Транзисторы: электронные ключи и усилители
Крошечный ток управляет большим. Одна эта идея питает каждый компьютер, телефон, драйвер двигателя и робота на Земле. На этом уроке вы научитесь использовать транзистор как ключ, который маленький микроконтроллер может включать и выключать, чтобы приводить в действие что-то мощное.
Главная идея
Некоторые детали (светодиоды, резисторы) просто стоят на месте и делают то, что делает электричество. Транзистор устроен иначе: это управляющая деталь. Вы подаёте на одну его ногу небольшой, слабый сигнал, и он использует этот сигнал, чтобы открыть или закрыть путь гораздо большему току через две другие ноги. Ничто из того, что вы встречали раньше, так не умеет. Именно поэтому транзистор часто называют важнейшим изобретением XX века.
Представьте водопроводный кран. Ваши пальцы почти не прикладывают усилия, но при этом вы управляете мощной струёй воды. Транзистор - это электрический кран: лёгкий «палец» тока на базе управляет сильным «потоком» тока через нагрузку.
- Объяснять простыми словами, что делает транзистор: малый ток управляет большим током.
- Называть три ноги NPN-транзистора и говорить, для чего нужна каждая.
- Использовать правило коэффициента усиления по току (бета), чтобы рассчитать, какой ток коллектора разрешает ток базы.
- Собирать стандартную схему ключа на нижнем плече (low-side switch) и понимать каждый её компонент.
- Рассчитывать базовый резистор, который нужен, чтобы вывод микроконтроллера мог безопасно управлять транзистором.
- Понимать, почему нельзя просто подключить двигатель напрямую к выводу микроконтроллера.
- Узнавать транзистор, работающий как усилитель, и знать, когда вместо него стоит взять полевой транзистор (MOSFET).
- Добавлять защитные детали, нужные любому ключу для двигателя: обратный диод (flyback diode) и радиатор для больших нагрузок.