Základy tranzistoru - BD139 & BD140 Power Transistor Tutorial: 7 Steps

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Hej, co se děje, lidi! Akarsh sem z CETech.

Dnes získáme nějaké znalosti o elektrárně malé velikosti, ale mnohem větší v pracovních tranzistorových obvodech.

V zásadě budeme diskutovat o některých základech souvisejících s tranzistory a poté se podíváme na některé užitečné znalosti o konkrétním typu řady tranzistorů známých jako výkonové tranzistory BD139 a BD140.

A ke konci také probereme některé technické specifikace. Doufám, že jste nadšení. Začněme tedy.

Krok 1: Získejte PCB pro své projekty

Musíte se podívat na PCBWAY a objednat si levné PCB online!

Získáte 10 kvalitních desek plošných spojů vyrobených a levně odeslaných až k vašim dveřím. Při první objednávce získáte také slevu na poštovné. Nahrajte své soubory Gerber na PCBWAY a nechte je vyrábět v dobré kvalitě a s rychlou dobou obratu. Podívejte se na jejich online funkci Gerber Viewer. Za body odměny můžete získat zdarma věci z jejich dárkového obchodu.

Krok 2: Co je to tranzistor

Tranzistor je základním stavebním kamenem všech elektronických obvodů, které se v dnešní době používají. Každý spotřebič přítomný kolem nás obsahuje tranzistory. Můžeme říci, že analogová elektronika je bez tranzistoru neúplná.

Jedná se o třísvorkové polovodičové zařízení používané k zesílení nebo přepínání elektronických signálů a elektrické energie. Skládá se z polovodičového materiálu obvykle s alespoň třemi vývody pro připojení k externímu obvodu. Napětí nebo proud aplikovaný na jeden pár terminálů tranzistoru řídí proud přes další pár terminálů. Protože regulovaný (výstupní) výkon může být vyšší než řídicí (vstupní) výkon, může tranzistor zesilovat signál. Dnes jsou některé tranzistory zabaleny jednotlivě, ale mnoho dalších je integrováno v integrovaných obvodech.

Většina tranzistorů je vyrobena z velmi čistého křemíku a některé z germania, ale někdy se používají i jiné polovodičové materiály. Tranzistor může mít pouze jeden druh nosiče náboje, v tranzistoru s efektem pole, nebo může mít dva druhy nosičů náboje v bipolárních tranzistorových zařízeních.

Tranzistory se skládají ze tří částí: základny, kolektoru a emitoru. Základem je zařízení pro ovládání brány pro větší elektrické napájení. Kolektor sbírá nosiče náboje a emitor je pro tyto nosiče výstupem.

Krok 3: Klasifikace tranzistorů

Tranzistory jsou dvou typů:-

1) Bipolární tranzistory: Bipolární tranzistor (BJT) je typ tranzistoru, který využívá elektrony i otvory jako nosiče náboje. Bipolární tranzistor umožňuje malým proudem vstřikovaným na jeden z jeho terminálů ovládat mnohem větší proud procházející mezi dvěma dalšími terminály, což činí zařízení schopné zesílení nebo přepínání. BJT jsou dvou typů známých jako tranzistory NPN a PNP. V NPN tranzistorech jsou elektrony většinou nosiči náboje. Skládá se ze dvou vrstev typu n oddělených vrstvou typu p. Na druhé straně PNP tranzistory používají jako většinové nosiče náboje díry a skládá se ze dvou vrstev typu p oddělených vrstvou typu n.

2) Tranzistory s efektem pole: Tranzistory s efektem pole, jsou unipolární tranzistory a používají pouze jeden druh nosiče náboje. Tranzistory FET mají tři svorky, hradlo (G), odtok (D) a zdroj (S). Tranzistory FET jsou rozděleny na tranzistory s efektem spojovacího pole (JFET) a tranzistory s izolovanou bránou FET (IG-FET) nebo MOSFET. Pro připojení v obvodu uvažujeme také čtvrtý terminál nazývaný základna nebo substrát. Tranzistory FET mají kontrolu nad velikostí a tvarem kanálu mezi zdrojem a odtokem, který je vytvořen přivedeným napětím. Tranzistory FET mají vysoký proudový zisk než tranzistory BJT.

Krok 4: Pár výkonových tranzistorů BD139/140

Tranzistory jsou k dispozici v různých typech balíčků, jako je řada 2N nebo řada MMBT pro povrchovou montáž, všechny mají své specifické výhody a aplikace. Z nich existuje další druh řady tranzistorů řady BD, což je řada výkonových tranzistorů. Tranzistory této řady jsou obecně navrženy tak, aby generovaly extra výkon, a proto jsou o něco větší než jiné tranzistory.

Tranzistory BD 139 jsou tranzistory NPN a tranzistory BD140 jsou tranzistory PNP. Podobně jako ostatní tranzistory mají také 3 piny a jejich konfigurace pinů je zobrazena na obrázku výše.

Výhody výkonových tranzistorů:-

1) Je velmi snadné zapnout a vypnout výkonový tranzistor.

2) Výkonový tranzistor může přenášet velké proudy ve stavu ON a blokovat velmi vysoké napětí ve stavu OFF.

3) Výkonový tranzistor lze provozovat při spínacích frekvencích v rozsahu 10 až 15 kHz.

4) Poklesy napětí ve stavu ON na výkonovém tranzistoru jsou nízké. Lze jej použít k řízení výkonu dodávaného do zátěže v měničích a sekačkách.

Nevýhody výkonových tranzistorů:-

1) Výkonový tranzistor nemůže fungovat uspokojivě nad spínací frekvencí 15 kHz.

2) Může dojít k poškození v důsledku tepelného úniku nebo druhého selhání.

3) Má velmi nízkou kapacitu zpětného blokování.

Krok 5: Technické specifikace BD139/140

Technické specifikace tranzistorů BD139 jsou:

1) Typ tranzistoru: NPN

2) Max. Kolektorový proud (IC): 1,5A

3) Maximální napětí sběrače a vysílače (VCE): 80V

4) Maximální napětí kolektorové základny (VCB): 80V

5) Maximální napětí na základně vysílače (VEBO): 5V

6) Maximální ztráta kolektoru (Pc): 12,5 W

7) Maximální přechodová frekvence (fT): 190 MHz

8) Minimální a maximální zisk stejnosměrného proudu (hFE): 25 - 250

9) Maximální skladovací a provozní teplota by měla být: -55 až +150 stupňů Celsia

Technické specifikace tranzistoru BD140 jsou:

1) Typ tranzistoru: PNP

2) Maximální kolektorový proud (IC): -1,5A

3) Maximální napětí sběrače a vysílače (VCE): –80V

4) Max. Napětí kolektorové základny (VCB): –80V

5) Maximální napětí na základně vysílače (VEBO): –5V

6) Maximální ztráta kolektoru (Pc): 12,5 W

7) Maximální přechodová frekvence (fT): 190 MHz

8) Minimální a maximální zisk stejnosměrného proudu (hFE): 25 - 250

9) Maximální skladovací a provozní teplota by měla být: -55 až +150 stupňů Celsia

Pokud chcete získat nějaké další znalosti o tranzistorech BD139/140, můžete se odtud obrátit na jejich datový list.

Krok 6: Aplikace tranzistorů

Tranzistory se používají pro mnoho operací, ale dvě operace, pro které se tranzistory používají nejčastěji, jsou přepínání a zesilování:

1) Tranzistor jako zesilovač:

Tranzistor funguje jako zesilovač tím, že zvyšuje sílu slabého signálu. Napětí DC předpětí aplikované na spojení emitor-základna, to zůstane v dopředném předpjatém stavu. Toto dopředné zkreslení je zachováno bez ohledu na polaritu signálu. Nízký odpor ve vstupním obvodu umožňuje, aby jakákoli malá změna vstupního signálu vedla ke znatelné změně výstupu. Emitorový proud způsobený vstupním signálem přispívá kolektorovým proudem, který poté protéká zatěžovacím odporem RL, což má za následek velký pokles napětí na něm. Z malého vstupního napětí tedy vyplývá velké výstupní napětí, které ukazuje, že tranzistor funguje jako zesilovač.

2) Tranzistor jako přepínač:

Tranzistorové spínače lze použít ke spínání a ovládání lamp, relé nebo dokonce motorů. Při použití bipolárního tranzistoru jako přepínače musí být buď „plně VYPNUTO“nebo „plně ZAPNUTO“. Tranzistory, které jsou plně „ZAPNUTY“, jsou údajně ve své oblasti sytosti. Tranzistory, které jsou zcela „VYPNUTY“, jsou údajně ve své oblasti cut-off. Když používáte tranzistor jako přepínač, malý základní proud ovládá mnohem větší proud zátěže kolektoru. Při použití tranzistorů ke spínání indukčních zátěží, jako jsou relé a solenoidy, se používá „dioda setrvačníku“. Když je třeba ovládat velké proudy nebo napětí, lze použít Darlingtonovy tranzistory.

Krok 7: Obvod H-Bridge BD139 a BD140

Takže teď, po tak velké části teoretické části, budeme diskutovat o aplikaci balíčků tranzistorů BD139 a BD140. Tato aplikace je obvod H-Bridge, který se používá v obvodech ovladače motoru. Když potřebujeme provozovat stejnosměrné motory, je požadováno, aby bylo do motorů dodáváno velké množství energie, které nemůže být zajištěno samotným mikrokontrolérem, takže mezi regulátor a motor, který funguje jako zesilovač, musíme připojit tranzistorový obvod a pomáhá při plynulém chodu motoru. Schéma zapojení pro tuto aplikaci je zobrazeno na obrázku výše. S tímto obvodem H-můstku je dodáno dostatečné množství energie pro plynulý chod dvou stejnosměrných motorů a díky tomu můžeme také řídit směr otáčení motorů. Jedna věc, kterou musíme mít na paměti při používání BD139/140 nebo jakýchkoli jiných výkonových tranzistorů, je, že výkonové tranzistory generují velké množství energie, která je také generována ve formě tepla, takže abychom předešli problému s přehříváním, musíme přidat chladič na tyto tranzistory, pro které je na tranzistoru již vytvořen otvor.

Ačkoli nejlepší volbou pro výkonové tranzistory jsou BD139 a BD140, pokud nejsou k dispozici, můžete také použít BD135 a BD136, které jsou NPN a PNP tranzistory, ale přednost musí být dána dvojici BD139/140. Tak to je pro tutoriál doufám, že vám to pomohlo.