Transistor bc547b

[Jeroentjevrij]

Kan iemand mij in lekentaal uitleggen wat zo een transistor doet.

Ik heb begrepen uit de data sheet dat deze een signaal versterkt.

Maar hoe het exact werkt is voor mij een raadsel.

[efdee]

Tussen de twee pootjes emittor en collector loop de hoofdstroom.
De spanning op het derde pootje, de basis, regelt de sterkte van de hoofdstroom.
Het is net een kraan. De 'basis' is dan de knop.
 
Een verandering op de basis geeft een sterkere verandering van de hoofdstroom. Dat is versterking.

[Jeroentjevrij]

Ok maar ik wil bijv de bc547b gebruiken als switch met de arduino.

De Imax is 200mA houd dat dan in dat de voeding die via de leds naar de emitter lopen maximaal 200mA mag zijn?

Mijn breadboard voeding levert 1A.

En hoe bepaal ik de weerstand voor de base en de collector.

[Benm]

De BC547 is een hele standaard transistor, eigenlijk het prototype NPN van philips/nxp, maar je kunt ze over het algemeen gerust vevangen voor soortgelijke transistors die iets meer stroom aan kunnen, bijvoorbeeld de BC337 die erg vergelijkbaar is maar 500-800 mA kan schakelen ipv de 100/200 mA voor de bc547.
 
Als je naar de absolute maximum ratings kijkt kan het zijn dan er een verschil is tussen hetzelfde typenummer maar van een andere fabrikant. Voor de originele bc547 is het maximaal 100 mA collector current, maar andere fabrikanten (onsemi, fairchild etc) maken leveren ze met hogere maximale stromen.
 
Op zich is dat wat verwarrend, maar ook wel logisch: de originele bc547 komt uit de jaren 60, toen nog in een metalen behuizing, en nu 50 a 60 jaar later worden ze nog steeds gemaakt met veel betere technologie. De moderne varianten voldoen ten minste aan de specificaties van het origineel, maar gaan er vaak fors overheen: Fairchild heeft ze op een gegeven moment gehad met 1 ampere maximale stroom. Nu is het niet gezegd dat een modern exemplaar van nxp die stroom niet zou kunnen leveren, maar het is domweg gegarandeerd tot de originele 100 mA - al kan ik zeggen dat ze de in de praktijk een veelvoud daarvan aan kunnen wanneer ze als schakelaars (saturated) worden gebruikt. 

[Jeroentjevrij]

Dat is dat duidelijk.

Maar dan op een ander manier.

Ik begrijp dat het voltage op de base van invloed is als je de transistor als versterker gebruikt.

Op http://henrikberkmann.com/how-i-built-my-arduino-led-clock/staat een schema daar staat van de arduino af 5v 500mA op de collector zonder weerstand.

De base krijgt van de digitale output van de arduino een signaal.

Digitaal is 0 of 1 (high of low) dus dat betekent dat deze ook 5v maar dan met 40mA krijgt maar hoe bereken ik nu hoeveel mA de emitter nu geeft.

Wat maakt die van de 500mA.

Is daar een formule voor?

[Benm]

In dat schema wordt de bc547 feitelijk gebruikt als een emitter-volger, de spanning op de collector is 5 volt, en op de emitter ongeveer 4.3 afhankelijk van hoe hard die arduio zijn outputs omhoog kan trekken. Hoeveel stroom er loopt is afhankelijk van de spanningsval over de led, en de weerstand. Zeg dat het 3 volt voor de led is, resteert ca 1.3 volt over de 100 ohm weerstand voor een stroom van ca 13 mA per led. 

[ukster]

Biertransistor.jpg (40.9 KiB) 3973 keer bekeken

[Olof Bosma]

Kan iemand mij in lekentaal uitleggen wat zo een transistor doet.

Ik heb begrepen uit de data sheet dat deze een signaal versterkt.

Maar hoe het exact werkt is voor mij een raadsel.

 
De BC457 is een NPN-transistor. Zo'n transistor is opgebouwd uit drie laagjes gedoteerd halfgeleider materiaal (in dit geval silicium).
Het onderste laagje is N gedoteerd en noemen we de emitter.
Het middelste laagje is P gedoteerd en noemen we basis.
Het bovenste laagje is weer N gedoteerd en noemen we collector.
De overgangen tussen de laagjes hebben de eigenschap van een diode en laten maar in één richting de stroom door.
Wanneer nu op de collector een positieve spanning wordt gezet ten opzichte van de emitter dan gaat de overgang tussen de basis en de collector in sper en laat dus geen stroom door. Een positieve spanning op de basis ten opzichte van de emitter brengt de overgang tussen basis en emitter in geleiding en daar gaat dus wel stroom lopen. De elektronen (waaruit deze stroom bestaat) vliegen na het oversteken van de overgang een stukje door in het laagje dat de basis vormt en recombineren dan ergens (hoever ze doorvliegen heet de recombinatieafstand).
Als je nu dat P-laagje dat de basis vormt heel dun maakt, veel dunner dan de recombinatieafstand, dan vliegen de meeste elektronen door en komen in het laagje van de collector terecht. Stel nu dat 99% van de elektronen doorvliegt dan is de stroom die in de collector loopt 99 keer zo groot als die in de basis. We zeggen dan dat de transistor een stroomversterking (H_FE) heeft van 99. 
De BC547 heeft een H_FE van ongeveer 400. Een stroom van 0,1 mA in de basis laat in dat geval 40 mA in de collector lopen.

[Jeroentjevrij]

Die is heel duidelijk.

Dank je.

Maar mijn arduino stuur een signaal van 40mA x 400 maakt 16000(16A) dan zou ik dus behoorlijk wat leds aansturen.

Of komt dan de Imax kijken en kan ik maximaal 200mA trekken uit de emitter?

[Olof Bosma]

In het geval van jouw schakeling met de klok staat de transistor als emittervolger geschakeld. Dat betekent dat de weerstand en de led (en de spanning uit de Arduino van 5 V) de emitterstroom bepalen en die zal rond de 20 mA per led liggen. Die emitterstroom verdeelt zich in de verhouding van 1:400 over de basis en de collector. De stroom die de basis uit de Arduino trekt zal dus ongeveer 20/400 = 0,05 mA per led bedragen.
Een heel veilige situatie dus.
Als de transistor direct met de emitter aan massa ligt is een weerstand tussen de basis en de Arduino nodig om de stroom te beperken. In dat geval wordt de collectorstroom meestal begrensd doordat de collectorspanning zover daalt dat de stroomversterking instort.

[Jeroentjevrij]

Ok dus als ik een transistor aanstuur met arduino. En de ground van de leds op de collector.

En de emitter naar ground.

Hoef ik geen resistors te gebruiken.
Ok dus als ik een transistor aanstuur met arduino. En de ground van de leds op de collector.

En de emitter naar ground.

Hoef ik geen weerstanden te gebruiken.

Behalve de weerstanden voor de leds natuurlijk.

[Benm]

Dat niet direct: als een een transistor als invertor gebruikt, wat de meest gangbare aanpak is, dan moet je een weerstand opnemen tussen de basis van de transistor en je arduino. Je kan dat wel achterwege laten bij een enkele pin waarbij je gewoon ca 40 mA verstookt in de arduino, al is dat eigenlijk al meer dan wat de specificaties toelaten. Als je zoiets met een hele 8 bits bus doet zit je aan 320 mA, wat gewoon een enorme verspilling is en ook richting de absulute max ratings van de arduino gaat... laat staan dat je het zou doen met 2 8 bits bussen die er gewoon in zitten.
 
Voor in invertor zou ik altijd een weerstand gebruiken tussen arduino en basis van de transistor (100 ohm is genoeg). In deze specifieke schakeling is dat niet nodig omdat de transistors niet inverterend gebruikt worden en het sinken van de stroom door de 495's gebeurt. Afgezien daarvan is het domweg een klok waarbij je niet alle leds tegelijk inschakelt en kom je er waarschijnlijk best mee weg. 

[Olof Bosma]

Ok dus als ik een transistor aanstuur met arduino. En de ground van de leds op de collector.

En de emitter naar ground.

Hoef ik geen weerstanden te gebruiken.

Behalve de weerstanden voor de leds natuurlijk.

 
Dan juist wel (tussen Arduino en basis van de transistor).
 
Maar in het schema van de klok staat dan ook een andere schakeling:
Collector naar Vcc
Basis naar de Arduino
Emitter naar de weerstand van de led.
Dan is alleen een weerstand naar de led nodig.

[Benm]

Inderdaad, maar houdt er rekening mee dat deze aanpak niet heel gangbaar is. In dit schema is het logisch ivm het aansturen van een matrix van leds, maar als je 1 zware belasting aanstuurt is het gebruikelijk(er) de transistor met de emitter aan de nul te plaatsen, en de belasting tussen plus en collector neer te zetten. Als je dat doet heb je wel een weerstand nodig om de stroom door de basis te beperken. 

[Jeroentjevrij]

Ik probeer de weerstand op de base te berekenen van mijn led cube.

3x3x3.

Ik gebruik zware leds 2.1 tot 2.5v.

Ik stuur zowel de anode max 3leds per streng

Als de kathode aan met transistors.

Ik voed de leds met 3.3v 700 mA zodat ik daar geen weerstanden nodig heb voor de leds.

Maar is 1kohm voor de base dan genoeg als de arduino 5v op de base zet.