Skocz do zawartości
Komentator

Kurs elektroniki - #7 - tranzystory w praktyce

Pomocna odpowiedź

(edytowany)

Czyli wniosek z tego taki, że tranzystor NPN, który rozłącza i zwiera masę może to robić również w przypadku masy pochodzącej z zasilacza 12V i to wtedy gdy sterowany jest napięciem 5V. Odwrotna sytuacja w przypadku PNP bez dodatkowych kombinacji jest niemożliwa.

Wniosek z tego taki, że chcąc sterować urządzeniem np. elektrozamkiem (solenoidem), którego napięcie nominalne to 12V i natężenie prądu to ok. 900 mA to bez dodatkowych kombinacji powinienem zasilić go plusem z zasilacza 12V, a ciągłością obwodu sterować na przewodzie masowym (między zasilaczem, a zamkiem) z wykorzystaniem tranzystora NPN, do którego doprowadzę przewód z portu Arduino (5V)

Dobrze to zrozumiałem?

Edytowano przez adammatuszewski

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
50 minut temu, adammatuszewski napisał:

Czyli wniosek z tego taki, że tranzystor NPN, który rozłącza i zwiera masę może to robić również w przypadku masy pochodzącej z zasilacza 12V

Nie bardzo rozumiem co znaczy to zdanie. Prądy płyną w zamkniętych oczkach a napięcia istnieją między punktami. Jeżeli masz dwa źródła napięcia i 3-nóżkowy tranzystor w którym jeden obwód to BE a drugi CE to punktem wspólnym jest węzeł E i tam muszą spotkać się masy obu źródeł. W sumie to wszystko jedno co weźmiesz za potencjał odniesienia. Jeżeli to będzie masa GND czyli ujemny biegun dodatniego zasilania, to tranzystor npn jest "łatwiejszy" w analizie i podłączaniu bo wszystko co się w nim dzieje odnosisz do potencjału 0V. W przypadku pnp naturalnym odniesieniem jest jego emiter. To może być plus ogólnego zasilania dodatniego, ale nie musi. Można sobie wyobrazić emiter pnp zaczepiony na naszej masie i bazę sterowaną napięciem ujemnym.

58 minut temu, adammatuszewski napisał:

Wniosek z tego taki, że...

Wniosek jest taki, że dowolne układy musisz budować ze zrozumieniem. W przypadku źródła sygnału dodatniego (np.  procesor w Arduino zasilany z +5V) wygodny jest npn stojący na masie, bo wymaga sterowania prądem wpływającym do bazy a to uzyskujesz za pomocą jednego opornika. Z kolei nie każdy odbiornik może być wygodny w sterowaniu "od dołu". Pierwszy z brzegu przykład to radio samochodowe. Masz tam wszechobecną masę i trudno byłoby tak zamontować w samochodzie sprzęt by był odizolowany od karoserii, na stałe podłączony do plusa i załączany zwarciem minusa do masy. Jakieś przekaźniki czy silniki OK, ale czasem odbiorniki mają coś na metalowej obudowie i wtedy trzeba sterować od plusa. Czasem zwyczajnie chcesz tak zrobić, bo to lepiej wygląda i wbrew pozorom rodzi mniej problemów niż użycie zwykłego npn. Przykładem są bloki funkcjonalne w co bardziej rozbudowanych urządzeniach elektronicznych. O wiele "ładniej" jest odpiąć plus zasilania od wyświetlacza czy modułu radiowego (np. w celu oszczędzania prądu) pozostawiając im masę (będą przecież poziomem odniesienia wszystkich sygnałów logicznych tam doprowadzonych) niż odłączać GND i zastanawiać się jak układ przeżyje obecność tylko plusa i (wtedy ujemnych) sygnałów cyfrowych. Daleko szukając, zajrzyj do równolegle prowadzonego wątku Kolegi @Mechano, gdzie grzałka i jej termopara korzystają z tej samej pary kabli i muszą być jednym końcem podłączone do GND. Takie coś musisz sterować z +12V od plusa i tak to zostało tam zrobione przy użyciu p-kanałowego MOSFETa.

  • Lubię! 1

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Wynika to z kontekstu ale dodam po raz kolejny tak dla przypomnienia, że bez względu na to jakim tranzystorem chcesz sterować odbiorniki za pomocą arduino to jeśli taki elektrozamek ma osobne zasilanie to masy obu układów tak odbiornika jak arduino muszą być połączone.

np.  masa zasilacza 12V do zasilania zamka z masą arduino.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
49 minut temu, marek1707 napisał:

Daleko szukając, zajrzyj do równolegle prowadzonego wątku Kolegi @Mechano, gdzie grzałka i jej termopara korzystają z tej samej pary kabli i muszą być jednym końcem podłączone do GND. Takie coś musisz sterować z +12V od plusa i tak to zostało tam zrobione przy użyciu p-kanałowego MOSFETa.

Tak było, nie zmyślam, potwierdzone info.

 

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Według mnie powinno być więcej o obliczaniu rezystancji rezystorów. Zbyt mała rezystancja może zniszczyć z czasem tranzystor (bo będzie się grzał), a później człowiek będzie się zastanawiał co zrobił źle. 

Nie wiem czy prawidłowe jest dobieranie "na czuja" rezystancji. 

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

@tomecki tak, masz rację - przy bardziej skomplikowanych wykorzystaniach tranzystora przydają się obliczenia i kiedyś na pewno się tym zajmiemy. "Niestety" teraz w praktyce większość początkujących wykorzystuje tranzystory do prostych rzeczy typu podłączenie czegoś do Arduino. W zdecydowanej większości przypadków wystarczy wtedy dobrać coś "na czuja". Nie chcieliśmy na początku zniechęcać nowych adeptów elektroniki "zbędną" matematyką 😉

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
(edytowany)

Hej, nie mogłem dojść do ładu ze zrozumieniem wzmocnienia prądowego i innych zjawisk związanych z działaniem tranzystorów więc zrobiłem kilka pomiarów którymi chciałem się podzielić. Może komuś coś rozjaśnią:

Zmiany w układzie: rezystor 220Om zamiast 1k przy diodzie i zasilanie 6V zamiast 9V. 

/*
Rb(Ω)   Ib(A)   Ic(A)   Ic/Ib  Ube (V)  Uce (V)
2.7K    2.0m    17.6m   8      775.0µ   62.0µ
3.3K    1.6m    17.6m   10     771.0µ   67.0µ
4.7K    1.1m    17.6m   15     765.0µ   74.0µ
5.1K    1.1m    17.6m   16     764.0µ   76.0µ
10.0K   520.0µ  17.5m   33     754.0µ   96.0µ
22.0K   246.0µ  17.4m   70     747.0µ   125.0µ
51.0K   105.0µ  17.1m   162    739.0µ   198.0µ
100.0K  51.0µ   15.0m   294    720.0µ   784.0µ
220.0K  24.0µ   7.5m    312    694.0µ   2.5
470.0K  12.0µ   3.7m    305    673.0µ   3.3
820.0K  6.5µ    2.6m    400    656.0µ   3.7
1.0M    5.5µ    1.7m    316    651.0µ   3.8
1.1M    5.0µ    1.6m    311    694.0µ   3.8
1.2M    4.5µ    1.4m    311    673.0µ   3.9
1.5M    3.7µ    1.6m    432    656.0µ   3.9
1.8M    3.0µ    911.0µ  303    651.0µ   4.0
2.0M    2.8µ    842.0µ  300    629.0µ   4.0
3.0M    2.7µ    549.0µ  203    613.0µ   4.1
4.0M    1.8µ    409.0µ  227    601.0µ   4.1
5.0M    1.4µ    410.0µ  292    591.0µ   4.1
6.0M    1.1µ    324.0µ  294    579.0µ   4.2
7.0M    900.0n  267.0µ  296    568.0µ   4.2
8.0M    800.0n  229.0µ  286    555.0µ   4.2
9.0M    700.0n  199.0µ  284    540.0µ   4.2
10.0M   600.0n  177.0µ  295    520.0µ   4.2

Rb - rezystor bazy
Ib - prąd bazy
Ic - prąd kolektora
Ic/Ib - wzmocnienie prądowe
Ube - napięcie baza-emiter
Uce - napięcie kolektor-emiter
*/

Można z tego zestawienia wyciągnąć parę ciekawych obserwacji/wniosków na początek:

Napięcie baza-emiter jest praktycznie stałe dla wszystkich rezystancji.

We wszystkich przypadkach dioda świeciła się, choć dla większych rezystancji słabiej. Spodziewałem się, że nie będzie świecić w ogóle w związku z bardzo małymi wartościami prądu. Czy coś ciekawego z tej obserwacji powinno wynikać?

Wzmocnienie prądowe utrzymuje się na stałym poziomie ~300 dla rezystora bazy >=100K

Napięcie kolektor-emiter wyraźnie rośnie również w okolicach rezystora bazy >=100K. Czy to oznacza że tranzystor nie jest wtedy w stanie nasycenia?  I czy spowodowane jest to tym że tranzystor jest maksymalnie otwarty i w zasadzie nie wyrabia z dostarczeniem/przepuszczeniem prądu  optymalnego dla układu?

Maksymalny prąd kolektora zawiera się w przedziale17-18mA. Kiedy dobierałem rezystor 220 do diody, to spodziewałem się  ~30mA. Czy ten spadek jest spowodowany wewnętrznym oporem tranzystora?

Edytowano przez MatJas
aktualizacja formatowania tabeli
  • Lubię! 1

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

@MatJas witam na forum!

3 godziny temu, MatJas napisał:

We wszystkich przypadkach dioda świeciła się, choć dla większych rezystancji słabiej. Spodziewałem się, że nie będzie świecić w ogóle w związku z bardzo małymi wartościami prądu. Czy coś ciekawego z tej obserwacji powinno wynikać?

Na pewno trzeba pamiętać o tym, że nowoczesne diody świecą już przy bardzo małym prądzie. Przy 20 mA diody świecą stosunkowo jasno, a delikatne świecenie będzie już czasami widać nawet przy prądzie typu 1 mA lub mniej 🙂

  • Lubię! 1

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
8 godzin temu, MatJas napisał:

Napięcie baza-emiter jest praktycznie stałe dla wszystkich rezystancji.

Nie jest stałe, gdy rezystor bazy był zbyt dużej wartości (powyżej 100k), napięcie baza emiter było zbyt niskie aby tranzystor się otworzył. No napięcie jest w okolicach 0,6V i u Ciebie gdy zmieniłeś rezystor bazy z 200k na 100k to tranzystor nagle zaczął przewodzić. Może to niewielka różnica dla Ciebie, ale te 0,1V pomiędzy 0,5 a 0,6V to różnica pomiędzy tranzystorem zatkanym a otwartym. Spadło też od razu napięcie C-E gdy tranzystor zaczął przewodzić. Widać też wyraźnie moment nasycenia tranzystora gdy spadek napięcia C-E przestaje maleć i jest to w okolicach prądu bazy powyżej 1mA.

 

8 godzin temu, MatJas napisał:

We wszystkich przypadkach dioda świeciła się, choć dla większych rezystancji słabiej. Spodziewałem się, że nie będzie świecić w ogóle w związku z bardzo małymi wartościami prądu. Czy coś ciekawego z tej obserwacji powinno wynikać?

Diody obecnie produkowane potrafią świecić już od bardzo małych prądów, rzędu µA więc nie jest to nic niezwykłego. Do tego dodam to jako ciekawostkę, że przy bardzo ale to bardzo małych prądach dioda świeci jaśniej niż powinna świecić przy przepływie tego prądu. Nie pamiętam tylko jakich konkretnie to dotyczyło warunków ale na pewno były to warunki laboratoryjne i prądy rzędu µ czy nawet nA. Ale zaobserwowano zjawisko pobierania ciepła z otoczenia przez diodę przez co dioda świeciła jaśniej 😀. Nie spodziewałbym się jednak lodówek czy klimatyzatorów działających na tej zasadzie. Dla wszystkich sceptyków, to były jakieś naukowe badania, ale z racji, że było to już co najmniej kilka lat temu to nie dysponuję żadnym linkiem prowadzącym do tych badań. Jak ktoś poszuka to pewnie znajdzie.

8 godzin temu, MatJas napisał:

Napięcie kolektor-emiter wyraźnie rośnie również w okolicach rezystora bazy >=100K. Czy to oznacza że tranzystor nie jest wtedy w stanie nasycenia?

Tranzystor wtedy nie przewodzi w ogóle.

8 godzin temu, MatJas napisał:

Maksymalny prąd kolektora zawiera się w przedziale17-18mA. Kiedy dobierałem rezystor 220 do diody, to spodziewałem się  ~30mA. Czy ten spadek jest spowodowany wewnętrznym oporem tranzystora?

Nie mogłeś uzyskać większego prądu kolektora dla napięcia zasilania 6V. Policzmy to, spadek napięcia na rezystorze dla prądu 17,6mA będzie wynosił U=I*R=0,0176A*220Ω=3,87V tak więc spadek napięcia na diodzie dla tego prądu będzie wynosił w zasadzie 6V-3,87V=2,13V. Zakładając, że użyłeś czerwonej diody to jest to napięcie niewiele po jej napięciu przewodzenia. Tak więc gdybyś chciał uzyskać wyższy prąd musiałbyś użyć wyższego napięcia zasilania, bądź sporo mniejszego rezystora. Szczegółowiej należy dodać, że tranzystor przy prądzie bazy powyżej 1mA był już w stanie nasycenia i wartość prądu C-E wynika już wtedy tylko i wyłączenie z połączonych w gałęzi C-E elementów czyli diody i jej rezystora. Cały spadek napięcia masz już tylko na rezystorze i diodzie.

  • Lubię! 1
  • Pomogłeś! 1

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

@MatJas możesz też w miejsce diody i rezystora 220Ω wstawić pojedynczy rezystor 10kΩ i robiąc te same pomiary sprawdzić czy faktycznie tranzystor nie nasyca się przy rezystorach bazy większych od 100kΩ. Pomiary można powtórzyć dla różnych rezystorów w kolektorze np.: 100kΩ i 1MΩ, i spróbować wyciągnąć jakieś wnioski.

Jeżeli napięcie UCE jest mniejsze od 6V, ale większe od UCEsat to tranzystor jest otwarty i przepuszcza przez siebie tyle prądu ile może w zależności od wzmocnienia prądowego w danych warunkach.

  • Lubię! 1
  • Pomogłeś! 1

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Dzięki wszystkim za pomocne dowyjaśnienia. Fajnie poczytać artykuły i samemu to pomierzyć, ale chyba najważniejszy jest feedback starych bywalców którzy się tą materią żywią. Poniżej rezultaty i szybka analiza pomiarów zaproponowanych przez @grg0

/*
Prąd kolektora w zależności od prądu bazy (A):
        Rb->
Rc      2.7K    5.1K    10.0K   22.0K   51.0K   100.0K  220.0K  470.0K  1.0M
56.0    99.6m   87.0m   72.5m   58.2m   32.9m   17.5m   8.4m    4.0m    1.9m
68.0    83.0m   79.3m   67.2m   55.0m   32.3m   17.0m   8.4m    4.0m    1.9m
100.0   59.5m   59.2m   56.1m   47.6m   30.8m   16.5m   8.1m    3.9m    1.8m
1.0K    6.2m    6.2m    6.2m    6.2m    6.2m    6.1m    6.0m    3.6m    1.7m
2.7K    2.3m    2.3m    2.3m    2.3m    2.3m    2.3m    2.3m    2.3m    1.7m
5.1K    1.2m    1.2m    1.2m    1.5m    1.2m    1.1m    1.1m    1.1m    1.1m
10.0K   595.0µ  595.0µ  595.0µ  595.0µ  593.0µ  592.0µ  591.0µ  588.0µ  586.0µ


Napięcie kolektor-emiter w zależności od prądu bazy (V):
        Rb->
Rc      2.7K    5.1K    10.0K   22.0K   51.0K   100.0K  220.0K  470.0K  1.0M
56.0    320.0m  1.1     1.9     2.7     4.2     5.0     5.6     5.8     5.9
68.0    220.0m  510.0m  1.4     2.2     3.8     4.9     5.5     5.8     5.9
100.0   150.6m  196.3m  528.0m  1.4     3.0     4.4     5.2     5.6     5.8
1.0K    26.0m   35.0m   46.0m   64.0m   92.0m   124.0m  192.0m  2.6     4.4
2.7K    14.6m   19.0m   24.0m   36.0m   57.0m   80.0m   106.0m  145.0m  1.7
5.1K    11.0m   12.0m   15.8m   24.1m   40.2m   58.6m   82.2m   108.6m  150.6m
10.0K   8.7m    8.9m    1.1m    1.6m    27.3m   42.2m   62.1m   84.3m   111.1m


Wzmocnienie prądowe Ic/Ib:
        Rb->
Rc      2.7K    5.1K    10.0K   22.0K   51.0K   100.0K  220.0K  470.0K  1.0M
56.0    49      82      139     236     313     343     352     335     338
68.0    41      74      129     223     307     333     348     332     336
100.0   29      55      107     193     293     323     339     323     329
1.0K    3       5       11      25      58      119     252     301     312
2.7K    1       2       4       9       22      45      95      190     305
5.1K    0       1       2       6       10      22      47      94      205
10.0K   0       0       1       2       5       11      24      49      106

Rc - rezystor kolektora
Rb - rezystor bazy
*/

Rzucają mi się w oczy dwie rzeczy:

Widać tutaj wyraźnie że dla wzmocnienia prądowego <~100 (a w kilku przypadkach <~200) napięcie kolektor-emiter jest bardzo małe więc tranzystor jest nasycony.

Wydajność tranzystora spada bardzo szybko dla dużych prądów kolektora przy bardzo małych spadkach prądu bazy. Jak rozumiem, do takich zastosowań (przepuszczanie stosunkowo dużych prądów) ten typ tranzystorów się najczęściej używa więc to chyba najważniejsza i najciekawsza częśc pomiarów?

  • Lubię! 2

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Mam pytanie do bywalców i mądrzejszych ode mnie (czyli znacznej większości jak nie wszystkich 🙂 )  Czy rezystor to w skrócie przekaźnik "zał/wył" tylko pracujący na niższych parametrach: ("Dzięki niemu z naszego delikatnego układu pobierzemy tylko mały prąd, który "powie" tranzystorowi, że ma się "włączyć" i wziąć na siebie ten duży prąd") czy jednak coś więcej? Bo jeśli  dobrze zrozumiałem z artykułu, to napięcie C-E zależy od napięcia B-E? (zmieniając prąd bazy, czyli ilość odprowadzanych elektronów, regulujemy prąd kolektora"). Bo różnica napięć i prądów (w moich pomiarach przy różnych rezystorach) niewielka. W skrócie: Czy mogę np arduinem zasterować tranzystor który załączy mi cewkę przekaźnika 12V? 

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
(edytowany)

Tranzystor w nasyceniu pracuje jako klucz, czyli w przypadku tranzystora NPN łączy nam obwód do masy. Może przepuścić jakiś maksymalny prąd przy jakimś napięciu UCEsat. Zazwyczaj chcemy przez tranzystor przepuścić prąd znacznie mniejszy od maksymalnego (Ic<<β*IB) i dlatego prąd płynący przez kolektor jest zależny tylko od rezystora RC. Pisał o tym wyżej @Sabre. Skoro prąd kolektora nie zależy od prądu bazy to nie można policzyć wzmocnienia prądowego. Mam nadzieję, że widzisz to w tabelkach z pomiarami.

Wzmocnienie prądowe na pewno zależy od prądu kolektora (im większy prąd tym mniejsze wzmocnienie) i od napięcia UCE. Przy tranzystorach pracujących jako klucz zależy nam na jak najmniejszym napięciu UCE i dużym prądzie IC, i dlatego musimy dawać duży prąd bazy żeby to osiągnąć.

O trazystorach/kluczach było dużo na forum. Więcej pisał o tym @marek1707.

I w tym wątku:

 

Edytowano przez grg0
  • Lubię! 1
  • Pomogłeś! 1

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Dzięki za wyjaśnienie. Próbowałem z mercedesa zaprzęg konny zrobić.  Powinienem najpierw przeczytać cały kurs albo nr 9 powinien być przed tranzystorami. Bo o proste przekaźniki mi chodziło i zastanawiałem się czy tranzystor je zastępuje  

  • Lubię! 2

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Jak odróżnić tranzystor PNP  od tranzyztora NPN  bo nie wiem ☹️☹️

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Dołącz do dyskusji, napisz odpowiedź!

Jeśli masz już konto to zaloguj się teraz, aby opublikować wiadomość jako Ty. Możesz też napisać teraz i zarejestrować się później.
Uwaga: wgrywanie zdjęć i załączników dostępne jest po zalogowaniu!

Gość
Dołącz do dyskusji! Kliknij i zacznij pisać...

×   Wklejony jako tekst z formatowaniem.   Przywróć formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Twój link będzie automatycznie osadzony.   Wyświetlać jako link

×   Twoja poprzednia zawartość została przywrócona.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz wkleić zdjęć bezpośrednio. Prześlij lub wstaw obrazy z adresu URL.


×
×
  • Utwórz nowe...