晶体管是一个简单的组件,您可以使用它来构建许多有趣的项目。在本动手指南中,您将了解晶体管的工作原理,以便您可以在下一个电路中使用它们。
一旦你学习了基础知识,这实际上很容易。我们将重点介绍两种最常见的晶体管:BJT和MOSFET。
晶体管就像电子开关一样工作。它可以打开和关闭电流。一种简单的思考方法是将晶体管视为没有任何移动部件的继电器。从某种意义上说,晶体管类似于继电器,您可以使用它来打开和关闭某些东西。
但是晶体管也可以部分开启,这对于构建放大器很有用。
让我们从经典的 NPN 晶体管开始。它是一个双极结型晶体管 (BJT),具有三条腿:
基地 (b)
收集器 (c)
发射器 (e)
如果打开它,电流可以从集电极流向发射极。当它关闭时,没有电流可以流动。
在下面的示例电路中,晶体管处于关闭状态。这意味着没有电流可以流过它,因此发光二极管 (LED)也处于关闭状态。
要打开晶体管,您需要在基极和发射极之间施加大约 0.7V 的电压。
如果你有一个 0.7V 的电池,你可以把它连接在基极和发射极之间,晶体管就会打开。
既然我们大多数人没有 0.7V 的电池,我们如何打开晶体管呢?
简单!晶体管的基极到发射极部分就像二极管一样工作。二极管具有正向电压,它从可用电压中“获取”。如果串联添加一个电阻器,则电阻器上的其余电压会下降。
因此,通过添加一个电阻器,您将自动获得 0.7V 左右的电压。
这与您用来限制通过 LED 的电流以确保它不会爆炸的原理相同。
如果您还添加一个按钮,您可以控制晶体管,从而通过一个按钮控制 LED 的开和关:
要选择组件值,您还需要了解有关晶体管工作原理的另一件事:
当电流从基极流向发射极时,晶体管导通,从而更大的电流可以从集电极流向发射极。
两个电流的大小之间存在联系。这称为晶体管的增益。
对于通用晶体管,例如 BC547 或 2N3904,这可能是 100 左右。
这意味着,如果从基极流向发射极的电流为 0.1 mA,则从集电极流向发射极的电流为 10 mA(100 倍以上)。
R1 需要什么电阻值才能获得 0.1mA 电流?
如果电池电压为 9V,而晶体管的基极到发射极电压为 0.7V,那么电阻上的电压为 8.3V。
您可以使用欧姆定律找到电阻值:
欧姆定律三角形
所以你需要一个 83 kΩ 的电阻。这不是标准值,但 82 kΩ 是,而且已经足够接近了。
R2 用于限制 LED 的电流。如果您将 LED 和电阻器直接连接到 9V 电池而不使用晶体管,您可以选择您会选择的值。例如,1 kΩ 应该可以正常工作。