Биполярный транзистор

Транзистор — это электронная кнопка. На кнопку нажимают пальцем, а на биполярный транзистор — током.

Транзисторы используют для управления мощными нагрузками при помощи слабых сигналов с микроконтроллера.

Биполярный транзистор

  • Нога, выполняющая роль «кнопки» называется база (англ. base)

  • Пока через базу течёт небольшой ток, транзистор открыт:

    • Большой ток может втекать в коллектор (англ. collector)

    • и вытекать из эмиттера (англ. emitter)

Основные характеристики

Макс. напряжение коллектор-эмиттер

\(V_{CE}\)

Вольт

Максимальный ток через коллектор

\(I_{C}\)

Ампер

Коэффициент усиления

\(h_{fe}\)

Типовая схема подключения

Типовая схема подключения

Транзистор усиливает максимально допустимый ток в \(h_{fe}\) раз:

\[I_{CE} = I_{BE} \times h_{fe}\]

Пример расчёта

Если управляющий сигнал на базе транзистора с hfe и резистором номиналом 1 кОм составляет 5 вольт:

  • Какой максимальный ток сможет пропустить через себя транзистор?

  • Каким по величине будет управляющий ток?

Дано:

\[\begin{split}V_{B} &= 5\text{В} \\ R &= 1\text{кОм} \\ h_{fe} &= 50\end{split}\]

Найти:

\[I_{CE},\ I_{BE}\]

Решение

\[\begin{split}I_{BE} = \frac{V_{B}}{R} = \frac{5\text{В}}{1000\text{Ом}} = 5 \cdot 10^{-3}\text{A} \\ I_{CE} = I_{BE} \times h_{fe} = 250 \cdot 10^{-3}\text{A}\end{split}\]

Вывод

Если на базу подаётся 5 В через резистор в 1 кОм, транзистор откроется настолько, что будет способен пропустить до 250 мА. При этом управляющий ток составит всего 5 мА

Время заряда и разряда

Для связывания уровня заряда конденсатора с временем используют понятие «постоянной времени» \(\tau\):

\[\tau = R \times C\]

За \(\tau\) секунд конденсатор заряжается или разряжается на 63%.

За \(5\times\tau\) секунд конденсатор заряжается или разряжается на 99%.

Если резистора в схеме нет, его роль исполняет паразитное сопротивление проводов, разъёмов, дорожек, составляющее доли Ома.

Практикум

Биполярный транзистор в эксперименте «Пульсар»