יסודות הטרנזיסטור - מדריך טרנזיסטור כוח BD139 & BD140: 7 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

היי, מה קורה חבר'ה! אקרש כאן מ- CETech.

היום אנו הולכים לקבל קצת ידע אודות תחנת הכוח של הקטנים בגודלם אך גדולים בהרבה במעגלי טרנזיסטור עבודה.

ביסודו של דבר, אנו נדון בכמה יסודות הקשורים לטרנזיסטורים ולאחר מכן נבחן קצת ידע שימושי אודות סוג מסוים של סדרות טרנזיסטורים הידועות בשם טרנזיסטורים כוח BD139 ו- BD140.

ולקראת הסוף, נדון גם במפרט טכני. אני מקווה שאתה מתרגש. אז בואו נתחיל.

שלב 1: קבל PCB עבור הפרויקטים המיוצרים שלך

עליך לבדוק את PCBWAY להזמנת PCB באינטרנט בזול!

אתה מקבל 10 PCBs באיכות טובה המיוצרים ונשלחים עד לפתח הבית שלך בזול. בנוסף, תקבל הנחה על המשלוח בהזמנה הראשונה שלך. העלה את קבצי Gerber שלך ל- PCBWAY כדי לייצר אותם באיכות טובה וזמן אספקה מהיר. בדוק את פונקציית הצפייה המקוונת של Gerber. עם נקודות תגמול, אתה יכול לקבל דברים בחינם מחנות המתנות שלהם.

שלב 2: מהו טרנזיסטור

טרנזיסטור הוא אבן הבניין הבסיסית של כל המעגלים האלקטרוניים המשמשים כיום. כל מכשיר ומכשיר הקיים סביבנו מכיל בתוכו טרנזיסטורים. אנו יכולים לומר כי האלקטרוניקה האנלוגית אינה שלמה ללא טרנזיסטור.

זהו מכשיר מוליך למחצה בעל שלושה מסופים המשמש להגברת או החלפת אותות אלקטרוניים והספק חשמלי. הוא מורכב מחומר מוליכים למחצה בדרך כלל עם לפחות שלושה מסופים לחיבור למעגל חיצוני. מתח או זרם המופעלים על זוג אחד ממסופי הטרנזיסטור שולט בזרם דרך זוג מסופים אחר. מכיוון שהעוצמה המבוקרת (פלט) יכולה להיות גבוהה יותר מכוח השליטה (הקלט), טרנזיסטור יכול להגביר אות. כיום חלק מהטרנזיסטורים ארוזים בנפרד, אך רבים נוספים נמצאים מוטמעים במעגלים משולבים.

רוב הטרנזיסטורים עשויים מסיליקון טהור מאוד, וחלקם מגרמניום, אך לפעמים משתמשים בחומרים מסוימים אחרים של מוליכים למחצה. לטרנזיסטור יכול להיות רק סוג אחד של נושאת מטען, בטרנזיסטור אפקט-שדה, או שיכול להיות בעל שני סוגים של נושאי מטען במכשירי טרנזיסטור צומת דו קוטבית.

טרנזיסטורים מורכבים משלושה חלקים: בסיס, אספן ופולט. הבסיס הוא מכשיר בקר השער לאספקת החשמל הגדולה יותר. האספן אוסף את נושאי המטען, והפולט הוא מוצא עבור אותם נושאים.

שלב 3: סיווג טרנזיסטורים

טרנזיסטורים הם משני סוגים:-

1) טרנזיסטורים צומת דו קוטבית: טרנזיסטור צומת דו קוטבי (BJT) הוא סוג של טרנזיסטור המשתמש הן באלקטרונים והן בחורים כנשאי מטען. טרנזיסטור דו קוטבי מאפשר לזרם קטן המוזרק באחד המסופים שלו לשלוט בזרם גדול בהרבה הזורם בין שני מסופים אחרים, מה שהופך את המכשיר למסוגל להגברה או החלפה. BJTs הם משני סוגים המכונים טרנזיסטורים NPN ו- PNP. בטרנזיסטורים של NPN האלקטרונים הם נושאי המטען הרוב. הוא מורכב משתי שכבות מסוג n המופרדות על ידי שכבה מסוג p. מצד שני, טרנזיסטורים PNP משתמשים בחורים כמובילי המטען הרוביים שלהם והוא מורכב משתי שכבות מסוג p המופרדות על ידי שכבה מסוג n.

2) טרנזיסטורים של אפקט שדה: טרנזיסטורים של אפקט-שדה, הם טרנזיסטורים חד קוטביים ומשתמשים בסוג אחד בלבד של מטען. לטרנזיסטורים של FET יש שלושה מסופים שהם שער (G), ניקוז (D) ומקור (S). טרנזיסטורים של FET מסווגים לטרנזיסטורים של אפקט שדה צומת (JFET) ולטרנזיסטורים של שער מבודד (IG-FET) או MOSFET. עבור החיבורים במעגל, אנו רואים גם את הטרמינל הרביעי הנקרא בסיס או מצע. לטרנזיסטורים FET יש שליטה על גודל וצורה של תעלה בין מקור וניקוז שנוצר על ידי מתח מופעל. לטרנזיסטורים FET יש רווח זרם גבוה מאשר טרנזיסטורים BJT.

שלב 4: זוג טרנזיסטור כוח BD139/140

טרנזיסטורים זמינים בחבילות מסוגים שונים כגון סדרות 2N או סדרת MMBT Surface mount לכולן יש את היתרונות והיישומים הספציפיים שלהן. מתוך אלה, יש סוג אחר של סדרות טרנזיסטור סדרת BD שהיא סדרת טרנזיסטור כוח. הטרנזיסטורים של סדרה זו נועדו בדרך כלל לייצר כוח נוסף ומכאן שהם מעט גדולים יותר מטרנזיסטורים אחרים.

טרנזיסטורים BD 139 הם טרנזיסטורים NPN וטרנזיסטורים BD140 הם טרנזיסטורים PNP. בדומה לטרנזיסטורים אחרים יש להם גם 3 סיכות ותצורת הסיכה שלהם מוצגת בתמונה למעלה.

יתרונות הטרנזיסטורים:-

1) קל מאוד להדליק ולכבות את טרנזיסטור החשמל.

2) טרנזיסטור הכוח יכול לשאת זרמים גדולים במצב ON ולחסום מתח גבוה מאוד במצב OFF.

3) ניתן להפעיל את טרנזיסטור ההספק בתדרי מיתוג בטווח של 10 עד 15 קילוהרץ.

4) ירידות מתח במצב ON על הטרנזיסטור החשמלי נמוכות. ניתן להשתמש בו כדי לשלוט בכוח המועבר לעומס, בממירים ובמסוקים.

חסרונות הטרנזיסטורים:-

1) טרנזיסטור ההספק אינו יכול לפעול באופן משביע רצון מעל תדר המיתוג של 15 קילוהרץ.

2) הוא יכול להיפגע עקב התרמה תרמית או התמוטטות שנייה.

3) יש לו יכולת חסימה הפוכה נמוכה מאוד.

שלב 5: מפרט טכני של BD139/140

מפרט טכני של טרנזיסטורים BD139 הם:

1) סוג טרנזיסטור: NPN

2) זרם אספן מקסימלי (IC): 1.5A

3) מקסימום אספן-פולט מתח (VCE): 80V

4) מתח מקסימלי של אספן (VCB): 80V

5) מתח מרבי-פולט (VEBO): 5V

6) התפוצה המרבית של אספן (יחידות): 12.5 ואט

7) תדר מעבר מקסימלי (fT): 190 מגהרץ

8) רווח זרם מינימלי ומקסימלי של DC (hFE): 25 - 250

9) אחסון וטמפרטורת הפעלה מקסימלית צריכים להיות: -55 עד 150 מעלות צלזיוס

מפרט טכני של טרנזיסטור BD140 הוא:

1) סוג טרנזיסטור: PNP

2) זרם אספן מקסימלי (IC): -1.5A

3) מקסימום אספן-פולט מתח (VCE): –80V

4) מתח מקסימלי של אספן (VCB): –80V

5) מתח מרבי-פולט (VEBO): -5V

6) התפוצה המרבית של אספן (יחידות): 12.5 ואט

7) תדר מעבר מקסימלי (fT): 190 מגהרץ

8) רווח זרם מינימלי ומקסימלי של DC (hFE): 25 - 250

9) אחסון וטמפרטורת הפעלה מקסימלית צריכים להיות: -55 עד 150 מעלות צלזיוס

אם אתה רוצה לקבל קצת מידע נוסף על הטרנזיסטורים BD139/140, תוכל לעיין בגיליון הנתונים שלהם מכאן.

שלב 6: יישומים של טרנזיסטורים

טרנזיסטורים משמשים להרבה פעולות אך שתי הפעולות שעבורן משתמשים בטרנזיסטורים בתדירות הגבוהה ביותר הן החלפה והגברה:

1) טרנזיסטור כמגבר:

טרנזיסטור פועל כמגבר על ידי העלאת עוצמת האות החלש. מתח הטיה DC המופעל על צומת הבסיס-פולט גורם לו להישאר במצב מוטה קדימה. הטיה קדימה זו נשמרת ללא קשר לקוטביות האות. ההתנגדות הנמוכה במעגל הקלט מאפשרת לכל שינוי קטן באות הכניסה לגרום לשינוי ניכר בפלט. זרם הפולט הנגרם על ידי אות הכניסה תורם לזרם האספן, אשר זורם לאחר מכן בנגד העומס RL, גורם לירידת מתח גדולה על פניו. לפיכך מתח כניסה קטן גורם למתח יציאה גדול, המראה כי הטרנזיסטור פועל כמגבר.

2) טרנזיסטור כמתג:

ניתן להשתמש במתגי טרנזיסטור להחלפה ובקרה של מנורות, ממסרים ואפילו מנועים. כאשר משתמשים בטרנזיסטור הדו קוטבי כמתג הם חייבים להיות "כבוי לחלוטין" או "מופעל לגמרי". על טרנזיסטורים שהם "מופעלים" במלואם אומרים שהם באזור הרוויה שלהם. נאמר כי טרנזיסטורים ש"כבושים "לחלוטין נמצאים באזור הניתוק שלהם. בעת שימוש בטרנזיסטור כמתג, זרם בסיס קטן שולט בזרם עומס אספן גדול בהרבה. בעת שימוש בטרנזיסטורים למעבר עומסים אינדוקטיביים כגון ממסרים וסולנואידים, משתמשים ב"דיודת גלגל תנופה ". כאשר יש צורך לשלוט בזרמים או במתח רב, ניתן להשתמש בטרנזיסטורים של דרלינגטון.

שלב 7: מעגל BD139 ו- BD140 H-Bridge

אז, עכשיו אחרי כל כך הרבה מהחלק התיאורטי, נדון ביישום של חבילות טרנזיסטור BD139 ו- BD140. יישום זה הוא מעגל H-Bridge המשמש במעגלים של נהגי מנוע. כאשר עלינו להפעיל מנועי DC, נדרש כי כמות גבוהה של חשמל תימסר למנועים שאינו יכול להתממש על ידי המיקרו לבדו ולכן עלינו לחבר מעגל טרנזיסטור בין הבקר והמנוע אשר פועל כמגבר. ועוזר להפעיל את המנוע בצורה חלקה. תרשים המעגלים של יישום זה מוצג בתמונה למעלה. עם מעגל H-bridge זה, מספק מספיק כוח להפעלת שני מנועי DC בצורה חלקה ועם זאת, אנו יכולים גם לשלוט על כיוון הסיבוב של המנועים. דבר אחד שעלינו לזכור בעת שימוש ב- BD139/140 או בכל טרנזיסטורי כוח אחרים הוא כי טרנזיסטורי הכוח מייצרים כמות גדולה של הספק שנוצר גם בצורה של חום כדי למנוע בעיית התחממות יתר עלינו להוסיף גוף קירור לטרנזיסטורים אלה שעבורם כבר מסופק חור על הטרנזיסטור.

למרות שהבחירה הטובה ביותר עבור טרנזיסטורים חשמליים היא BD139 ו- BD140 אם הם אינם זמינים, תוכל גם ללכת על BD135 ו- BD136 שהם טרנזיסטורים NPN ו- PNP בהתאמה, אך יש לתת עדיפות לזוג BD139/140. אז זהו לסיכום ההדרכה מקווה שזה היה מועיל לכם.