A tranzisztorok működése és alkalmazása: a bipoláris eszközöktől a FET-ekig
A tranzisztor egy háromrétegű félvezető eszköz, amely alapjaiban alakította át az elektronikai ipart. A bipoláris tranzisztorok a Bell Laboratóriumban 1948-ban szabadalmaztatott találmány óta az elektronika legfontosabb alkatrészeinek számítanak, működésük során a bázis-emitter átmenetre nyitó feszültséget kapcsolva szabályozható a kollektoráram.
A bipoláris tranzisztor működési elve
A bipoláris tranzisztor háromrétegű félvezető eszköz, amely NPN vagy PNP típusú lehet. Az NPN bipoláris tranzisztor áramviszonyait vizsgálva láthatjuk, hogy a bázisra kapcsolt 0,6 V körüli nyitófeszültséggel a tranzisztor kinyitható. A nyitó feszültség hatására a potenciálgát lecsökken, ez megkönnyíti a töltéshordozók áramlását az emitter és a kollektor között.
- Elektronikusan vezérelhető kapcsoló: A tranzisztor szakadásként viselkedik (nem folyik rajta áram), vagy vezet (nyitott állapot).
- Munkapont beállítása: A tranzisztor munkapontját egyenfeszültségek kapcsolásával tudjuk beállítani, a bázisra kötött ellenállás pedig az áramkorlátozást szolgálja.
- Erősítés: A tranzisztorral egy kisebb árammal tudunk vezérelni egy nagyobbat, így erősíteni tudjuk az áramot.
A TRANZISZTOR
Térvezérlésű tranzisztorok (FET és MOSFET)
A következő tranzisztortípus az unipoláris tranzisztor, más néven térvezérlésű FET (Field Effect Transistor). A térvezérlésű tranzisztorok előnye a nagy bemeneti ellenállás, amely lehetővé teszi, hogy csupán feszültséggel vezéreljük őket, így feszültségvezérelt áramforrásként vagy ellenállásként működnek.
A MOSFET (Metal-Oxid-Semiconductor Field Effect Transistor) a mai korszerű analóg és digitális integrált áramkörök alapeleme. A MOSFET-ek a bipoláris tranzisztorok képességeivel azonos feladatokat látnak el, de a kapu terminálon lévő feszültség vezérli őket, így sokkal kevesebb energiát használnak a bekapcsoláshoz.
DC motorok vezérlése és a H-híd
A DC motor egy viszonylag nagy áramfelvételű fogyasztó, amit leggyakrabban tranzisztorral szokás meghajtani. Mivel az Arduino vagy más mikrokontroller kimenete nem tud kiadni elég nagy áramot, egy tranzisztoros kapcsolás segítségével oldható meg a nagyobb teljesítményű fogyasztók vezérlése.
Hatékony padlófűtés beállítás - Danfoss
| Vezérlési mód | Előny | Alkalmazás |
|---|---|---|
| Sztatikus üzemmód | Állandó kimeneti feszültség | Egyszerű kapcsolások |
| Dinamikus (PWM) | Hatékony sebességszabályozás | DC motor vezérlés |
A motor forgásirányának szoftverből történő változtatásához egy H-híd kapcsolást alkalmazunk. Fontos, hogy éles használat esetén a C-E átmenetek védelmére 4 védődiódát is be kell építeni, mivel a motor induktív terhelés, amely az áram hirtelen változásakor tönkreteheti a tranzisztort. A sebességszabályozás leghatékonyabb módja a PWM (impulzusszélesség-moduláció), ahol a jelek magas-alacsony állapotainak aránya határozza meg a motor fordulatszámát.
Megbízható INA vezérlés autóba
tags: #potmeteres #tranzisztor #vezerles #működés