Guide pour les débutants Tech complet (11 / 14 étapes)

Étape 11 : Transistor

Transistors peuvent être considérés comme un type de commutateur électronique, comme beaucoup de composants électroniques. Transistor est beaucoup plus rapide que l’interrupteur mécanique.

Il existe deux types de transistor à base là-bas : jonction bipolaire (BJT) et effet de champ métal-oxyde (MOSFET), et il existe en fait deux versions de la BJT: NPN et PNP. La plupart des circuits ont tendance à utiliser des NPN. Il y a des centaines de transistors qui fonctionnent avec des tensions différentes, mais chacun d’eux tombent dans ces deux catégories. Transistors sont fabriqués dans différentes formes, mais ils ont trois fils (jambes). La BASE - qui est le principal responsable de l’activation du transistor. Le collectionneur - qui est la borne positive. L’émetteur - qui est la borne négative.

Un transistor est vraiment simple et très complexe. Commençons par la partie simple. Un transistor est un composant électronique miniature qui peut faire deux emplois différents. Il peut fonctionner soit comme un amplificateur ou un commutateur:

Quand cela fonctionne comme un amplificateur, il prend en un minuscule électrique actuelle à une extrémité (un courant d’entrée) et produit un beaucoup plus grand courant électrique (un courant de sortie) à l’autre. En d’autres termes, c’est une sorte de rappel actuel. Qui arrive vraiment utile dans des choses comme les prothèses auditives, une des premières choses utilisée transistors pour. Une prothèse auditive a un petit microphone qui capte les bruits du monde qui vous entoure et les transforme en courants électriques fluctuantes. Ceux-ci sont introduits dans un transistor qui stimule leur et alimente un petit haut-parleur, afin que vous entendre une version beaucoup plus forte des sons autour de vous.

Transistors peuvent aussi fonctionner comme interrupteurs. Un petit courant électrique passant par une partie d’un transistor peut faire un beaucoup plus grand courant traversent une autre partie de celui-ci. En d’autres termes, les petits commutateurs actuels sur la grande. Il s’agit essentiellement comment fonctionnent toutes les puces d’ordinateur. Par exemple, une puce de mémoire contient des centaines de millions ou même des milliards de transistors, chacun d'entre eux peut être activée ou désactivée individuellement. Puisque chaque transistor peut être dans deux États distincts, il peut stocker deux numéros différents, zéro et un. Des milliards de transistors, une puce permet de stocker des milliards de zéros et d’uns et presque autant ordinaire chiffres et lettres (ou personnages, comme nous les appelons). Plus d’infos sur cela dans un instant.

Modes de fonctionnement
Contrairement aux résistances, appliquer une relation linéaire entre la tension et le courant, les transistors sont des dispositifs non linéaires. Ils ont quatre modes distincts de l’opération, qui décrivent le courant qui circule à travers eux. (Quand on parle de courant à travers un transistor, on entend habituellement courant circulant du collecteur vers l’émetteur d’un transistor NPN. Les modes de fonctionnement de quatre transistors sont :

Saturation -le transistor se comporte comme un court-circuit. Courant circule librement du collecteur à l’émetteur.

Cut-Off – le transistor se comporte comme un circuit ouvert. Aucun courant passe du collecteur vers émetteur.

Actif -le courant de collecteur à l’émetteur est proportionnelle au courant qui circule dans la base.

Reverse-Active – similaire au mode actif, le courant est proportionnel à la base actuelle, mais il s’écoule en sens inverse.

Applications : commutateurs

Une des applications plus fondamentales d’un transistor est l’utiliser pour contrôler le flux d’énergie vers une autre partie du circuit – l’utiliser comme un interrupteur électrique. Conduire en mode coupure ou saturation, le transistor peut créer le fichier binaire effet d’un interrupteur marche/arrêt. Commutateurs de transistor sont critiques circuit-éléments constitutifs ; ils sont utilisés pour faire des portes logiques, qui allument pour créer des microcontrôleurs, microprocesseurs et autres circuits intégrés.

Transistor interrupteur

Penchons-nous sur le circuit de transistor-commutateur plus fondamental : un interrupteur NPN. Ici, nous utilisons un NPN pour contrôler une LED haute puissance.

Entrée se jette dans la base de notre commande, la sortie est liée au collecteur et l’émetteur est maintenu à une tension fixe.

Alors qu’un interrupteur normal nécessiterait un actionneur à être physiquement retournée, ce commutateur est contrôlé par la tension sur la broche de base. Une épingle de microcontrôleur I/O, comme celles sur l’Arduino, peut être programmée pour aller en haut ou bas pour éteindre le voyant allumé ou éteint.

Lorsque la tension à la base est supérieure à 0.6V (ou tout ce qui peut être Vth de votre transistor), le transistor commence à saturer et ressemble à un court circuit entre le collecteur et l’émetteur. Lorsque la tension à la base est inférieure à 0.6V le transistor est en mode coupure – aucun flux actuels car il ressemble à un circuit ouvert entre C et E.

Le circuit ci-dessus est appelé un interrupteur côté bas, car le commutateur – notre transistor – est sur le côté bas (Terre) du circuit. Alternativement, nous pouvons utiliser un transistor PNP pour créer un interrupteur à haute pression :

Comme pour le circuit de NPN, la base est notre entrée, et l’émetteur est lié à une tension constante. Cette fois cependant, l’émetteur est attaché haut, et la charge est branchée vers le transistor sur le côté de la terre.

Ce circuit fonctionne aussi bien que le commutateur de base NPN, mais il y a une différence énorme : pour activer la charge « sur » la base doit être faible. Cela peut entraîner des complications, surtout si la tension élevée de la charge (VCC sur cette photo) est supérieure à haute tension de l’entrée de notre contrôle. Par exemple, ce circuit ne fonctionnerait si vous tentiez d’utiliser un Arduino 5V-fonctionnement pour mettre en marche un moteur 12V. Dans ce cas, il serait impossible d’éteindre l’interrupteur car VB serait toujours moins de VE.

Résistances de base

Vous remarquerez que chacun de ces circuits utilise une résistance série entre le contrôle d’entrée et à la base du transistor. N’oubliez pas d’ajouter cette résistance ! Un transistor sans une résistance sur la base ressemble à une LED avec sans résistance de limitation de courant.

Rappelons que, en quelque sorte, un transistor est juste une paire de diodes interconnectés. Nous sommes avant-polariser la diode base-émetteur pour allumer la charge. La diode doit seulement 0.6V pour mettre en marche, plus de tension que cela signifie plus de courant. Quelques transistors peuvent seulement être évalués pour un maximum de 10-100 ma de courant de circuler à travers eux. Si vous fournissez un courant sur la cote maximale, le transistor peut exploser.

La résistance série entre la source de notre contrôle et le courant de base limites dans la base. Le nœud de base-émetteur peut obtenir sa chute de tension heureux de 0.6V, et la résistance peut descendre la tension restante. La valeur de la résistance et la tension à travers elle, définira le courant.

La résistance doit être suffisamment grande pour limiter efficacement le courant, mais assez petit pour alimenter la base assez courante. 1mA à 10mA sera généralement suffisant et la valeur de résistance de base peut être de 1 à 10k, mais vérifier la fiche technique de votre transistor pour s’assurer.

Certains courants BJT fréquemment utilisés dans le projet amateur

Veuillez consulter la fiche technique pour plus de détails.

MOSFET

Le transistor à effet de champ métal-oxyde-semiconducteur (MOSFET, MOS-FET et MOS FET) est un autre type de transistor utilisé pour amplifier ou de commuter des signaux électroniques.

Le principal avantage d’un MOSFET sur un transistor ordinaire, c’est qu’il nécessite très peu de courant pour mettre en marche (inférieur à 1mA), tout en fournissant un courant beaucoup plus élevé à une charge (10 à 50 a ou plus).

Le Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ou MOSFET pour faire court, a une résistance extrêmement élevée de porte d’entrée avec le courant traversant le canal entre la source et le drain étant contrôlée par la tension de la porte. En raison de cette haute impédance d’entrée et de gain, MOSFETs peuvent être facilement endommagés par l’électricité statique sinon soigneusement protégés ou manipulés.

MOSFET est idéal pour une utilisation comme interrupteurs électroniques ou amplificateurs de source commune que leur consommation d’énergie est très faible. Les applications typiques de transistors à effet de champ métal-oxyde semi-conducteur sont dans les microprocesseurs, mémoires, calculatrices et logique CMOS Gates etc.