/ / Tranzistor kao prekidač - korištenje tranzistora

Tranzistor kao prekidač - korištenje tranzistora

tranzistori

Kada se koristi kao pojačalo AC signala,Tranzistori Naponski napon na bazi se primjenjuje tako da uvijek djeluje unutar svoje "aktivne" regije, odnosno koristi se linearni dio krivulja izlaznih karakteristika.

Međutim, oba NPN i PNP tipa bipolarni tranzistori mogu biti napravljeni da rade kao "ON / OFF" tip kruto stanje prekidač pomicanjem tranzistora baze terminala drugačije nego da za signal pojačalo.

Statički prekidači su jedan od glavnihaplikacije za korištenje tranzistora za prebacivanje DC izlaza "ON" ili "OFF". Neki izlazni uređaji, kao što su LED diode, zahtijevaju samo nekoliko miliampera na DC naponima na logičkoj razini i stoga ih može izravno upravljati izlaz logičkih vrata. Međutim, uređaji velike snage, kao što su motori, solenoidi ili svjetiljke, često zahtijevaju veću snagu od one koju isporučuje obična logička vrata pa se koriste tranzistorski prekidači.

Ako sklop koristi Bipolarni tranzistor kao prekidač, onda biasinga tranzistora, bilo NPN ili PNP je uređen za rad tranzistora na obje strane krivulja "I-V" karakteristika koje smo vidjeli ranije.

Područja rada tranzistorskog prekidača poznata su kao Regija zasićenja i Područje prekida, To znači da možemo ignoriratiradno strujanje Q-točke i djelitelja napona potrebnog za pojačanje, te korištenje tranzistora kao prekidača, vođenjem naprijed-nazad između "potpuno isključenih" (cut-off) i "potpuno-ON" (zasićenja) regija kao što je prikazano ispod.

Regulatori tranzistorskog prekidača

područje djelovanja tranzistorskog prekidača

Ružičasto zasjenjeno područje na dnu krivuljepredstavlja "Cut-off" područje, dok plavo područje lijevo predstavlja područje "zasićenja" tranzistora. Oba ova tranzistorska područja definirana su kao:

1. Područje prekida

Ovdje su radni uvjeti tranzistora nula ulazne struje baze (IB nula izlazne struje kolektora (IC ) i maksimalni napon kolektora (VCE ) što rezultira velikim slojem osiromašenja i strujanjem kroz uređaj. Stoga je tranzistor uključen "Fully-OFF".

Značajke prekida

tranzistor u prekidaču
  • • Ulaz i baza su uzemljeni (0v)
  • • Napon baznog odašiljača VBITI <0.7v
  • • Spajanje baznog odašiljača je obrnuto pristrano
  • • Spoj baze-kolektor je obrnut pristran
  • • Tranzistor je "potpuno isključen" (područje isključivanja)
  • • Nema struje kolektora (IC = 0)
  • • VOd = VCE = VCC = ”1
  • • Tranzistor radi kao "otvoreni prekidač"

Tada možemo definirati "cut-off regiju" ili "OFF mod" kada koristimo bipolarni tranzistor kao prekidač, a oba spoja se mijenjaju, VB <0.7v i IC = 0. Za PNP tranzistor, potencijalni emiter mora biti negativan u odnosu na bazu.

2. Regija zasićenja

Ovdje će tranzistor biti pristran tako daprimijenjena je maksimalna količina bazne struje, što rezultira maksimalnom strujom kolektora što rezultira minimalnim padom napona kolektora što rezultira što je iscrpljujući sloj što je moguće manji i maksimalna struja koja teče kroz tranzistor. Stoga je tranzistor uključen "Fully-ON".

Karakteristike zasićenja

prekidač tranzistora u zasićenju
  • • Ulaz i baza su spojeni na VCC
  • • Napon baznog odašiljača VBITI > 0.7v
  • • Spajanje baznog odašiljača je usmjereno prema naprijed
  • • Spajanje baznog kolektora je prednaponsko
  • • Tranzistor je "potpuno uključen" (područje zasićenja)
  • • Maks. Struja kolektora (IC = Vcc / RL )
  • • VCE = 0 (idealno zasićenje)
  • • VOd = VCE = ”0
  • • Tranzistor radi kao "zatvoreni prekidač"

Tada možemo definirati "područje zasićenja" ili "ON mod" kada koristimo bipolarni tranzistor kao prekidač, a oba spoja naprijed pristran, VB > 0.7v i IC = Maksimalno. Za PNP tranzistor, potencijalni emiter mora biti pozitivan u odnosu na bazu.

Tada tranzistor djeluje kao “jednopolni”prekidač za jednokratno bacanje (SPST). Sa nultim signalom koji se primjenjuje na bazu tranzistora on se okreće "OFF", djelujući kao otvoreni prekidač i nulta struja kolektora. S pozitivnim signalom koji se primjenjuje na bazu tranzistora, on se okreće "ON" i djeluje kao zatvoreni prekidač i maksimalna struja struje teče kroz uređaj.

Najjednostavniji način prebacivanja umjerenog i visokogkoličina energije je da se koristi tranzistor s izlazom otvorenog kolektora i terminal emitera tranzistora spojen izravno na masu. Kada se koristi na taj način, izlaz otvorenog kolektora tranzistora može tako „potonuti“ napon vanjskog napajanja na tlo, čime se kontrolira svako priključeno opterećenje.

Primjer NPN tranzistora kao prekidačaKoristi se za upravljanje relejem. Kod induktivnih opterećenja, kao što su releji ili solenoidi, preko opterećenja se postavlja zamašna dioda koja raspršuje povratni EMF generiran induktivnim opterećenjem kada se tranzistor isključi i tako štiti tranzistor od oštećenja. Ako je opterećenje vrlo velike struje ili napona, kao što su motori, grijači itd., Tada se struja opterećenja može kontrolirati pomoću odgovarajućeg releja kao što je prikazano.

Osnovni NPN tranzistorski krug uključivanja

npn tranzistor kao prekidač

Krug je sličan krugu Zajednički emiter smo pogledali u prethodnim tutorijalima. Razlika je u ovom trenutku da se za rad tranzistora kao prekidača tranzistor mora okrenuti ili potpuno "OFF" (cut-off) ili potpuno "ON" (zasićen). Idealni tranzistorski prekidač imao bi beskonačnu otpornost kruga između kolektora i odašiljača kada bi bio potpuno isključen, što je rezultiralo nultom strujom koja teče kroz nju i nultom otpornošću između kolektora i odašiljača kada se uključi "potpuno-ON", što dovodi do maksimalnog strujanja.

U praksi kada je tranzistor isključen, male struje curenja prolaze kroz tranzistor, a kada je potpuno "ON" uređaj ima nisku vrijednost otpora uzrokujući mali napon zasićenja (V)CE ) preko njega. Iako tranzistor nije savršen prekidač, u oba područja prekida i zasićenja snaga koja se troši tranzistorom je na minimumu.

Da bi se struja baznog toka, bazaulazni priključak mora biti pozitivniji od emitera povećavajući ga iznad 0,7 volta potrebnog za silicijsku napravu. Variranjem ovog napona osnovnog emitera VBITI, Struja baze je također promijenjena i koja zauzvrat kontrolira količinu struje kolektora koja teče kroz tranzistor kao što je prethodno opisano.

Kada maksimalna struja kolektora teče, tranzistor se kaže zasićen, Vrijednost osnovnog otpornika određuje koliko je ulaznog napona potrebno i odgovarajuću baznu struju za potpuno uključivanje tranzistora.

Tranzistor kao primjer sklopke br

Korištenje vrijednosti tranzistora iz prethodnogtutoriali od: β = 200, Ic = 4mA i Ib = 20uA, pronađite vrijednost osnovnog otpornika (Rb) potrebnog za potpuno prebacivanje opterećenja "ON" kada napon ulaznog terminala prelazi 2,5V.

Oslonac otpornika na tranzistoru

Sljedeća najniža vrijednost je: 82kΩ, što jamči da je prekidač tranzistora uvijek zasićen.

Tranzistor kao primjer sklopke br

Ponovno koristeći iste vrijednosti, pronađite minimumOsnovna struja potrebna za okretanje tranzistora "potpuno uključeno" (zasićeno) za opterećenje koje zahtijeva struju od 200mA kada se ulazni napon poveća na 5.0V. Također izračunajte novu vrijednost Rb.

Struja baze tranzistora:

struja baze tranzistora

Otpor baze tranzistora:

otpornost baze tranzistora

Tranzistorske sklopke koriste se za širok rasponaplikacija kao što su međusobno povezivanje velikih strujnih ili visokonaponskih uređaja kao što su motori, releji ili svjetiljke s niskonaponskim digitalnim IC-ovima ili logičkim vratima kao što su I vrata ili IL-vrata. Ovdje, izlaz iz digitalne logike vrata je samo 5 V, ali uređaj koji se kontrolira može zahtijevati 12 ili čak 24 volti opskrbe. Ili opterećenje kao što je DC motor možda će morati kontrolirati brzinu pomoću niza impulsa (modulacija širine impulsa). tranzistor prekidači će nam omogućiti da to učinimo brže i lakše nego s konvencionalnim mehaničkim prekidačima.

Digitalna sklopka tranzistorske logike

prekidač tranzistora digitalne logike

Osnovni otpornik, Rb je potreban za ograničavanje izlazne struje iz logičkih vrata.

PNP tranzistorski prekidač

Također možemo koristiti PNP tranzistore kao prekidač,razlika ovaj put je da je opterećenje spojeno na zemlju (0v) i PNP tranzistor prebacuje snagu na njega. Za uključivanje PNP tranzistora kao prekidača "ON", priključak baze priključen je na uzemljenje ili nulti volt (LOW) kao što je prikazano.

PNP tranzistorski krug

pnp tranzistor kao prekidač

Jednadžbe za izračunavanje bazeotpor, struja kolektora i naponi su potpuno isti kao za prethodni NPN tranzistorski prekidač. Razlika ovaj put je da smo prebacivanje snage s PNP tranzistor (izvor struje) umjesto prebacivanje tlo s NPN tranzistor (potonuće struje).

Darlington tranzistorski prekidač

Ponekad je istosmjerna struja dobitak bipolarnogtranzistor je prenizak za izravno prebacivanje struje opterećenja ili napona, tako da se koriste višestruki tranzistori. Ovdje se mali ulazni tranzistor koristi za prebacivanje "ON" ili "OFF" mnogo većeg izlaznog tranzistora struje. Da bi se maksimizirao dobitak signala, dva tranzistora su spojena u "Complementary Gain Compounding Configuration" ili što se češće naziva "Konfiguracija u Darlingtonu"Faktor pojačanja je proizvod dvaju pojedinačnih tranzistora."

Darlingtonovi tranzistori jednostavno sadrže dva pojedinačna bipolarna NPN ili PNPTip tranzistora međusobno povezanih tako da se trenutni dobitak prvog tranzistora množi s onim strujnog pojačanja drugog tranzistora kako bi se proizveo uređaj koji djeluje kao jedan tranzistor s vrlo visokim strujnim pojačanjem za mnogo manju baznu struju. Ukupna strujna dobit Beta (β) ili hfe vrijednost Darlingtonova uređaja je proizvod dva pojedinačna dobitka tranzistora i daje se kao:

darlington tranzistor trenutni dobitak

Dakle, Darlingtonovi tranzistori s vrlo visokim vrijednostima βi visoke struje kolektora su moguće u usporedbi s jednim tranzistorskim prekidačem. Na primjer, ako prvi ulazni tranzistor ima trenutni dobitak od 100, a drugi tranzitni tranzistor ima trenutni dobitak od 50, tada će ukupna strujna dobit biti 100 * 50 = 5000. , tada je Darlingtonova struja samo 200mA / 5000 = 40uA. Veliko smanjenje od prethodnih 1mA za jedan tranzistor.

Primjer dviju osnovnih tipova Darlingtonovih konfiguracija tranzistora dani su u nastavku.

Darlingtonove konfiguracije tranzistora

Darlingtonov tranzistor kao prekidač

Gornji NPN Darlington tranzistorski prekidačKonfiguracija prikazuje kolektore dvaju tranzistora povezanih zajedno s odašiljačem prvog tranzistora spojenog na bazni terminal drugog tranzistora, dakle struja odašiljača prvog tranzistora postaje bazna struja drugog tranzistora koji ga uključuje "ON".

Prvi ili ulazni tranzistor primaulaznog signala u bazu. Ovaj tranzistor ga pojačava na uobičajeni način i koristi ga za pogon drugih većih "izlaznih" tranzistora. Drugi tranzistor ponovno pojačava signal, što rezultira vrlo visokim dobitkom struje. Jedna od glavnih značajki Darlingtonovi tranzistori je njihova visoka trenutna dobit u usporedbi s jednim bipolarnim tranzistorima.

Kao i njegova visoka povećana struja i naponMogućnost prebacivanja, još jedna prednost "Darlington tranzistorskog prekidača" je u njegovim visokim brzinama prebacivanja što ih čini idealnim za upotrebu u inverterskim krugovima, rasvjetnim strujnim krugovima i primjenama za upravljanje motorom istosmjernog motora ili koračni motor.

Jedna razlika u razmatranju kod korištenja Darlingtonovih tranzistora u odnosu na konvencionalne jednostruke bipolarne tipove kada se koristi tranzistor kao prekidač je da ulazni napon baznog emiteraBITI ) za silikonske uređaje mora biti veći za oko 1.4v zbog serijskog spoja dva PN spoja.

Tranzistor kao prekidač Sažetak

Zatim sažeti kada koristite a Tranzistor kao prekidač primjenjuju se sljedeći uvjeti:

  • Tranzistorske sklopke mogu se koristiti za prebacivanje i kontrolu svjetala, releja ili čak motora.
  • Kada se koristi bipolarni tranzistor kao prekidač, oni moraju biti ili "u potpunosti isključeni" ili "potpuno uključeni".
  • Tranzistori koji su u potpunosti "uključeni" su u svom Zasićenje regija.
  • Tranzistori koji su u potpunosti "OFF" su u svom Odrezati regija.
  • Kada se koristi tranzistor kao prekidač, mala struja baze kontrolira mnogo veću struju opterećenja kolektora.
  • Kada se koriste tranzistori za prebacivanje induktivnih opterećenja kao što su releji i solenoidi, koristi se "Dioda zamašnjaka".
  • Kada je potrebno kontrolirati velike struje ili napone, Darlingtonovi tranzistori može se koristiti.
  • Konfiguracije Darlingtonovog tranzistora mogu se izvesti spajanjem dvaju tranzistora zajedno.

U sljedećem vodiču tranzistori, pogledat ćemo rad križanjatranzistor s efektom polja poznat kao JFET. Također ćemo iscrtati krivulje izlaznih karakteristika koje su uobičajeno povezane s JFET krugovima pojačala kao funkciju napona izvora do napona na ulazu.

Komentari (0)
Dodaj komentar