Βασικά στοιχεία τρανζίστορ - BD139 & BD140 Power Transistor Tutorial: 7 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Γεια, τι συμβαίνει, παιδιά! Akarsh εδώ από το CETech.

Σήμερα θα πάρουμε κάποιες γνώσεις σχετικά με τη δύναμη του μικρού μεγέθους αλλά πολύ μεγαλύτερου κυκλώματος τρανζίστορ εργασίας.

Βασικά, πρόκειται να συζητήσουμε ορισμένα βασικά που σχετίζονται με τα τρανζίστορ και μετά από αυτό, θα αναζητήσουμε χρήσιμες γνώσεις σχετικά με έναν συγκεκριμένο τύπο σειράς τρανζίστορ γνωστών ως τρανζίστορ ισχύος BD139 και BD140.

Και προς το τέλος, θα συζητήσουμε επίσης ορισμένες τεχνικές προδιαγραφές. Ελπίζω να είστε ενθουσιασμένοι. Ας ξεκινήσουμε λοιπόν.

Βήμα 1: Αποκτήστε PCB για τα κατασκευασμένα έργα σας

Πρέπει να ελέγξετε το PCBWAY για να παραγγείλετε ηλεκτρονικά PCB φθηνά!

Παίρνετε 10 καλής ποιότητας PCB που κατασκευάζονται και αποστέλλονται στο κατώφλι σας φθηνά. Θα λάβετε επίσης έκπτωση στα μεταφορικά στην πρώτη σας παραγγελία. Ανεβάστε τα αρχεία Gerber στο PCBWAY για να τα κατασκευάσετε με καλή ποιότητα και γρήγορο χρόνο ολοκλήρωσης. Ελέγξτε τη διαδικτυακή λειτουργία Gerber viewer. Με πόντους ανταμοιβής, μπορείτε να λάβετε δωρεάν πράγματα από το κατάστημα δώρων τους.

Βήμα 2: Τι είναι ένα τρανζίστορ

Ένα τρανζίστορ είναι το βασικό δομικό στοιχείο όλων των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων που χρησιμοποιούνται στις μέρες μας. Κάθε συσκευή που υπάρχει γύρω μας περιέχει τρανζίστορ σε αυτήν. Μπορούμε να πούμε ότι τα αναλογικά ηλεκτρονικά είναι ελλιπή χωρίς τρανζίστορ.

Είναι μια τερματική συσκευή ημιαγωγών που χρησιμοποιείται για την ενίσχυση ή την αλλαγή ηλεκτρονικών σημάτων και ηλεκτρικής ισχύος. Αποτελείται από υλικό ημιαγωγών συνήθως με τουλάχιστον τρεις ακροδέκτες για σύνδεση σε εξωτερικό κύκλωμα. Μια τάση ή ρεύμα που εφαρμόζεται σε ένα ζεύγος ακροδεκτών του τρανζίστορ ελέγχει το ρεύμα μέσω ενός άλλου ζεύγους ακροδεκτών. Επειδή η ελεγχόμενη ισχύς (εξόδου) μπορεί να είναι μεγαλύτερη από την ισχύ ελέγχου (εισόδου), ένα τρανζίστορ μπορεί να ενισχύσει ένα σήμα. Σήμερα, ορισμένα τρανζίστορ συσκευάζονται μεμονωμένα, αλλά πολλά άλλα βρίσκονται ενσωματωμένα σε ολοκληρωμένα κυκλώματα.

Τα περισσότερα τρανζίστορ είναι κατασκευασμένα από πολύ καθαρό πυρίτιο και μερικά από γερμάνιο, αλλά μερικές φορές χρησιμοποιούνται ορισμένα άλλα υλικά ημιαγωγών. Ένα τρανζίστορ μπορεί να έχει μόνο ένα είδος φορέα φόρτισης, σε ένα τρανζίστορ εφέ πεδίου, ή μπορεί να έχει δύο είδη φορέων φορτίου σε συσκευές τρανζίστορ διπολικής σύνδεσης.

Τα τρανζίστορ αποτελούνται από τρία μέρη: μια βάση, έναν συλλέκτη και έναν πομπό. Η βάση είναι η συσκευή ελέγχου πύλης για μεγαλύτερη ηλεκτρική παροχή. Ο συλλέκτης συλλέγει τους φορείς φόρτισης και ο πομπός είναι η έξοδος για αυτούς τους φορείς.

Βήμα 3: Ταξινόμηση των τρανζίστορ

Τα τρανζίστορ είναι δύο τύπων:-

1) Διπολικά τρανζίστορ διασταύρωσης: Ένα διπολικό τρανζίστορ διασταύρωσης (BJT) είναι ένας τύπος τρανζίστορ που χρησιμοποιεί τόσο ηλεκτρόνια όσο και οπές ως φορείς φορτίου. Ένα διπολικό τρανζίστορ επιτρέπει σε ένα μικρό ρεύμα που εγχέεται σε έναν από τους ακροδέκτες του να ελέγχει ένα πολύ μεγαλύτερο ρεύμα που ρέει μεταξύ δύο άλλων ακροδεκτών, καθιστώντας τη συσκευή ικανή να ενισχύσει ή να αλλάξει. Τα BJT είναι δύο τύπων γνωστά ως τρανζίστορ NPN και PNP. Στα τρανζίστορ NPN τα ηλεκτρόνια είναι οι περισσότεροι φορείς φορτίου. Αποτελείται από δύο στρώματα τύπου n που χωρίζονται από ένα στρώμα τύπου p. Από την άλλη πλευρά, τα τρανζίστορ PNP χρησιμοποιούν τις Τρύπες ως τους περισσότερους φορείς φόρτισης και αποτελείται από δύο στρώματα τύπου p που χωρίζονται από ένα στρώμα τύπου n.

2) Τρανζίστορ εφέ πεδίου: Τα τρανζίστορ εφέ πεδίου, είναι μονοπολικά τρανζίστορ και χρησιμοποιούν μόνο ένα είδος φορέα φόρτισης. Τα τρανζίστορ FET έχουν τρεις ακροδέκτες είναι η πύλη (G), η αποστράγγιση (D) και η πηγή (S). Τα τρανζίστορ FET ταξινομούνται σε τρανζίστορ Junction Field Effect (JFET) και τρανζίστορ με μονωμένη πύλη FET (IG-FET) ή MOSFET. Για τις συνδέσεις στο κύκλωμα, εξετάζουμε επίσης τον τέταρτο ακροδέκτη που ονομάζεται βάση ή υπόστρωμα. Τα τρανζίστορ FET έχουν τον έλεγχο του μεγέθους και του σχήματος ενός καναλιού μεταξύ πηγής και αποστράγγισης που δημιουργείται από μια εφαρμοζόμενη τάση. Τα τρανζίστορ FET έχουν υψηλή απόδοση ρεύματος από τα τρανζίστορ BJT.

Βήμα 4: Ζεύγος τρανζίστορ ισχύος BD139/140

Τα τρανζίστορ διατίθενται σε διάφορους τύπους πακέτων, όπως η σειρά 2N ή η σειρά MMBT Surface mount, όλα έχουν τα συγκεκριμένα πλεονεκτήματα και εφαρμογές τους. Από αυτά, υπάρχει ένα άλλο είδος σειράς τρανζίστορ, η σειρά BD, η οποία είναι μια σειρά τρανζίστορ ισχύος. Τα τρανζίστορ αυτής της σειράς είναι γενικά σχεδιασμένα για να παράγουν επιπλέον ισχύ και ως εκ τούτου είναι λίγο μεγαλύτερα από άλλα τρανζίστορ.

Τα τρανζίστορ BD 139 είναι τρανζίστορ NPN και τα τρανζίστορ BD140 είναι τρανζίστορ PNP. Παρόμοια με άλλα τρανζίστορ έχουν επίσης 3 ακίδες και η διαμόρφωση των πείρων τους φαίνεται στην παραπάνω εικόνα.

Πλεονεκτήματα των τρανζίστορ ισχύος:-

1) Είναι πολύ εύκολο να ενεργοποιήσετε και να απενεργοποιήσετε το τρανζίστορ ισχύος.

2) Το τρανζίστορ ισχύος μπορεί να μεταφέρει μεγάλα ρεύματα σε κατάσταση ON και να αποκλείσει πολύ υψηλή τάση σε κατάσταση OFF.

3) Το τρανζίστορ ισχύος μπορεί να λειτουργήσει σε συχνότητες μεταγωγής στην περιοχή από 10 έως 15 kHz.

4) Οι πτώσεις τάσης κατάστασης στο τρανζίστορ ισχύος είναι χαμηλές. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο της ισχύος που παραδίδεται στο φορτίο, σε μετατροπείς και ελικόπτερα.

Μειονεκτήματα των τρανζίστορ ισχύος:-

1) Το τρανζίστορ ισχύος δεν μπορεί να λειτουργεί ικανοποιητικά πάνω από τη συχνότητα μεταγωγής 15 kHz.

2) Μπορεί να καταστραφεί λόγω θερμικής φυγής ή δεύτερης βλάβης.

3) Έχει αντίστροφη ικανότητα αποκλεισμού είναι πολύ χαμηλή.

Βήμα 5: Τεχνικές προδιαγραφές του BD139/140

Οι τεχνικές προδιαγραφές των τρανζίστορ BD139 είναι:

1) Τύπος τρανζίστορ: NPN

2) Μέγιστο ρεύμα συλλέκτη (IC): 1.5A

3) Μέγιστη Τάση Συλλέκτη-Εκπομπού (VCE): 80V

4) Μέγιστη Τάση Συλλέκτη-Βάσης (VCB): 80V

5) Μέγιστη τάση βάσης εκπομπής (VEBO): 5V

6) Μέγιστη διάχυση συλλέκτη (τεμ): 12,5 Watt

7) Μέγιστη Συχνότητα Μετάβασης (fT): 190 MHz

8) Ελάχιστο & Μέγιστο ρεύμα DC (hFE): 25 - 250

9) Η μέγιστη θερμοκρασία αποθήκευσης και λειτουργίας πρέπει να είναι: -55 έως +150 βαθμούς Κελσίου

Οι τεχνικές προδιαγραφές του τρανζίστορ BD140 είναι:

1) Τύπος τρανζίστορ: PNP

2) Μέγιστο ρεύμα συλλέκτη (IC): -1,5Α

3) Μέγιστη τάση συλλέκτη-εκπομπού (VCE): –80V

4) Μέγιστη Τάση Συλλέκτη-Βάσης (VCB): –80V

5) Μέγιστη τάση βάσης εκπομπής (VEBO): –5V

6) Μέγιστη διάχυση συλλέκτη (τεμ): 12,5 Watt

7) Μέγιστη Συχνότητα Μετάβασης (fT): 190 MHz

8) Ελάχιστο & Μέγιστο ρεύμα DC (hFE): 25 - 250

9) Η μέγιστη θερμοκρασία αποθήκευσης και λειτουργίας πρέπει να είναι: -55 έως +150 βαθμούς Κελσίου

Εάν θέλετε να λάβετε επιπλέον γνώση σχετικά με τα τρανζίστορ BD139/140, μπορείτε να ανατρέξετε στο φύλλο δεδομένων τους από εδώ.

Βήμα 6: Εφαρμογές των τρανζίστορ

Τα τρανζίστορ χρησιμοποιούνται για πολλές λειτουργίες, αλλά οι δύο λειτουργίες για τις οποίες χρησιμοποιούνται πιο συχνά τα τρανζίστορ είναι η εναλλαγή και η ενίσχυση:

1) Τρανζίστορ ως ενισχυτής:

Ένα τρανζίστορ λειτουργεί ως ενισχυτής αυξάνοντας την ισχύ ενός αδύναμου σήματος. Η τάση πόλωσης DC που εφαρμόζεται στη διασταύρωση εκπομπής-βάσης, την κάνει να παραμένει σε προκατειλημμένη κατάσταση προς τα εμπρός. Αυτή η μεροληψία προς τα εμπρός διατηρείται ανεξάρτητα από την πολικότητα του σήματος. Η χαμηλή αντίσταση στο κύκλωμα εισόδου επιτρέπει σε οποιαδήποτε μικρή αλλαγή στο σήμα εισόδου να οδηγήσει σε αισθητή αλλαγή στην έξοδο. Το ρεύμα εκπομπής που προκαλείται από το σήμα εισόδου συμβάλλει στο ρεύμα συλλέκτη, το οποίο στη συνέχεια ρέει μέσω της αντίστασης φορτίου RL, οδηγεί σε μεγάλη πτώση τάσης σε αυτό. Έτσι, μια μικρή τάση εισόδου έχει ως αποτέλεσμα μια μεγάλη τάση εξόδου, η οποία δείχνει ότι το τρανζίστορ λειτουργεί ως ενισχυτής.

2) Τρανζίστορ ως διακόπτης:

Διακόπτες τρανζίστορ μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αλλαγή και τον έλεγχο λαμπτήρων, ρελέ ή ακόμα και κινητήρων. Όταν χρησιμοποιείτε το διπολικό τρανζίστορ ως διακόπτη πρέπει να είναι είτε "πλήρως-OFF" είτε "πλήρως-ON". Τα τρανζίστορ που είναι πλήρως "ON" λέγεται ότι βρίσκονται στην περιοχή κορεσμού τους. Τα τρανζίστορ που είναι πλήρως "OFF" λέγεται ότι βρίσκονται στην περιοχή αποκοπής τους. Όταν χρησιμοποιείτε το τρανζίστορ ως διακόπτη, ένα μικρό ρεύμα βάσης ελέγχει ένα πολύ μεγαλύτερο ρεύμα φορτίου συλλέκτη. Όταν χρησιμοποιείτε τρανζίστορ για εναλλαγή επαγωγικών φορτίων όπως ρελέ και ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες, χρησιμοποιείται μια «δίοδος σφονδύλου». Όταν πρέπει να ελέγχονται μεγάλα ρεύματα ή τάσεις, μπορούν να χρησιμοποιηθούν τρανζίστορ Darlington.

Βήμα 7: BD139 και BD140 H-Bridge Circuit

Έτσι, τώρα μετά από τόσο μεγάλο μέρος του θεωρητικού μέρους, θα συζητήσουμε μια εφαρμογή των πακέτων BD139 και BD140 Transistor. Αυτή η εφαρμογή είναι το κύκλωμα H-Bridge που χρησιμοποιείται σε κυκλώματα οδηγών κινητήρα. Όταν πρέπει να θέτουμε σε λειτουργία κινητήρες DC, απαιτείται η παροχή μεγάλης ισχύος στους κινητήρες που δεν μπορεί να ικανοποιηθεί μόνο από τον μικροελεγκτή, οπότε πρέπει να συνδέσουμε ένα κύκλωμα τρανζίστορ μεταξύ του ελεγκτή και του κινητήρα που λειτουργεί ως ενισχυτής και βοηθά στην ομαλή λειτουργία του κινητήρα. Το διάγραμμα κυκλώματος για αυτήν την εφαρμογή φαίνεται στην παραπάνω εικόνα. Με αυτό το κύκλωμα γέφυρας Η, παρέχεται αρκετή ισχύς για να λειτουργεί ομαλά δύο κινητήρες DC και με αυτό, μπορούμε επίσης να ελέγξουμε την κατεύθυνση περιστροφής των κινητήρων. Ένα πράγμα που πρέπει να έχουμε κατά νου κατά τη χρήση του BD139/140 ή οποιουδήποτε άλλου τρανζίστορ ισχύος είναι ότι τα τρανζίστορ ισχύος παράγουν μεγάλη ποσότητα ενέργειας που παράγεται επίσης με τη μορφή θερμότητας, έτσι ώστε να αποφευχθεί ένα πρόβλημα υπερθέρμανσης πρέπει να προσθέσουμε μια ψύκτρα σε αυτά τα τρανζίστορ για τα οποία υπάρχει ήδη μια τρύπα στο τρανζίστορ.

Αν και η καλύτερη επιλογή για τρανζίστορ ισχύος είναι τα BD139 και BD140 εάν δεν είναι διαθέσιμα, μπορείτε επίσης να πάτε για BD135 και BD136 που είναι τρανζίστορ NPN και PNP αντίστοιχα, αλλά πρέπει να προτιμηθεί το ζεύγος BD139/140. Αυτό είναι όλο για το φροντιστήριο ελπίζω ότι ήταν χρήσιμο για εσάς.