Cách sử dụng bóng bán dẫn

Nếu bạn đã hiểu đúng, cách sử dụng transistor trong mạch điện, bạn có thể đã chinh phục được một nửa về điện tử và nguyên lý của nó. Trong bài đăng này, chúng tôi thực hiện một nỗ lực theo hướng này.

Giới thiệu

Bóng bán dẫn là thiết bị bán dẫn 3 đầu cuối có thể dẫn điện tương đối cao qua hai đầu của chúng, để đáp ứng với đầu vào công suất thấp đáng kể ở đầu cuối thứ ba.

Bóng bán dẫn về cơ bản có hai loại: Điện trở lưỡng cực có mối nối (BJT), và bóng bán dẫn hiệu ứng trường kim loại – oxit – bán dẫn ( MOSFET )

Đối với một BJT, 3 thiết bị đầu cuối được chỉ định là cơ sở, bộ phát, bộ thu. Tín hiệu công suất thấp qua đầu cuối cực gốc / cực phát cho phép bóng bán dẫn chuyển tải công suất tương đối cao qua đầu cực thu của nó.

Đối với MOSFET, chúng được chỉ định là Cổng, Nguồn, Cống. Tín hiệu công suất thấp qua đầu cuối Cổng / Nguồn cho phép bóng bán dẫn chuyển tải công suất tương đối cao qua đầu cực thu của nó.

Để đơn giản hơn, chúng ta sẽ thảo luận về BJT ở đây, vì charcaeritics của chúng ít phức tạp hơn so với MOSFET.

Các bóng bán dẫn (BJT) là khối xây dựng của tất cả Thiết bị bán dẫn tìm thấy ngày hôm nay. Nếu không có bóng bán dẫn thì sẽ không có bất kỳ IC hoặc bất kỳ thành phần bán dẫn nào khác. Ngay cả các vi mạch cũng được tạo thành từ hàng nghìn bóng bán dẫn đan khít tạo thành các tính năng của một con chip cụ thể.

Những người mới chơi điện tử thường gặp khó khăn trong việc xử lý các thành phần hữu ích này và cấu hình chúng thành mạch cho một ứng dụng dự định.

Ở đây chúng ta sẽ nghiên cứu các chức năng cũng như cách xử lý và triển khai các bóng bán dẫn lưỡng cực vào các mạch thực tế.

Cách sử dụng bóng bán dẫn như một công tắc

Bóng bán dẫn lưỡng cực nói chung là một thành phần điện tử tích cực ba dây dẫn về cơ bản hoạt động như một công tắc để chuyển đổi BẬT hoặc TẮT nguồn cho tải bên ngoài hoặc một giai đoạn điện tử liên quan của mạch.

Một ví dụ cổ điển có thể được nhìn thấy dưới đây, nơi một bóng bán dẫn được kết nối như một bộ khuếch đại phát chung :

Đây là phương pháp tiêu chuẩn sử dụng bất kỳ bóng bán dẫn nào giống như một công tắc để điều khiển một tải nhất định. Bạn có thể thấy khi một điện áp bên ngoài nhỏ được đặt vào đế, bóng bán dẫn sẽ BẬT và dẫn dòng điện nặng hơn qua các đầu cực phát của bộ thu, chuyển sang tải lớn hơn.

Giá trị điện trở cơ bản có thể được tính bằng công thức:

R_b= (Nguồn cung cấp cơ sở V_b- Điện áp chuyển tiếp cơ sở phát) x hFE / Dòng tải

Cũng nên nhớ rằng, cực âm hoặc đường nối đất của điện áp bên ngoài phải được kết nối với đường dây nối đất của bóng bán dẫn hoặc bộ phát, nếu không điện áp bên ngoài sẽ không ảnh hưởng đến bóng bán dẫn.

Sử dụng bóng bán dẫn làm trình điều khiển chuyển tiếp

Tôi đã giải thích trong một trong những bài đăng trước đây của tôi về cách tạo mạch điều khiển bóng bán dẫn .

Về cơ bản nó sử dụng cấu hình tương tự như hình trên. Đây là mạch tiêu chuẩn cho cùng một:

Nếu bạn chưa hiểu rõ về rơ le, bạn có thể tham khảo bài viết tổng hợp này giải thích mọi thứ về cấu hình rơ le .

Sử dụng Transistor để làm mờ ánh sáng

Cấu hình sau đây cho thấy cách sử dụng bóng bán dẫn làm bộ điều chỉnh độ sáng bằng cách sử dụng mạch theo dõi emitter .

Bạn có thể xem như biến trở hay nồi biến thiên thì cường độ đèn cũng khác nhau. Chúng ta gọi nó người theo dõi emitter , bởi vì điện áp tại bộ phát hoặc trên bóng đèn tuân theo điện áp ở chân của bóng bán dẫn.

Nói một cách chính xác, điện áp phát sẽ chỉ thấp hơn điện áp cơ bản 0,7 V. Ví dụ, nếu điện áp cơ bản là 6 V, bộ phát sẽ 6 - 0,7 = 5,3 V, v.v. Sự khác biệt 0,7 V là do đánh giá giảm điện áp chuyển tiếp tối thiểu của bóng bán dẫn trên bộ phát cơ sở.

Ở đây, điện trở nồi cùng với điện trở 1 K tạo thành một mạng phân chia điện trở ở chân của bóng bán dẫn. Khi thanh trượt nồi được di chuyển, điện áp ở chân của bóng bán dẫn bị thay đổi và điều này tương ứng làm thay đổi điện áp phát trên đèn và cường độ đèn thay đổi tương ứng.

Sử dụng bóng bán dẫn làm cảm biến

Từ các cuộc thảo luận ở trên, bạn có thể nhận thấy rằng bóng bán dẫn đang làm một việc quan trọng trong tất cả các ứng dụng. Về cơ bản, nó khuếch đại điện áp tại gốc của nó bằng cách cho phép một dòng điện lớn được chuyển qua bộ phát cực thu của nó.

Tính năng khuếch đại này cũng được khai thác khi một bóng bán dẫn được sử dụng làm cảm biến. Ví dụ sau đây cho thấy cách nó có thể được sử dụng để cảm nhận sự khác biệt về ánh sáng xung quanh và chuyển BẬT / TẮT rơle cho phù hợp.

Đây cũng là LDR và 300 ohm / 5 k đặt trước tạo thành một dải phân cách điện thế ở chân của bóng bán dẫn.

300 ohm thực sự không cần thiết. Nó được bao gồm để đảm bảo rằng đế bóng bán dẫn không bao giờ được nối đất hoàn toàn, và do đó nó không bao giờ bị vô hiệu hóa hoặc tắt hoàn toàn. Nó cũng đảm bảo rằng dòng điện qua LDR không bao giờ được vượt quá một giới hạn tối thiểu nhất định, bất kể cường độ ánh sáng trên LDR như thế nào.

Khi trời tối, LDR có điện trở cao gấp nhiều lần giá trị kết hợp của 300 ohm và giá trị đặt trước 5 K.

Do đó, đế của bóng bán dẫn nhận được nhiều điện áp phía mặt đất (âm) hơn điện áp dương, và dẫn điện cực thu / cực phát của nó vẫn ở trạng thái TẮT.

Tuy nhiên, khi đủ ánh sáng chiếu vào LDR, điện trở của nó giảm xuống giá trị vài kilo-ohm.

Điều này cho phép điện áp cơ bản của bóng bán dẫn tăng cao hơn mốc 0,7 V. Bóng bán dẫn bây giờ được phân cực và chuyển ON tải thu, đó là rơle.

Như bạn có thể thấy, trong ứng dụng này, các bóng bán dẫn về cơ bản cũng khuếch đại điện áp cơ bản nhỏ để tải lớn hơn ở bộ thu của nó có thể được BẬT.

LDR có thể được thay thế bằng các cảm biến khác như nhiệt điện trở để cảm nhận nhiệt, một cảm biến nước để cảm biến nước, một điốt quang cho cảm biến tia hồng ngoại, v.v.

Cau hoi cho ban: Điều gì xảy ra nếu vị trí của LDR và ​​giá trị đặt trước 300/5 K được hoán đổi cho nhau?

Gói bóng bán dẫn

Các bóng bán dẫn thường được nhận dạng bởi gói bên ngoài của chúng, trong đó thiết bị cụ thể có thể được nhúng vào. Các loại gói phổ biến nhất trong đó các thiết bị hữu ích này được bao bọc, là T0-92, TO-126, TO-220 và TO-3. Chúng tôi sẽ cố gắng hiểu tất cả các thông số kỹ thuật này của bóng bán dẫn và cũng học cách sử dụng chúng trong các mạch thực tế.

Hiểu các bóng bán dẫn tín hiệu nhỏ TO-92:

Các bóng bán dẫn như BC547, BC557, BC546, BC548, BC549, v.v. đều thuộc loại này.

Đây là loại cơ bản nhất trong nhóm và được sử dụng cho các ứng dụng liên quan đến điện áp và dòng điện thấp. Điều thú vị là loại bóng bán dẫn này được sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất trong các mạch điện tử do các thông số linh hoạt của chúng.

Thông thường các thiết bị này được thiết kế để xử lý điện áp ở bất kỳ đâu từ 30 đến 60 volt trên bộ thu và bộ phát của chúng.

Điện áp cơ bản không lớn hơn 6, nhưng chúng có thể dễ dàng được kích hoạt với mức điện áp thấp tới 0,7 vôn tại cơ sở của họ. Tuy nhiên dòng điện phải được giới hạn ở mức xấp xỉ 3 mA.

Ba dây dẫn của bóng bán dẫn TO-92 có thể được xác định theo cách sau:

Giữ mặt in về phía chúng ta, dây dẫn bên phải là bộ phát, dây chính giữa là chân đế và chân bên trái là bộ thu của thiết bị.

CẬP NHẬT: Bạn muốn biết cách sử dụng bóng bán dẫn với Arduino? Đọc nó ở đây

Cách cấu hình bóng bán dẫn TO-92 thành thiết kế thực tế

Các bóng bán dẫn chủ yếu có hai loại, một loại NPN và một loại PNP, cả hai đều bổ sung cho nhau. Về cơ bản, cả hai đều hoạt động theo cùng một cách nhưng trong các tham chiếu và hướng ngược lại.

Ví dụ, thiết bị NPN sẽ yêu cầu bộ kích hoạt dương so với mặt đất trong khi thiết bị PNP sẽ yêu cầu bộ kích hoạt âm có tham chiếu đến đường cung cấp dương để thực hiện các kết quả được chỉ định.

Ba dây dẫn của bóng bán dẫn được giải thích ở trên cần được chỉ định với các đầu vào và đầu ra cụ thể để làm cho nó hoạt động cho một ứng dụng cụ thể rõ ràng là để chuyển đổi một tham số.

Các dây dẫn cần được chỉ định với các tham số đầu vào và đầu ra sau:

Các bộ phát của bất kỳ bóng bán dẫn nào là sơ đồ chân tham chiếu của thiết bị , có nghĩa là nó cần được chỉ định tham chiếu nguồn cung cấp chung được chỉ định để hai dây dẫn còn lại có thể hoạt động với tham chiếu đó.

Một bóng bán dẫn NPN sẽ luôn cần một nguồn cung cấp âm làm tham chiếu, được kết nối tại đầu cực phát của nó để hoạt động bình thường, trong khi đối với PNP, nó sẽ là đường cung cấp dương cho bộ phát của nó.

Bộ thu là dây dẫn tải của bóng bán dẫn và tải cần chuyển mạch được đưa vào bộ thu của bóng bán dẫn (xem hình).

Các cơ sở của một bóng bán dẫn là cực kích hoạt bắt buộc phải đặt với mức điện áp nhỏ để dòng điện qua tải có thể đi qua, qua đường phát làm cho mạch hoàn chỉnh và tải hoạt động.

Việc loại bỏ nguồn cung cấp kích hoạt cho đế sẽ ngay lập tức TẮT tải hoặc chỉ đơn giản là dòng điện qua đầu thu và cực phát.

Tìm hiểu về bóng bán dẫn điện TO-126, TO-220:

Đây là loại bóng bán dẫn công suất trung bình được sử dụng cho các ứng dụng yêu cầu chuyển đổi tải tương đối mạnh, máy biến áp nằm, đèn, v.v. và để điều khiển thiết bị TO-3, ví dụ điển hình là BD139, BD140, BD135, v.v.

Xác định sơ đồ chân BJT

Các sơ đồ chân được xác định theo cách sau đây:

Giữ thiết bị với bề mặt in hướng về phía bạn, dây dẫn bên phải là bộ phát, dây dẫn chính giữa là bộ thu và dây dẫn bên trái là đế.

Hoạt động và nguyên tắc kích hoạt hoàn toàn tương tự như những gì được giải thích trong phần trước.

Thiết bị được vận hành với tải ở bất kỳ đâu từ 100 mA đến 2 ampe qua bộ thu của chúng đến bộ phát.

Bộ kích hoạt cơ sở có thể ở bất kỳ đâu từ 1 đến 5 vôn với dòng điện không vượt quá 50 mA tùy thuộc vào công suất của tải được chuyển đổi.

Tìm hiểu về bóng bán dẫn điện TO-3:

Chúng có thể được nhìn thấy trong các gói kim loại như thể hiện trong hình. Các ví dụ phổ biến của bóng bán dẫn công suất TO-3 là 2N3055, AD149, BU205, v.v.

Các đầu mối của gói TO-3 có thể được xác định như sau:

Giữ mặt dây dẫn của thiết bị về phía bạn sao cho phần kim loại bên cạnh dây dẫn có diện tích lớn hơn được giữ hướng lên trên (xem hình), dây dẫn bên phải là đế, dây dẫn bên trái là bộ phát trong khi thân kim loại của thiết bị tạo thành người thu gom gói hàng.

Chức năng và nguyên tắc hoạt động giống như được giải thích cho bóng bán dẫn tín hiệu nhỏ, tuy nhiên các thông số kỹ thuật công suất tăng tương ứng như được đưa ra dưới đây:

Điện áp bộ thu-phát có thể ở bất kỳ đâu trong khoảng từ 30 đến 400 vôn và dòng điện từ 10 đến 30 Amps.

Bộ kích hoạt cơ sở nên tối ưu khoảng 5 volt, với mức dòng điện từ 10 đến 50 mA tùy thuộc vào độ lớn của tải được kích hoạt. Dòng kích hoạt cơ sở tỷ lệ thuận với dòng tải.

Bạn có câu hỏi cụ thể hơn? Hãy hỏi họ thông qua ý kiến ​​của bạn, tôi ở đây để giải quyết tất cả cho bạn.