Podstawy tranzystorów - Samouczek dotyczący tranzystorów mocy BD139 i BD140: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Hej co tam u was! Akarsh tutaj z CETech.

Dzisiaj poznamy potęgę niewielkich, ale znacznie większych w działaniu układów tranzystorowych.

Zasadniczo omówimy kilka podstaw związanych z tranzystorami, a następnie przyjrzymy się przydatnej wiedzy na temat konkretnego typu serii tranzystorów znanych jako tranzystory mocy BD139 i BD140.

A pod koniec omówimy również niektóre specyfikacje techniczne. Mam nadzieję, że jesteś podekscytowany. Więc zacznijmy.

Krok 1: Uzyskaj płytki drukowane do swoich projektów

Musisz sprawdzić PCBWAY, aby zamówić tanie PCB przez Internet!

Otrzymujesz 10 dobrej jakości płytek PCB wyprodukowanych i wysłanych na wyciągnięcie ręki za tanią cenę. Otrzymasz również zniżkę na wysyłkę przy pierwszym zamówieniu. Prześlij swoje pliki Gerber na PCBWAY, aby były produkowane z dobrą jakością i szybkim czasem realizacji. Sprawdź ich funkcję przeglądarki Gerber online. Dzięki punktom nagrody możesz otrzymać darmowe rzeczy z ich sklepu z pamiątkami.

Krok 2: Co to jest tranzystor

Tranzystor jest podstawowym budulcem wszystkich obecnie stosowanych układów elektronicznych. Każde urządzenie obecne wokół nas zawiera w sobie tranzystory. Można powiedzieć, że elektronika analogowa jest niekompletna bez tranzystora.

Jest to trzyzaciskowe urządzenie półprzewodnikowe służące do wzmacniania lub przełączania sygnałów elektronicznych i energii elektrycznej. Składa się z materiału półprzewodnikowego, zwykle z co najmniej trzema zaciskami do podłączenia do obwodu zewnętrznego. Napięcie lub prąd przyłożone do jednej pary zacisków tranzystora kontroluje prąd przez inną parę zacisków. Ponieważ moc sterowana (wyjściowa) może być wyższa niż moc sterująca (wejściowa), tranzystor może wzmacniać sygnał. Obecnie niektóre tranzystory są pakowane pojedynczo, ale znacznie więcej znajduje się w układach scalonych.

Większość tranzystorów jest wykonana z bardzo czystego krzemu, a niektóre z germanu, ale czasami stosuje się też inne materiały półprzewodnikowe. Tranzystor może mieć tylko jeden rodzaj nośnika ładunku, w tranzystorze polowym, lub może mieć dwa rodzaje nośników ładunku w tranzystorach bipolarnych.

Tranzystory składają się z trzech części – podstawy, kolektora i emitera. Podstawa jest urządzeniem sterującym bramą dla większego zasilania elektrycznego. Kolektor zbiera nośniki ładunku, a emiter jest wylotem dla tych nośników.

Krok 3: Klasyfikacja tranzystorów

Tranzystory są dwojakiego rodzaju:-

1) Tranzystory bipolarne: Tranzystor bipolarny (BJT) to rodzaj tranzystora, który wykorzystuje zarówno elektrony, jak i dziury jako nośniki ładunku. Tranzystor bipolarny pozwala, aby niewielki prąd wprowadzony na jeden z jego zacisków kontrolował znacznie większy prąd przepływający między dwoma innymi zaciskami, dzięki czemu urządzenie może wzmacniać lub przełączać. BJT są dwojakiego rodzaju, znane jako tranzystory NPN i PNP. W tranzystorach NPN elektrony stanowią większość nośników ładunku. Składa się z dwóch warstw typu n oddzielonych warstwą typu p. Z drugiej strony, tranzystory PNP wykorzystują otwory jako ich większość nośników ładunku i składa się z dwóch warstw typu p oddzielonych warstwą typu n.

2) Tranzystory polowe: Tranzystory polowe są tranzystorami unipolarnymi i wykorzystują tylko jeden rodzaj nośnika ładunku. Tranzystory FET mają trzy zaciski, którymi są bramka (G), dren (D) i źródło (S). Tranzystory FET dzielą się na tranzystory Junction Field Effect (JFET) i Insulated Gate FET (IG-FET) lub tranzystory MOSFET. W przypadku połączeń w obwodzie rozważamy również czwarty zacisk zwany podstawą lub podłożem. Tranzystory FET kontrolują wielkość i kształt kanału między źródłem a drenem, który jest tworzony przez przyłożone napięcie. Tranzystory FET mają większe wzmocnienie prądowe niż tranzystory BJT.

Krok 4: Para tranzystorów mocy BD139/140

Tranzystory są dostępne w różnych typach pakietów, takich jak seria 2N czy seria MMBT do montażu powierzchniowego, wszystkie mają swoje specyficzne zalety i zastosowania. Spośród nich istnieje inny rodzaj serii tranzystorów, seria BD, która jest serią tranzystorów mocy. Tranzystory z tej serii są generalnie zaprojektowane do generowania dodatkowej mocy i dlatego są nieco większe niż inne tranzystory.

Tranzystory BD 139 to tranzystory NPN, a tranzystory BD140 to tranzystory PNP. Podobnie jak inne tranzystory mają również 3 piny, a ich konfigurację pinów pokazano na powyższym obrazku.

Zalety tranzystorów mocy:-

1) Bardzo łatwo jest włączyć i wyłączyć tranzystor mocy.

2) Tranzystor mocy może przenosić duże prądy w stanie włączonym i blokować bardzo wysokie napięcie w stanie wyłączonym.

3)Tranzystor mocy może pracować przy częstotliwościach przełączania w zakresie od 10 do 15 kHz.

4) Spadki napięcia w stanie włączenia na tranzystorze mocy są niskie. Może być używany do sterowania mocą dostarczaną do obciążenia w falownikach i chopperach.

Wady tranzystorów mocy:-

1) Tranzystor mocy nie może działać zadowalająco powyżej częstotliwości przełączania 15 kHz.

2) Może ulec uszkodzeniu z powodu niestabilności termicznej lub drugiej awarii.

3) Ma bardzo niską zdolność blokowania wstecznego.

Krok 5: Specyfikacje techniczne BD139/140

Specyfikacje techniczne tranzystorów BD139 to:

1) Typ tranzystora: NPN

2) Maksymalny prąd kolektora (IC): 1,5A

3) Maksymalne napięcie kolektor-emiter (VCE): 80 V

4) Maksymalne napięcie bazy kolektora (VCB): 80 V

5) Maksymalne napięcie podstawy emitera (VEBO): 5 V

6) Maksymalne rozproszenie kolektora (szt.): 12,5 W;

7) Maksymalna częstotliwość przejścia (fT): 190 MHz

8) Minimalny i maksymalny zysk prądu stałego (hFE): 25 – 250

9) Maksymalna temperatura przechowywania i pracy powinna wynosić: od -55 do + 150 stopni celsjusza;

Specyfikacje techniczne tranzystora BD140 to:

1) Typ tranzystora: PNP

2) Maksymalny prąd kolektora (IC): -1,5A

3) Maksymalne napięcie kolektor-emiter (VCE): –80V

4) Maksymalne napięcie kolektor-baza (VCB): –80V

5) Maksymalne napięcie podstawy emitera (VEBO): –5V

6) Maksymalne rozproszenie kolektora (szt.): 12,5 W;

7) Maksymalna częstotliwość przejścia (fT): 190 MHz

8) Minimalny i maksymalny zysk prądu stałego (hFE): 25 – 250

9) Maksymalna temperatura przechowywania i pracy powinna wynosić: od -55 do + 150 stopni celsjusza;

Jeśli chcesz uzyskać dodatkową wiedzę na temat tranzystorów BD139/140, możesz zapoznać się z ich arkuszem danych stąd.

Krok 6: Zastosowania tranzystorów

Tranzystory są używane do wielu operacji, ale dwie operacje, w których tranzystory są najczęściej używane, to przełączanie i wzmacnianie:

1) Tranzystor jako wzmacniacz:

Tranzystor działa jak wzmacniacz, podnosząc siłę słabego sygnału. Napięcie polaryzacji DC przyłożone do złącza emiter-baza powoduje, że pozostaje ono w stanie polaryzacji przewodzenia. To przesunięcie w przód jest utrzymywane niezależnie od polaryzacji sygnału. Niska rezystancja w obwodzie wejściowym sprawia, że każda niewielka zmiana sygnału wejściowego powoduje znaczną zmianę sygnału wyjściowego. Prąd emitera spowodowany przez sygnał wejściowy przyczynia się do prądu kolektora, który następnie przepływa przez rezystor obciążenia RL, powodując duży spadek napięcia na nim. Tak więc małe napięcie wejściowe skutkuje dużym napięciem wyjściowym, co pokazuje, że tranzystor pracuje jako wzmacniacz.

2) Tranzystor jako przełącznik:

Przełączniki tranzystorowe mogą być używane do przełączania i sterowania lampami, przekaźnikami, a nawet silnikami. Używając tranzystora bipolarnego jako przełącznika, musi on być „w pełni wyłączony” lub „w pełni włączony”. Tranzystory, które są w pełni „włączone”, znajdują się w swoim regionie nasycenia. Tranzystory, które są w pełni „OFF”, znajdują się w swoim regionie odcięcia. Podczas używania tranzystora jako przełącznika, mały prąd bazy steruje znacznie większym prądem obciążenia kolektora. Podczas używania tranzystorów do przełączania obciążeń indukcyjnych, takich jak przekaźniki i solenoidy, używana jest „dioda koła zamachowego”. Gdy trzeba kontrolować duże prądy lub napięcia, można użyć tranzystorów Darlington.

Krok 7: Obwód mostka H BD139 i BD140

Tak więc teraz, po tak dużej części teoretycznej, będziemy omawiać zastosowanie pakietów tranzystorów BD139 i BD140. Ta aplikacja to obwód mostka H, który jest używany w obwodach sterownika silnika. Gdy potrzebujemy uruchomić silniki prądu stałego, wymagane jest, aby do silników była dostarczana duża ilość mocy, której nie może zapewnić sam mikrokontroler, dlatego musimy dołączyć obwód tranzystorowy między kontrolerem a silnikiem, który pracuje jako wzmacniacz i pomaga w płynnej pracy silnika. Schemat obwodu dla tej aplikacji pokazano na powyższym obrazku. Dzięki temu układowi z mostkiem H dostarczana jest wystarczająca moc do płynnej pracy dwóch silników prądu stałego, dzięki czemu możemy również kontrolować kierunek obrotów silników. Jedną rzeczą, o której musimy pamiętać podczas korzystania z BD139/140 lub innych tranzystorów mocy, jest to, że tranzystory mocy generują dużą ilość energii, która jest również generowana w postaci ciepła, więc aby zapobiec problemowi przegrzewania, musimy dodać radiator do tych tranzystorów, dla których na tranzystorze jest już otwór.

Chociaż najlepszym wyborem dla tranzystorów mocy są BD139 i BD140, jeśli nie są one dostępne, możesz również wybrać BD135 i BD136, które są odpowiednio tranzystorami NPN i PNP, ale należy preferować parę BD139/140. To tyle, jeśli chodzi o samouczek, mam nadzieję, że był dla ciebie pomocny.