Транзистор BC547

Данный вид устройства часто используется радиолюбителями и учебными заведениями, так как характеристики биполярного NPN транзистор BC547 позволяют ему быть задействованным в различных электронных устройствах. Поставляется преимущественно в упаковке TO-92 или усовершенствованной ТО-226. Максимальный выходной ток, который способен выдержать этот полупроводниковый прибор, составляет 100 мА.

Так же он имеет очень хорошее усиление (до 800 h_FE) и низкий уровень шума (до 10 дБ), благодаря чему идеально подходит для первичных каскадов усиления сигнала. Возможность работы в полосе 300 МГц позволяет его называть высокочастотным. Типовое напряжение насыщения составляет всего 90 мВ,  являющееся его несомненным преимуществом при использовании в схемах в качестве переключателя.

Распиновка

Bc547 впервые появился на рынке радиоэлектронных компонентов в апреле 1966 года, благодаря компаниям Philips (Голландия) и Mullard (Великобритания). Это совместная доработка популярного в то время bc107. Он был идентичный по своим техническим характеристикам, но выпускался в отличии от металлического bc107 в пластиковом герметичном корпусе ТО-92. В настоящее время является действующей заменой для более старых BC107 или BC147, которые включены во множество разработок компаний Mullard и Philips.

Цоколевка корпуса ТО-92 (или ТО-226AA) у bc547 имеет три гибких вывода для дырочного монтажа. Если смотреть на скошенную часть спереди, то назначение этих выводов слева направо: коллектор, база, эмиттер. На рисунке показан базовый внешний вид устройства, который будет немного отличаться в зависимости от конкретной марки, однако характеристики и назначения выводов остаются идентичными.

Основные технические характеристики

В datasheet на bc547 обычно присутствует описание на похожие, по своим характеристикам, транзисторы серий: BC546, BC548, BC549 и BC550. Похожие, но не совсем. Между собой они все таки отличающиеся. Например, bc547 отличается величинами пороговых напряжений и находится в таблице максимальных параметров между bc546 и bc548. Также, все типы устройств разбиты по группам максимального коэффициента усиления по току h_FE– от А до С. У группы «A» коэффициент усиления будет самый маленький, а у «C» наибольший.

Bc547, bc548, bc549 — это одни и те же транзисторы, создаваемые на одной и той же производственной линии. Во время процесса их тестирования непосредственно перед выпуском, на основании измерений V_BCO и V_CEO и шумовых составляющих их классифицирую как -7, -8 или -9.

Подробное описание можно найти в даташит от производителя. Обычно оно включает таблицу предельно допустимых значений эксплуатационных параметров и электрические характеристики, при которых устройство работает стабильно.

Предельно допустимые параметры

Предельно допустимые значения эксплуатационных параметров указываются изготовителем в самом начале технического описания. Они включают в себя следующие параметры:

• V_CEO -показывает максимальную разность потенциалов, которая может применяться между контактами коллектор- эмиттер. Например, BC547 не способен удерживать более 45 вольт, поэтому эта величина указана как безопасное рабочее напряжение, которое должно быть включено в нагрузку коллектора.
• I_С (max) — максимально допустимый ток коллектора, который может быть подан через выводы коллектор-эмиттер. Для bc547 он не должен быть больше 100 мА, так как эта величина будет пределом пробоя, выше которого устройство наверняка сгорит. Так можно заметить, что оно начинает хорошо греться даже не достигая этого предела, уже при 60 мА. Поэтому рекомендуется его использование при значениях в двое меньше I_С (max).
• P_C (max) — максимальная мощность устройств или номинальная нагрузка, которая может быть подключена через его коллектор-эмиттер. Это величина вполне соответствует I_С(max) и взаимосвязана с ним, составляет 500 мВт или пол ватта для всей группы.

Дополнение «max», в обозначении допустимых параметров, указывает  на их максимальные значения, но иногда оно опускается в описании. Ниже приведены полный перечень предельно допустимых значений при эксплуатации bc547, взятый из тех описания у компании Fairchild Semiconductor.

Электрические характеристики

Теперь рассмотрим электрические параметры bc547. Они указываются изготовителем устройств сразу после описания придельных значений. В этих характеристиках, в отдельном столбце (test condition) указываются значения, при которых устройство было протестировано производителем. Обычно тестирование проводится при температуре окружающей среды, не более 25 градусов.

Коэффициент усиления

BC547 обладает достаточно большим коэффициентом усиления по току (h_FE). Группа «C», согласно классификации по h_{FE У} ,  начинается с уровня 420 и заканчивается на 800. Данные значения очень важны для биполярника и являются одним из первых критериев его выбора. Повышение уровня h_FE просто приписывает конкретному устройству большую чувствительность, что означает, что оно способно запускаться при минимальных базовых токах, но при этом переключать более тяжелые нагрузки через его коллектор.

Комплементарная пара

У малошумящего транзистора, заточенного на усиление слабых сигналов высокой частот, почти всегда есть комплементарник с другим типом проводимости и близким по величине коэффициентом усиления h_FE. Это обусловлено широким применением таких устройств в первичных каскадах усиления в паре. Комплементарной парой с PNP-структурой для него является BC557.

Аналоги и возможная замена

Полный современный аналог транзистора BC547 это — bc550. Так же, перед поиском аналогов рекомендуется присмотреться к соседям по даташиту, имеющим лишь небольшие отличия по пороговым напряжениям пробоя: bc546, bc548, bc549. Некоторые радиолюбители используют в качестве замены 2n3904, 2n4401, bc337, bc639, 2N3055, 2N2369, 2SC5200.

Еще одним, из наиболее распространенных заменителей является транзистор 2N2222. Он имеет аналогичные характеристики, включая распиновку и корпус. Различия лишь в большей по величине мощности рассеивания (до 625 мВт), токе коллектора до 600 мА и немного увеличенными входными и выходными емкостями. Входные и выходные емкости могут влиять лишь на цепи во время работы на высоких частотах. Таким образом, если нужно большее усиление, то можно использовать 2n2222.

Устройство серии КТ3102, минского производителя электронных компонентов «Интеграл», так же подойдёт для замены. А отечественные аналоги транзистора bc547 будут — КТ3102Г и КТ3102Е, если выбирать по коэффициенту усиления (до 1000 h_FE ), они даже лучше bc547c. Ниже приведена таблица соответствия для различных групп этой серии.

Маркировка

BC547 разработан компанией Philips в 1966 году в Голландии, поэтому маркировка у него соответствует европейской системе Pro Electron. Первая буква обозначает тип используемого полупроводника —  «B» для кремния. Вторая буква указывает на частоту работы — «C» маломощный, низкочастотный. Несмотря на то, что он высокочастотный (до 300 МГц), изготовитель по каким то причинам указал его в маркировке низкочастотным. О причинах такого наименования история умалчивает. Иногда в обозначении не пишут первую букву и тогда получается: c547b, c547c, с547в, c547b.

Немного о стандартах

Изготовители постоянно совершенствуют процесс производства и могут изменять указанные характеристики, но они не должны быть меньше величин зарегистрированных для bc457 в стандарте Pro Electron. Например, у компании On Semiconductor максимальная мощность (при 25°C) устройства достигает 625 мВт, оно в настоящее время наиболее распространено. У компании Philips коэффициент усиления h_FE для группы «B» варьируется от 220 до 475. У некоторых компаний-изготовителей появилась поддержка импульсного тока коллектора (до 200 мА). Поэтому пред использованием устройства в своих проектах повторно ознакомьтесь с его техническим описанием.

Принцип работы

Когда на клеммы подается входное напряжение, некоторое количество тока (I_B) начинает течь от базы к эмиттеру и управляет током на коллекторе (I_C). Напряжение между базой и эмиттером (V_BE) для NPN-структуры должно быть прямым. Т.е. на базу прикладывается положительный потенциал, а на эмиттер отрицательный. Полярность напряжения, приложенного к каждому выводу, показана на рисунке ниже.

Входной сигнал усиливается на базе, а затем передаётся на эмиттер. Меньшее количество тока в базе используется для управления большим, между коллектором и эмиттером (I_C).

Транзисторы n-p-n-структуры иногда называют полупроводниковыми приборами обратной проводимости.

Когда транзистор открыт, он способен пропускать I_C до 100 мА. Этот этап называется областью насыщения. При этом допустимое напряжение между коллектором и эмиттером (V_BE) может составлять около 200 мВ,а V_BE достигать 900 мВ. Когда ток базы перестает течь, транзистор полностью отключается, эта ступень называется областью отсечки, а V_BE будет составлять около 650 мВ.

Применение

Широко применяется в ключевом и усиливающем режиме, в различных схемах управления драйверами реле, светодиодов, двигателей, а также схемах усиления сигналов низкой и высокой частоты. Примеры схем и порядок создания простых устройств, методом навесного монтажа, можно посмотреть в видео. В нем представлена информация по возможностям использования bc547 в некоторых проектах: задержку выключения своими руками, автоматического освещения, светодиодный стробоскоп, простейшая охранная сигнализация и аудио усилитель.

Производители

Такие компании, как NXP, Philips, Micro Electronics, Fairchild, ON Semiconductor,  Vishay и многие другие, являются лидерами в производстве этого устройства.