Транзисторы: принцип работы, схема включения, чем отличаются биполярные и полевые
Транзистор — повсеместный и важный компонент в современной микроэлектронике. Его назначение простое: он позволяет с помощью слабого сигнала управлять гораздо более сильным.
В частноти, его можно использовать как управляемую «заслонку»: отсутствием сигнала на «воротах» блокировать течение тока, подачей — разрешать. Иными словами: это кнопка, которая нажимается не пальцем, а подачей напряжения. В цифровой электронике такое применение наиболее распространено.
Транзисторы выпускаются в различных корпусах: один и тот же транзистор может внешне выглядеть совершенно по разному. В прототипировании чаще остальных встречаются корпусы:
TO-92 — компактный, для небольших нагрузок
TO-220AB — массивный, хорошо рассеивающий тепло, для больших нагрузок
Обозначение на схемах также варьируется в зависимости от типа транзистора и стандарта обозначений, который использовался при составлении. Но вне зависимости от вариации, его символ остаётся узнаваемым.
Биполярные транзисторы
Биполярные транзисторы (BJT, Bipolar Junction Transistors) имеют три контакта:
Коллектор (collector) — на него подаётся высокое напряжение, которым хочется управлять
База (base) — через неё подаётся небольшой ток, чтобы разблокировать большой; база заземляется, чтобы заблокировать его
Эмиттер (emitter) — через него проходит ток с коллектора и базы, когда транзистор «открыт»
Основной характеристикой биполярного транзистора является показатель hfe также известный, как gain. Он отражает во сколько раз больший ток по участку коллектор–эмиттер способен пропустить транзистор по отношению к току база–эмиттер.
Например, если hfe = 100, и через базу проходит 0.1 мА, то транзистор пропустит через себя как максимум 10 мА. Если в этом случае на участке с большим током находится компонент, который потребляет, например 8 мА, ему будет предоставлено 8 мА, а у транзистора останется «запас». Если же имеется компонент, который потребляет 20 мА, ему будут предоставлены только максимальные 10 мА.
Также в документации к каждому транзистору указаны максимально допустимые напряжения и токи на контактах. Превышение этих величин ведёт к избыточному нагреву и сокращению службы, а сильное превышение может привести к разрушению.
NPN и PNP
Описанный выше транзистор — это так называемый NPN-транзистор. Называется он так из-за того, что состоит из трёх слоёв кремния, соединённых в порядке: Negative-Positive-Negative. Где negative — это сплав кремния, обладающий избытком отрицательных переносчиков заряда (n-doped), а positive — с избытком положительных (p-doped).
NPN более эффективны и распространены в промышленности.
PNP-транзисторы при обозначении отличаются направлением стрелки. Стрелка всегда указывает от P к N. PNP-транзисторы отличаются «перевёрнутым» поведением: ток не блокируется, когда база заземлена и блокируется, когда через неё идёт ток.
Полевые транзисторы
Полевые транзисторы (FET, Field Effect Transistor) имеют то же назначение, но отличаются внутренним устройством. Частным видом этих компонентов являются транзисторы MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor). Они позволяют оперировать гораздо большими мощностями при тех же размерах. А управление самой «заслонкой» осуществляется исключительно при помощи напряжения: ток через затвор, в отличие от биполярных транзисторов, не идёт.
Полевые транзисторы обладают тремя контактами:
Сток (drain) — на него подаётся высокое напряжение, которым хочется управлять
Затвор (gate) — на него подаётся напряжение, чтобы разрешить течение тока; затвор заземляется, чтобы заблокировать ток.
Исток (source) — через него проходит ток со стока, когда транзистор «открыт»
N-Channel и P-Channel
По аналогии с биполярными транзисторами, полевые различаются полярностью. Выше был описан N-Channel транзистор. Они наиболее распространены.
P-Channel при обозначении отличается направлением стрелки и, опять же, обладает «перевёрнутым» поведением.
Подключение транзисторов для управления мощными компонентами
Типичной задачей микроконтроллера является включение и выключение определённого компонента схемы. Сам микроконтроллер обычно имеет скромные характеристики в отношении выдерживаемой мощности. Так Ардуино, при выдаваемых на контакт 5 В выдерживает ток в 40 мА. Мощные моторы или сверхъяркие светодиоды могут потреблять сотни миллиампер. При подключении таких нагрузок напрямую чип может быстро выйти из строя. Кроме того для работоспособности некоторых компонентов требуется напряжение большее, чем 5 В, а Ардуино с выходного контакта (digital output pin) больше 5 В не может выдать впринципе.
Зато, его с лёгкостью хватит для управления транзистором, который в свою очередь будет управлять большим током. Допустим, нам нужно подключить длинную светодиодную ленту, которая требует 12 В и при этом потребляет 100 мА:
Теперь при установке выхода в логическую единицу (high), поступающие на базу 5 В откроют транзистор и через ленту потечёт ток — она будет светиться. При установке выхода в логический ноль (low), база будет заземлена через микроконтроллер, а течение тока заблокированно.
Обратите внимание на токоограничивающий резистор R. Он необходим, чтобы при подаче управляющего напряжения не образовалось короткое замыкание по маршруту микроконтроллер — транзистор — земля. Главное — не превысить допустимый ток через контакт Ардуино в 40 мА, поэтому нужно использовать резистор номиналом не менее:
это связано с тем, что затвор в таких транзисторах управляется исключительно напряжением: ток на участке микроконтроллер — затвор — исток отсутствует. А благодаря своим высоким характеристикам схема с использованием MOSFET позволяет управлять очень мощными компонентами.
Если не указано иное, содержимое этой вики предоставляется на условиях следующей лицензии: CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0 International
Производные работы должны содержать ссылку на http://wiki.amperka.ru, как на первоисточник, непосредственно перед содержимым работы.
Вики работает на суперском движке DokuWiki.
схемотехника/транзисторы.txt · Последние изменения: 2022/06/07 10:11 — mik
Инструменты страницы
- Показать исходный текст
- История страницы
- Ссылки сюда
- Наверх
Транзисторы Pnp/npn — Падение Напряжения
Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.
Поделиться
Последние посетители 0 пользователей онлайн
- Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу
Объявления
Сообщения
Все очень просто — разный тех процесс изготовления. Будете удивлены — сопротивления даже у партий отличаются. ЗЫ. Не надо цитировать то что не надо цитировать. Открываете даташит на изделие и находите разброс параметров: Не говоря уже о том что один у вас подделка.
Есть идеи почему сопротивление разное у этих 2х видов?
Я уж было подумал другое.
Только зионы не все инструкции поддерживают, от чего по производительности на уровне и3, а то и ниже.
Инструкции не зря пишут.
Да просто включил в тестере функцию исключения сопротивления щупов а не знал что он в этот момент режим авто вырубает так как не пользовался этой функцией)) вот и получилось что получилось))
Напряжение на биполярном транзисторе
Биполярные транзисторы применяются в огромном количестве современных микроэлектронных устройств. Это смартфоны, компьютеры, бытовая техника, радиоприемники, системы управления транспортными средствами и другими системами. Одним из наиболее важных параметров работы таких схем является напряжение на биполярном транзисторе.
Принцип работы биполярных транзисторов
Биполярный транзистор — полупроводник, который, в отличие от полевого, управляется током, а не напряжением. Величина роста или падения напряжения на биполярном транзисторе не сказывается на его работе. Это обусловлено его устройством и принципом действия.
Биполярный транзистор состоит из центрального элемента — базы, и двух крайних — эмиттера и коллектора. Перенос заряда в биполярных транзисторах осуществляется с помощью обоих видов носителей — и дырок, и электронов. Отсюда и его название. В зависимости от вида заряда элементов различают транзисторы со структурой p-n-p или n-p-n — база всегда противоположна по полярности эмиттеру и коллектору.
На что влияет падение напряжения на биполярном транзисторе
Биполярный транзистор не управляется напряжением. С помощью этого параметра можно менять пропускную способность базы, которая за счет заземления является препятствием для перемещения заряда между эмиттером и коллектором. Биполярный транзистор может работать в четырех режимах, управляемых подаваемым на него током и зависящим от его величины:
- режим отсечки — в этом случае из-за разницы потенциалов эмиттера и базы ток не проходит на коллектор, и схема не усиливает ток и сохраняется в режиме разомкнутой цепи;
- активный режим — в этом случае ток течет между эмиттером и базой и увеличивается на коллекторе;
- режим насыщения — при достижении предельного значения ток на базе перестает увеличиваться коллектором, и транзистор работает как замкнутая схема;
- барьерный режим — в этом случае соединение базы с коллектором позволяет проводить ток в одном направлении.
С помощью этих режимов можно выполнять переключение схем, усиливать или стабилизировать ток, проходящий через транзистор. Это позволяет использовать этот небольшой элемент с ограниченными допустимыми характеристиками тока для управления системами высокой мощности.
Какое значение здесь имеет напряжение? Подача или падение напряжения на биполярном транзисторе позволяет управлять током на его базе, включая или выключая систему. Падение напряжения на биполярном транзисторе в открытом режиме между эмиттером и коллектором или эмиттером или базой позволяет замкнуть схему. Граничное напряжение биполярного транзистора — это напряжение между коллектором и эмиттером при нулевом токе базы. Это максимально допустимое значение, при котором осуществляется работа транзистора. Граничное напряжение биполярного транзистора указывается в документации или может быть измерено осциллографом.
В нашем каталоге транзисторов можно выбрать высококачественные биполярные транзисторы с различными параметрами работы для любых электротехнических схем и устройств. При покупке сверяйтесь с описаниями в товарных карточках или проконсультируйтесь по выбору характеристик с нашими менеджерами. Связаться с ними можно по бесплатным телефонам вверху страницы или в форме обратного звонка.
Как определить падение напряжения на транзисторе
Нет. При нагрузке в коллекторе потенциал эмиттера не зависит от тока нагрузки. Если нагрузка в эмиттере — то очень даже зависит. Соответственно ведет себя базовый ток, а следовательно, и сам транзистор.
__________________
Не бейте больно, ежели чо, ну не удержался. А вааще,
«Мы за все хорошее, против всей х. По лугам некошеным чтобы шли ступни,
Чтобы миром правила правда, а не ложь, Мы за все хорошее, нас не на.
. » (Ленинград)
Я не несу ответственности за свои действия в Вашей голове.
| Меню пользователя akegor |
| Посмотреть профиль |
| Отправить личное сообщение для akegor |
| Найти ещё сообщения от akegor |
Регистрация: 17.05.2005
Адрес: Измаил, одесской области
Сообщений: 260
Сказал спасибо: 1,362
Сказали Спасибо 1,018 раз(а) в 124 сообщении(ях)
Re: падение напряжения на транзисторе
Нарисуйте картинку токов по закону Кирхгофа. Появится ясность.
| Меню пользователя Starchenko |
| Посмотреть профиль |
| Отправить личное сообщение для Starchenko |
| Найти ещё сообщения от Starchenko |
Почётный гражданин KAZUS.RU
Регистрация: 20.03.2007
Адрес: «Братское кольцо враждебности», т.е. ближайшее заМКАДье.
Сообщений: 6,723
Сказал спасибо: 2,877
Сказали Спасибо 3,084 раз(а) в 2,085 сообщении(ях)
Re: падение напряжения на транзисторе
Или — изучите, чем отличаются и как работают каскады «с общим эмиттером» (и его предельный случай — ключ) и «эмиттерный повторитель».
Хотя, в глубине окажутся те самые правила Кирхгофа.
__________________
Экзорцист 40-го уровня.
| Меню пользователя ForcePoint |
| Посмотреть профиль |
| Отправить личное сообщение для ForcePoint |
| Найти ещё сообщения от ForcePoint |
Почётный гражданин KAZUS.RU
Регистрация: 28.03.2008
Сообщений: 7,436
Сказал спасибо: 865
Сказали Спасибо 1,061 раз(а) в 852 сообщении(ях)
Re: падение напряжения на транзисторе
Ток базы меньше намного, I=U/R, гляньте, что там на базовом резисторе — сразу понятно станет. А Кирхгоф хорош только после Ома..
| Меню пользователя zoog |
| Посмотреть профиль |
| Отправить личное сообщение для zoog |
| Посетить домашнюю страницу zoog |
| Найти ещё сообщения от zoog |
Почётный гражданин KAZUS.RU
Регистрация: 20.03.2007
Адрес: «Братское кольцо враждебности», т.е. ближайшее заМКАДье.
Сообщений: 6,723
Сказал спасибо: 2,877
Сказали Спасибо 3,084 раз(а) в 2,085 сообщении(ях)
Re: падение напряжения на транзисторе
Потому, что получился каскад с общим эмиттером (отсутствие 100% ООС), а не эмиттерный повторитель.
__________________
Экзорцист 40-го уровня.
| Меню пользователя ForcePoint |
| Посмотреть профиль |
| Отправить личное сообщение для ForcePoint |
| Найти ещё сообщения от ForcePoint |
Почётный гражданин KAZUS.RU
Регистрация: 21.03.2007
Адрес: М.(осква)
Сообщений: 4,166
Сказал спасибо: 2,055
Сказали Спасибо 1,677 раз(а) в 948 сообщении(ях)
Re: падение напряжения на транзисторе
vinrobot, к слову пришлось: Существуют и p-n-p транзисторы. Каскад с общим эмитером хорош, если надо питать мощную нагрузку. Но иногда надо «не просадить» источник сигнала — тогда каскад с именем эмитерный ПОВТОРИТЕЛЬ — имеет показания к применению. Итого — 4 варианта. Это биполярные. Существуют ещё БТИЗ и полевые (нескольких типов). Вэлком!
__________________
+ 7 903 641 87 25// 1. Иногда отвечаю «по памяти» 2. Часто заблуждаюсь >> Критикуйте, не обижусь.
| Меню пользователя mtit |
| Посмотреть профиль |
| Отправить личное сообщение для mtit |
| Найти ещё сообщения от mtit |
Почётный гражданин KAZUS.RU
Регистрация: 01.02.2011
Адрес: г.Волгоград
Сообщений: 3,343
Сказал спасибо: 472
Сказали Спасибо 1,113 раз(а) в 679 сообщении(ях)
Re: падение напряжения на транзисторе
Исключи во второй схеме базовый резистор и посмотри, что получится.
Ток коллектора не может превышать Iб*h21э. В обоих схемах он (Iб) ограничен резистором в базе. Но во второй схеме напряжение падает при открывании транзистора. И тока базы не хватает. такое объяснение понятней?
__________________
Бросая камни в воду, наблюдай за производимыми ими кругами. Иначе это будет пустым занятием. К.П.
Выбросить ненужное всякий сумеет, а вот сделать из ненужного нужное. Ф.Б.
Унижая — не возвысишься. Ф.Б.
| Меню пользователя Федя-Инженер |
| Посмотреть профиль |
| Отправить личное сообщение для Федя-Инженер |
| Найти ещё сообщения от Федя-Инженер |