Транзисторы: схема, рабочий принцип,? как отличаются биполярные и полевые

Транзистор — повсеместный и значимый элемент в сегодняшней микроэлектронике. Его назначение обычное: он дает возможность при помощи слабого сигнала управлять намного достаточно сильным.
В частноти, он может применяться как управляемую «заслонку»: отсутствием сигнала на «воротах» блокировать течение тока, подачей — разрешать.

Говоря иначе: это кнопка, которая нажимается не пальцем, а подачей напряжения. В цифровой электронике подобное использование очень популярно.
Транзисторы выпускаются в самых разных корпусах: одинаковый транзистор может внешне смотреться абсолютно по разному.

В прототипировании чаще других встречаются корпусы:
Обозначение на схемах также варьируется в зависимости от типа транзистора и стандарта обозначений, который применялся при создании.

Но не зависимо от вариации, его символ остаётся узнаваемым.

Подключение транзистора к ардуино
Подключение транзистора к ардуино

Биполярные транзисторы

Биполярные транзисторы (BJT, Bipolar Junction Transistors) имеют три контакта:

Подключение транзистора к ардуино

Главной характеристикой биполярного транзистора считается критерий hfe также популярный, как gain. Он отражает во сколько раз больший ток по участку коллектор–эмиттер способен пропустить транзистор в отношении к току база–эмиттер.
К примеру, если hfe = 100, и через базу проходит 0.1 мА, то транзистор пропустит через себя как максимум 10 мА.

Если в данном случае на участке с высоким током находится элемент, который потребляет, к примеру 8 мА, ему будет предоставлено 8 мА, а у транзистора остается «запас». Если же есть элемент, который потребляет 20 мА, ему будут предоставлены только самые большие 10 мА.
Также в документации к каждому транзистору указаны максимально возможные напряжения и токи на контактах.

Превышение данных величин ведёт к избыточному нагреву и сокращению службы, а сильное превышение может привести к разрушению.

NPN и PNP

Подключение транзистора к ардуино

Вышеописанный транзистор — это говоря иначе NPN-транзистор. Именуется он так в виду того, что состоит из трёх слоёв кремния, соединённых в порядке: Negative-Positive-Negative. Где negative — это сплав кремния, который обладает избытком негативных переносчиков заряда (n-doped), а positive — с избытком позитивных (p-doped).

NPN очень продуктивны и популярны в промышленности.
PNP-транзисторы при обозначении выделяются направлением стрелки.

Стрелка всегда указывает от P к N. PNP-транзисторы выделяются «перевёрнутым» поведением: ток не блокируется, когда база заземлена и блокируется, когда через неё идёт ток.

Полевые транзисторы

Полевые транзисторы (FET, Field Effect Transistor) имеют то же назначение, но выделяются устройством внутри. Приватным видом данных элементов являются транзисторы MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor).

Они дают возможность оперировать гораздо высокими мощностями при тех же размерах. А управление самой «заслонкой» выполняется исключительно с помощью напряжения: ток через затвор, в отличии от биполярных транзисторов, не идёт.

Полевые транзисторы обладают тремя контактами:

Подключение транзистора к ардуино

N-Channel и P-Channel

Подключение транзистора к ардуино

По аналогичности с биполярными транзисторами, полевые отличаются полярностью. Выше описали N-Channel транзистор. Они самые популярные.

P-Channel при обозначении отличается направлением стрелки и, снова же, обладает «перевёрнутым» поведением.

Подключение транзисторов для управления сильными элементами

Обычной задачей микроконтроллера считается выключение и включение определённого компонента схемы. Сам микроконтроллер в большинстве случаев имеет скромные характеристики в отношении выдерживаемой мощности.

Так Ардуино, при выдаваемых на контакт 5 В выдержит ток в 40 мА. Мощные моторы или сверхъяркие светоизлучающие диоды могут употреблять сотни миллиампер.

При подключении подобных нагрузок напрямую чип может быстро поломаться. По мимо того для работоспособности некоторых элементов требуется напряжение большее, чем 5 В, а Ардуино с выходного контакта (digital output pin) больше 5 В не может выдать впринципе.

Зато, его без труда хватит для управления транзистором, который со своей стороны будет управлять высоким током. Допустим, нам необходимо подключить длинную светящуюся ленту, которая требует 12 В и при этом потребляет 100 мА:

Подключение транзистора к ардуино

Теперь во время установки выхода в логическую единицу (high), поступающие на базу 5 В откроют транзистор и через ленту потечёт ток — она будет светиться. Во время установки выхода в закономерный ноль (low), база будет заземлена через микроконтроллер, а течение тока заблокированно.
Внимание свое обратите на токоограничивающий резистор R. Он требуется, чтобы при подаче управляющего напряжения не появилось короткое замыкание по маршруту микроконтроллер — транзистор — земля.

Главное — не превысить допустимый ток через контакт Ардуино в 40 мА, благодаря этому необходимо применять резистор номиналом не менее:

тут Ud — это падение напряжения на самом транзисторе. Оно зависит от материала из которого он сделан и в большинстве случаев составляет 0.3 – 0.6 В.

Но абсолютно совсем не нужно держать ток на пределе допустимого. Нужно только, чтобы критерий gain транзистора позволил управлять нужным током.

В нашем случае — это 100 мА. Допустим для применяемого транзистора hfe = 100, тогда нам достаточно будет управляющего тока в 1 мА

Нам подходит резистор номиналом от 118 Ом до 4.7 кОм. Для стойкой работы с одной стороны и маленькой нагрузки на чип со второй, 2.2 кОм — корректный выбор.

Видеоуроки по Arduino. Моторы и транзисторы (5-я серия, ч1)

Если заместо биполярного транзистора применять полевой, можно обойтись без резистора:

Подключение транзистора к ардуино

связывают это с тем, что затвор в подобных транзисторах управляется исключительно напряжением: ток на участке микроконтроллер — затвор — исток отсутствует. А благодаря собственным высоким свойствам схема с применением MOSFET дает возможность управлять очень сильными элементами.

Подключение нагрузки к Ардуино

"Научные статьи" — подборка научно-технических статей радиоэлектронной стилистики: новинки элементов электроники , научные разработки в области радиотехники и электроники , статьи по истории развития радиотехники и электроники , новые технологии и методы построения и разработки радиоэлектронных устройств, перспективные технологии грядущего, нюансы и динамика развития всех направленностей радиотехники и электроники , обзоры выставок радиоэлектронной стилистики.
Большинство новичков, после нескольких обычных экспериментов с программируемыми микроконтроллерами Arduino, пытаются осуществить собственные концепции, но встречаются с довольно распространённой трудностью – подключением нагрузки.
А дело все в том, что на выходах Ардуино можно получить напряжение только 5 В (это уровень логической единицы).

При этом сила тока будет не больше 40 мА. Этих параметров может быть очень мало для большинства внешних схем и узлов.

К примеру, 40 мА не смогут заставить работать большинство электрических двигателей, даже питающихся напряжением 5 В.
Благодаря этому ниже рассмотрим варианты подсоединения разных типов нагрузок.
Главное правило – пуск/останов внешнего блока по логическим уровням "единица-ноль" на выходе Ардуино.

И наиболее целесообразно предусматривать защиту микроконтроллера от перепадов напряжения из подключаемой схемы.
Подключение слабых нагрузок

Самый простой пример – светоизлучающий диод. Большинство подобных диодов имеет максимальный порог по току в 20 мА (0,02А).

Благодаря этому подключать их к Ардуино наиболее целесообразно через токоограничивающий резистор. Как его проссчитать, мы посмотрели в другой статье, на всякий пожарный случай напомним формулу:
Тут R – сопротивление участка цепи, в которую входят и резистор ограничивающий ток, и сам диод (их сопротивления складываются).

Подключение транзистора к ардуино

Но так как свое сопротивление диода ничтожно мало, то им в этой задаче можно просто пренебречь. Тогда приобретаем:

Другими словами при включении в цепь питания резистора номиналом более 250 Ом мы получаем падение силы тока ниже 0,02 А (что и необходимо для светоизлучающего диода).
Точно также можно рассчитывать токоограничивающий резистор для иных элементов.

Типовое включение маломощных элементов на примере того же светоизлучающего диода можно заметить ниже.

Подключение транзистора к ардуино

Рис. 1. Типовое включение маломощных элементов на примере светоизлучающего диода

Многие модели плат Arduino могут активировать встроеную систему токоограничения, тогда резистор может даже не нужно будет.
Подключение мощных нагрузок, питающихся постоянным током

Тут необходимо обговорить отдельно, что внешняя схема должна питаться от иного источника тока/напряжения, который отвечает характеру употребления.
Ардуино может включаться в цепь управления через посредника, к примеру, через транзистор или подобную схему/компонент. Начинаем с обычных биполярных транзисторов.

Через биполярный транзистор
Традиционная схема включения станет смотреться так.

Подключение транзистора к ардуино

Рис. 2. Традиционная схема включения через биполярный транзистор
Номинал резистора, подключённого к базе, приведён например.

В действительности его значение следует вычислить в согласии с ТТХ транзистора (входной уровень напряжения зависит от коэффициента усиления в режиме насыщения и напряжения питания в управляемой цепи).
На роль транзистора подходит фактически любой n-p-n.
Такая схема проста в реализации и доступна по стоимости, однако не подойдет для управления цепями с очень сильными нагрузками.

На самом деле силовые схемы можно включать к Ардуино через полевики.
Стандартная схема включения выглядит так.

Подключение транзистора к ардуино

Рис. 3. Традиционная схема включения через полевой транзистор

Применять полевые транзисторы с небольшой нагрузкой не стоит, так как, во-первых, они медлительны в переключении, а второе, будут основательно греться.
При подключении к затвору применяется все тот же ограничительный резистор, который следует правильно проссчитать исходя из показателей питания и параметров самого полевика.

А второй (10К) – применяется для защиты самого микроконтроллера и исключения помех в работе транзистора (исключает Z-состояние).
В случае подсоединения двигателей или других реактивных нагрузок без защиты наиболее целесообразно предусматривать обратный пробой и установить диод. К примеру, так.

Не обращая внимания на то, что в современных полевых транзисторах диоды часто уже установлены, на деле они справляются не всегда с задачей.

Подключение транзистора к ардуино

Рис. 4. Индуктивная нагрузка
Чтобы увеличить "управляемость" цепи, прекраснее всего подбирать мосфеты с отметкой "Logic Level" (они предназначаются для работы с цифровыми логическими уровнями).

Через транзисторы Дарлингтона
Что именуется "решение из коробки". В радиомагазинах можно отыскать готовые микросхемы, например ULN2003, они собой представляют набор независимых составных транзисторов Дарлингтона.

Схема управления реализовывается достаточно легко.

Подключение транзистора к ардуино

Тут каждый выход Ардуино управляет индивидуальным составным транзистором (выход строго напротив). Если понадобится транзисторы можно включать параллельно (каждый "тянет" нагрузку по 500 мА).
Это фактически прекрасное решение, лишённое большинства минусов, связанных с другими способами.

Твердотельные реле предоставляют полную гальваническую развязку цепи управления и ключевой цепи, в них нет никаких механических деталей, они дают возможность работать с высокими токами и т.д.
Схема подсоединения нагрузки с оптореле станет смотреться так.

Подключение транзистора к ардуино

Рис. 6. Схема подсоединения нагрузки с оптореле
Резистор перед реле в ответе за ограничение тока.

Рассчитывается как и в предыдущих примерах.
Оптореле не подходит исключительно для случаев управления "быстрыми" схемами.
Выше мы обозначили только главные используемые способы.

На деле существует очень много других методов подлючения мощных нагрузок к Ардуино и к остальным микроконтроллерам:

Подключение транзистора к ардуино

Рис. 7. Подлючения мощных нагрузок к Ардуино и к остальным микроконтроллерам через семисторы

2. Через традиционные реле (требуется очередной арбитр для управления самим реле)

Подключение транзистора к ардуино

Рис. 8. П одлючения мощных нагрузок к Ардуино и к остальным микроконтроллерам через традиционные реле

3. Коммутация с одновременной стабилизацией

Подключение транзистора к ардуино

Рис. 9. Коммутация с одновременной стабилизацией

4. Драйвер с защитой от коротких замыканий

Подключение транзистора к ардуино

Рис. 10.

Драйвер с защитой от коротких замыканий

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш объяснение будет первый.

Вы можете оставить собственный объяснение, мнение или вопрос по вышеприведенному материалу:

Подключение транзистора к Ардуино

Подключение полевого транзистора > рассмотрим очень простой способ подсоединения мотора к Arduino — применение транзистора для управления двигателем.
Подключение полевого / биполярного транзистора к Arduino — рассмотрим на этом занятии устройство и использование транзисторов в электронной автоматике.

Запрограммируем работу мотора постоянного тока в зависимости от показаний датчика влаги или фоторезистора. Вспомним применение операторов if, else и рассмотрим вид данных — unsigned int, который часто применяться в языке C++.

Устройство и рабочий принцип транзистора

Транзистором именуется полупроводниковый прибор, который предназначен для усиления и генерирования электрических колебаний. Транзисторы являются ключами (кнопками) в сетях с постоянным током. Биполярные транзисторы могут управлять электрической цепью до 50 В, полевые транзисторы могут управлять устройствами до 100 В (при напряжении на затворе 5 В).

В сетях с электрическим током применяю реле.

Фото. Устройство полевого и биполярного транзистора
При отсутствии напряжения на базе или затворе транзистора, эмиттерный и коллекторный переход находятся в равновесия, токи через них не проходят и равны нулю.

Подобным образом, подавая на базу биполярного транзистора напряжение в 5 В, мы можем включать электрические цепи до 50 Вольт. Сегодня этот изделие из полупроводниковых материалов встречается практически в каждом устройстве (в телефоне, компьютере и т.д.).
Транзисторы считаются основанием для построения микросхем логики, памяти и процессоров компьютеров.

Транзистор — это электронный компонент из полупроводникового материала, в большинстве случаев с тремя выводами, дающий возможность при помощи входного сигнала управлять током большого напряжения. Применение транзистора — это самый простой способ подсоединения к Ардуино мотора постоянного тока.

Как подключить транзистор к Ардуино

Подключить мотор постоянного тока напрямую к цифровым или аналоговым портам Arduino не выйдет. Это вызвано тем, что пины на плате Ардуино не способны выдавать ток более 40 мА.

При этом мотору постоянного тока, в зависимости от нагрузки, нужно сотни миллиампер. Потому и появляется необходимость управления электрической цепью большого напряжения транзистором или Motor Shield L293D.

Для занятий нам потребуются следующие детали:

  • плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
  • макетная плата;
  • 1 биполярный транзистор;
  • 1 мотор постоянного тока;
  • 2 резистора от 1 до 10 кОм;
  • провода «папа-папа» и «папа-мама».

Схема подсоединения мотора постоянного тока к Ардуино
Соберите электрическую цепь, как на рисунке выше.

Если приглядеться к сборке на макетной плате, то вы увидите, что транзистор играет роль кнопки. Если кнопка замыкает электрическую цепь при нажатии на толкатель, то транзистор начинает пропускать ток при подаче напряжения на базу.

Подобным образом, мы можем сделать автоматическое или полуавтоматическое управление мотором на Ардуино.

Скетч. Управление мотором через транзистор

Если вы приметили, то это скетч из занятия — Включение светоизлучающего диода на Ардуино. С точки зрения процессора никаким образом не важно, что подключено к Pin13 — светоизлучающий диод, транзистор или драйвер светоизлучающих диодов для Светового меча на Ардуино.

Внимание свое обратите на то, что резистор R1 подтягивает базу транзистора к земля, а резистор R2 служит в целях защиты порта микроконтроллера от перегрузки.

Скетч. Управление мотором от датчика

Скетч управления двигателем постоянного тока на Ардуино можно написать по-иному. Добавим в схему фоторезистор и сделаем автоматическое включение мотора при снижении уровня освещенности в комнате. Можно еще применять измеритель уровня жидкости или любой иной измеритель.

В скетче мы применяем операторы if и else для управлением (включением/выключением) мотора постоянного тока.

Управление двигателем постоянного тока на Arduino UNO

Технохрень

Опросы

Рубрики

Еще по теме

Подключение транзистора к ардуино

Подключение Mosfet к Aрдуино

Mosfet или МОП-транзистор это такая штука для управления нагрузкой. Типа как реле, но лучше
Бывают N и P типов.

Картинка поможет:

Подключение транзистора к ардуино

Картинку нужно усвоить чтобы потом не путаться в документации. Да, и N-канальные круче в основном

NPN mosfet подключение к arduino

Здесь все без гемора. Вот пара вариантов подсоединения:

Подключение транзистора к ардуино

Если нужно еще и медленно включать/отключать лампочку, либо не на полную мощность, а исключительно на половину к примеру, можно из ардуино пищать шимом, а между затвором и истоком включить еще конденсатор микрофарад на 300. Это необходимо чтобы открыть мосфет на половину..

Но это подойдёт исключительно для маломощной лампочки, поскольку полуоткрытый мосфет имеет некислое внутреннее сопротивление и греется как утюг.
В эту схему подойдёт например мосфет h6n03l.

Но здесь есть нюанс в подборе резюков. Тот, который между ардуино и gate – чем больше сопротивление, тем меньше ток на ноге ардуино и меньше вероятность что она задымится.

И чем больше сопротивление тем очень медленно открывается мосфет. Кароч 150 ом норм для ардуино (Согласно закону ома I = E / R, I = 5 / 150 = 0.033 А — это 33 миллиампера, норм).

Для чего он вообще необходим? А дело все в том, что затвор (gate) у полевика имеет конкретную емкость и считается в какой-то степени конденсатором. Так что в момент переключения через затвор проходят большие токи, которые скорее всего не выдержит ардуина.

Для этого и необходим резистор между gate и пином.
А второй 10 кОм типа подтягивающий резистор – необходим чтобы держать мосфет закрытым и нагрузку выключенной пока порт ардуины в неизвестном состоянии к примеру при загрузке (говоря иначе Z-состояние).

Однако у данной схемы есть косяк – она медленновата. На переключение уйдет 600ns что подходит не для абсолютно всех задач.

Вот фронт и регресс.

Подключение транзистора к ардуино
Подключение транзистора к ардуино

Жёлтая – выход с мосфета, зелено-бирюзово-светло-голубая – выход с ШИМ ардуино. Жёлтая не успевает.

Для решения данной проблемы нужно поставить парочку транзисторов как здесь рекомендуют http://joost.damad.be/2012/09/dimming-12v-led-strip-with-mosfet-and.html

Подключение транзистора к ардуино

Однако это необходимо абсолютно не всегда и в основном достаточно первой схемы. И кстати существует вариант предпочтительней — о нем в конце статьи.

PNP mosfet arduino

Здесь чутка труднее
Если нам нужно на нагрузку подать 5 вольт:

Подключение транзистора к ардуино
  • R1 уменьшает ток на затворе чтобы ардуинка не поломалась
  • R2 подтягивает порт на землю чтобы не было ложных срабатываний
  • D1 диод шотки чтобы не спалить все – он необходим только если нагрузка имеет большую индуктивность – к примеру реле или мотор или еще что-нибудь, где имеется множество намотанной проволки. Кстати для NPN мосфета он тоже необходим. А на переменном токе не требуется, а то задымится)

Если на мотор или лампочку нужно 12 вольт то все чуть сложнее. Чтобы открыть мосфет нам нужно подать 12 вольт на gate, а при этом варианте наш ардуино задымится.

Нужно очередной транзистор так:

Подключение транзистора к ардуино

Здесь Q1 – биполярный транзистор – он то и включает 12 вольт на gate Q2, а R1 необходим чтобы уменьшить ток чтобы ардуино снова таки не задымилась. Работает все так:

  • подаем с ардуино high – q1 начинает проводить ток с коллектора на эмиттер и 12 вольт утекает не в gate q2, а на землю. q2 включает мотор
  • подаем с ардуино low – q1 закрыт и не пропускает ток, 12 вольт через резистор подаются на gate q2, моторчик не вращается. все просто. резистор r2 необходим чтобы уменьшить ток q1 и q2 чтобы он не задымились

Управлять более чем 12 вольт можно, к примеру 24 вольтами, если q1 удержит. Чтобы наверное можно дополнить диод D2:

Подключение транзистора к ардуино

Рулим 220 вольтами при помощи мосфета

Мосфетом не очень комфортно рулить 220 вольтами. Ну всяким извращенцам это нравится Вот пример схемы:

Управление нагрузкой Arduino, что для чего

Подключение транзистора к ардуино

Эта схема регулятора света для лампочек, при помощи ШИМ разрешается менять яркость. Детальнее здесь http://www.learningelectronics.net/circuits/dimmer-with-mosfet.html

А для нормального управления нагрузкой в 220 вольт заместо мосфетов можно применять:

  • симисторы типа bt131. Если необходима мягкая регулировка света, то необходимо делать что-то вроде этого:
    Подключение транзистора к ардуино

    Кратко лишь потому, что напряжение переменое, нужно будет при помощи прерывания отлавливать момент когда наиболее целесообразно открыть симистор, и сделать из обыкновенной фазы что-то вроде этого:

    Подключение транзистора к ардуино

    Детальнее здесь http://www.cyber-place.ru/showthread.php?t=525

  • транзисторы дарлингтона
  • КР1182ПМ1 (не особо надежно, по впечатлениям дохнут они)

Подключение Mosfet к Ардуино по-хорошему

Для подобных вещей люди собственно выдумали специализированные драйверы типа данных http://voltmaster-samara.ru/catalog/drajvery-mop-i-igbt-tranzistorov
Здесь уж народ издевается над МОП транзисторами как желает

Подключение транзистора к ардуино

Смысл в том, что драйвер необходим как раз для согласования пяти вольт с выводов ардуино (а еще других микроконтроллеров) с уровнями, нужными для управления затворами мосфетов.
На картинке первые две схемы а) и б) не очень, так как из-за кривых рук разработчика все может задымится. Зато вторые норм.

И кстати если нужно применять ШИМ — то лучше подобрать высокоскоростной драйвер типа TC4420.

Выбор MOSFET для подсоединения к ардуино

Качаем даташит, к примеру для FQP30N06. В первую очередь на что нужно обращать собственное внимание это ток и вольты:

Подключение транзистора к ардуино

Второе — определить по такой вот диаграмме падение напряжения. К примеру если мы рулим лампочкой с потреблением 2А, а для управления применяем 5 вольт на gate:

Подключение транзистора к ардуино

Падение напряжения будет где нибудь 5,4 вольта и нам лучше найти что нибудь менее нагревательное
Третье — нужно если применяется ШИМ — время закрытия-открытия:

Подключение транзистора к ардуино

Если прокосячить с частотой, дать большую чем он может вынуть, то транзюк перегреется.

Подключение транзистора к ардуино

Дата поста: 20-08-2013

В течении определенного времени любой пользователь Arduino думает об управлении не только светоизлучающими диодами и устройствами с напряжением до 5 вольт, но и об управлении соленоидами, моторами, лентами дюралайт и т.д., которые применяют 12 и больше вольт. В данной заметке будет рассмотрено как можно работать с большим напряжением с применением MOSFET и ардуино.
В данной заметке будет рассматриваться MOSFET транзистор — металл-оксид-полупроводник полевой транзистор, в особенности** RFP30N06LE**, но также можно работать и с другими.
Начинаем с того, что MOSFET это транзистор, но особенного типа.
Транзисторы имеют 3 вывода, которые имеют 2 обычные функции, первая — переключение, вторая — усиление (в этом примере рассматривается первая функция — переключатель). Выходы называются так: Вход (Источник), он же Source, Выход (Слив) — Drain, и Управление (Ворота, Затвор) — Gate.

При отправке сигнала большого уровня к Gate (управляющий вывод), транзистор включается и дает возможность току течь от источника (Source) к сливу (Drain).
Подобным образом, мы подключим наш мотор, соленоид или лампу к V +, однако не к земля (V-). Землю мы подсоединяем к сливу (Drain) транзистора.

Когда наш Arduino отправляет сигнал большого уровня на Gate транзистора, он переключает транзистор (соединяет Source и Drain) и замыкает цепь для мотора, соленоида, или лампы.

Подсоединяем мотор к Arduino (схема 1)

Подключение транзистора к ардуино

Подсоединяем соленоид к Arduino (схема 2)

Подключение транзистора к ардуино

Управление мощной нагрузкой с помощью биполярного транзистора

Подсоединяем ламу к Arduino (схема 3)

Подключение транзистора к ардуино

Подключение / Для чего диод применяется?

Эта схема неимоверно проста. Только одна часть, которая вызывает вопросы — применение стягивающего резистора (Pull down).

Резистор держит невысокий уровень на Gate, когда Arduino не отправляет сигнал большого уровня. А дело все в том, что если плохие провода, к примеру, сигнал может плавать, и когда Arduino не отправляет сигнал, остаточное напряжение может оставаться и транзистор может самопроизвольно включаться. Резистор же стягивает остаточное напряжение к земля.

Также на схемах 1 и 2 вы можете заметить диод. При подключении устройства с катушкой (Coil), будь то реле, соленоид или мотор всегда примените диод. Что будет если мы его не будем применять?

Когда вы перестаёте питать катушку обратное напряжение, бывает до нескольких сотен вольт, направляется обратно. Это продолжается только пару микросекунд, но этого вполне достаточно, чтобы убить наш MOSFET. Так что этот диод позволяет току идти в одну сторону, в основном, в неверной ориентации и ничего не выполняет.

Но когда происходит скачок напряжения ток течет в противоположном направлении, диод позволяет ему течь обратно на спираль, а не на транзистор.
Нам понадобится диод очень быстро реагирующий на отдачу, и достаточно крепкий, чтобы на себя возложить нагрузку.

Чем MOSFET лучше БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

Нам подойдут диоды 1N4001 или SB560. Если вам необходима добавочная защита, тогда можно применить оптоизолятор между Arduino и транзистором. Оптоизолятор отделяет две стороны цепи, и большое напряжение не сможет вернуться в микроконтроллер, и не убьёт его.

Также обязательно поймете, что подключаете диод правильно! Полосой (в большинстве случаев серебристой) к плюсу (V+), иначе толку от него будет ноль, и способен выполнить даже хуже.

Минусы / Ограничения

Транзисторы, например RFP30N06LE подойдут для управления мощных устройств с вашего Arduino, однако у них есть некоторые ограничения. Это нынешняя конфигурация есть смысл исключительно для переключения DC ток, так что не стоит пытаться это с AC источником, а еще MOSFET-транзисторы имеют ограничения, например напряжение и силу тока. RFP30N06LE может обрабатывать переключения до 60В, а сила тока ограничена 30А (с отопительным прибором и правильным подключением), также очень и очень важно применять теплоотвод при силе тока более нескольких ампер, так как в этом случае во время работы транзистора выделяется очень и очень много тепла.

В большинстве случаев можно просто припаять выгнутый кусочек металла на к спинке, просто чтобы рассеять тепло. Нужно обратить внимание, что при применении нескольких транзисторов не припаивайте к общему теплообменнику, примените на каждый транзистор отдельный отопительный прибор, так как у данных транзисторов спинка соединена с Выходом (Drain)! Это важно.

Также хочу подчеркнуть, что для AC тока лучше примените реле.

Fade it / Применяем ШИМ

Вы знаете, на Arduino есть PWM (ШИМ) выходы, отчего же нам ими не воспользоваться? Да, PWM — это то, что дает возможность применять analogWrite (PIN, значение).

PWM в действительности не аналоговый выход. Arduino на самом деле пульсирует (моментально) от 0 до 5V так что усредненное напряжение находится где нибудь между 0 и 5в.

Мы можем подключить к PWM выходу наш транзистор и управлять яркостью света, скоростью мотора и т.д. так, словно мы подключили их напрямую к Arduino. Для этого необходимо просто удостовериться, что транзистор подключен к PWM выходу Arduino.

Код / Скетч для Arduino

Вам навряд ли пригодится этот код, вы просто отправить сигнал большого уровня к Gate и БАМ. Оно работает.

Но я набросал код для вас, благодаря этому вы можете потестировать его с применением ШИМ. (Есть смысл исключительно для мотора или лампочки, не для соленоида).