Leitfaden zum Datenblatt und den Spezifikationen des NPN-Darlington-Transistors MPSA13

Der MPSA13 ist ein weit verbreiteter NPN-Darlington-Transistor, der für seine außergewöhnlich hohe Stromverstärkung und seine Fähigkeit bekannt ist, sehr kleine Signale in starke, nutzbare Ausgänge zu verstärken.In diesem Artikel werden die Spezifikationen, Eigenschaften, den Betrieb in Schaltkreisen, Anwendungen und mehr des MPSA13-Geräts erläutert.

Katalog

MPSA13 NPN-Darlington-Transistor Basic

Die MPSA13 ist ein NPN-Darlington-Transistor mit hoher Verstärkung, der für Anwendungen entwickelt wurde, die eine starke Verstärkung aus einem sehr kleinen Eingangssignal erfordern.Mit zwei intern in einer Darlington-Konfiguration verbundenen Transistoren liefert er eine außergewöhnlich hohe Stromverstärkung – oft über 5000 – und ist somit ideal für die Ansteuerung von Relais, LEDs, kleinen Motoren und anderen moderaten Lasten.Er arbeitet mit bis zu 30 V und unterstützt Kollektorströme bis zu 0,5 A, wodurch er zuverlässig für eine Vielzahl von Schalt- und Signalsteuerkreisen geeignet ist.Aufgrund seines Darlington-Designs benötigt der MPSA13 eine höhere Basis-Emitter-Spannung und hat eine höhere Sättigungsspannung im Vergleich zu Standard-Einzeltransistoren.

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MPSA13-Transistor-CAD-Modelle

Pinbelegung des MPSA13-Transistors

Pin Nummer	Pin Name	Beschreibung
1	Emitter (E)	Strom fließt durch diesen Stift hinaus;mit der Erde oder der negativen Seite der Last verbunden die meisten Strecken.
2	Basis (B)	Eingabekontrolle Pin, der das Schalten und die Verstärkung des Transistors regelt.
3	Sammler (C)	Hauptstrom Eingabe;mit der positiven Seite der Last verbunden.

MPSA13-Transistor-Alternative

Modell	Typ
2N5306	NPN Darlington
2N5525	NPN Darlington
MPSA14	NPN Darlington
MPSA12	NPN Darlington
2N6043	NPN Darlington
TIPP120	NPN Darlington

Spezifikationen des MPSA13-Transistors

Parameter	Wert
Lebenszyklusstatus	Veraltet
Paket/Koffer	TO-92
Mount-Typ	Durchgangsloch
Anzahl der Pins	3
Gewicht	201 mg
Polarität	NPN
Element Konfiguration	Single
Anzahl Elemente	1
Sammler-Emitter Durchbruchspannung (VCEO)	30 V
Sammlerbasis Spannung (VCBO)	30 V
Emitter-Basis Spannung (VEBO)	10 V
Sammler-Emitter Sättigungsspannung (VCE(sat))	1,5 V
Kontinuierlich Kollektorstrom (IC)	500mA
Max Collector Aktuell	100mA
Aktuelle Bewertung	100mA
Macht Zerstreuung	350 mW
Maximale Leistung Zerstreuung	625 mW
hFE (min. Verstärkung)	10.000
Übergang Frequenz (fT)	125 MHz
Nennspannung DC	30 V
Maximaler Betrieb Temperatur	150°C
Min. Betrieb Temperatur	-65°C
Länge	5,2 mm
Höhe	5,33 mm
Breite	4,19 mm
Veröffentlicht	2004
RoHS-Status	RoHS-konform
Bleifrei	Ja
Verpackung	Masse

MPSA13-Transistor arbeitet im Stromkreis

In dieser Schaltung fungiert der NPN-Darlington-Transistor MPSA13 (Q3) als Verstärkerstufe mit hoher Verstärkung und verstärkt sehr kleine Eingangssignale von IN1.Da der MPSA13 über eine extrem hohe Stromverstärkung verfügt, kann er ein schwaches Gitarren- oder Audiosignal aufnehmen und es ausreichend verstärken, um die folgende MOSFET-Stufe anzutreiben.Das Eingangssignal durchläuft C3 und R9, bevor es die Basis des MPSA13 erreicht. Dadurch wird sichergestellt, dass der Transistor nur das Wechselstromsignal empfängt, während die Gleichstromvorspannung stabil bleibt.

Wenn das Signal in die Basis von Q3 eintritt, sorgt die Darlington-Konfiguration für eine starke Verstärkung, wodurch ein viel größerer Strom vom Kollektor durch R5 und R6 fließt.Dieses verstärkte Signal treibt dann den 2N7000 MOSFET (Q1) an und formt und verstärkt den Ausgangston.Die Dioden und Kondensatoren rund um die Schaltung sorgen für Filterung, Schutz und zusätzliche dynamische Formung.

MPSA13-Kennlinien

Rauschspannung

Diese Kurve zeigt, wie sich die eingangsbezogene Rauschspannung des Transistors mit der Frequenz für verschiedene Kollektorströme ändert.Bei niedrigen Frequenzen wird das Rauschen von 1/f-Rauschen (Flimmern) dominiert, was zu einem steilen Anstieg mit abnehmender Frequenz führt.Mit zunehmender Frequenz wird die Kurve flacher, was auf den Bereich des weißen Rauschens hinweist, in dem das Rauschen im Wesentlichen konstant bleibt.Höhere Kollektorströme verringern im Allgemeinen die Rauschspannung, wodurch das Gerät leiser wird, wenn es mit höheren Stromstärken vorgespannt wird.

Rauschstrom

Die Rauschstromkurven veranschaulichen, wie sich der eingangsbezogene Rauschstrom mit der Frequenz und dem Kollektorstrom ändert.Bei niedrigen Frequenzen ist der Rauschstrom relativ gering, nimmt jedoch aufgrund des zunehmenden Schrotrauschens und anderer Hochfrequenzmechanismen mit der Frequenz zu.Größere Kollektorströme erzeugen einen höheren Rauschstrom, da das Schrotrauschen proportional zur Quadratwurzel des Stroms ist.Diese Kurven helfen bei der Auswahl eines Betriebsstroms, der Verstärkung und Rauschverhalten in Einklang bringt.

Kapazität vs. Sperrspannung

In diesem Diagramm sind die Sperrschichtkapazitäten des Transistors bei steigender Sperrspannung dargestellt.Sowohl die Kollektor-Basis-Kapazität (Cibo) als auch die Kollektor-Emitter-Kapazität (Cobo) nehmen mit zunehmender Sperrspannung ab, ein häufiges Verhalten von Halbleiterübergängen.Die Verringerung der Kapazität mit der Spannung ist wichtig für die Hochfrequenzleistung, da eine geringere Kapazität die Bandbreite verbessert und die Signalbelastung verringert.

Hochfrequenzstromverstärkung

Die Hochfrequenz-Stromverstärkungskurve zeigt, wie sich die Verstärkung des Transistors bei einem Kollektorstrom von 100 MHz verhält.Die Verstärkung nimmt mit dem Strom bis zu einem Spitzenwert zu und fällt danach aufgrund von Hochinjektionseffekten und Laufzeitbeschränkungen allmählich ab.Dieses Diagramm hilft dabei, den optimalen Kollektorstrombereich für maximale Hochfrequenzleistung zu ermitteln, insbesondere wenn das Gerät in schnellen Schalt- oder HF-Anwendungen verwendet wird.

MPSA13-Transistoranwendungen

Signalverstärkung für niedrige oder schwache Eingangssignale

Audio-Vorverstärker mit hoher Verstärkung

Sensorsignalaufbereitung (Fotodioden, Mikrofone, kleine Sensoren)

Darlington-Schaltstufen zur Ansteuerung höherer Lasten

Relais-, Magnet- und Kleinmotortreiber

LED-Arrays oder LED-Ansteuerung mit hoher Helligkeit

Pegelverschiebung der digitalen Schnittstelle

Niederfrequenz-Analogschaltungen

Steuerschaltungen in der Automatisierungs- und Hobbyelektronik

Universelles Schalten und Verstärken in Systemen mit geringer Leistung

Mechanische Abmessungen des MPSA13-Transistors

MPSA13 Vorteile und Einschränkungen

Vorteile

Sehr hohe Stromverstärkung (Darlington-Paarstruktur), typischerweise 5000+

Starke Schaltfähigkeit, geeignet zum Ansteuern von Relais, LEDs und kleinen Motoren

Geringer Eingangsstrombedarf aufgrund hoher Verstärkung

Nützlich zur Verstärkung sehr kleiner Signale

Gut für Niederfrequenzanwendungen

Einfache Anbindung an Mikrocontroller dank geringem Grundlaufwerksbedarf

Weit verbreitet und kostengünstig

Einschränkungen

Höhere Sättigungsspannung (VCE(sat)) aufgrund der Darlington-Konfiguration

Langsamere Schaltgeschwindigkeit im Vergleich zu Einzeltransistoren aufgrund der zusätzlichen Verbindungsstelle

Höhere Leckströme

Nicht für Hochfrequenzanwendungen geeignet

Bei höheren Kollektorströmen kann die thermische Leistung eingeschränkt sein

Erfordert Beachtung der Basis-Emitter-Spannung, die ~1,2–1,4 V beträgt (höher als ein einzelner BJT)

MPSA13-Hersteller

ON Semiconductor stellt den MPSA13 als Darlington-NPN-Transistor mit hoher Verstärkung her, der für die allgemeine Verstärkung und Schaltung konzipiert ist.Ihre Version bietet eine hervorragende Gleichmäßigkeit der Stromverstärkung, eine zuverlässige Niederfrequenzleistung und eine gute Robustheit für die Ansteuerung von Lasten wie Relais, LEDs und kleinen Motoren.ON Semiconductor legt Wert auf einen stabilen Betrieb über einen weiten Temperaturbereich, zuverlässige Sättigungseigenschaften und die Einhaltung branchenüblicher Spezifikationen. Dadurch eignet sich das Gerät für Unterhaltungselektronik, Sensorschnittstellen und Steuerkreise, bei denen eine hohe Verstärkung und einfache Ansteuerung unerlässlich sind.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Was ist der Unterschied zwischen einem Darlington-Transistor und einem normalen Transistor?

Ein Darlington-Transistor kombiniert intern zwei BJTs und bietet so eine viel höhere Stromverstärkung als ein einzelner Transistor, jedoch mit höherer Sättigungsspannung und langsamerem Schalten.

2. Kann der MPSA13 mit Mikrocontrollern wie Arduino oder Raspberry Pi verwendet werden?

Ja.Seine hohe Verstärkung ermöglicht die direkte Steuerung über die GPIO-Pins des Mikrocontrollers mit minimalem Basisstrom.

3. Ist der MPSA13 für die PWM-Motorsteuerung geeignet?

Es kann mit Motoren mit geringer Leistung umgehen, aber aufgrund seiner langsameren Schaltgeschwindigkeit eignen sich MOSFETs besser für schnelle PWM-Anwendungen.

4. Was ist der typische Basiswiderstandswert für den Betrieb eines MPSA13?

Je nach Eingangsspannung und gewünschtem Kollektorstrom sind Basiswiderstände von 10 kΩ bis 47 kΩ üblich.

5. Kann der MPSA13 einen MOSFET ersetzen?

Nur in niederfrequenten oder einfachen Schaltkreisen.Für einen hohen Wirkungsgrad oder schnelles Schalten ist ein MOSFET überlegen.

6. Warum hat der MPSA13 einen hohen VCE(sat)?

Da es zwei in Reihe geschaltete Transistoren enthält, verursacht es bei voller Sättigung einen größeren Spannungsabfall.