Cześć wszystkim! Dzisiaj ponownie porozmawiamy o takim urządzeniu jak multimetr. Urządzenie to, zwane także testerem, przeznaczone jest do pomiaru podstawowych parametrów obwodu elektrycznego, urządzeń elektrycznych, w samochodach - ogólnie wszędzie tam, gdzie jest prąd. Rozmawialiśmy już trochę o multimetrach, dziś porozmawiamy bardziej szczegółowo o tym, co i jak mogą mierzyć. Dawno, dawno temu multimetr był domeną wyłącznie elektryków. Jednak obecnie wiele osób z niego korzysta.

Istnieje wiele różnych modeli multimetrów. Istnieje klasa przyrządów do pomiaru tylko niektórych cech. Multimetry są tradycyjnie redukowane do dwóch typów:

1. multimetry analogowe - dane są wyświetlane strzałką. Są to multimetry, z których nadal korzystają ludzie starej szkoły, którzy często nie mogą lub nie chcą pracować z nowoczesnymi instrumentami;
2. multimetry cyfrowe – dane wyświetlane są w liczbach. Ten typ testera zastąpił np. tester wskaźnikowy, ja wolę używać takiego urządzenia.

Ponieważ urządzenia cyfrowe są obecnie najpopularniejsze, opis tego urządzenia rozważymy na jego przykładzie. Poniżej znajdują się główne symbole, które można znaleźć w prawie każdym modelu multimetru.

Jeśli spojrzysz na przedni panel multimetru, zobaczysz osiem bloków z różnymi symbolami:

Co pokazuje multimetr przy wyborze różnych trybów pracy?

Znajdują się one wokół okrągłego przełącznika, za pomocą którego można ustawić żądany tryb. Na przełączniku punkt styku jest oznaczony kropką lub wypukłym trójkątem. Oznaczenia podzielone są na sektory. Prawie wszystkie nowoczesne multimetry mają podobny układ i okrągły przełącznik.

sektor WYŁĄCZONY. Jeśli ustawisz przełącznik w tej pozycji, urządzenie zostanie wyłączone. Istnieją również modele, które po pewnym czasie wyłączają się automatycznie. Jest to bardzo wygodne, bo np. w pracy zapominam go wyłączyć, a nie jest to wygodne, gdy mierzysz, potem lutujesz, cały czas wyłączasz. Bateria wytrzymuje długo.

2 i 8– dwa sektory z oznaczeniem V, ten symbol wskazuje napięcie w woltach. Jeśli tylko symbol V– wówczas mierzone jest napięcie stałe jeżeli V~, Mierzone jest napięcie AC. Liczby obok nich pokazują zakres mierzonego napięcia. Co więcej, wartość stałą mierzy się od 200 m (miliwoltów) do 1000 woltów, a zmienną od 100 do 750 woltów.

3 i 4– dwa sektory do pomiaru prądu stałego. Tylko jeden zakres jest podświetlony na czerwono dla pomiaru prądu do 10 amperów. Pozostałe zakresy to: od 0 do 200, 2000 mikroamperów, od 0 do 20, 200 miliamperów. W zwykłym życiu wystarczy dziesięć amperów; podczas pomiaru prądu multimetr podłącza się do obwodu, podłączając sondy do żądanego gniazda, specjalnie zaprojektowanego do pomiaru prądu. Któregoś dnia po raz pierwszy próbowałem zmierzyć prąd w gniazdku za pomocą mojego pierwszego prostego modelu testera. Musiałem wymienić sondy na nowe - standardowe się przepaliły.

5 (piąty) sektor. Ikona wygląda WiFi. 🙂 Ustawienie przełącznika w tej pozycji umożliwia przeprowadzenie akustycznego testu obwodu, np. elementu grzejnego.

6 (szósty) sektor – ustawienie przełącznika w tej pozycji sprawdza sprawność diod. Sprawdzanie diod to bardzo popularny temat wśród kierowców. Możesz sprawdzić przydatność na przykład mostka diodowego generatora samochodowego:

7 - symbol Ω . Tutaj rezystancja jest mierzona od 0 do 200, 2000 omów, od 0 do 20, 200 lub 2000 kOhm. Jest to również bardzo popularny tryb. W każdym obwodzie elektrycznym znajdują się elementy o największym oporze. Zdarza się, że mierząc rezystancję szybko znajdziesz usterkę:

Co to jest tryb HFE na multimetrze?

Przejdźmy do bardziej zaawansowanych funkcji Multimetr posiada następujące rodzaje pomiarów: HFE. To jest test tranzystorów, czyli współczynnika przenikania prądu przez tranzystor. Do tego pomiaru służy specjalne złącze. Tranzystory są ważnym elementem; może tylko żarówka ich nie ma, ale i tam zapewne wkrótce się pojawią. Tranzystor jest jednym z najbardziej wrażliwych elementów. Wypalają się najczęściej z powodu skoków napięcia itp. Niedawno wymieniłem dwa tranzystory w ładowarce samochodowej. Aby to sprawdzić użyłem testera i wylutowałem tranzystory.

Styki złącza są oznaczone literami, takimi jak „E, B i C”. Oznacza to, co następuje: „E” to emiter, „B” to zasada, a „C” to kolektor. Zazwyczaj wszystkie modele mają możliwość pomiaru obu typów tranzystorów. W przypadku niedrogich modeli multimetrów sprawdzanie lutowanych tranzystorów może być bardzo niewygodne ze względu na ich krótkie, ścięte nóżki. A te nowe najlepsze :):). Obejrzyjmy film, jak sprawdzić przydatność tranzystora za pomocą testera:

Tranzystor w zależności od jego typu (PNP lub NPN) wkłada się w odpowiednie złącza i na podstawie wskazań na wyświetlaczu określa, czy jest sprawny, czy nie. Jeśli wystąpi usterka, wyświetlacz pokaże 0 . Jeśli znasz współczynnik przenikania prądu testowanego tranzystora, możesz go sprawdzić w HFE sprawdzając odczyty testera i arkusz danych tranzystora

Jak wskazywana jest rezystancja na multimetrach?

Jednym z głównych pomiarów wykonywanych przez multimetr jest rezystancja. Jest to oznaczone symbolem podkowy: Ω, Grecka Omega. Jeśli na korpusie multimetru znajduje się tylko taka ikona, urządzenie automatycznie mierzy rezystancję. Częściej jednak w pobliżu znajduje się zakres liczb: 200, 2000, 20 tys., 200 tys., 2000 tys. List " k" po liczbie oznacza przedrostek "kilo", który występuje w systemie miar SI odpowiada liczbie 1000.

Dlaczego w multimetrze znajduje się przycisk wstrzymania i do czego służy?

Przycisk Zatrzymanie danych, który posiada multimetr, przez niektórych uważany jest za bezużyteczny, podczas gdy inni, wręcz przeciwnie, często go używają. Oznacza to przechowywanie danych. Jeśli naciśniesz przycisk wstrzymania, dane wyświetlane na wyświetlaczu zostaną utrwalone i będą wyświetlane w sposób ciągły. Po ponownym naciśnięciu multimetr powróci do trybu pracy.

Funkcja ta może być przydatna, gdy np. masz sytuację, w której korzystasz naprzemiennie z dwóch urządzeń. Przeprowadziłeś jakiś standardowy pomiar, wyświetliłeś go na ekranie i kontynuujesz pomiar za pomocą innego urządzenia, stale sprawdzając z normą. Przycisk ten nie jest dostępny we wszystkich modelach; jego zadaniem jest zapewnienie wygody.

Oznaczenia prądu stałego (DC) i prądu przemiennego (AC)

Jego główną funkcją jest również pomiar prądu stałego i przemiennego za pomocą multimetru, podobnie jak pomiar rezystancji. Na urządzeniu często można znaleźć następujące symbole: V I V ~ — Odpowiednio napięcie stałe i zmienne. W niektórych urządzeniach napięcie stałe jest oznaczone jako DCV, a napięcie przemienne jako ACV.

Ponownie wygodniej jest mierzyć prąd w trybie automatycznym, gdy samo urządzenie określa liczbę woltów, ale ta funkcja jest dostępna w droższych modelach. W prostych modelach napięcie stałe i przemienne podczas pomiarów należy mierzyć przełącznikiem w zależności od mierzonego zakresu. Przeczytaj o tym szczegółowo poniżej.

Dekodowanie symboli 20k i 20m na ​​multimetrze

Obok cyfr wskazujących zakres pomiarowy widoczne są litery takie jak μ, m, k, M. Są to tak zwane przedrostki, które wskazują na krotność i ułamek jednostek miary.

• 1µ (mikro) – (1*10-6 = 0,000001 z jednostki);
• 1m (mili) – (1*10-3 = 0,001 od jednostki);
• 1k (kilogram) – (1*103 = 1000 jednostek);
• 1M (mega) – (1*106 = 1 000 000 jednostek);

Na przykład, aby sprawdzić te same elementy grzejne, lepiej wziąć tester z funkcją megometru. Miałem przypadek, że awaria elementu grzejnego w zmywarce została wykryta dopiero za pomocą tej funkcji. Dla radioamatorów odpowiednie są oczywiście bardziej złożone urządzenia - z funkcją pomiaru częstotliwości, pojemności kondensatora i tak dalej. Obecnie jest bardzo duży wybór tych urządzeń; Chińczycy nie robią nic.

h FE tranzystora to wzmocnienie prądowe lub współczynnik wzmocnienia tranzystora.

h FE (określany również jako β) jest współczynnikiem, o który wzmacniany jest prąd bazowy w celu wytworzenia wzmocnionego prądu tranzystora. Niewzmocniony prąd jest prądem bazowym, który następnie ulega wzmocnieniu o współczynnik h FE w celu wytworzenia wzmocnionego prądu, który przepływa przez zaciski kolektora i emitera.

Tranzystor działa poprzez dostarczanie prądu do podstawy tranzystora. Prąd bazowy jest następnie wzmacniany przez h FE, aby uzyskać wzmocniony prąd. Formuła jest poniżej:

I C = h FE I B = βI B

Zatem jeśli do podstawy tranzystora zostanie doprowadzony prąd o natężeniu 1 mA, którego współczynnik h FE wynosi 100, prąd kolektora wyniesie 100 mA.

Każdy tranzystor ma swój własny, unikalny h FE. Zwykle uważa się, że h FE jest wartością stałą, zwykle około 10 do 500, ale może nieznacznie zmieniać się wraz z temperaturą i zmianami napięcia kolektor-emiter.

Sprawdź w arkuszu danych tranzystora wartość h FE w jego specyfikacjach.

Należy pamiętać, że h FE może odnosić się do wzmocnienia prądu stałego lub przemiennego. Wiele arkuszy danych może określać tylko jedną wartość, na przykład wzmocnienie DC. Arkusze danych zwykle określają, czy wartość h FE dotyczy wzmocnienia prądu stałego, czy przemiennego.

Należy również pamiętać, że ponieważ wartość h FE jest bardzo zmienna, wiele arkuszy danych określa minimalną i maksymalną wartość h FE dla tranzystora. Bardzo trudno jest wyprodukować w procesie produkcyjnym tranzystory o dokładnej wartości h FE. Dlatego producenci zazwyczaj określają zakres, w jakim może mieścić się h FE.

Ponieważ h FE jest z natury bardzo zmienne i nieprzewidywalne, ważny jest dobry projekt obwodu tranzystorowego, aby zapewnić stabilne, przewidywalne wzmocnienie obwodów tranzystorowych i uwzględnić tę nieprzewidywalność.

Tranzystor bipolarny jest jednym z najstarszych, ale najbardziej znanych typów tranzystorów i nadal jest stosowany w nowoczesnej elektronice. Tranzystor jest niezbędny, gdy trzeba kontrolować dość mocne obciążenie, dla którego urządzenie sterujące nie jest w stanie zapewnić wystarczającego prądu. Występują w różnych typach i pojemnościach, w zależności od wykonywanych zadań. Podstawową wiedzę i wzory na temat tranzystorów znajdziesz w tym artykule.

Wstęp

Przed rozpoczęciem lekcji zgódźmy się, że omawiamy tylko jeden rodzaj sposobu włączenia tranzystora. Tranzystor można zastosować we wzmacniaczu lub odbiorniku i zazwyczaj każdy model tranzystora jest produkowany z określonymi właściwościami, aby uczynić go bardziej wyspecjalizowanym i lepiej działać w konkretnym zastosowaniu.

Tranzystor ma 3 zaciski: bazę, kolektor i emiter. Nie da się jednoznacznie stwierdzić, które z nich jest wejściem, a które wyjściem, ponieważ wszystkie są ze sobą powiązane i w ten czy inny sposób wpływają na siebie. Gdy tranzystor jest włączony w trybie przełączania (sterowanie obciążeniem), działa to w następujący sposób: prąd bazowy steruje prądem z kolektora do emitera i odwrotnie, w zależności od typu tranzystora.

Istnieją dwa główne typy tranzystorów: NPN i PNP. Aby to zrozumieć, możemy powiedzieć, że główną różnicą między tymi dwoma typami jest kierunek prądu elektrycznego. Można to zobaczyć na rysunku 1.A, gdzie wskazany jest kierunek prądu. W tranzystorze NPN jeden prąd płynie z bazy do tranzystora, a drugi z kolektora do emitera, natomiast w tranzystorze PNP jest odwrotnie. Z funkcjonalnego punktu widzenia różnicą między tymi dwoma typami tranzystorów jest napięcie na obciążeniu. Jak widać na zdjęciu tranzystor NPN po włączeniu daje 0V, a PNP daje 12V. Później zrozumiesz, dlaczego wpływa to na wybór tranzystora.

Dla uproszczenia będziemy badać tylko tranzystory NPN, ale wszystko to dotyczy PNP, biorąc pod uwagę, że wszystkie prądy są odwrócone.

Poniższy rysunek przedstawia analogię pomiędzy przełącznikiem (S1) a przełącznikiem tranzystorowym, gdzie widać, że prąd bazy zamyka lub otwiera ścieżkę dla prądu od kolektora do emitera:

Znając dokładnie charakterystykę tranzystora, możesz w pełni go wykorzystać. Głównym parametrem jest wzmocnienie DC tranzystora, które jest zwykle oznaczane jako H fe lub β. Ważne jest również, aby znać maksymalny prąd, moc i napięcie tranzystora. Parametry te można znaleźć w dokumentacji tranzystora i pomogą nam one określić wartość rezystora bazowego, co opisano poniżej.

Zastosowanie tranzystora NPN jako przełącznika

Rysunek pokazuje włączenie tranzystora NPN jako przełącznika. Z tym włączeniem spotkasz się bardzo często podczas analizy różnych obwodów elektronicznych. Dowiemy się, jak uruchomić tranzystor w wybranym trybie, obliczyć rezystor bazowy, wzmocnienie prądowe tranzystora i rezystancję obciążenia. Proponuję najprostszy i najdokładniejszy sposób, aby to zrobić.

1. Załóżmy, że tranzystor znajduje się w trybie nasycenia: W tym przypadku model matematyczny tranzystora staje się bardzo prosty i znamy napięcie w punkcie Vc. Znajdziemy wartość rezystora bazowego, przy której wszystko będzie prawidłowe.

2. Wyznaczanie prądu nasycenia kolektora: Napięcie pomiędzy kolektorem a emiterem (Vce) wzięto z dokumentacji tranzystora. Emiter jest podłączony do masy, odpowiednio V ce = V c - 0 = V c. Znając tę ​​wartość, możemy obliczyć prąd nasycenia kolektora, korzystając ze wzoru:

Czasami rezystancja obciążenia R L jest nieznana lub nie może być tak dokładna jak rezystancja cewki przekaźnika; W takim przypadku wystarczy znać prąd wymagany do uruchomienia przekaźnika.
Upewnij się, że prąd obciążenia nie przekracza maksymalnego prądu kolektora tranzystora.

3. Obliczanie wymaganego prądu bazowego: Znając prąd kolektora, możesz obliczyć minimalny wymagany prąd bazy, aby osiągnąć ten prąd kolektora, korzystając z następującego wzoru:

Wynika z niego, że:

4. Przekroczenie dopuszczalnych wartości: Po obliczeniu prądu bazy i jeśli okaże się, że jest on niższy niż podano w dokumentacji, można przeciążyć tranzystor, mnożąc obliczony prąd bazy, na przykład, przez 10 razy. Dzięki temu przełącznik tranzystorowy będzie znacznie stabilniejszy. Innymi słowy, wydajność tranzystora spadnie, jeśli obciążenie wzrośnie. Należy uważać, aby nie przekroczyć maksymalnego prądu bazowego podanego w dokumentacji.

5. Obliczanie wymaganej wartości R b: Biorąc pod uwagę 10-krotne przeciążenie, rezystancję R b można obliczyć za pomocą następującego wzoru:

gdzie V 1 to napięcie sterujące tranzystora (patrz rysunek 2.a)

Ale jeśli emiter jest podłączony do masy, znane jest napięcie baza-emiter (około 0,7 V dla większości tranzystorów) i zakładając, że V 1 = 5 V, wzór można uprościć do następującego:

Można zauważyć, że prąd bazowy jest mnożony przez 10, biorąc pod uwagę przeciążenie.
Gdy znana jest wartość Rb, tranzystor jest „ustawiony” na działanie jako przełącznik, zwany także „trybem nasycenia i odcięcia”, gdzie „nasycenie” oznacza, że ​​tranzystor jest całkowicie otwarty i przewodzi prąd, a „odcięcie” ma miejsce, gdy jest zamknięty i nie przewodzi prądu.

Uwaga: Kiedy mówimy , nie mówimy, że prąd kolektora musi być równy . Oznacza to po prostu, że prąd kolektora tranzystora może wzrosnąć do tego poziomu. Prąd będzie podlegał prawom Ohma, tak jak każdy prąd elektryczny.

Obliczanie obciążenia

Uwzględniając, że tranzystor był w stanie nasycenia, założyliśmy, że niektóre jego parametry nie uległy zmianie. Nie jest to do końca prawdą. Tak naprawdę parametry te zmieniono głównie poprzez zwiększenie prądu kolektora, dlatego jest bezpieczniejszy w przypadku przeciążenia. W dokumentacji wskazano na zmianę parametrów tranzystora podczas przeciążenia. Na przykład tabela na rysunku 2.B pokazuje dwa parametry, które znacząco się zmieniają:

H FE (β) zmienia się w zależności od prądu i napięcia kolektora V CEsat. Ale sam V CEsat zmienia się w zależności od prądu kolektora i bazy, jak pokazano w poniższej tabeli.

Obliczenia mogą być bardzo złożone, ponieważ wszystkie parametry są ze sobą ściśle i kompleksowo powiązane, dlatego lepiej jest przyjąć najgorsze wartości. Te. najmniejszy H FE, największy V CEsat i V CEsat.

Typowe zastosowanie przełącznika tranzystorowego

W nowoczesnej elektronice przełącznik tranzystorowy służy do sterowania przekaźnikami elektromagnetycznymi, które pobierają do 200 mA. Jeśli chcesz sterować przekaźnikiem za pomocą układu logicznego lub mikrokontrolera, tranzystor jest niezbędny. Na rysunku 3.A rezystancja rezystora bazowego jest obliczana w zależności od prądu wymaganego przez przekaźnik. Dioda D1 chroni tranzystor przed impulsami generowanymi przez cewkę po wyłączeniu.

2. Podłączenie tranzystora typu otwarty kolektor:

Wiele urządzeń, takich jak rodzina mikrokontrolerów 8051, ma porty typu otwarty kolektor. Rezystancję rezystora bazowego zewnętrznego tranzystora oblicza się w sposób opisany w tym artykule. Należy zauważyć, że porty mogą być bardziej złożone i często wykorzystują tranzystory FET zamiast bipolarnych i nazywane są wyjściami z otwartym drenem, ale wszystko pozostaje dokładnie takie samo jak na rysunku 3.B

3. Tworzenie elementu logicznego LUB-NIE (NOR):

Czasami trzeba użyć pojedynczej bramki w obwodzie i nie chcesz używać 14-pinowego układu z 4 bramkami ze względu na koszt lub miejsce na płycie. Można go zastąpić parą tranzystorów. Należy pamiętać, że charakterystyki częstotliwościowe takich elementów zależą od charakterystyki i rodzaju tranzystorów, ale zwykle wynoszą poniżej 100 kHz. Zmniejszenie rezystancji wyjściowej (Ro) zwiększy zużycie energii, ale zwiększy prąd wyjściowy.
Trzeba znaleźć kompromis pomiędzy tymi parametrami.

Powyższy rysunek przedstawia bramkę NOR zbudowaną przy użyciu 2 tranzystorów 2N2222. Można to zrobić za pomocą tranzystorów PNP 2N2907, z niewielkimi modyfikacjami. Trzeba tylko wziąć pod uwagę, że wszystkie prądy elektryczne płyną wówczas w przeciwnym kierunku.

Znajdowanie błędów w obwodach tranzystorowych

Kiedy problem pojawia się w obwodach zawierających wiele tranzystorów, ustalenie, który z nich jest uszkodzony, może być dość trudne, zwłaszcza gdy wszystkie są wlutowane. Dam ci kilka wskazówek, które pomogą ci szybko znaleźć problem w takim schemacie:

1. Temperatura: Jeśli tranzystor bardzo się nagrzeje, prawdopodobnie gdzieś wystąpił problem. Nie jest konieczne, aby przyczyną problemu był gorący tranzystor. Zwykle uszkodzony tranzystor nawet się nie nagrzewa. Ten wzrost temperatury może być spowodowany podłączonym do niego innym tranzystorem.

2. Pomiar V CE tranzystorów: Jeśli wszystkie są tego samego typu i wszystkie działają, powinny mieć w przybliżeniu takie same VCE. Znalezienie tranzystorów o różnym V CE to szybki sposób na wykrycie uszkodzonych tranzystorów.

3. Pomiar napięcia na rezystorze bazowym: Napięcie na rezystorze bazowym jest dość ważne (jeśli tranzystor jest włączony). W przypadku sterownika tranzystora NPN 5 V spadek napięcia na rezystorze powinien być większy niż 3 V. Jeśli na rezystorze nie ma spadku napięcia, uszkodzony jest albo tranzystor, albo urządzenie sterujące tranzystorem. W obu przypadkach prąd bazowy wynosi 0.

Tranzystor jest wszechobecnym i ważnym elementem współczesnej mikroelektroniki. Jego cel jest prosty: pozwala sterować znacznie silniejszym za pomocą słabego sygnału.

W szczególności można go zastosować jako sterowany „tłumik”: w przypadku braku sygnału na „bramce” zablokować przepływ prądu, a zasilając go, umożliwić. Innymi słowy: jest to przycisk, który wciska się nie palcem, a poprzez przyłożenie napięcia. Jest to najczęstsze zastosowanie w elektronice cyfrowej.

Tranzystory są dostępne w różnych obudowach: ten sam tranzystor może wyglądać zupełnie inaczej. W prototypowaniu najczęściej spotykanymi obudowami są:

TO-92 - kompaktowy, do lekkich ładunków

TO-220AB - masywny, dobrze odprowadzający ciepło, do dużych obciążeń

Oznaczenia na schematach różnią się również w zależności od rodzaju tranzystora i standardu oznaczeń użytego w zestawieniu. Ale niezależnie od odmiany, jego symbol pozostaje rozpoznawalny.

Tranzystory bipolarne

Bipolarne tranzystory złączowe (BJT, Bipolar Junction Transistors) mają trzy styki:

Kolektor - przykładane jest do niego wysokie napięcie, którym chcemy sterować

Baza – przez nią dostarczana jest niewielka ilość aktualny aby odblokować duże; podstawa jest uziemiona, aby ją zablokować

Emiter - przepływa przez niego prąd z kolektora i bazy, gdy tranzystor jest „otwarty”

Główną cechą tranzystora bipolarnego jest wskaźnik h fe znany również jako zysk. Wskazuje, ile razy większy prąd w sekcji kolektor-emiter może przepuścić tranzystor w stosunku do prądu baza-emiter.

Na przykład, jeśli h fe= 100, a przez bazę przechodzi 0,1 mA, wówczas tranzystor przejdzie przez siebie maksymalnie 10 mA. Jeśli w tym przypadku w sekcji wysokoprądowej znajdzie się element pobierający np. 8 mA, zostanie on zaopatrzony w 8 mA, a tranzystor będzie miał „rezerwę”. Jeśli istnieje komponent pobierający 20 mA, będzie on dostarczany tylko z maksymalnym prądem 10 mA.

Ponadto dokumentacja każdego tranzystora wskazuje maksymalne dopuszczalne napięcia i prądy na stykach. Przekroczenie tych wartości prowadzi do nadmiernego nagrzewania się i skrócenia żywotności, a silny nadmiar może doprowadzić do zniszczenia.

NPN i PNP

Tranzystor opisany powyżej to tzw. tranzystor NPN. Nazywa się tak, ponieważ składa się z trzech warstw krzemu połączonych w kolejności: ujemna-dodatnia-ujemna. Gdzie ujemny to stop krzemu z nadmiarem nośników ładunku ujemnego (domieszkowany n), a dodatni to stop z nadmiarem nośników ładunku dodatniego (domieszkowany p).

NPN są bardziej skuteczne i powszechne w przemyśle.

Przy oznaczaniu tranzystorów PNP różnią się one kierunkiem strzałki. Strzałka zawsze wskazuje od P do N. Tranzystory PNP zachowują się „odwrotnie”: prąd nie jest blokowany, gdy baza jest uziemiona, i blokowany, gdy przepływa przez nią prąd.

Tranzystory polowe

Tranzystory polowe (FET, tranzystor polowy) mają ten sam cel, ale różnią się strukturą wewnętrzną. Szczególnym typem tych elementów są tranzystory MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor). Pozwalają na pracę ze znacznie większą mocą przy tych samych wymiarach. A kontrola samego „przepustnicy” odbywa się wyłącznie za pomocą napięcia: w przeciwieństwie do tranzystorów bipolarnych przez bramkę nie przepływa prąd.

Tranzystory polowe mają trzy styki:

Drenaż - przykładane jest do niego wysokie napięcie, które chcesz kontrolować

Bramka - przykładane jest do niej napięcie, aby umożliwić przepływ prądu; brama jest uziemiona, aby zablokować prąd.

Źródło - prąd przepływa przez nie z drenu, gdy tranzystor jest „otwarty”

Kanał N i kanał P

Analogicznie do tranzystorów bipolarnych, tranzystory polowe różnią się polaryzacją. Tranzystor z kanałem N został opisany powyżej. Są najczęstsze.

Kanał P, jeśli jest oznaczony, różni się w kierunku wskazanym strzałką i ponownie zachowuje się „odwrócony”.

Podłączanie tranzystorów do sterowania komponentami dużej mocy

Typowym zadaniem mikrokontrolera jest włączanie i wyłączanie określonego elementu obwodu. Sam mikrokontroler ma zwykle skromną charakterystykę przenoszenia mocy. Zatem Arduino z wyjściem 5 V na pin wytrzymuje prąd o natężeniu 40 mA. Mocne silniki lub ultrajasne diody LED mogą pobierać setki miliamperów. Przy bezpośrednim podłączaniu takich obciążeń układ może szybko ulec awarii. Dodatkowo do działania niektórych podzespołów wymagane jest napięcie większe niż 5 V, a Arduino nie jest w stanie wytworzyć z cyfrowego pinu wyjściowego napięcia większego niż 5 V.

Ale łatwo jest sterować tranzystorem, który z kolei będzie sterował dużym prądem. Załóżmy, że musimy podłączyć długi pasek LED, który wymaga napięcia 12 V i jednocześnie pobiera 100 mA:

Teraz, gdy wyjście jest ustawione na logiczne (wysokie), wejście 5 V do bazy spowoduje otwarcie tranzystora i prąd popłynie przez taśmę - będzie się świecić. Gdy wyjście jest ustawione na zero logiczne (niskie), baza zostanie uziemiona przez mikrokontroler i przepływ prądu zostanie zablokowany.

Zwróć uwagę na rezystor ograniczający prąd R. Konieczne jest, aby po przyłożeniu napięcia sterującego nie doszło do zwarcia na trasie mikrokontroler - tranzystor - masa. Najważniejsze, aby nie przekroczyć dopuszczalnego prądu przez styk Arduino wynoszącego 40 mA, dlatego należy zastosować rezystor o wartości co najmniej:

Tutaj Ud- jest to spadek napięcia na samym tranzystorze. Zależy od materiału, z jakiego jest wykonany i zwykle wynosi 0,3 – 0,6 V.

Ale absolutnie nie jest konieczne utrzymywanie prądu na dopuszczalnym poziomie. Konieczne jest jedynie, aby wzmocnienie tranzystora umożliwiało kontrolowanie wymaganego prądu. W naszym przypadku jest to 100 mA. Dopuszczalne dla użytego tranzystora h fe= 100, wówczas wystarczy nam prąd sterujący 1 mA

Odpowiedni jest dla nas rezystor o wartości od 118 omów do 4,7 kOhm. Dla stabilnej pracy z jednej strony i niewielkiego obciążenia chipa z drugiej, dobrym wyborem będzie 2,2 kOhm.

Jeśli zamiast tranzystora bipolarnego użyjesz tranzystora polowego, możesz obejść się bez rezystora:

Wynika to z faktu, że bramka w takich tranzystorach jest sterowana wyłącznie napięciem: w sekcji mikrokontroler – bramka – źródło nie ma prądu. A dzięki swoim wysokim właściwościom obwód wykorzystujący tranzystory MOSFET pozwala na sterowanie bardzo mocnymi komponentami.