Pada pertengahan tahun 1960-an, Motorola Semiconductor meluncurkan transistor PNP 2N3906 dan transistor NPN 2N3904 dalam kemasan plastik TO-92. Karena transistor-transistor tersebut mudah didapatkan dengan harga terjangkau dan memiliki ketahanan yang baik, transistor-transistor ini tersedia dalam jumlah besar bagi para pemula dan peneliti. Dalam artikel ini, kami akan memperkenalkan spesifikasi transistor 2N3904, prinsip kerjanya, contoh rangkaian terapan, transistor setara, dan aplikasinya.
Deskripsi Transistor 2N3904
Transistor 2N3904 adalah transistor sambungan bipolar (BJT) tipe NPN yang terbuat dari bahan silikon. Transistor ini umumnya digunakan dalam aplikasi rangkaian elektronik sebagai sakelar atau penguat.
Spesifikasi 2N3904
- Arus – Kolektor (Ic) (Maks.): 200 mA
- Gain arus DC atau hFE (Maks): 300
- Gain arus DC atau hFE (Min): 100 @ 150mA, 10V
- Tegangan kolektor ke emitor (Vce): 40V
- Tegangan basis ke emitor (Vbe): 6 V
- Tegangan kolektor ke basis (Vcb): 60V
- Saturasi Vce (maksimum) pada kondisi Ib, Ic: 500mV @ 50mA, 500mA
- Daya – Maks: 800mW
- Konversi frekuensi: 100 MHz
- Kemasan/Casing: TO-39-3, TO-205AD
Konfigurasi Pin 2N3904
Transistor 2N3904 memiliki tiga pin:
- Pin 1 (Emitter): Arus akan mengalir melalui terminal ini.
- Pin 2 (Basis): Pin ini mengontrol bias transistor.
- Pin 3 (Kolektor): Sumber arus untuk seluruh terminal.
2N3904 Datasheet & Parameter Struktural Semikonduktor
Saat merancang sirkuit keandalan tinggi atau melakukanRekayasa Balik PCB, memahami pejabat3904 Lembar Data TransistorMetrik sangat penting untuk klon perangkat keras dan replikasi sirkuit. ItuLembar Data 2N3904mendefinisikan perangkat ini sebagai klasikNPN 2N3904silikonBJT 2N3904Disesuaikan untuk aplikasi daya rendah tujuan umum.
Melihat lebih dalam tata letak fisik initransistor 2n,2N3904 Transistor Tingkat Doping Basis Emitordan kolektor direkayasa dengan profil yang tepat: Wilayah emitor memiliki fitur doping tipe-N yang berat untuk memaksimalkan injeksi pembawa, sedangkan daerah dasarnya sangat tipis dan didoping P ringan untuk meminimalkan rekombinasi. Konfigurasi struktural ini menentukan batas-batas listrik kritis dari3904 Transistor, seperti2N3904 MAX ArusPeringkat dibatasi hingga 200 mA arus kolektor kontinu (Sayac). Untuk validasi tata letak sirkuit yang komprehensif, mengunduh yang terverifikasiLembar Data NPN 3904Memastikan toleransi termal dan bias Anda tetap baik dalam batas operasi yang aman.
Prinsip Kerja Transistor 2N3904
Pada transistor 2N3904, sebagian besar pembawa muatan adalah elektron, sehingga mereka selalu bermuatan negatif. Keadaan transistor ini dapat berubah dari kondisi bias balik menjadi bias maju hingga konduktif, tergantung pada tegangan kecil pada terminal basis (seperti 0,7 V).
Kondisi operasi normal:
- Tegangan basis (Vb) > tegangan emitor (Ve).
- Tegangan kolektor (Vc) > Tegangan basis (Vb).
Jika pin basis dihubungkan ke terminal GND, maka terminal emitor dan kolektor akan mengalami bias balik atau dibiarkan terbuka. Demikian pula, begitu sinyal diberikan ke pin basis, pin tersebut akan mengalami bias maju.
Nilai gain tinggi transistor 2N3904 adalah 300, yang menentukan kemampuan amplifikasinya. Pasokan arus maksimum pada terminal kolektor adalah 200mA, sehingga beban yang mengonsumsi lebih dari 200mA tidak dapat dihubungkan melalui transistor ini. Setelah pasokan arus diberikan ke terminal basis, transistor dapat dibiaskan. Arus IB ini harus dibatasi hingga 5mA.
Ketika transistor NPN 2N3904 sepenuhnya terbias, ia memungkinkan arus maksimum 200mA mengalir melalui dua terminal tertentu, yaitu emitor dan kolektor. Tahap ini disebut sebagai daerah saturasi. Selain itu, terminal kolektor-emitor dan kolektor-basis mampu menangani tegangan tipikal masing-masing sebesar 40V dan 60V.
Setelah arus basis terputus, transistor akan mati, sehingga fase ini disebut daerah cutoff, dan VBE mungkin sekitar 600 mV.
Contoh Rangkaian 2n3904
Rangkaian lampu LED berkedip yang menggunakan transistor 2N3904 ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Rangkaian ini dapat dibuat menggunakan komponen-komponen dasar seperti papan percobaan, kabel penghubung, baterai 9V, kapasitor, LED 5 mm, lampu LED berkedip, serta resistor 1K, 10K, dan 4,7K.
Rangkaian ini menggunakan baterai DC 6 V sebagai sumber dayanya. Karena terdapat transistor NPN dalam rangkaian ini, ketika pin basis transistor tersebut dihubungkan ke GND, terminal-terminal seperti emitor dan kolektor akan mengalami bias terbalik. Selain itu, ketika sinyal diberikan ke pin basis transistor tersebut, maka transistor tersebut akan mengalami bias maju. Rangkaian LED berkedip sederhana ini digunakan pada berbagai perangkat seperti bel pintu, sistem alarm, atau lampu strobo.
Transistor 2N3904 vs. 2N2222A
Berikut adalah perbandingan 2N3904 danTransistor 2N2222Adi bawah ini:
| Specification | 2N3904 | 2N2222A |
|---|---|---|
| Transistors Type | NPN | NPN |
| Maximum Collector Current | 200 mA | 800 mA |
| Maximum Collector-Emitter Voltage | 40V | 40V |
| Maximum Collector-Base Voltage | 50V | 50V |
| Maximum Emitter-Base Voltage | 5V | 6V |
| Maximum Frequency | 300 MHz | 500 MHz |
| Package Type | TO-92 | TO-18, TO-92 |
Transistor yang Setara dengan 2N3904
Beberapa transistor yang setara dengan 2N3904 adalah:
BC636, BC547, BC549, BC639, 2N2222 TO-18, 2N2222 TO-92, 2N2369, 2N3906, 2N3055, 2SC5200, dll.
2N3904 Aplikasi
- Penguat
- Modul penggerak (penggerak LED, motor, atau relai)
- Sakelar
- Regulator Tegangan
- Konverter
- Pengatur Waktu
- Modulator Frekuensi
- PWM (Modulasi Lebar Pulsa)
- Sirkuit Pengolahan Sinyal
- Sirkuit Audio
- Sirkuit Pengatur Daya
- Komparator
Pengujian Frekuensi Karakteristik Transistor 2N3904
Memahami Frekuensi dan Frekuensi Transisi (FT) 2N3904 Max
Sebelum melakukan verifikasi laboratorium perangkat keras, sangat penting untuk memeriksa spesifikasi komponen mengenai batas kecepatan. Itu2N3904 Frekuensi Maks— secara resmi dicatat sebagai2N3904 Frekuensi Transisi FT—Ditentukan sebagai 300 MHz dalam kondisi pengujian standar (Sayac= 10 mA,vce= 20 V,f= 100 MHz). IniFrekuensi transisi 2N3904 ft khasKinerja memungkinkanTransistor N3904Untuk Excel tidak hanya dalam switching DC baseband, tetapi juga dalam aplikasi pulsa berkecepatan tinggi dan sirkuit amplifikasi frekuensi radio VHF (RF).
Peralatan yang diperlukan:
- Osiloskop Tektronix MSO34-BW500
- Tektronix AFG31251 generator sinyal
- Multimeter digital
- Alat ukur sumber digital *2
- Papan eksperimen komprehensif parameter DC/AC transistor
Frekuensi karakteristik transistor 2N3904 dapat diukur dengan menggunakan osiloskop Tektronix, generator sinyal, dan produk Keithley source meter untuk pengujian parameter arus bolak-balik (AC) pada perangkat transistor. Karena frekuensi operasi aktual transistor jauh lebih tinggi daripada frekuensi potong penguatan arus frekuensi rendah fβ, penguatan arus AC berbanding terbalik dengan frekuensi operasi, dan “produk penguatan-lebar pita” transistor konstan, kira-kira sama dengan frekuensi kerja ketika modulus penguatan arus emitor umum adalah 1.
Pengukuran frekuensi karakteristik transistor bipolar dilakukan dengan menghubungkan sinyal masukan AC berfrekuensi tinggi dan kecil dengan frekuensi tertentu ke basis melalui kapasitor, mengubah kondisi bias DC pada transistor konfigurasi emitor umum, dan dengan demikian mengubah gain arus AC untuk mempelajari hubungan antara frekuensi karakteristik transistor dan titik operasi DC.
Menentukan dan Menguji Titik Operasi Statis
Rentang kerja 2N3904 ditunjukkan pada gambar berikut:
Menguraikan kurva karakteristik 2N3904 dan ambang batas VBE
Batasan operasional yang ditampilkan dalam2N3904 Kurva KarakteristikPlot menggambarkan tiga zona fungsional yang berbeda: daerah jenuh, aktif, dan cutoff. Dalam desain switching praktis,2N3904 VBE(tegangan basis-emitor) adalah faktor gating; Ini biasanya membutuhkan sekitar 0,65V hingga 0,7V bias maju untuk konduksi wilayah aktif, sedangkan dalam kondisi saturasi penuh,vmenjadi (Sat)Dapat naik hingga 0.95V. Insinyur menggunakanNPN 3904Untuk amplifikasi sinyal kecil harus secara ketat membiaskan perangkat di sepanjang bagian linier dari ini2N3904 Kurva KarakteristikUntuk menghindari kliping dan distorsi sinyal, sambil mengawasi dinamikaHFE 2N3904variasi relatif terhadap suhu lingkungan.
Untuk memastikan transistor beroperasi pada daerah penguatan, titik kerja DC transistor diatur pada IC=1 mA. Ketika tidak ada sinyal AC yang terhubung, diagram rangkaian kerja statis transistor ditunjukkan pada gambar berikut:
Sesuaikan arus basis-emitor (IB) pada SMU1 dan perhatikan bahwa nilai arus kolektor-emitor (IC) pada SMU2 sekitar 1 mA untuk memastikan transistor beroperasi pada daerah penguatan. Arus basis-emitor (IB) sekitar 2,8 µA, dan tegangan basis-emitor (VBE) sebesar 0,636 V sebagaimana diukur dengan multimeter.
Pengujian Parameter H Transistor 2N3904: HIE dan HFE
Dengan pengaturan titik kerja statis yang wajar dan masukan sinyal kecil AC, transistor dapat dianggap setara dengan rangkaian dua-port linier, yang direpresentasikan oleh komponen arus dan tegangan AC. Di mana Ib dan Vbe merupakan variabel masukan transistor, sedangkan Ic dan Vce merupakan variabel keluaran. Parameter h transistor mencerminkan karakteristik sinyal kecil AC transistor pada kondisi statis tertentu yang tetap.
Hubungkan output generator sinyal ke antarmuka BNC di sisi kiri AC IN papan eksperimen, dan hubungkan Saluran 1 osiloskop ke antarmuka BNC di sisi kanan AC OUT papan eksperimen.
Atur keluaran sumber sinyal menjadi gelombang sinus 1 kHz, sesuaikan amplitudo sinyal keluaran sumber sinyal, dan gunakan saluran 2 osiloskop untuk menguji bentuk gelombang tegangan antara dua terminal R1 (hubungkan antarmuka kepala pisang yang ditandai sebagai Input). Hitung nilai efektif arus Ib sehingga Ib kira-kira sama dengan 0,5 uA.
Atur keluaran sumber sinyal menjadi gelombang sinus 1 kHz dan ubah amplitudo keluaran. Ketika nilai efektif tegangan antara kedua terminal R1 yang diukur oleh osiloskop adalah 50 mVrms, dan karena R1 = 100 kohm, maka Ib kira-kira sama dengan 0,5 uA.
Dia
“hie” adalah resistansi masukan ketika keluaran mengalami korsleting dan mencerminkan kemampuan tegangan basis untuk mengendalikan arus basis dengan tegangan keluaran Vce tetap.
ℎ𝑖𝑒 = 𝑣𝑏𝑒/𝑖𝑏 = 𝑣𝑏𝑒/𝑣𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡∗ 𝑅1
Dengan syarat kondisi pengujian di atas tetap tidak berubah, nilai efektif Vbe yang diukur oleh 2 saluran osiloskop adalah 5,7 mVrms.
hie = Vbe/ib = Vbe/Vib * R1 = 5,7/50 * 100K = 11400, di mana Vbe adalah nilai efektif Vbe dan Vib adalah nilai efektif tegangan masukan pada kondisi pengujian di atas.
Hemokromatosis
HFE adalah istilah yang umum digunakan untuk merujuk pada "perbesaran arus DC" dari transistor sambungan bipolar (BJT). Istilah ini mencerminkan kemampuan arus basis ib untuk mengendalikan arus kolektor ic. Berikut adalah rumus HFE:
ℎ𝑓𝑒 = 𝑖𝑐/𝑖𝑏
𝑖𝑐 = voutput / R2
di mana "𝑖𝑐" mewakili arus kolektor, dan "𝑖𝑏" mewakili arus basis, "voutput" adalah nilai efektif tegangan keluaran, dan "R2" adalah resistansi beban yang terhubung antara kolektor dan sumber daya.
Hasil:
𝑖𝑐 = voutput / R2 = 17,3 mV / 100 ohm = 0,173 mA
Menghitung Frekuensi Karakteristik (fT)
Ukur frekuensi cut-off transistor fβ dan hitung frekuensi karakteristiknya fT menggunakan metode “produk gain-bandwidth”.
Tingkatkan frekuensi keluaran sumber sinyal secara bertahap mulai dari 1 kHz, dan amati amplitudo sinyal AC OUT di sisi kanan papan eksperimen menggunakan osiloskop. Ketika amplitudo sinyal keluaran turun sebesar 3 dB (nilai puncak-ke-puncak turun setengahnya), catat frekuensi keluaran fβ dari sumber sinyal, yang menunjukkan frekuensi cut-off transistor pada titik kerja saat ini.
Pada 1 kHz, nilai puncak-ke-puncak keluaran AC OUT sekitar 38 mV, dan pada 1,4 MHz, nilai puncak-ke-puncak keluaran AC OUT sekitar 19,2 mV.
Hitung frekuensi karakteristik fT transistor menggunakan rumus produk gain-bandwidth:
fT = hfe × fβ
fT = 228 * 1,4 = 319,2 MHz
di mana fβ kira-kira sama dengan 1,4 MHz.
Verifikasi frekuensi karakteristik fT transistor menggunakan sumber sinyal frekuensi tinggi dan osiloskop dengan bandwidth 500 MHz. Jika bandwidth osiloskop dan sumber sinyal lebih besar dari 200 MHz, Anda dapat menggunakan sumber sinyal untuk memindai sinyal masukan dalam rentang frekuensi di atas DC-200 MHz, dan menguji karakteristik amplitudo-frekuensi sinyal keluaran (AC OUT) pada osiloskop, serta menghitung perbesaran arus hingga 1 untuk secara manual menemukan titik frekuensi karakteristik fT. Verifikasi bahwa nilai frekuensi eigen yang dihitung dengan metode produk gain-bandwidth akurat.
Pertanyaan yang sering diajukan (FAQ) tentang transistor 2N3904
1. Apa transistor setara 2N3904 yang paling dapat diandalkan untuk substitusi?
Jika Anda tidak dapat mencari sumber aslinya2N 3904, yang paling langsung2N3904 SetaraPilihannya adalah 2N2222A atau BC547. Saat memilih3904 Transistor Setara, selalu verifikasi bahwa paket cocok; Misalnya, tata letak Eropa seperti BC547 mungkin memiliki urutan pin yang diubah dibandingkan dengan standar TO-922N3904 Transistor Setara. Dalam dokumentasi internasional, Anda mungkin juga mencari2N3904 SetaraSpesifikasi untuk memastikan kompatibilitas silang penuh dalam rakitan PCB berlapis-lapis.
2. Di mana saya dapat menemukan simbol skema 2N3904 standar untuk perangkat lunak EDA?
sebuah standar2N3904 SkemaTata letak berisi simbol NPN 3-terminal standar dengan panah emitor mengarah ke luar. Sebagian besar alat ECAD mengindeks ini di bawah tujuan umum3904 TransistorPerpustakaan, memungkinkan Anda untuk memasangkannya dengan mulus dengan rekan pelengkap PNP selama rekayasa amplifier push-pull.
3. Bagaimana pinout 2N3904 dibandingkan dengan pinout 2N4125?
Sementara kedua perangkat secara tradisional ditempatkan dalam paket plastik To-92 klasik, mereka memiliki polaritas yang berlawanan. 2N3904 adalah perangkat NPN, sedangkan 2N4125 adalah perangkat tujuan umum PNP. Menariknya, ketika melihat wajah datar,2N4125 PinoutMengikuti urutan konfigurasi pin emitor-base-collector (E-B-C) yang sama persis dengan 2N3904, menjadikannya sangat intuitif untuk tata letak secara simetris pada PCB analog rel ganda.
