Распиновка транзистора: Полное руководство

Правильная идентификация выводов транзистора — важный навык для любого, кто имеет дело с электронными схемами. Независимо от того, являетесь ли вы любителем, собирающим свой первый усилитель, или опытным инженером, ремонтирующим сложные системы, знание выводов транзистора позволяет избежать дорогостоящих ошибок и гарантирует правильное функционирование схемы. Транзисторы обычно имеют три соединительных вывода (ножки), каждый из которых имеет свое назначение. Но их расположение существенно различается в разных семействах транзисторов и даже в моделях одного типа, выпускаемых разными производителями. Вот почему руководство по цоколевкам транзисторов необходимо для инженеров-электронщиков.

Для правильного определения выводов транзистора вам потребуется:

● Паспорт производителя (наиболее авторитетный источник)

● Информация о типе корпуса транзистора

● Знание кодов маркировки, специфичных для производителя

● Знание различий, характерных для конкретных моделей

Продолжая изучение этого руководства, вы узнаете, что вам необходимо знать, чтобы уверенно определять и правильно применять различные типы транзисторов в своих электронных проектах, а также предотвращать усугубление сбоев в схеме из-за неправильной идентификации выводов.

Что такое Транзистор?

Транзистор произвел революцию в электронике как одно из важнейших изобретений 1900-х годов. Это небольшое полупроводниковое устройство управляет электрическими токами и действует как усилители и переключатели в электронных схемах. По сути, транзистор может усиливать слабые сигналы или действовать как электронный порт, что делает его основным строительным блоком почти во всех современных электронных системах.

Важность транзистора

Массовое производство транзисторов посредством автоматизации значительно снизило затраты. В результате транзисторы стали повсеместными в современных технологиях. Они заменили вакуумные трубки в электронных устройствах, обеспечив ряд преимуществ — они используют небольшой, легкий, слабый ток и не требуют внешних нагревателей. Транзисторы широко используются в интегральных схемах, портативных устройствах, смартфонах и бесчисленном количестве других электронных устройств. В 2018 году было создано более 13 секстиллионов транзисторов (тип транзисторов), что сделало их самыми производимыми искусственными объектами в истории.

Строительство Транзистор

Транзисторы обычно представляют собой три слоя полупроводниковых материалов. Эти полупроводники, которые могут проводить каждый ток, являются материалами, которые располагаются между проводниками (например, медью) и изоляторами (например, пластиком), хотя иногда они назначают германий или арсенид галлия. Процесс создания включает «легирование» — введение примесей в полупроводник для изменения его электрических свойств. Это делает либо полупроводник N-типа (с плавающими дополнительными электронами), либо полупроводник p-типа (с удаленными электронами, с «дырками»).

Три вывода транзистора называются эмиттер (E), база (B) и коллектор (C). База управляет транзистором, в то время как коллектор действует как положительный вывод, а эмиттер как отрицательный вывод. В биполярном транзисторе небольшой прямой ток течет от базы к эмиттеру. Поскольку секторный переход базы расположен наоборот, он действует как барьер. Тем не менее, смещенный в прямом направлении переход база-эмиттер позволяет электронам проходить в базу.

Два основных типа транзисторов различаются по своей конструкции:

● NPN-транзисторы: один слой кремния p-типа (база) между двумя слоями n-типа (эмиттер и коллектор). Основными носителями заряда являются электроны. Ток течет от вывода коллектора к выводу эмиттера.

● PNP-транзисторы: один полупроводник n-типа (база), зажатый между двумя слоями p-типа (эмиттер и коллектор). Основными носителями заряда являются дырки. Ток течет от эмиттера к коллекторному выводу.

Каждый слой в транзисторе выполняет определенную функцию. Эмиттер поставляет носители заряда — электроны в NPN-транзисторах и дырки в PNP-транзисторах. База создает тонкую, легкую прослойку между эмиттером и коллектором. Ее основная работа — отправлять носители от эмиттера к коллектору. Коллектор собирает носители, отправленные эмиттером через базу, которые больше, чем эмиттер и база.

Область эмиттера сильно легирована для повышения эффективности инжекции - гарантируя, что большинство носителей, инжектированных в перекрестный переход эмиттер-база, исходят из эмиттера. Кроме того, коллектор обычно окружает область эмиттера, что делает практически невозможным для электронов, инжектированных в базу, выйти, не собрав ее. Такая конструкция создает значение α (нормальное распределение мощности) очень близким к единице, давая транзистору большое β (нормальное наклонное преимущество мощности).

Принцип работы Транзисторы

Транзисторы работают посредством контролируемого перемещения электрических зарядов в полупроводниковых пересечениях. В ядре транзистор действует как усилитель и переключатель, две основные функции, которые сделали его необходимым в современной электронике.

Работа транзистора зависит от приложения соответствующего напряжения к клеммам. Для BJT (биполярный транзистор с перекрестным переходом) это клемма-база, коллектор и эмиттер, которые должны быть правильно идентифицированы в цоколевке транзистора для правильной работы на устройстве.

При работе в качестве усилителя транзистор принимает небольшой ток на одном выводе (вход) и производит очень большой ток (выход) на другом. Это усиление происходит потому, что небольшой ток базы управляет очень большим током коллектора. Кроме того, соотношение этих токов известно как преимущество по току или бета (β), которое может варьироваться от 20 до высоких существующих типов силовых транзисторов до более чем 1000.

Для усиления транзистор должен работать в «активной области», что требует правильного смещения. Это означает, что переход база-эмиттер должен быть смещен в прямом направлении, в то время как переход базовый сектор остается смещенным в обратном направлении. В этих условиях небольшой сигнал представляет собой значительное улучшение выходного сигнала в коллекторе без деформации.

При использовании в качестве переключателя транзистор работает между двумя состояниями: резка и насыщение. В режиме резка ток между коллектором и эмиттером отсутствует, что соответствует открытому переключателю. Напротив, в режиме насыщения максимальный ток аналогичен закрытому переключателю. Эта способность связи создает основу для цифровой электроники, где транзисторы формируют бинарные состояния, которые представляют 1S и 0S.

Для правильной работы важно понимать направление тока. В NPN-транзисторе традиционный ток течет к эмиттеру, когда активен от коллектора. В качестве альтернативы, в PNP-транзисторе ток течет от эмиттера к коллектору.

Связь между идентичностью выводов и теорией работы не может быть устранена. Неправильный PIN-код помешает правильному предубеждению, невозможен или потенциально повредит компонент. Таким образом, правильная идентичность выводов транзистора фундаментально связана с тем, как работают транзисторы.

Транзистор Тип

Современная электроника зависит от двух основных типов транзисторов, каждый из которых имеет различные свойства и конфигурации выводов. Понимание этих различий важно для правильного проектирования схем и идентификации компонентов.

BJT (Биполярный переходный транзистор)

Биполярные транзисторы Junction используют как электроны, так и электронные дырки в качестве носителя заряда. В отличие от своих собратьев-монархов, BJT позволяет небольшому потоку на выводе управлять очень большим током между двумя другими выводами, обеспечивая усиление или переключение. Эти универсальные компоненты включают два перехода N-типа между полупроводниковыми областями полупроводника полутипа и p-типа.

2N2222 и транзисторы BC547, несмотря на то, что оба типа NPN, имеют разные выводы. Транзисторы 2N2222, от A до -18, доступны в корпусе Metal Can, за которым следует последовательность выводов сектора эмиттер-база. Этот корпус обеспечивает высокотемпературную исследовательскую емкость.

Напротив, транзистор BC547, обычно размещаемый в корпусе two-92, использует схему коллектор-база-семинария. Оба транзистора выполняют схожие задачи, но эти различия в цоколевке необходимы при монтаже схемы для предотвращения сбоев.

Полевой транзистор (Полевой транзистор)

Полевые транзисторы управляют потоком мощности через полупроводник с помощью электрического поля. В отличие от биполярных транзисторов, униполярные устройства являются либо электронами (N-канал), либо дырками (P-канал), но не теми и другими одновременно. Они обеспечивают три терминала: источники, затворы и стоки.

Полевые транзисторы делятся на несколько категорий, в первую очередь MOSFETs (металл-оксид-полупроводниковый полевой транзистор) и JFET (переходный полевой транзистор), и вы можете прояснить свои концепции, прочитав наш блог BJT против МОП-транзистораВ процессе работы напряжение, приложенное к затвору, создает электрическое поле, которое изменяет проводимость канала между истоком и стоком.

Сравнение между полевыми транзисторами и BJTs

FET обеспечивают множество преимуществ по сравнению с BJT, в основном их необычайно высокое входное сопротивление (от 10^7 до 10^12 ω). Это свойство делает их идеальными для входных каскадов в многофункциональных усилителях. Кроме того, JFET производит меньше шума, чем BJT, что обеспечивает лучшую температурную стабильность.

Следовательно, FET выделяются в приложениях, требующих низкого энергопотребления и высокого входного импеданса. Их управляемая напряжением хирургия принципиально отличается от управляемой мощностью природы BJT.

Тем не менее, полевые транзисторы имеют определенные ограничения, в частности, плохую частотную характеристику из-за высокой входной емкости и потенциального повреждения от статического электричества во время обработки. Биполярные транзисторы, наоборот, обеспечивают лучшие продукты усиления-полосы пропускания, что делает их предпочтительными для определенных высокочастотных приложений.

Приложения Транзисторы

Транзисторы служат основой для бесчисленных электронных устройств, а их конфигурации выводов играют решающую роль в разнообразных приложениях. От простых схем до сложных вычислительных систем эти полупроводниковые компоненты изменили то, как мы создаем и используем технологии.

В вычислительной технике транзисторы образуют основные строительные блоки всех цифровых систем. Они создают логические вентили (И, ИЛИ и НЕ), которые объединяются для построения микроконтроллеров и микропроцессоров. Интегральные схемы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) были стандартом для построения процессоров в мини-компьютерах и мэйнфреймах до широкого внедрения устройств СБИС. Примечательно, что более поздняя модель Gigatron TTL (2018) демонстрирует, что процессоры по-прежнему можно строить полностью с помощью интегральных схем ТТЛ.

В качестве переключателей транзисторы отлично справляются с управлением высокими токовыми нагрузками с помощью сигналов низкого напряжения. Эта способность особенно ценна, когда микроконтроллерам необходимо управлять двигателями, реле или мощными светодиодами. Аналогично, схема H-Brij, включающая четыре транзистора, заставляет двигатели вращаться как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки, что требует их для робототехнических приложений.

Что касается усиления, транзисторы преобразуют слабые сигналы в более сильные с помощью различных конфигураций:

● Схема с общим эмиттером: идеально подходит для усиления напряжения на низких частотах.

● Общий коллектор (эмиттерный повторитель): идеально подходит для усиления тока

● Общая база: функционирует в основном как текущий буфер

Силовые транзисторы используются в приложениях, требующих высокого тока и напряжения, в том числе:

● Аудиоусиление

● Системы управления двигателем

● Коммутационные схемы

Конфигурация усилителя Дарлингтона создает исключительно высокий коэффициент усиления тока путем последовательного соединения двух транзисторов. Такие схемы находят применение в радиочастотах (РЧ), оптоволоконной связи и аудиосистемах.

Аналогично транзистор произвел революцию в потребительской электронике, заменив электронные лампы в радиоприемниках и других устройствах. Первое карманное транзисторное радио (Regency TR -1) появилось в октябре 1954 года, а в 1955 году последовало первое транзисторное автомобильное радио.

В основном включает в себя современные приложения, компьютеры, смартфоны, автомобильные системы, медицинские услуги, робототехнику и производственное оборудование. Их постоянная актуальность обусловлена ​​их надежностью, низкой стоимостью и гибкостью.

Распиновка транзистора для определенных моделей

Правильное определение выводов на конкретных моделях транзисторов остается жизненно важным для успешного проектирования и сборки схем. Давайте рассмотрим конфигурации выводов для нескольких распространенных транзисторов, встречающихся в электронных проектах.

NPN-транзисторы

Транзисторы NPN обычно следуют определенным схемам расположения выводов в зависимости от типа корпуса. В корпусах TO-92, с плоской стороной, обращенной к вам, выводы пронумерованы от 1 до 3 слева направо. Однако конкретное расположение коллектора, базы и эмиттера зависит от модели. Для транзисторов Metal prison выступ на кольце обычно указывает ориентацию выводов. Вывод эмиттера обычно расположен ближе всего к этому выступу.

2N2222 Распиновка транзистора

Транзистор 2N2222/2N2222A поставляется в двух обычных корпусах: пластиковый TO-92 и металлический -18. Для корпуса TO-92 (P2N2222a), если посмотреть на плоскую сторону с палочкой, распиновка: эмиттер, база и коллектор. Эта уверенность способствует его широкому использованию в обменных и усилительных приложениях. 2N2222 функционально похож на BC547, но с отдельными событиями распиновки.

Распиновка транзистора PNP

PNP-транзисторы обеспечивают отрицательную полярность и часто другие конфигурации выводов по сравнению с типами NPN. Как и 2N2907, в PNP-транзисторах система PIN обычно удерживает коллектор около язычка корпуса. В отличие от NPN-транзисторов, где традиционный ток течет от коллектора к эмиттеру, PNP-транзистор течет от эмиттера к коллектору. Это различие делает правильную идентификацию PIN особенно важной.

Распиновка транзистора BC547

Транзистор BC547, расположенный в корпусе two-92, использует конфигурацию коллектор-база-семинар, когда плоская сторона видна как указывающая под плоской стороной. PIN 1 (коллектор) действует как вход питания, PIN 2 (база) управляет битами транзистора, а PIN 3 (эмиттер) действует как выход питания. BC547 имеет ценовое значение от 110 до 800, поэтому он может обрабатывать потоки коллектора до 100 мА.

Распиновка транзистора 2N3904

Транзистор 2N3904 NPN, также в корпусе TO-92, имеет компоновку Эмиттер-База-Коллектор. Эмиттер (вывод 1) отводит ток, база (вывод 2) управляет смещением, а коллектор (вывод 3) служит токовым входом. С коэффициентом усиления 300 и способностью обрабатывать токи коллектора до 200 мА он идеально подходит для усиления малых сигналов и коммутационных приложений.

Вывод

Понимание цоколевки транзистора необходимо для хорошей цифровой инициативы. В этом руководстве мы изучили различные факторы транзисторов, от простых стратегий идентификации до конкретных конфигураций моделей. Это ноу-хау поможет вам избежать сбоев в работе схемы и повреждения компонентов, одновременно обеспечивая правильную реализацию в различных корпусах.

Руководство охватывает критические различия между транзисторами BJT и FET, их рабочие концепции и общие приложения. Мы протестировали известные модели, такие как 2N2222, BC547 и 2N3904, подробно описав их конкретную подготовку выводов. Эта информация оказывается ценной, независимо от того, работаете ли вы с простыми схемами усилителей или со сложными вычислительными структурами. Освоение выводов транзисторов требует упражнений и внимания к деталям. Для получения конкретных спецификаций распространенных транзисторов, таких как 2N2222, посетите наше полное руководство в PCBasic's transistor pinout help of 2N2222.

Вооружившись этим ноу-хау, вы сможете с нетерпением браться за электронные проекты, связанные с транзисторами. Не забудьте обратиться за советом к техническим описаниям производителей, проверить типы корпусов и дважды проверить конфигурации выводов перед сборкой схемы. Эти практики, в сочетании с пониманием, полученным из этого руководства, приведут к успешной реализации полных схем на основе транзисторов для ваших будущих проектов.