Транзистор для Arduino: какой выбрать для управления мотором, лентой или лампой
Вывод Arduino отдаёт максимум сорок миллиампер, а рабочих — двадцать. Этого хватит на светодиод и не хватит ни на что серьёзнее: мотор, лента, лампа, насос требуют в десятки и сотни раз больше. Транзистор решает эту задачу: слабый сигнал с платы управляет сильным током от отдельного источника.
Работает он как кран: небольшое усилие на ручке открывает поток, который сам по себе вы бы не удержали. Плата даёт усилие, ток идёт от блока питания, а плата с ним даже не соприкасается.
Разборы конкретных моделей
Что выбрать
До ста миллиампер. Хватает на светодиодную сборку, маленькое реле, зуммер. Управляется током, поэтому в базу обязательно ставят резистор — обычно 1 кОм. Копеечный и лежит в любом наборе.
До пяти ампер — мотор, лента, лампа на 12 вольт. Внутри два транзистора, поэтому управляется совсем небольшим током базы. Минус: на нём падает около двух вольт, и при большом токе он ощутимо греется, нужен радиатор.
До сорока ампер, падение напряжения почти нулевое, греется мало. Управляется напряжением, а не током. Ключевое слово в названии — «логический уровень»: такой открывается от пяти вольт. Обычный IRF540 от пяти вольт откроется лишь частично и будет греться.
Полевой транзистор на плате с клеммами, резистором затвора и защитным диодом. Ничего паять не нужно, перепутать выводы негде. Разумный выбор, если нужен один-два канала для ленты или мотора.
Биполярный или полевой
Биполярный транзистор управляется током: чтобы держать открытым канал в сто миллиампер, в базу нужно подать около одного миллиампера. Отсюда и резистор в базе — он этот ток и задаёт. Чем больше ток нагрузки, тем больше нужно в базу, и на больших токах это становится проблемой.
Полевой управляется напряжением: ток в затвор практически не течёт, нужен лишь потенциал. Поэтому для мощной нагрузки берут именно полевой — он и греется меньше, и плату не нагружает.
Ловушка в том, что большинство полевых транзисторов рассчитаны на десять вольт управления. От пяти вольт с Arduino они приоткрываются лишь частично, работают в полурежиме и сильно греются. Нужны модели с пометкой «logic level» — у них в маркировке обычно есть буква L: IRLZ44N, IRLB8721.
Что не забыть при индуктивной нагрузке
Мотор, реле, электромагнитный клапан — это катушка. В момент выключения она отдаёт накопленную энергию обратно в виде всплеска напряжения, который легко пробивает транзистор.
Лечится защитным диодом, включённым параллельно нагрузке в обратном направлении: катодом к плюсу питания. Он замыкает этот всплеск на себя. Диод стоит рубль, транзистор — дороже, а перегоревший транзистор часто утягивает за собой и вывод платы.