Bazele tranzistorului - Tutorial tranzistor de putere BD139 și BD140: 7 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

Hei, ce se întâmplă, băieți! Akarsh aici de la CETech.

Astăzi vom obține unele cunoștințe despre centrala de dimensiuni mici, dar mult mai mare în circuitele cu tranzistoare de lucru.

Practic, vom discuta câteva elemente de bază legate de tranzistoare și, după aceea, vom analiza câteva cunoștințe utile despre un anumit tip de tranzistoare serie cunoscute sub numele de tranzistoare de putere BD139 și BD140.

Și spre final, vom discuta și câteva specificații tehnice. Sper că ești încântat. Deci sa începem.

Pasul 1: obțineți PCB-uri pentru proiectele dvs. fabricate

Trebuie să verificați PCBWAY pentru a comanda PCB online ieftin!

Veți obține 10 PCB-uri de bună calitate fabricate și expediate la ușa dvs. ieftin. Veți primi, de asemenea, o reducere la expediere la prima comandă. Încărcați fișierele dvs. Gerber pe PCBWAY pentru a le fabrica cu o calitate bună și timp de livrare rapid. Verificați funcția lor de vizualizare Gerber online. Cu puncte de recompensă, puteți obține lucruri gratuite de la magazinul lor de cadouri.

Pasul 2: Ce este un tranzistor

Un tranzistor este elementul de bază al tuturor circuitelor electronice utilizate în zilele noastre. Fiecare aparat prezent în jurul nostru conține tranzistoare. Putem spune că electronica analogică este incompletă fără un tranzistor.

Este un dispozitiv semiconductor cu trei terminale utilizat pentru a amplifica sau comuta semnalele electronice și puterea electrică. Este compus din material semiconductor de obicei cu cel puțin trei terminale pentru conectarea la un circuit extern. O tensiune sau curent aplicat unei perechi de terminale ale tranzistorului controlează curentul printr-o altă pereche de terminale. Deoarece puterea controlată (de ieșire) poate fi mai mare decât puterea de control (de intrare), un tranzistor poate amplifica un semnal. Astăzi, unele tranzistoare sunt ambalate individual, dar multe altele se găsesc încorporate în circuite integrate.

Majoritatea tranzistoarelor sunt fabricate din siliciu foarte pur, iar unele din germaniu, dar sunt utilizate uneori anumite alte materiale semiconductoare. Un tranzistor poate avea un singur tip de purtător de sarcină, într-un tranzistor cu efect de câmp, sau poate avea două tipuri de purtători de sarcină în dispozitivele de tranzistor de joncțiune bipolară.

Tranzistoarele sunt compuse din trei părți: o bază, un colector și un emițător. Baza este dispozitivul de control al porții pentru alimentarea electrică mai mare. Colectorul colectează suporturile de încărcare, iar emițătorul este ieșirea pentru acei transportatori.

Pasul 3: Clasificarea tranzistoarelor

Tranzistoarele sunt de două tipuri: -

1) Tranzistoare de joncțiune bipolare: Un tranzistor de joncțiune bipolar (BJT) este un tip de tranzistor care folosește atât electroni, cât și găuri ca purtători de încărcare. Un tranzistor bipolar permite unui curent mic injectat la unul dintre terminalele sale să controleze un curent mult mai mare care curge între alte două terminale, făcând dispozitivul capabil de amplificare sau comutare. BJT-urile sunt de două tipuri cunoscute sub numele de tranzistoare NPN și PNP. În tranzistoarele NPN, electronii sunt purtătorii de încărcare majoritari. Se compune din două straturi de tip n separate printr-un strat de tip p. Pe de altă parte, tranzistoarele PNP folosesc găuri ca purtători de încărcare majoritari și constă din două straturi de tip p separate de un strat de tip n.

2) Tranzistoarele cu efect de câmp: tranzistoarele cu efect de câmp, sunt tranzistoare unipolare și utilizează un singur tip de purtător de încărcare. Tranzistoarele FET au trei terminale: gate (G), Drain (D) și Source (S). Tranzistoarele FET sunt clasificate în tranzistoare de efect de câmp de joncțiune (JFET) și tranzistoare FET (IG-FET) sau MOSFET. Pentru conexiunile din circuit, luăm în considerare și al patrulea terminal numit bază sau substrat. Tranzistoarele FET au control asupra dimensiunii și formei unui canal între sursă și drenaj care este creat de o tensiune aplicată. Tranzistoarele FET au un câștig mare de curent decât tranzistoarele BJT.

Pasul 4: pereche de tranzistori de putere BD139 / 140

Tranzistoarele sunt disponibile în diferite tipuri de pachete, cum ar fi seria 2N sau seria de montare pe suprafață MMBT, toate au avantajele și aplicațiile lor specifice. Dintre acestea, există un alt tip de serii de tranzistori, seria BD, care este o serie de tranzistori de putere. Tranzistoarele din această serie sunt, în general, proiectate pentru a genera o putere suplimentară și, prin urmare, sunt puțin mai mari decât alte tranzistoare.

Tranzistoarele BD 139 sunt tranzistori NPN și tranzistoarele BD140 sunt tranzistori PNP. Similar altor tranzistori au și 3 pini, iar configurația lor este prezentată în imaginea de mai sus.

Avantajele tranzistoarelor de putere: -

1) Este foarte ușor să porniți și să opriți tranzistorul de alimentare.

2) Tranzistorul de putere poate transporta curenți mari în starea ON și poate bloca o tensiune foarte mare în starea OFF.

3) Tranzistorul de putere poate fi acționat la frecvențe de comutare în intervalul 10-15 kHz.

4) Căderile de tensiune la starea ON în tranzistorul de putere sunt scăzute. Poate fi folosit pentru a controla puterea livrată sarcinii, în invertoare și tocătoare.

Dezavantaje ale tranzistoarelor de putere: -

1) Tranzistorul de putere nu poate funcționa satisfăcător peste frecvența de comutare de 15 kHz.

2) Poate fi deteriorat din cauza fugii termice sau a doua defecțiune.

3) Are o capacitate de blocare inversă foarte scăzută.

Pasul 5: Specificații tehnice ale BD139 / 140

Specificațiile tehnice ale tranzistoarelor BD139 sunt:

1) Tip tranzistor: NPN

2) Curentul maxim al colectorului (IC): 1,5A

3) Tensiunea maximă a colectorului-emițătorului (VCE): 80V

4) Tensiunea maximă a bazei colectorului (VCB): 80V

5) Tensiunea maximă de bază a emițătorului (VEBO): 5V

6) Disiparea maximă a colectorului (Pc): 12,5 wați

7) Frecvența maximă de tranziție (fT): 190 MHz

8) Câștig de curent continuu minim și maxim (hFE): 25 - 250

9) Temperatura maximă de depozitare și funcționare ar trebui să fie: -55 până la +150 grade Celsius

Specificațiile tehnice ale tranzistorului BD140 sunt:

1) Tip tranzistor: PNP

2) Curentul maxim al colectorului (IC): -1,5A

3) Tensiunea maximă a colectorului-emițător (VCE): –80V

4) Tensiunea maximă a colectorului-bază (VCB): –80V

5) Tensiunea de bază a emițătorului maxim (VEBO): –5V

6) Disiparea maximă a colectorului (Pc): 12,5 wați

7) Frecvența maximă de tranziție (fT): 190 MHz

8) Câștig de curent continuu minim și maxim (hFE): 25 - 250

9) Temperatura maximă de depozitare și funcționare ar trebui să fie: -55 până la +150 grade Celsius

Dacă doriți să obțineți cunoștințe suplimentare despre tranzistoarele BD139 / 140, puteți consulta fișa tehnică a acestora de aici.

Pasul 6: Aplicații ale tranzistoarelor

Tranzistoarele sunt utilizate pentru o mulțime de operații, dar cele două operații pentru care tranzistoarele sunt utilizate cel mai frecvent sunt comutarea și amplificarea:

1) Tranzistorul ca amplificator:

Un tranzistor acționează ca un amplificator prin creșterea puterii unui semnal slab. Tensiunea de polarizare continuă aplicată joncțiunii emițător-bază, o face să rămână în stare de polarizare directă. Această polarizare directă este menținută indiferent de polaritatea semnalului. Rezistența redusă din circuitul de intrare permite oricărei mici modificări a semnalului de intrare pentru a duce la o schimbare apreciabilă a ieșirii. Curentul emițătorului cauzat de semnalul de intrare contribuie la curentul colectorului, care apoi curge prin rezistorul de sarcină RL, rezultând o cădere mare de tensiune peste el. Astfel, o mică tensiune de intrare are ca rezultat o tensiune de ieșire mare, ceea ce arată că tranzistorul funcționează ca un amplificator.

2) Tranzistorul ca comutator:

Comutatoarele cu tranzistor pot fi folosite pentru comutarea și controlul lămpilor, releelor sau chiar al motoarelor. Atunci când se utilizează tranzistorul bipolar ca întrerupător, trebuie să fie „complet oprit” sau „complet pornit”. Se spune că tranzistoarele care sunt complet „PORNITE” se află în regiunea lor de saturație. Se spune că tranzistoarele care sunt complet „OPRITE” se află în regiunea lor de tăiere. Când utilizați tranzistorul ca întrerupător, un curent de bază mic controlează un curent de încărcare mult mai mare al colectorului. Atunci când se utilizează tranzistoare pentru a comuta sarcini inductive, cum ar fi relee și solenoizi, se utilizează o „diodă volantă”. Când trebuie controlați curenți sau tensiuni mari, pot fi utilizați tranzistori Darlington.

Pasul 7: BD139 și BD140 Circuit H-Bridge

Deci, acum, după o mare parte din partea teoretică, vom discuta despre o aplicație a pachetelor de tranzistori BD139 și BD140. Această aplicație este circuitul H-Bridge care este utilizat în circuitele driverului de motor. Când trebuie să rulăm motoare de curent continuu, este necesar ca o cantitate mare de putere să fie livrată motoarelor, care nu poate fi îndeplinită doar de microcontroler, deci trebuie să atașăm un circuit de tranzistor între controler și motorul care funcționează ca amplificator și ajută la funcționarea fără probleme a motorului. Schema circuitului pentru această aplicație este prezentată în imaginea de mai sus. Cu acest circuit H-bridge, se furnizează suficientă putere pentru a rula fără probleme două motoare de curent continuu și, prin aceasta, putem controla și direcția de rotație a motoarelor. Un lucru pe care trebuie să-l avem în vedere în timp ce folosim BD139 / 140 sau orice alt tranzistor de putere este că tranzistoarele de putere generează o cantitate mare de energie care este generată și sub formă de căldură, astfel încât să prevenim o problemă de supraîncălzire, trebuie să adăugăm un radiator către acești tranzistori pentru care este deja prevăzută o gaură pe tranzistor.

Deși cea mai bună alegere pentru tranzistoarele de putere este BD139 și BD140, dacă acestea nu sunt disponibile, atunci puteți opta și pentru BD135 și BD136, care sunt tranzistori NPN și respectiv PNP, dar preferința trebuie acordată perechii BD139 / 140. Așa că asta este pentru tutorialul sper că ți-a fost de ajutor.