Spis treści:
Krótka historia tranzystorów oraz ich wpływ na rozwój technologiczny dzisiejszego świata
Wynalezienie tranzystora przypisuje się zespołowi amerykańskich fizyków w składzie John Bardeen, Walter H. Brattain, oraz William B. Shockley, którzy w latach 1947 – 48 przeprowadzali eksperymenty w AT&T Bell Laboratories, Inc.
Celem ich badań miało być znalezienie alternatywy dla tradycyjnych lamp elektronowych. Wyniki badań były na tyle obiecujące, że naukowcy zdecydowali się je opatentować, dając tym samym początek technologii tranzystorowej.
Tranzystory zrewolucjonizowały oblicze współczesnej elektroniki, umożliwiając tworzenie niezwykle zaawansowanych projektów. Ich wynalezienie dało początek gwałtownemu rozwojowi technologicznemu – tranzystory są kluczowym elementem składowym czipów sterujących, wszelkiego rodzaju procesorów, kart graficznych oraz innych układów scalonych.
Nie można także zapominać o projektach opartych o płytki rozwojowe z rodziny Arduino. Tranzystor produkowany w masowej skali umożliwił budowę niezwykle przystępnych cenowo minikomputerów, przy pomocy których całe pokolenia nowych hobbystów mogą zgłębiać tajniki elektroniki w domowym zaciszu.
Tranzystory pozwalają także na tworzenie niezwykle gęstych i wydajnych czipów pamięci – w szczególności warto tutaj wymienić dyski SSD (Solid State Drive), które należą obecnie do najszybszych rodzajów nośników danych dostępnych do kupienia na rynku.
Jaką rolę odgrywa współcześnie tranzystor
Mogą one pracować w sposób dwojaki – jako wzmacniacz sygnału lub jako przełącznik elektroniczny. Zapewnia im to ogromną elastyczność i umożliwia stosowanie w wielu projektach opartych o płytki rozwojowe z rodziny Arduino. Tranzystor sam w sobie jest również bardzo małym elementem, co znacząco ułatwia montaż na wszelkiego rodzaju płytkach drukowanych PCB.
Tranzystory mogą również zabezpieczać zaawansowane układy scalone przed przepaleniem się spowodowanym działaniem zbyt wysokiego napięcia. Z takim zastosowaniem często można spotkać się w projektach opartych o minikomputery Arduino. Tranzystor typu MOSFET jest wtedy wlutowywany szeregowo do szyny zasilającej urządzenie.
W przypadku przekroczenia dopuszczalnego limitu napięcia następuje odcięcie zasilania poprzez sam tranzystor, który działa jako swego rodzaju bezpiecznik. Dzięki zastosowaniu odpowiedniego MOSFET-u możliwe jest zapewnienie ochrony przed napięciami rzędu kilkudziesięciu Voltów.
Płytki rozwojowe Arduino – tranzystor otwiera nowe możliwości
Jednym z podstawowych zastosowań dla tranzystorów w kontekście projektów opartych o Arduino jest możliwość obsługi zewnętrznych urządzeń o wysokim zapotrzebowaniu na moc. Najczęściej są to układy, w których płytka Arduino wraz z zewnętrznym sensorem ma sterować wydajnym silnikiem DC lub serwomotorem.
W takim przypadku można zastosować tranzystor bipolarny (BJT), który zadziała jako wzmacniacz sygnału. Podłączenie jest stosunkowo proste – wystarczy tylko podłączyć środkową „nogę” tranzystora (Base) do cyfrowego pinu 13 na Arduino (w przypadku Arduino Mega 2560), a następnie pin kolektora (Collector) do przewodu zasilającego silnik. Pin emitera (Emitter) musi zostać podłączony do masy układu. Oprócz tego niezbędne jest także podłączenie samego źródła zasilania oraz uziemienie go.
A co, gdyby pominąć tranzystor? Niezastosowanie go nie tylko skutkowałoby praktycznie zerową wydajnością silnika DC, lecz również mogłoby spowodować całkowite przepalenie się płytki Arduino. Tranzystor w pewnym sensie jest więc sercem takiego układu.
Płytki Arduino – tranzystor musi zostać odpowiednio dobrany do wymagań projektu
Tranzystor musi być zgodny ze specyfikacją techniczną budowanego układu. Ważne jest, by wziąć pod uwagę między innymi:
- maksymalne napięcie VDSS;
- rezystancję kanału Rdson;
- rezystancję termiczną;
- ładunek bramki;
- maksymalny prąd drenu Id
Oprócz tego powinno się także zwrócić uwagę na rodzaj obudowy tranzystora – ułatwi to jego późniejszy montaż w projektowanym urządzeniu.
Jedna odpowiedź
Przy połączeniu MOSFETów z mikrokontrolerami podstawową kwestią jest napięcie Vgs tranzystora. Wiele MOSFETów nie otworzy się z 5V logiki Arduino…