Transistor-Grundlagen - BD139 & BD140 Leistungstransistor Tutorial - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Hey, was ist los, Jungs! Akarsh hier von CETech.

Heute werden wir etwas über das Kraftpaket der kleinen, aber viel größeren Transistorschaltungen erfahren.

Im Wesentlichen werden wir einige Grundlagen in Bezug auf die Transistoren besprechen und danach einige nützliche Kenntnisse über eine bestimmte Art von Transistorserien, die als BD139- und BD140-Leistungstransistoren bekannt sind, betrachten.

Und gegen Ende werden wir auch einige technische Spezifikationen besprechen. Ich hoffe, Sie sind aufgeregt. Also lasst uns anfangen.

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Schritt 2: Was ist ein Transistor?

Ein Transistor ist der Grundbaustein aller heute verwendeten elektronischen Schaltungen. Jedes einzelne Gerät um uns herum enthält Transistoren. Wir können sagen, dass analoge Elektronik ohne Transistor unvollständig ist.

Es ist ein Halbleiterbauelement mit drei Anschlüssen, das verwendet wird, um elektronische Signale und elektrische Leistung zu verstärken oder zu schalten. Sie besteht in der Regel aus Halbleitermaterial mit mindestens drei Anschlüssen zum Anschluss an einen externen Stromkreis. Eine an ein Paar der Anschlüsse des Transistors angelegte Spannung oder ein Strom steuert den Strom durch ein anderes Paar von Anschlüssen. Da die gesteuerte (Ausgangs-)Leistung höher sein kann als die steuernde (Eingangs-)Leistung, kann ein Transistor ein Signal verstärken. Heutzutage werden einige Transistoren einzeln verpackt, aber viele mehr sind eingebettet in integrierte Schaltkreise.

Die meisten Transistoren bestehen aus sehr reinem Silizium und einige aus Germanium, aber manchmal werden auch andere Halbleitermaterialien verwendet. Ein Transistor kann in einem Feldeffekttransistor nur eine Art von Ladungsträger aufweisen oder kann in Bipolartransistorvorrichtungen zwei Arten von Ladungsträgern aufweisen.

Transistoren bestehen aus drei Teilen: Basis, Kollektor und Emitter. Die Basis ist das Gate-Controller-Gerät für die größere Stromversorgung. Der Kollektor sammelt die Ladungsträger und der Emitter ist der Auslass für diese Ladungsträger.

Schritt 3: Klassifizierung von Transistoren

Es gibt zwei Arten von Transistoren:-

1) Bipolar-Junction-Transistoren: Ein Bipolar-Junction-Transistor (BJT) ist ein Transistortyp, der sowohl Elektronen als auch Löcher als Ladungsträger verwendet. Bei einem Bipolartransistor kann ein kleiner Strom, der an einem seiner Anschlüsse injiziert wird, einen viel größeren Strom steuern, der zwischen zwei anderen Anschlüssen fließt, wodurch das Gerät verstärkt oder geschaltet werden kann. Es gibt zwei Arten von BJTs, die als NPN- und PNP-Transistoren bekannt sind. In NPN-Transistoren sind Elektronen die Majoritätsladungsträger. Es besteht aus zwei n-Typ-Schichten, die durch eine p-Typ-Schicht getrennt sind. Auf der anderen Seite verwenden PNP-Transistoren Löcher als ihre Majoritätsladungsträger und bestehen aus zwei p-Typ-Schichten, die durch eine n-Typ-Schicht getrennt sind.

2) Feldeffekttransistoren: Feldeffekttransistoren sind unipolare Transistoren und verwenden nur eine Art von Ladungsträger. Die FET-Transistoren haben drei Anschlüsse, sie sind Gate (G), Drain (D) und Source (S). FET-Transistoren werden in Junction-Field-Effect-Transistoren (JFET) und Insulated Gate FET (IG-FET) oder MOSFET-Transistoren eingeteilt. Für die Verbindungen in der Schaltung betrachten wir auch den vierten Anschluss namens Basis oder Substrat. Die FET-Transistoren haben die Kontrolle über die Größe und Form eines Kanals zwischen Source und Drain, der durch eine angelegte Spannung erzeugt wird. Die FET-Transistoren haben eine hohe Stromverstärkung als BJT-Transistoren.

Schritt 4: BD139/140 Leistungstransistorpaar

Transistoren sind in verschiedenen Gehäusetypen wie der 2N-Serie oder der oberflächenmontierten MMBT-Serie erhältlich, die alle ihre spezifischen Vorteile und Anwendungen haben. Von diesen gibt es eine andere Art von Transistorserie, die BD-Serie, die eine Leistungstransistorserie ist. Die Transistoren dieser Serie sind im Allgemeinen darauf ausgelegt, zusätzliche Leistung zu erzeugen und sind daher etwas größer als andere Transistoren.

BD139-Transistoren sind NPN-Transistoren und BD140-Transistoren sind PNP-Transistoren. Ähnlich wie andere Transistoren haben sie auch 3 Pins und ihre Pinbelegung ist im obigen Bild gezeigt.

Vorteile von Leistungstransistoren:-

1) Es ist sehr einfach, den Leistungstransistor ein- und auszuschalten.

2) Der Leistungstransistor kann im EIN-Zustand große Ströme führen und im AUS-Zustand sehr hohe Spannungen blockieren.

3)Der Leistungstransistor kann mit Schaltfrequenzen im Bereich von 10 bis 15 kHz betrieben werden.

4) Spannungsabfälle im EIN-Zustand am Leistungstransistor sind gering. Es kann verwendet werden, um die an die Last gelieferte Leistung in Wechselrichtern und Choppern zu steuern.

Nachteile von Leistungstransistoren:-

1) Der Leistungstransistor kann oberhalb der Schaltfrequenz von 15 kHz nicht zufriedenstellend arbeiten.

2) Es kann durch thermisches Durchgehen oder zweiten Ausfall beschädigt werden.

3) Es hat eine Rückwärtssperrkapazität, die sehr gering ist.

Schritt 5: Technische Spezifikationen von BD139/140

Technische Spezifikationen von BD139-Transistoren sind:

1) Transistortyp: NPN

2) Max. Kollektorstrom (IC): 1.5A

3) Max. Kollektor-Emitter-Spannung (VCE): 80V

4) Max. Kollektor-Basisspannung (VCB): 80V

5) Max. Emitter-Basisspannung (VEBO): 5V

6) Max. Kollektorverlustleistung (PC): 12,5 Watt

7) Max. Übergangsfrequenz (fT): 190 MHz

8) Minimale und maximale DC-Stromverstärkung (hFE): 25 – 250

9) Maximale Lager- und Betriebstemperatur sollte sein: -55 bis +150 Celsius

Technische Spezifikationen des BD140 Transistors sind:

1) Transistortyp: PNP

2) Max. Kollektorstrom (IC): -1.5A

3) Max. Kollektor-Emitter-Spannung (VCE): –80V

4) Max. Kollektor-Basisspannung (VCB): –80V

5) Max. Emitter-Basisspannung (VEBO): –5V

6) Max. Kollektorverlustleistung (PC): 12,5 Watt

7) Max. Übergangsfrequenz (fT): 190 MHz

8) Minimale und maximale DC-Stromverstärkung (hFE): 25 – 250

9) Maximale Lager- und Betriebstemperatur sollte sein: -55 bis +150 Celsius

Wenn Sie zusätzliches Wissen über die BD139/140-Transistoren erhalten möchten, können Sie von hier aus auf deren Datenblatt verweisen.

Schritt 6: Anwendungen von Transistoren

Transistoren werden für viele Operationen verwendet, aber die beiden Operationen, für die Transistoren am häufigsten verwendet werden, sind Schalten und Verstärkung:

1) Transistor als Verstärker:

Ein Transistor wirkt als Verstärker, indem er die Stärke eines schwachen Signals erhöht. Die an den Emitter-Basis-Übergang angelegte DC-Vorspannung sorgt dafür, dass dieser in einem in Durchlassrichtung vorgespannten Zustand bleibt. Diese Vorwärtsspannung wird unabhängig von der Polarität des Signals beibehalten. Der niedrige Widerstand in der Eingangsschaltung lässt jede kleine Änderung des Eingangssignals zu einer merklichen Änderung des Ausgangs. Der durch das Eingangssignal verursachte Emitterstrom trägt zum Kollektorstrom bei, der dann durch den Lastwiderstand RL fließt und an diesem einen großen Spannungsabfall verursacht. Somit führt eine kleine Eingangsspannung zu einer großen Ausgangsspannung, was zeigt, dass der Transistor als Verstärker arbeitet.

2) Transistor als Schalter:

Transistorschalter können zum Schalten und Steuern von Lampen, Relais oder sogar Motoren verwendet werden. Wenn der Bipolartransistor als Schalter verwendet wird, müssen sie entweder "vollständig AUS" oder "vollständig EIN" sein. Transistoren, die vollständig "EIN" sind, befinden sich in ihrem Sättigungsbereich. Transistoren, die vollständig „OFF“sind, befinden sich in ihrem Cut-off-Bereich. Bei Verwendung des Transistors als Schalter steuert ein kleiner Basisstrom einen viel größeren Kollektorlaststrom. Bei der Verwendung von Transistoren zum Schalten induktiver Lasten wie Relais und Magnetspulen wird eine „Schwungraddiode“verwendet. Wenn große Ströme oder Spannungen gesteuert werden müssen, können Darlington-Transistoren verwendet werden.

Schritt 7: BD139 und BD140 H-Brückenschaltung

Nach so viel theoretischem Teil werden wir nun eine Anwendung der Transistorpakete BD139 und BD140 diskutieren. Diese Anwendung ist die H-Brückenschaltung, die in Motortreiberschaltungen verwendet wird. Wenn wir Gleichstrommotoren betreiben müssen, ist es erforderlich, dass den Motoren eine hohe Leistung zugeführt wird, die der Mikrocontroller allein nicht erfüllen kann. Daher müssen wir eine Transistorschaltung zwischen Controller und Motor anschließen, die als Verstärker arbeitet und hilft beim Laufen des Motors. Der Schaltplan für diese Anwendung ist im Bild oben dargestellt. Mit dieser H-Brückenschaltung wird genug Leistung geliefert, um zwei Gleichstrommotoren reibungslos zu betreiben und damit können wir auch die Drehrichtung der Motoren steuern. Eine Sache, die wir bei der Verwendung von BD139/140 oder anderen Leistungstransistoren beachten müssen, ist, dass die Leistungstransistoren eine große Menge an Leistung erzeugen, die auch in Form von Wärme erzeugt wird. Um ein Überhitzungsproblem zu vermeiden, müssen wir einen Kühlkörper hinzufügen zu diesen Transistoren, für die bereits ein Loch auf dem Transistor vorgesehen ist.

Obwohl die beste Wahl für Leistungstransistoren BD139 und BD140 sind, wenn sie nicht verfügbar sind, können Sie sich auch für BD135 und BD136 entscheiden, die jeweils NPN- und PNP-Transistoren sind, aber dem BD139/140-Paar muss der Vorzug gegeben werden. Das war's für das Tutorial, ich hoffe es war hilfreich für Sie.