Spis treści:
Tranzystor jest jednym z najczęściej spotykanych przyrządów półprzewodnikowych w elektronice. Za jego pomocą, możemy zbudować wiele rozmaitych układów i urządzeń elektronicznych przeznaczonych do użytku zarówno amatorskiego, jak i profesjonalnego. Wśród różnych rodzajów tranzystorów, wyróżniamy m.in. tranzystory bipolarne złączowe, które charakteryzują się typem przewodnictwa NPN lub PNP. Do tych drugich, zaliczany jest m.in. tranzystor o symbolu alfanumerycznym BC557. W tym artykule poznamy jego parametry oraz zasadę działania, a także zrobimy podsumowanie mocnych i słabych stron tego komponentu.
Tranzystor BC557 - wprowadzenie
Tranzystor to element z trzema wyprowadzeniami, który służy do przełączania lub wzmacniania sygnałów elektrycznych i elektronicznych. Tranzystory we współczesnej elektronice, odgrywają kluczowa role. Tranzystor BC557 jest bardzo znanym tranzystorem BJT (bipolarnym) typu PNP, dostępnym m.in. w obudowie TO-92 przeznaczonej do montażu przewlekanego. Taki tranzystor typowo jest stosowany jako przełącznik lub wzmacniacz prądowy w obwodach i układach elektronicznych.
BC557 - parametry techniczne
- Obudowa: TO92
- Typ przewodnictwa: PNP
- Maksymalny prąd kolektora (Ic): -100mA
- Maksymalna temperatura robocza: -65*C – +150*C
- Maksymalne napięcie kolektor-emiter (VCE max): -45V
- Minimalne/Maksymalne wzmocnienie stałoprądowe (hFE): 125 – 800
- Maksymalne napięcie baza-kolektor (VCB max): -50V
- Maksymalna częstotliwość przejściowa (fT max): 100MHz
- Maksymalne napięcie baza-emiter (VBE max): -5V
- Maksymalna moc rozpraszana (Po): 500mW
- Maksymalny prąd kolektora (Ic max): 200mA
Tranzystor bipolarny PNP BC557 - zasada działania komponentu
Z punktu widzenia fizyki struktury półprzewodnikowej, w tranzystorach o typie przewodnictwa NPN, większość nośników stanowią elektrony, a w tranzystorach o typie przewodnictwa PNP – większość nośników stanowią dziury. W tranzystorze NPN, nośniki ładunku są wytwarzane na końcówce emitera zamiast elektronów i pełnią funkcję kolektorów na całej końcówce, podobnie jak kolektor. Bez względu na typ przewodnictwa, tranzystor bipolarny jest elementem sterowanym prądowo, ponieważ niewielki prąd bazy jest wykorzystywany do sterowania znacznie większym prądem płynącym od emitera do kolektora. Po wyłączeniu tranzystora prąd będzie obecny na zacisku bazy, podczas gdy tranzystor jest włączony, nie ma przepływu prądu na tym samym zacisku.
Jak korzystać z tranzystora BC557?
Tranzystor BC557 i zbliżone parametrycznie, mogą być używane jako przełącznik i wzmacniacz prądowy. Są to dwa główne zastosowania tego tranzystora. Gdy tranzystor BC557 działa jak przełącznik, działa w dwóch obszarach, tj. odcięcie i nasycenie. Przy polaryzacji w kierunku przewodzenia, tranzystor ten działa jak przełącznik, podczas gdy przy polaryzacji w kierunku zaporowym, ten sam tranzystor działa jako wzmacniacz. To odchylenie można uzyskać, dostarczając niezbędną ilość prądu do bazy tranzystora. Maksymalny prąd polaryzacji wynosi 5mA. Przekroczenie tego prądu, spowoduje uszkodzenie tranzystora. Zatem tranzystor musi być połączony szeregowo z wyprowadzeniem bazy do źródła prądu sterującego poprzez rezystor ograniczający prąd. Wartość tego rezystora (RB) można zmierzyć za pomocą następującego wzoru, bazującego na rezystancyjnym prawie Ohma:
RB = VBE/IB
Gdzie:
VBE – napięcie baza-emiter [V]
IB – prąd bazy [A]
W przypadku tego tranzystora, napięcie baza-emiter (VBE), musi wynosić 5 V, a IB (prąd bazowy) zależy głównie od obciążenia (prądu kolektora). Wartość prądu bazowego nie powinna przekraczać 5mA.
Tranzystor BC557 jako wzmacniacz
Ilekroć tranzystor działa w obszarze aktywnym, działa jak wzmacniacz. Tranzystor ten wykorzystuje różne konfiguracje do wzmacniania napięcia, prądu i mocy, takie jak wspólny emiter, wspólna baza i wspólny kolektor. Spośród trzech typów wymienionych konfiguracji, bardzo znany jest wspólny emiter lub wspólny kolektor. Dlatego ta konfiguracja jest używana w większości aplikacji. Gdy tranzystor jest używany jako wzmacniacz, wzmocnienie prądu stałego hFE można zmierzyć za pomocą następującego wzoru:
hFE = IC/IB
Gdzie:
IC – prąd kolektora [A]
IB – prąd bazy [A]
Kiedy tranzystor BC557 zostanie spolaryzowany w kierunku przewodzenia, gdy dostarczamy prąd do wyprowadzenia bazowego, ten prąd bazowy musi być ograniczony do 5mA. Gdy tranzystor jest całkowicie spolaryzowany, tj. nasycony, pozwala na dostarczenie maksymalnego prądu płynącego przez emiter i kolektor, co jest znane jako obszar nasycenia. Typowe napięcie dozwolone w złączu kolektor-emiter i baza-emiter, może wynosić maksymalnie odpowiednio 200mV i 900mV. Po odłączeniu prądu doprowadzanego do wyprowadzenia bazy, tranzystor zostanie wyłączony, co nazywa się obszarem odcięcia, a napięcie baza-emiter może wynosić około 660 mV.
Tranzystor bipolarny BC557 - wady i zalety
Wszystko ma swoje plusy i minusy – dotyczy to także elementów elektronicznych, w tym tranzystorów. Do zalet tranzystora BC557 możemy z pewnością zaliczyć:
- niewielkie wymiary komponentu
- łatwe sterowanie przepływem prądu
- niskie koszty
- zmniejszenie Impedancji wyjściowej układu
- wysoka żywotność
- cicha, bezszelestna praca
- prosta implementacja w różnych układach elektronicznych
- mnogość zastosowań
- niskie zużycie energii
- szybka reakcja wyjścia na zmianę prądu sterującego
Natomiast do wad tranzystora BC557 możemy zaliczyć:
- ograniczona częstotliwość przełączania
- podatność na fluktuacje temperatury otoczenia
- ograniczona przepustowość prądowa obwody kolektor-emiter
- w przypadku sygnałów o wysokiej częstotliwości i obwodów dużej mocy nie jest to najlepsze z dostępnych rozwiązań
- przy pewnych częstotliwościach występują problemy z przesunięciem fazowym sygnałów
- wysoki prąd upływu
- przy granicznych wartościach prądu kolektora, duże straty mocy w złączu kolektor-emiter
