватели подкастов.(Я рекомендую отправлять в этом порядке)

  • Подкасты Apple (iTunes) - почти каждый каталог подкастов (Podchaser, Overcast, Pocket Casts, Breaker, Castro, Listen Notes) использует каталог Apple в качестве «основной копии». Если ваше шоу есть в Apple Podcasts, оно автоматически появится в большинстве других каталогов.

  • Spotify - Spotify быстро стал крупным игроком в сфере подкастов. Примечание: они повторно размещают ваши аудиофайлы и показывают заметки на своем сервере.

  • Подкасты Google - теперь у Google есть встроенный проигрыватель подкастов на Android. Однако некуда "представить" ваше шоу. Вместо этого вам понадобится веб-сайт для вашего подкаста с элементом , который указывает на ваш RSS-канал. (Веб-сайты транзисторов делают это автоматически)

  • Pocket Casts - Pocket Casts - популярный плеер, теперь принадлежащий WNYC, NPR, WBEZ и This American Life.

  • Сшиватель - Сшиватель раньше был популярным игроком, но в наши дни он не так важен.Как и Spotify, они повторно размещают ваше аудио (что некоторым не нравится).

Как я уже упоминал, такие приложения, как Overcast и Castbox, очищают каталог Apple Podcasts, поэтому, если вы сначала отправите его в Apple, вы в конечном итоге тоже окажетесь там.

Как продвигать свой подкаст

Основа заложена! У вас есть записывающее оборудование, вы загрузили свои первые эпизоды, вы отправили свой канал различным игрокам; теперь вам нужны слушатели.

Согласно Edison Research (2019), вот три основных способа, которыми слушатели находят подкасты:

  1. Поиск в Интернете (73%)

  2. Сообщения в социальных сетях (67%)

  3. Рекомендации друзей / Семья (66%)

Чтобы добиться успеха в продвижении подкастов, вам нужно настроить таргетинг на эти каналы!

Лучшие способы продвижения вашего подкаста

Маркетинг подкаста - большая тема, но вот несколько быстрых советов:

  • Создайте ожидание перед запуском - одна большая возможность, которую упускают многие люди, - это создание предвкушения перед запуском .Создайте веб-страницу с надписью "Скоро будет" для своего шоу и попросите людей подписаться на лист ожидания. Разошлите тизеры и образцы и создайте импульс к официальному дню запуска.

  • Используйте ключевые слова в своих интересах - когда люди ищут лучшие подкасты о сельском хозяйстве, они ищут «лучшие подкасты о сельском хозяйстве». Если ваш подкаст называется «Подкаст о сельском хозяйстве», у вас больше шансов быть найденным, а не называть свое шоу: «Стив Смит - современный аграрник».

  • Начать рассылку новостей по электронной почте - один из наших клиентов, Джош, отправил электронное письмо в свой список рассылки о своем подкасте и в 3 раза больше прослушал его за один день.Для своего шоу я использую MailChimp для отправки автоматического электронного письма каждый раз, когда мы публикуем новое шоу (вот как).

  • Перекрестное продвижение в похожих подкастах - найдите влиятельные шоу, у которых есть похожая на вас аудитория, обратитесь и спросите, заинтересованы ли они в каком-либо перекрестном продвижении. Иногда это означает обмен эпизодами (вы публикуете один из их примеров эпизодов в своей ленте, и они делают то же самое для вас).

  • Участвуйте в сообществах, где тусуется ваша аудитория. - не спамите, а создайте репутацию. Группы в Facebook, на форумах и в комментариях - хорошая стратегия.Затем, когда это уместно, сделайте ссылку на определенные шоу (но только если они связаны с текущей темой разговора!).

  • Создайте видео-тизер - создайте видео-тизер для вашего последнего выпуска с помощью Headliner и разместите его в Twitter, Facebook, LinkedIn и YouTube. (Вот хороший пример).

  • Используйте прямую почтовую рассылку - отправляйте фанатам наклейки, открытки или письмо по старинке. Поверьте, они расскажут об этом людям!

  • Перейти к мероприятиям - расскажите о себе лично.Посещайте выставки, конференции и встречи, которые интересны вашей аудитории. Люди будут спрашивать вас: «Итак, что вы делаете?» Это прекрасное время, чтобы рассказать людям о своем шоу.


Часто задаваемые вопросы

Что нужно для запуска подкаста?

Для каждого подкаста необходимы:

  • Веб-сервер для размещения файлов MP3,
  • Способ создания новых эпизодов и добавление примечаний к шоу,
  • Способ публикации новых выпусков и обновления RSS-канала подкаста,
  • И способ создать действительный RSS-канал.

Apple Podcasts, Spotify и Google Podcast - это проигрыватели подкастов , но они не являются платформами хостинга. Когда вы нажимаете «скачать» или «подписаться» в этих приложениях, запрос отправляется на тот хост, который использует ваш любимый подкаст (например, Transistor.fm!). Затем проигрыватель подкастов загрузит файл MP3 с этого сервера.

Сколько стоит создать подкаст?

Если вы только начинаете, вы можете поэкспериментировать, разместив свой подкаст бесплатно на Anchor или Soundcloud.Вы даже можете записать свой подкаст, используя встроенный микрофон на телефоне, планшете или компьютере (хотя это не рекомендуется, если вы серьезно пытаетесь привлечь аудиторию).

Если вы хотите улучшить свою игру, вы можете купить микрофон хорошего качества всего за 60 долларов и создать столько подкастов на Transistor, начиная с 19 долларов в месяц.

Невероятно, что в 2020 году мы можем запустить нашу собственную ток-радиостанцию ​​и охватить тысячи слушателей менее чем за 20 долларов в месяц!

Сколько денег вы зарабатываете на подкастах?

Подкаст Build your SaaS, имеющий техническую аудиторию, зарабатывает примерно:

  • 300 долларов в месяц на Patreon

  • 600 долларов в месяц от спонсоров подкастов

  • Общий ежемесячный доход: 9003 долларов в месяц 9000

Имейте в виду, что на формирование аудитории, достаточно большой для монетизации, могут уйти годы.

В Transistor, многие наши пользователи получают доход от своих подкастов:

  • Привлечение слушателей к поддержке их на Patreon - Patreon - это сторонняя платформа, которая позволяет вашим слушателям поддерживать вас ежемесячно. Их веб-сайт описывает это лучше всего: «Поклонники платят вам сумму подписки по своему выбору в обмен на эксклюзивный контент». (Пример)

  • Создание сайта членства - с помощью таких инструментов, как Podia, Memberful или PodFan, вы можете создать частный сайт членства для своих слушателей и взимать с них плату за подписку.

  • Привлечение рекламодателей - некоторые из наших пользователей также позволяют компаниям спонсировать свои подкасты.

Какое оборудование мне нужно для подкаста?

Как минимум, все, что вам нужно для начала подкастинга, это:

  1. USB-микрофон (мы рекомендуем ATR2100 или Samson Q2U).
  2. Поп-фильтр.
  3. Компьютер, телефон или планшет (чтобы вы могли подключить микрофон и записывать звук).

Опубликовано 22 ноября 2020 г.

Транзистор

- работа, конструкция, применение, типы

Транзистор

представляет собой трехслойное полупроводниковое устройство PNP или NPN с двумя переходами. Транзистор изготовлен из полупроводниковых материалов, то есть кремния, германия и т. Д. Транзисторы имеют два основных типа применения: усиление и переключение.В силовой электронике, где главной целью является эффективное управление мощностью, транзисторы неизменно работают как переключатели. В основном они используются в прерывателях и инверторах.

Диоды - это неуправляемые переключатели, имеющие всего два вывода. Они реагируют только на переключение напряжения на них. С другой стороны, транзисторы имеют три вывода. две клеммы действуют как контакты переключателя, а третья используется для включения и выключения переключателя. Таким образом, схема управления может быть независимой от управляемой схемы.

Транзисторы усиливают ток, например, их можно использовать для усиления небольшого выходного тока от логической микросхемы, чтобы она могла управлять лампой, реле или другим сильноточным устройством. Во многих схемах для преобразования изменяющегося тока в изменяющееся напряжение используется резистор, поэтому транзистор используется для усиления напряжения.

Транзистор может использоваться как переключатель (либо полностью включен с максимальным током, либо полностью выключен при отсутствии тока) и как усилитель (всегда частично включен).

Величина усиления тока называется усилением тока, символ hFE.

Типы транзисторов

Существует два типа стандартных транзисторов: NPN и PNP с разными обозначениями схем. Буквы относятся к слоям полупроводникового материала, из которых изготовлен транзистор. Большинство используемых сегодня транзисторов являются NPN, потому что это самый простой тип из кремния. Если вы новичок в электронике, лучше всего начать с изучения того, как использовать транзисторы NPN.

Схема транзистора Sybols NPN PNP

Выводы помечены как база (B), коллектор (C) и эмиттер (E).Эти термины относятся к внутренней работе транзистора, но они не очень помогают понять, как используется транзистор, поэтому просто относитесь к ним как к ярлыкам! В дополнение к стандартным транзисторам (с биполярным переходом) существуют полевые транзисторы, которые обычно называют полевыми транзисторами. У них разные символы схем и свойства, и они (пока) не рассматриваются на этой странице.

Соединительный транзистор

Транзисторы

имеют три вывода, которые должны быть подключены правильно.Пожалуйста, будьте осторожны с этим, потому что неправильно подключенный транзистор может быть немедленно поврежден при включении. Если вам повезет, ориентация транзистора будет ясна из схемы разводки печатной платы или стрипборда, в противном случае вам нужно будет обратиться к каталогу поставщика, чтобы определить выводы. На рисунках справа показаны отведения для некоторых наиболее распространенных стилей корпусов.

Обратите внимание, что схемы выводов транзисторов показывают вид снизу с выводами к вам. Это противоположно схемам выводов микросхем (микросхем), которые показывают вид сверху.

Выводы транзисторов для некоторых общих стилей корпуса

Паяльные транзисторы

Транзисторы

могут быть повреждены нагревом при пайке, поэтому, если вы не являетесь экспертом, будет разумно использовать радиатор, закрепленный на проводе между соединением и корпусом транзистора. Стандартный зажим «крокодил» можно использовать в качестве радиатора.

Crocodile Clip

Не путайте этот временный радиатор с постоянным радиатором (описанным ниже), который может потребоваться для силового транзистора, чтобы предотвратить его перегрев во время работы.

.

Радиаторы

Радиатор

Из-за протекающего через них тока в транзисторах выделяется лишнее тепло. Радиаторы необходимы для силовых транзисторов, потому что они пропускают большие токи. Если вы обнаружите, что транзистор становится слишком горячим, чтобы дотронуться до него, безусловно, потребуется радиатор! Радиатор помогает рассеивать (отводить) тепло, передавая его в окружающий воздух.

Проверка транзистора

Транзисторы могут быть повреждены нагреванием при пайке или неправильным использованием в цепи.Если вы подозреваете, что транзистор может быть поврежден, есть два простых способа его проверить:

Тестирование NPN транзистора

1. Тестирование мультиметром

Используйте мультиметр или простой тестер (аккумулятор, резистор и светодиод), чтобы проверить каждую пару проводов на проводимость. Установите цифровой мультиметр для проверки диодов, а аналоговый мультиметр - на диапазон низкого сопротивления.
Проверить каждую пару проводов в обе стороны (всего шесть тестов):

  • Переход база-эмиттер (BE) должен вести себя как диод и проводить только в одном направлении.
  • Переход база-коллектор (BC) должен вести себя как диод и проводить только в одном направлении.
  • Коллектор-эмиттер (CE) ни в коем случае не должен проводить ток.

На схеме показано, как ведут себя переходы в NPN-транзисторе. В транзисторе PNP перевернут диоды, но можно использовать ту же процедуру тестирования.

Устройство

Мощность (макс.)

Vds (макс.)

Id (макс.)

IRF710 36 Вт 400 Вольт 2 ампера
IRF510 40 Вт 100 Вольт 5 Ампер
BUZ80A 75 Вт 800 Вольт 3 Ампер
IRF540 150 Вт 100 Вольт 30 Ампер
IRFP260N 300 Вт 200 Вольт 50 Ампер
STE180NE10 360 Вт 100 Вольт 180 Ампер

2.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *