Tranzystory dla praktyka 
Wielu początkujących elektroników ma obawy przed wprowadzeniem w
układzie jakichkolwiek zmian. Schemat traktowany jest niemalże jak
świętość. Zasada taka może jest i słuszna w przypadku
profesjonalnego sprzętu o wysokich parametrach, ale w naszych
układach amatorskich śmiało można wprowadzić wiele zmian.
W tym artykule poświęcimy się tranzystorom, które sprawiają
najwięcej problemów początkującym konstruktorom. Pomimo że na rynku
występuje wiele tranzystorów, w większości układów amatorskich
można bez obaw stosować najróżniejsze zamienniki, i nie należy się
tego bać. W kraju przed laty standardem były bipolarne tranzystory
BC107...109, BC147...149, BC237...239 (są to tranzystory typu NPN),
oraz BC177...179, BC157...159, BC307...308 (są to tranzystory typu
PNP). Jeszcze wcześniej popularne były tranzystory BC527 oraz
BF519...521. Za granicą standardem był tranzystor NPN o oznaczeniu
2N2222, a w Europie BC547...549. Generalnie rzecz biorąc, w
układach amatorskich, w obwodach sygnałowych m.cz. i impulsowych
można stosować dowolne tranzystory małej mocy. Wyjątek stanowią tu
układy w.cz. gdyż dla uzyskania dobrych parametrów szumowych,
wzmocnienia i pasma zazwyczaj trzeba stosować podany typ
tranzystora lub jego ścisły odpowiednik.
Oczywiście mówimy tu cały czas o tranzystorach krzemowych.
Tranzystory germanowe (TG, ASY, AC, OC...), już dawno trafiły na
śmietnik albo co najwyżej do muzeum.
Według oznaczeń międzynarodowych, oznaczenie typu tranzystora
powinno składać się z dwóch lub trzech liter i trzech cyfr.
Pierwsza litera wskazuje na materiał, z którego wykonano
tranzystor. I tak:
- A - oznacza german,
- B - oznacza krzem,
- C - arsenek galu...
Druga litera wskazuje główny obszar zastosowań tranzystora:
- C - tranzystor m.cz. małej mocy,
- D - tranzystor m.cz. dużej mocy,
- F - tranzystor w.cz. małej mocy,
- L - tranzystor w.cz. dużej mocy,
- U - tranzystor impulsowy dużej mocy.
Trzecia litera może mieć różne znaczenie, nieistotne dla amatora. Z
oznaczenia cyfrowego nie można bezpośrednio uzyskać informacji -
trzeba odszukać w katalogu niezbędne parametry. Po dokładniejsze
informacje dotyczące oznaczeń tranzystorów odsyłamy do artykułu:
"System oznaczeń elementów półprzewodnikowych".
Podany sposób oznaczania nie pozwala jednak uniknąć pułapek. Na
przykład BF245...247 to tranzystory polowe złączowe, a BS107 czy
BC170 to tranzystory typu MOSFET. Jeszcze gorzej wygląda sprawa z
dość często spotykanymi oznaczeniami typu 2N... Generalnie, nie
wszystkie elementy, których oznaczenie zaczyna się od 2N, są
tranzystorami. W tym przypadku również należy odszukać w katalogu
dokładniejsze informacje. Podobnie ma się rzecz z tranzystorami
japońskimi 2SA..., 2SD..., 2SK... itd.
W praktyce ten nieporządek nie jest większym problemem, bo wilu
sprzedawców ma katalogi zawierające skrócone dane wielu set lub
wielu tysięcy tranzystorów z całego świata.
W większości amatorskich konstrukcjach małej mocy można zastosować
dowolne tranzystory krzemowe NPN i PNP - chyba, że w opisie układu
wyraźnie podano, że musi to być konkretny typ. Uwaga ta dotyczy
także tranzystorów mocy (w tym tranzystorów Darlingtona i
tranzystorów MOSFET), ale wtedy trzeba wiedzieć, czy dany
tranzystor ma wystarczająca duże napięcie pracy, prąd kolektora
(lub drenu) i moc strat.
Tranzystory w swoim magazynku można więc podzielić sobie na trzy
pudełka:
- "uniwersalne" tranzystory NPN małej mocy
- "uniwersalne" tranzystory PNP małej mocy
- pozostałe tranzystory (np. zidentyfikowane tranzystory w.cz.,
np. typu BF...).
Pudełka z tranzystorami "uniwersalnymi" warto co jakiś czas
uzupełniać tranzystorami NPN typu BC547...549 i PNP typu
BC557...559, które są obecnie najczęściej stosowane.
Gdy nie będziesz znał rozkładu wyprowadzeń posiadanych
tranzystorów, do identyfikacji możesz wykorzystać omomierz
zastosowany tak jak na rysunku:
Przy sprawdzaniu omomierzem, tranzystor zachowuje się jak dwie
połączone diody (
ALE ZACHOWUJE SIĘ TAK TYLKO W TYM PRZYPADKU
- nie wolno NIGDY stosować tego porównania podczas analizy
działania tranzystora). Za pomocą omomierza, możesz więc
określić typ tranzystora (NPN lub PNP).
Jeśli wynik pomiaru będzie inny niż na rysunku, to albo tranzystor
jest uszkodzony, albo mierzysz inny element np. tranzystor JFET,
MOSFET, jednozłączowy lub jeszcze inny. Ponadto, sprawdzając
bipolarne tranzystory dużej mocy możesz trafić na typy z wbudowanym
rezystorem (między bazą a emiterem), lub diodą (między bazą a
emiterem, albo emiterem i kolektorem).
Uwaga: Typowy miernik obecnie używany przez amatora, to cyfrowy
miernik uniwersalny. Znaczna większość z tych mierników ma
omomierze pracujące przy napięciu mniejszym od 0,7V (robi się to
świadomie, żeby omomierz nie otwierał złącz krzemowych). Taki
omomierz NIGDY nie wykazuje oporu po podłączeniu do złącza
krzemowego. Daltego badanie złącz tranzystora należy, w takim
przypadku, wykonywać testerem złącz (czyli diod), którą to "opcję"
mają w tej chwili nawet najtańsze mierniki.
Rozróżnienie kolektora od emitera jest możliwe w większości
tranzystorów na podstawie wartości napięcia przewodzenia (ciągle
mówimy tu o opcji pomiaru diod): kolektor jako słabiej
domieszkowany ma mniejsze napięcie przewodzenia (czasami tylko o
kilka mV, ale jednak).
Rozróżnienie emitera i kolektora jest również możliwe, dzięki
korzystaniu z typowych rozkładów wyprowadzeń:
Tranzystory w metalowej obudowie mają zazwyczaj kolektor połączony
z obudową (dotyczy to tranzystorów małej i dużej mocy). W
tranzystorach małej mocy w metalowej obudowie "języczek"
umieszczony jest przy emiterze. Zwykle baza jest umieszczona
pomiędzy wyprowadzeniami emitera i kolektora. Ale w niektórych
tranzystorach w.cz. środkową elektrodą jest emiter.
Gdy ze sterty wylutowanych skądś elementów wybierzesz już
tranzystory małej mocy NPN i PNP, powinieneś jeszcze sprawdzić ich
wzmocnienie. Napięcia pracy nie musisz sprawdzać, gdyż każdy
tranzystor krzemowy m.cz. na pewno będzie pracował przy napięciach
kolektora do 20...25V. Nie sprawdzaj prądu zerowego kolektora, bo w
krzemowym tranzystorze ma znikomą wartość rzędu nanoamperów (pod
warunkiem, że tranzystor jest sprawny). Nie sprawdzisz też
dopuszczalnego prądu kolektora (znajdziesz go w katalogu), ale na
pewno prąd ten jest większy niż 50mA.
Ważny parametr - wzmocnienie stałoprądowe sprawdzisz w bardzo
prostym układzie:
Najlepiej byłoby zastosować amperomierz z cyfrowego miernika
uniwersalnego, pracujący na zakresie 20mA (lub przy tranzystorach
większej mocy - 200mA). Prąd kolektora (mierzony amperomierzem)
jest wprost proporcjonalny do wzmocnienia stałoprądowego
B tranzystora (red. wzmocnienie stałoprądowe
tranzystora najczęściej oznacza się grecką literą "
beta",
jednak ze względu na różne formaty czcionek stosowanych przez
naszych czytelników oznaczamy ją jako "
B"). Przy
podanym napięciu zasilania (12V) i wartości rezystora R1
(100k
),
prąd bazy tranzystora wynosi około 10uA (red. oznaczenie "uA"
symbolizuje jednostkę mikroAmper). Mierząc prąd kolektora można
łatwo określić współczynnik wzmocnienia jako stosunek prądu
kolektora do prądu bazy:
B = IC /
IB
Ponieważ prąd bazy wynosi 1/100 miliampera, odczytany z miernika
prąd wyrażony właśnie w miliamperach należy pomnożyć przez 100.
Otrzymamy w ten sposób wartość współczynnika wzmocnienia
prądowego.
Rezystor R2 ograniczy prąd w przypadku, gdyby mierzony tranzystor
był uszkodzony (przebity). Gdyby mierzony prąd był większy niż
20mA, to tranzystor prawdopodobnie jest uszkodzony (niezmiernie
rzadko spotyka się tranzystory o wzmocnieniu powyżej 2000). Chyba,
że jest to tzw. tranzystor Darlingtona, czyli połączenie dwóch
tranzystorów w jednej obudowie. Darlingtony poznasz po tym że
napięcie między emiterem a bazą wynosi podczas pracy około
1,2...1,4V, a nie, jak w zwykłych tranzystorach, 0,6...0,7V.
Spotykane na rynku Darlingtony to tranzystory większej mocy,
umieszczone w obudowach typowych dla tranzystorów mocy.
Aby przekonać się, czy tranzystor jest sprawny, możesz zewrzeć jego
złącze baza-emiter (przyciskiem S1). W sprawnym tranzystorze
krzemowym prąd kolektora spadnie wtedy do wartości poniżej
0,1uA.
Z grubsza współczynnik wzmocnienia możesz też określić bez
miliamperomierza - obserwując jasność świecenie diody LED.
Zachęcam Cię do takiego przetestowania wszystkich tranzystorów
małej mocy pochodzących z odzysku. Tranzystory o wzmocnieniu
poniżej 50 wyrzuć lud oddziel od pozostałych, bo przy tak małym
wzmocnieniu w niektórych układach możesz nadziać się na kłopoty.
Tranzystory ze wzmocnieniem powyżej 50 możesz śmiało stosować bez
obaw, chyba że w wykazie elementów zaleca się użycie tranzystora o
dużym wzmocnieniu (np. BC548 grupy B). Możesz się przygotować i na
taką okoliczność - oddzielnie odkładając tranzystory o bardzo dużym
wzmocnieniu (czyt. powyżej 200).
Na poniższym rysunku znajdziesz schemat układu. który pomoże Ci
zmierzyć tranzystory większej mocy.
Tym razem dla zmniejszenia mocy strat, napięcie zasilania powinno
być znacznie niższe (3...6V), powinieneś też samodzielnie dobrać
rezystor R1, aby uzyskać prąd bazy 0,1mA lub 1mA i rezystor
ograniczający prąd kolektora R2 do wartości bezpiecznej dla
amperomierza. Nie powinieneś sprawdzać tych dużych tranzystorów
przy prądzie bazy równym 10uA, jak w układzie na powyższym rysunku.
Powinieneś mierzyć tranzystor przy prądach bazy i kolektora
zbliżonych do prądów w rzeczywistych warunkach pracy. Przy małych
prądach możesz otrzymać przerażająco słabe wyniki - na przykład
niektóre krajowe tranzystory rodziny BD135..140 przy małych prądach
wykazują wzmocnienie stałoprądowe rzędu 2...5, a przy większych
prądach wzmocnienie wzrasta do kilkudziesięciu.
Co prawda obecnie w sprzęcie powszechnego użytku nie używa się już
tranzystorów mocy w metalowych obudowach TO-3 lub TO-66, ale jeśli
masz takie tranzystory, nie wyrzucaj ich - przydadzą się w
niektórych eksperymentalnych układach. Spróbuj jednak zmierzyć ich
wzmocnienie i od razu oddziel tranzystory ze wzmocnieniem poniżej
30.
Jeśli chodzi o tranzystory wysokonapięciowe, to musisz wiedzieć, że
współczesne typy mają parametry nieporównywalnie lepsze niż
elementy sprzed lat. Dlatego nie warto zbierać takich starych
wysokonapięciowych tranzystorów - chyba, że zdarza Ci się naprawiać
stare czarno-białe telewizory. Zapomnij też o pomysłach na łączenie
szeregowe kilku niskonapięciowych tranzystorów dla uzyskania
wyższego napięcia pracy - w ogromnej większości przypadków w takich
wysokonapięciowych obwodach możesz zastosować tanie MOSFETy o
napięciu pracy do 600V.
