Technischer Leitfaden zum NPN-Transistor 2N3904 (40 V, 200 mA Nennleistung)

Was ist ein NPN-Transistor 2N3904?In diesem Artikel werden die Grundlagen, Pinbelegung, Spezifikationen, Merkmale, Funktionsprinzipien in realen Schaltkreisen, Anwendungen, Sicherheitsüberlegungen, Vergleiche mit ähnlichen Transistoren, mechanische Abmessungen und mehr des 2N3904-Transistors erläutert.

Katalog

2N3904 Transistor Basic

Die 2N3904 Der NPN-Transistor von STMicroelectronics ist ein weit verbreiteter Kleinsignal-Bipolartransistor, der für allgemeine Verstärkungs- und Schaltanwendungen entwickelt wurde.Er ermöglicht die Steuerung eines größeren Kollektor-Emitter-Stroms durch einen kleinen Basisstrom und eignet sich daher ideal für die Signalsteuerung mit geringem Stromverbrauch in elektronischen Schaltkreisen.Dieser Transistor wird üblicherweise in einem kompakten TO-92-Gehäuse geliefert, das für die Durchsteckmontage und das einfache Prototyping geeignet ist.Mit einer maximalen Kollektor-Emitter-Spannung von rund 40 V und einem kontinuierlichen Kollektorstrom von bis zu 200 mA bietet der 2N3904 zuverlässige Leistung.

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2N3904 Transistor-CAD-Modelle

Details zur Pinbelegung des Transistors 2N3904

Pin Nummer	Pin Name	Beschreibung
1	Emitter (E)	Ermöglicht Strom aus dem Transistor fließen;in den meisten Fällen mit der Erde oder einem niedrigeren Potenzial verbunden Schaltkreise
2	Basis (B)	Steuert die Transistorbetrieb;Ein kleiner Strom lässt hier einen größeren Strom fließen zwischen Kollektor und Emitter
3	Sammler (C)	Sammelt Strom fließt durch den Transistor;normalerweise mit der Last verbunden

Alternativen und gleichwertiges Modell

2N3904 Alternativen

• BC549

• BC547

• BC546

• BC548

• BC550

2N3904-äquivalente Modelle

• 2N2222 (TO-92)

• 2N2222A

• PN2222

• 2N2369

• S8050

2N3904 Transistorspezifikationen

Parameter	Wert
Transistortyp	NPN Bipolar Sperrschichttransistor
Konfiguration	Single
Montageart	Durchgangsloch
Paket/Koffer	TO-92-3
Pin Konfiguration	Emitter-Basis-Kollektor
Maximaler Gleichstrom Kollektorstrom (IC)	200mA
Sammler-Emitter Spannung (VCEO) Max	40 V
Sammlerbasis Spannung (VCBO)	60 V
Emitter-Basis Spannung (VEBO)	6 V
Macht Verlustleistung (PD)	625 mW
Gleichstromverstärkung (hFE) Min	30
Gleichstromverstärkung (hFE) Max	300
Gewinnen Sie Bandbreite Produkt (fT)	270 MHz
Sammler-Emitter Sättigungsspannung (VCE(sat))	~0,2 V
Basis-Emitter eingeschaltet Spannung (VBE(on))	~0,65 – 0,7 V
Übergang Häufigkeit (typisch)	Hochfrequenz fähig
Mindestens Betriebstemperatur	−65 °C
Maximal Betriebstemperatur	+150 °C
Kontinuierlich Kollektorstrom	200mA
Produkttyp	BJTs – Bipolar Transistoren
Serie	2N3904
Marke	STMicroelectronics
Verpackung	Masse
Fabrikpaket Menge	2500
Höhe	4,95 mm
Länge	4,95 mm
Breite	3,94 mm
Stückgewicht	0,016 Unzen

Elektrische Eigenschaften

2N3904 Transistorfunktionen

NPN-Bipolartransistor

Der 2N3904 ist ein bipolarer Sperrschichttransistor vom NPN-Typ, was bedeutet, dass er einen kleinen Basisstrom ermöglicht, um einen größeren Stromfluss vom Kollektor zum Emitter zu steuern.Dieses Verhalten macht es ideal für Signalverstärkung und Schaltanwendungen in elektronischen Schaltkreisen mit geringem Stromverbrauch.

Hohe Kollektorstromkapazität (200 mA)

Mit einem maximalen Dauerkollektorstrom von 200 mA kann der 2N3904 moderate Lastströme für einen Kleinsignaltransistor bewältigen.Dadurch können LEDs und kleine Relais angesteuert und eine Schnittstelle zu Logikschaltungen hergestellt werden, ohne dass ein größerer Leistungstransistor erforderlich ist.

Großer Betriebsspannungsbereich

Der Transistor unterstützt eine Kollektor-Emitter-Spannung von bis zu 40 V und eine Kollektor-Basis-Spannung von bis zu 60 V. Aufgrund dieser großen Spannungstoleranz eignet er sich für den Einsatz in verschiedenen Nieder- und Mittelspannung-Designs, einschließlich Unterhaltungselektronik und Bildungsprojekten.

Gute Gleichstromverstärkung (hFE)

Der 2N3904 bietet einen breiten DC-Stromverstärkungsbereich, typischerweise von 30 bis 300, abhängig von den Betriebsbedingungen.Diese Flexibilität ermöglicht es Designern, es effektiv in Verstärkungsstufen einzusetzen und gleichzeitig eine stabile und vorhersehbare Leistung aufrechtzuerhalten.

Hochfrequenzleistung

Mit einem Verstärkungsbandbreitenprodukt (fT) von etwa 270 MHz eignet sich der 2N3904 gut für Hochgeschwindigkeitsschalt- und HF-Signalanwendungen.Dadurch eignet es sich für schnelle digitale Schaltkreise, Oszillatoren und Hochfrequenzdesigns mit geringem Stromverbrauch.

Niedrige Sättigungsspannung

Die niedrige Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung trägt dazu bei, den Leistungsverlust zu minimieren, wenn der Transistor als Schalter verwendet wird.Dies verbessert die Effizienz und reduziert die Wärmeentwicklung, insbesondere bei batteriebetriebenen oder energiesensiblen Anwendungen.

Großer Temperaturbetriebsbereich

Der 2N3904 ist für den Betrieb von –65 °C bis +150 °C ausgelegt und bleibt in einem breiten Spektrum von Umgebungsbedingungen zuverlässig.Aufgrund dieser Robustheit eignet es sich für Industrie-, Automobil- und Outdoor-Elektronik, wo Temperaturstabilität wichtig ist.

Kompaktes TO-92-Gehäuse

Das TO-92-Durchsteckgehäuse ermöglicht eine einfache Handhabung, Steckplatinenmontage und Löten.Aufgrund seiner kompakten Größe ist der 2N3904 eine beliebte Wahl für Prototyping, Bildungszwecke und Schaltungsdesigns mit begrenztem Platzangebot.

Geringe Verlustleistung

Der 2N3904 hat eine maximale Verlustleistung von 625 mW, was für Schaltungsdesigns mit geringem Stromverbrauch geeignet ist.Dies ermöglicht einen effizienten Betrieb des Transistors ohne übermäßige Wärmeentwicklung, insbesondere bei Signalverstärkungs- und Schaltanwendungen.

Schnelle Umschaltfähigkeit

Dank seiner kleinen Sperrschichtkapazitäten und seiner hohen Übergangsfrequenz kann der 2N3904 sehr schnell ein- und ausschalten.Dies macht es ideal für Impulsschaltungen, digitale Logikschnittstellen und Hochgeschwindigkeitssteuerungsanwendungen.

Stabiler und zuverlässiger Betrieb

Der Transistor ist für eine über die Zeit konstante elektrische Leistung ausgelegt.Seine stabilen Verstärkungseigenschaften und sein vorhersehbares Verhalten machen es zuverlässig in Langzeitanwendungen wie Steuerschaltungen und eingebetteten Systemen.

Komplementäre Paarverfügbarkeit

Der 2N3904 verfügt über einen komplementären PNP-Transistor, den 2N3906.Die Verwendung komplementärer Paare vereinfacht den Entwurf von Gegentaktverstärkern und symmetrischen Signalstufen in analogen Schaltkreisen.

Einfache Schaltungsintegration

Aufgrund seiner standardisierten Pinbelegung und weit verbreiteten Verfügbarkeit lässt sich der 2N3904 problemlos in viele Schaltungsdesigns integrieren.Entwickler können es ohne große Schaltungsänderungen ersetzen oder ersetzen, wodurch die Entwicklungszeit verkürzt wird.

2N3904 Arbeiten im Schaltkreis

2N3904 als mehrstufiger Audioverstärker

Im ersten Schaltkreis wird der 2N3904 als Teil eines mehrstufigen Audioverstärkungssystems verwendet, das von einer 9-V-Batterie gespeist wird.Das Eingangs-Audiosignal wird über den Kondensator C1 eingekoppelt, der Gleichstrom blockiert, während das Wechselstromsignal in die Transistorstufen gelangt.Der anfängliche Transistor sorgt für eine Spannungsverstärkung, während die folgenden 2N3904-Stufen den Stromantrieb erhöhen, um die Ausgangslast ordnungsgemäß zu versorgen.Vorspannungswiderstände stellen sicher, dass jeder Transistor in seinem aktiven Bereich arbeitet, während Kondensatoren die Verstärkung stabilisieren und den Niederfrequenzgang verbessern.Mit dieser Konfiguration können schwache Audiosignale ausreichend verstärkt werden, um einen kleinen Lautsprecher effizient anzutreiben.

2N3904 als Mikrofonvorverstärker

2N3904 als Mikrofonvorverstärker

Im zweiten Schaltkreis fungiert der 2N3904 als rauscharmer Mikrofonvorverstärker.Das Mikrofonsignal wird zunächst vorgespannt und über den Kondensator C1 in die Basis des Transistors eingekoppelt.Der Transistor verstärkt dann das kleine Audiosignal und wandelt es am Kollektor in ein stärkeres Spannungssignal um.Widerstände stellen den Arbeitspunkt für eine stabile Verstärkung ein, während der Koppelkondensator C2 das verstärkte Signal an das Ausgangspotentiometer sendet.Das Potentiometer ermöglicht die Lautstärkeregelung, wodurch sich diese Schaltung ideal für Mikrofoneingänge in Audioaufzeichnungs- oder Kommunikationssystemen eignet.

2N3904 als Push-Pull-Ausgangstreiber

2N3904 als Push-Pull-Ausgangstreiber

Im dritten Schaltkreis wird der 2N3904 in einem komplementären Gegentaktverstärker zusammen mit einem 2N3906 PNP-Transistor verwendet.Diese Konfiguration verbessert die Effizienz, da ein Transistor die positive Hälfte des Signals verarbeiten kann, während der andere die negative Hälfte verarbeitet.Die Dioden sorgen für die richtige Vorspannung, um Crossover-Verzerrungen zu reduzieren und reibungslose Signalübergänge zu gewährleisten.Der 2N3904 leitet bei positiven Signalschwankungen und liefert Strom an die Last, während Kondensatoren den Gleichstrom blockieren und einen sauberen Wechselstromausgang ermöglichen.Dieses Setup wird häufig in Audio-Ausgangsstufen verwendet, um eine bessere Energieeffizienz und Klangqualität zu erzielen.

2N3904 Transistoranwendungen

• Kleinsignal-Audioverstärker

• Mikrofon-Vorverstärkerschaltungen

• Spannungsverstärkungsstufen

• Audio-Ausgangstreiber mit geringem Stromverbrauch

• Universelle Schaltkreise

• LED- und Anzeigelampentreiber

• Relais- und Magnettreiber (niedriger Strom)

• Digitale Logikebenenschnittstelle

• Signalaufbereitungsschaltungen

• HF-Verstärker (geringer Stromverbrauch)

• Oszillatorschaltungen

• Timer- und Impulsgeneratorschaltungen

• Verstärkung des Sensorsignals

• Aktuelle Verstärkungsstufen

• Puffer- und Impedanzanpassungsschaltungen

2N3904 Sicherer Betrieb

Um den 2N3904 sicher zu betreiben, dürfen seine maximalen Nennwerte nicht überschritten werden.Die Kollektor-Emitter-Spannung sollte unter 40 V bleiben und der Kollektorstrom sollte 200 mA nicht überschreiten.Um Überstrom und Geräteausfälle zu verhindern, sind geeignete Strombegrenzungswiderstände unerlässlich.

Auch die Verlustleistung muss kontrolliert werden.Der Transistor hat eine Nennleistung von 625 mW, sodass übermäßige Spannung und Strom zusammen zu Überhitzung führen können.Eine korrekte Vorspannung, die Einhaltung der Basis-Emitter-Spannung bei etwa 0,7 V und die Vermeidung einer umgekehrten Emitter-Basis-Spannung über 6 V tragen dazu bei, einen stabilen und zuverlässigen Betrieb über die Zeit sicherzustellen.

Vergleich: 2N3904 VS BC547

Parameter	2N3904	BC547
Transistortyp	NPN BJT	NPN BJT
Typisch Bewerbung	Universell einsetzbar Verstärkung und Umschaltung	Rauscharmes Signal Verstärkung
Montageart	Durchgangsloch	Durchgangsloch
Paket	TO-92	TO-92
Pin Konfiguration	E–B–C	C–B–E
Maximal Kollektorstrom (IC)	200mA	100mA
Sammler-Emitter Spannung (VCEO)	40 V	45 V
Sammlerbasis Spannung (VCBO)	60 V	50 V
Emitter-Basis Spannung (VEBO)	6 V	6 V
Macht Verlustleistung (PD)	625 mW	500 mW
Gleichstromverstärkung (hFE) Bereich	30 – 300	110 – 800 (A/B/C Gruppen)
Gruppe gewinnen Klassifizierung	Keine	A, B, C
Übergang Frequenz (fT)	~270 MHz	~300 MHz
Lärm Leistung	Standard	Geräuscharm
Sättigung Spannung VCE(sat)	~0,2 V	~0,2 V
Betrieb Temperaturbereich	−65 °C bis +150 °C	−55 °C bis +150 °C
Komplementär PNP-Paar	2N3906	BC557
Typische Verwendungen	Schalten, Treiber, Verstärker	Audio-Vorverstärker, geräuscharme Bühnen
Verfügbarkeit	Sehr häufig (US Standard)	Sehr häufig (Europäischer Standard)
Kosten	Sehr niedrig	Sehr niedrig

Mechanische Abmessungen

Dimension	Min (mm)	Max (mm)	Min (Zoll)	Max (Zoll)
A	4.32	4,95	0,170	0,195
b	0,36	0,51	0,014	0,020
D	4.45	4,95	0,175	0,194
E	3.30	3,94	0,130	0,155
e	2.41	2,67	0,095	0,105
e1	1.14	1,40	0,045	0,055
L	12.70	15.49	0,500	0,609
R	2.16	2.41	0,085	0,094
S1	1.14	1,52	0,045	0,059
W	0,41	0,56	0,016	0,022
V (Führungswinkel)	4°	6°	4°	6°

Vorteile und Einschränkungen

Vorteile	Einschränkungen
Niedrige Kosten und weit verbreitet	Begrenzt auf Anwendungen mit geringem Stromverbrauch
Einfach zu verwenden Grundschaltungen	Nicht geeignet für Hochstromlasten
Hält bis zu 200 mA Kollektorstrom	Macht Verlustleistung auf ~625 mW begrenzt
Guter Verstärkungsbereich zur Signalverstärkung	Der Gewinn variiert mit Temperatur und Strom
Hochfrequenz Leistung (~270 MHz)	Nicht ideal für Hochspannungsausführungen
Kompakter TO-92 Paket	Durchgangsloch Gehäuse nicht ideal für kompakte SMD-Designs
Breiter Einsatzbereich Temperaturbereich	Erfordert ordnungsgemäß Vorspannung für stabilen Betrieb
Funktioniert auch gut Schalter oder Verstärker	Lärm geringere Leistung als dedizierte rauscharme Transistoren
Kompatibel mit viele gleichwertige Teile	Pinbelegung ist unterschiedlich aus einigen Äquivalenten (z. B. BC547)

Hersteller

STMicroelectronics stellt den 2N3904 unter Verwendung ausgereifter, großvolumiger bipolarer Halbleiterprozesse her, die auf Konsistenz, Zuverlässigkeit und lange Produktlebenszyklen ausgelegt sind.Das globale Fertigungsnetzwerk des Unternehmens unterstützt die Produktion in großem Maßstab mit strenger Kontrolle der elektrischen Parameter, der Verpackungsqualität und der thermischen Leistung.Geräte wie das 2N3904 werden mit standardisierter TO-92-Verpackung, automatisierten Tests und strenger Qualitätssicherung hergestellt, um einheitliche Verstärkungseigenschaften, Spannungswerte und Langzeitstabilität zu gewährleisten.Diese Fähigkeit ermöglicht es STMicroelectronics, den 2N3904 zuverlässig für Industrie-, Bildungs- und Unterhaltungselektronikanwendungen weltweit zu liefern.

Datenblatt PDF

2N3904 PDF

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Kann der 2N3904 mit Arduino oder Mikrocontrollern verwendet werden?

Ja, der 2N3904 funktioniert gut mit Arduino und anderen Mikrocontrollern zum Schalten kleiner Lasten, zur Signalverstärkung und zum Anschluss von Schwachstromgeräten mithilfe geeigneter Basiswiderstände.

2. Welcher Basiswiderstandswert sollte für einen 2N3904 verwendet werden?

Abhängig von der Eingangsspannung und dem erforderlichen Kollektorstrom wird üblicherweise ein Basiswiderstand zwischen 1 kΩ und 10 kΩ verwendet.

3. Ist der 2N3904 für PWM-Schaltanwendungen geeignet?

Ja, aufgrund seiner schnellen Schaltgeschwindigkeit schneidet der 2N3904 bei Low-Power-PWM und digital gut ab

4. Was passiert, wenn der 2N3904 überhitzt?

Überhitzung kann die Verstärkung verringern, einen instabilen Betrieb verursachen oder den Transistor dauerhaft beschädigen, wenn die Leistungsgrenzen überschritten werden.

5. Eignet sich der 2N3904 für die Audioverstärkung?

Ja, es wird häufig in Kleinsignal-Audioverstärkern und Vorverstärkerstufen verwendet, jedoch nicht für die Audioausgabe mit hoher Leistung.

6. Wie lassen sich die Pins eines 2N3904 leicht identifizieren?

Mit der flachen Seite, die Ihnen zugewandt ist und nach unten führt, sind die Stifte Emitter, Basis und Kollektor von links nach rechts.

7. Kann der 2N3904 ohne Änderungen durch BC547 ersetzt werden?

Es kann in vielen Fällen ausgetauscht werden, aber vor dem Austausch müssen Pin-Konfiguration und Verstärkungsunterschiede überprüft werden.

8. Wie hoch ist die Lebensdauer eines 2N3904-Transistors?

Bei Betrieb innerhalb der Spezifikationen kann der 2N3904 in normalen elektronischen Anwendungen viele Jahre lang zuverlässig funktionieren.