Sebbene i transistor possano sembrare semplici, sono componenti cruciali per costruire molti progetti interessanti.In questo articolo, spiegherò i principi di lavoro dei transistor per aiutarti a utilizzarli efficacemente nella progettazione di circuiti, specialmente in applicazioni statiche.Una volta afferrati questi principi fondamentali, progettarli e usarli in futuro diventerà molto più facile.
I transistor funzionano come interruttori elettronici, in grado di aprire e chiudere i circuiti.Possono essere considerati come una sorta di relè attivo.Come un relè, facilitano l'azione di aprire o chiudere qualcosa.Tuttavia, i transistor consentono anche una conduzione parziale, una caratteristica fortemente utilizzata nei circuiti di amplificazione.
In questo articolo, mi concentrerò principalmente sui due tipi più popolari di transistor: transistor bipolare giunction (BJT) e transistor ad effetto di campo-semiconduttore (MOSFET).
Cominciamo esplorando il classico NPN BJT, che è un dispositivo a semiconduttore con tre terminali:
- Base (b)
- Collezionista (C)
- Emettitore (e)
Schema NPN BJT
Un transistor, nel suo stato "conduttore", perde un percorso per la corrente dal collezionista all'emettitore.Capolare il passaggio a "Off" e il flusso cessa;La corrente è vietata, rendendo dormiente la luce del diodo emettente (LED).
In che modo si potrebbe suscitare un transistor senza la batteria da 0,7 V che brama?Il processo è sorprendentemente semplice.Il segmento di base-emettitore di un transistor fa eco al comportamento di un diodo.Introdurre un resistore in serie e ingegneri agevolmente la necessaria caduta di 0,7 V, svegliando il transistor con eleganza.
Questo è in realtà lo stesso principio dell'utilizzo di una resistenza in serie per limitare la corrente che passa attraverso un LED per assicurarsi che non venga danneggiato.
Se aggiungi un pulsante, è possibile controllare il transistor con il pulsante, controllando così gli stati ON e OFF del LED.
La selezione dei valori dei componenti giusti richiede la presa dell'operazione del transistor: un flusso di corrente dalla base a emettitore induribilità, consentendo a una corrente più sostanziale di attraversare il collettore all'emettitore.Comprendere questo principio è cruciale.
Come funzionano i transistor
La magia del transistor risiede nel suo guadagno: il rapporto tra le magnitudini delle correnti.Prendi un transistor comune, ad esempio un BC547 o un 2N3904, con un guadagno di circa 100. Una semplice corrente da base a emettitore da 0,1MA può amplificare il flusso da collezione a emettitore su un robusto 10MA.Questo è un salto di cento volte.
I transistor NPN dominano la scena, ma i transistor PNP esistono in parallelo, rispecchiando le loro controparti con correnti al contrario.Funzionano in modo identico, sebbene nella direzione opposta.
La considerazione più importante quando si sceglie un transistor è quanta corrente può gestire, indicata come corrente collettore (IC).Ad esempio, il transistor 8050 ampiamente utilizzato ha un valore di 1,5a per IC.
8050 dati a transistor
I transistor ad effetto di campo-semiconduttore metallico (MOSFET) sono un altro tipo popolare di transistor.Hanno tre terminali:
Gate (g)
Scaricare (d)
Fonti)
MOSFET Schema
Il principio operativo alla base di un transistor ad effetto-semiconduttore-semiconduttore (MOSFET) condivide somiglianze con un transistor di giunzione bipolare (BJT), ma persiste una distinzione fondamentale:
In un MOSFET, la potenziale disparità tra il cancello e la fonte regola l'entità della corrente che può attraversare dallo scarico alla fonte.Al contrario, all'interno di un BJT, è il flusso dalla base all'emettitore che determina l'entità della corrente dal collettore all'emettitore.
L'attivazione di un MOSFET dipende dall'imperativo che la disparità di tensione tra il cancello e la sorgente supera la tensione di soglia del transistor.La tensione di soglia precisa pertinente a ciascun modello MOSFET è riconoscibile all'interno del foglio dati.
Per un'operazione ottimizzata, è consigliabile applicare una tensione che supera marginalmente questa soglia.Tuttavia, è indispensabile evitare di superare la soglia di tensione massima di gate massima prescritta.
Ad esempio, nel caso di un modello BS170, la soglia della source gate si attesta a 2,1 V, mentre il cappuccio sulla tensione del gate-source sale a 20 V.
Come spegnere un MOSFET
Nel approfondire il MOSFET, abbiamo trovato un aspetto degno di nota, cioè funziona simile a un condensatore, specialmente nella sezione tra il cancello e la fonte.Quando applichiamo una tensione tra il gate e la sorgente, la tensione rimane stabile fino a quando il condensatore non si esaurisce.
Nel nostro scenario, senza resistenza R1, il bagliore del transistor persisterà indefinitamente.R1 funge da percorso di scarico cruciale per il condensatore della sorgente gate, ripristinando così il transistor allo stato off.
Quando si sceglie un MOSFET, tieni in mente questi due elementi essenziali:
Innanzitutto, la tensione di soglia della fonte di gate;È la tensione minima richiesta per attivare il transistor.
In secondo luogo, considera la corrente di drenaggio continuo, il limite superiore della corrente che il transistor può gestire.Altri parametri contano, ma iniziano qui.
Molte persone potrebbero chiedersi: perché abbiamo bisogno di transistor?Perché non collegare semplicemente il LED e la resistenza direttamente alla batteria?
La logica è semplice.I microcontrollori, nonostante la loro abilità, offrono perni IO che raccolgono semplici milliamphes a 5 V o 3,3 V, insufficienti per dispositivi ad alta potenza come le luci da cantiere a 110 V.Pertanto, un transistor diventa indispensabile.E mentre un relè potrebbe sembrare un intermediario adatto, è troppo sete per più corrente di quanto un PIN da solo può fornire.Quindi, un transistor non è solo un componente;È una necessità per un controllo efficace.
Circuiti sensori
Naturalmente, i transistor possono anche essere utilizzati in circuiti di sensori più semplici, come circuiti di sensore di luce, circuiti del sensore di touch o circuiti di ponte H.I transistor sono usati in quasi tutti i circuiti.È davvero il componente più importante nei prodotti elettronici.
Il motivo per cui i transistor possono funzionare come amplificatori è perché non solo possono essere in due stati (on/off) ma anche ovunque tra "completamente aperto" e "completamente chiuso".
Ciò significa che un piccolo segnale con quasi nessuna energia può controllare il transistor, producendo una versione più forte di quel segnale nella parte del collettore-emettitore (o della fonte di scarico) del transistor.Pertanto, i transistor possono amplificare piccoli segnali.
Ecco un semplice amplificatore per guidare un altoparlante.Maggiore è la tensione di ingresso, maggiore è la corrente dalla base all'emettitore e maggiore è la corrente attraverso l'altoparlante.La mutevole tensione di input provoca un cambiamento nella corrente attraverso l'altoparlante, producendo suono.
Transistor come amplificatori
Di solito, dovresti aggiungere qualche più resisto per distorcere il transistor.Altrimenti, otterresti molta distorsione.
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