Главни уређај у електричној и електронској домени је регулисани вентил који омогућава слаб сигнал да регулише већу количину протока слично млазници која регулише проток воде из пумпи, цеви и других. У једном периоду, овај регулисани вентил који је уведен у електрично подручје су вакуумске цеви. Примена и употреба вакуумских цеви су били добри, али компликација због тога била је велика и потрошња огромне електричне енергије која се испоручивала као топлота што је скратило животни век цеви. Као компензацију за ово питање, транзистор је био уређај који је пружио добро решење које одговара захтевима целокупне електричне и електронске индустрије. Овај уређај изумио је „Виллиам Схоцклеи“ 1947. године. Да бисмо разговарали о томе више, заронимо у детаљну тему сазнања шта је транзистор , Имплементација транзистор као прекидач , и многе карактеристике.

Шта је транзистор?

Транзистор је полуводички уређај са три терминала који се могу користити за пребацивање апликација, појачавање слабих сигнала, а у количинама од хиљада и милиона транзистора су међусобно повезани и уграђени у малени интегрисани круг / чип, који чини рачунарске меморије. Транзисторски прекидач, који се користи за отварање или затварање кола, што значи да се транзистор обично користи као прекидач у електронским уређајима само за нисконапонске апликације због свог ниског напона снага потрошња. Транзистор ради као прекидач када је у пререзаним и засићеним областима.

Врсте БЈТ транзистора

У основи, транзистор се састоји од два ПН-споја, ти спојеви настају сендвичем Н-типа или П-типа полупроводник материјал између пара супротног типа полупроводничких материјала.

Биполарни спој транзистори се класификују у типове

НПН
ПНП

Транзистор има три терминала, и то Басе, Емитер , и Цоллецтор. Емитер је јако допиран терминал и он емитује електроне у базно подручје. Базни терминал је лагано допиран и пропушта електроне убризгане емитором на колектор. Колекторски терминал је интермедијарно допиран и сакупља електроне из базе.

Транзистор типа НПН је састав два полупроводничка материјала допирана Н-типом између полупроводничког слоја допираног П-типом, као што је приказано горе. Слично томе, транзистори типа ПНП су састав два полупроводничка материјала допирана П-типом између слоја полупроводника допираног Н-типом, као што је приказано горе. Функционисање и НПН и ПНП транзистора је исто, али се разликује у погледу њихове пристрасности и поларитета напајања.

Транзистор као прекидач

Ако коло користи БЈТ транзистор као преклопник х, тада је одступање транзистора, било НПН или ПНП, распоређено за управљање транзистором са обе стране доле приказаних кривих И-В карактеристика. Транзистор се може користити у три режима, активном, засићеном и одсеченом делу. У активном региону транзистор ради као појачало. Као транзисторски прекидач ради у две регије, а то су Регија засићења (потпуно укључено) и Пресечени регион (потпуно ИСКЉУЧЕНО). Тхе транзистор као дијаграм кола прекидача је

Транзистор као прекидач

Оба типа НПН и ПНП транзистора могу се користити као прекидачи. Неколико апликација користи транзистор снаге као преклопни алат. Током овог стања можда неће бити потребе за употребом другог сигналног транзистора за погон овог транзистора.

Начини рада транзистора

Из горњих карактеристика можемо приметити, ружичасто осенчено подручје на дну кривина представља Резани део, а плаво подручје лево представља Област засићења транзистора. ови транзисторски региони су дефинисани као

Пресечени регион

Услови рада транзистора су нулта улазна основна струја (ИБ = 0), нулта излазна струја колектора (Иц = 0) и максимални напон колектора (ВЦЕ) што резултира великим слојем исцрпљивања и без струје која пролази кроз уређај.

Због тога је транзистор пребачен у положај „Потпуно искључено“. Тако можемо дефинисати граничну област када користимо биполарни транзистор као прекидач као оно што смета, спојеви НПН транзистора су обрнуто пристрасни, ВБ<0.7v and Ic=0. Similarly, for PNP transistors, the emitter potential must be –ve with respect to the base of the transistor.

Режим одсецања

Тада можемо да дефинишемо „граничну област“ или „режим ИСКЉУЧЕНО“ када користимо биполарни транзистор као прекидач као, оба споја обрнуто пристрасна, ИЦ = 0 и ВБ<0.7v. For a PNP transistor, the Emitter potential must be -ve with respect to the base terminal.

Карактеристике одсеченог региона

Карактеристике резане регије су:

И основни и улазни терминали су уземљени, што значи ‘0’в
Ниво напона на споју база-емитер је мањи од 0,7 в
Спој база-емитер је у обрнуто пристрасном стању
Овде транзистор функционише као ОТВОРЕНИ прекидач
Када је транзистор у потпуности ИСКЉУЧЕН, он се помера у одсечено подручје
Спој база-колектор је у обрнуто пристрасном стању
На прикључку колектора неће бити протока струје, што значи да је Иц = 0
Вредност напона на споју емитер-колектор и на излазним стезаљкама је ‘1’

Регија засићења

У овом региону ће транзистор бити пристран тако да се примени максимална количина основне струје (ИБ), што резултира максималном струјом колектора (ИЦ = ВЦЦ / РЛ), а затим резултира минималним напоном колектора-емитора (ВЦЕ ~ 0) кап. У овом стању, слој исцрпљивања постаје онолико мали колико је могућа и максимална струја која пролази кроз транзистор. Због тога је транзистор укључен у потпуности.

Режим засићења

Дефиниција „региона засићења“ или „ОН режима“ када се користи биполарни НПН транзистор као прекидач, оба споја су пристрасна унапред, ИЦ = максимум и ВБ> 0,7 в. За ПНП транзистор, потенцијал емитера мора бити + вец у односу на базу. Ово је рад транзистора као прекидача .

Карактеристике регије засићења

Тхе карактеристике засићења су:

И основни и улазни терминали повезани су на Вцц = 5в
Ниво напона на споју база-емитер је већи од 0,7 в
Спој база-емитер је у унапред пристрасном стању
Овде транзистор функционише као прекидач ЗАТВОРЕНО
Када је транзистор потпуно ИСКЉУЧЕН, он се помера у подручје засићења
Спој база-колектор је у унапред пристрасном стању
Проток струје на прикључку колектора је Иц = (Вцц / РЛ)
Вредност напона на споју емитер-колектор и на излазним стезаљкама је „0“
Када је напон на споју колектор-емитер ’0’, то значи идеално стање засићења

Осим тога рад транзистора као прекидача може се детаљно објаснити као у наставку:

“и или таблица истинитости врата ”

Транзистор као прекидач - НПН

У зависности од примењене вредности напона на основној ивици транзистора, одвија се функција пребацивања. Када постоји добра количина напона који износи ~ 0,7 В између емитора и ивица базе, тада је проток напона на колектору до ивице емитора нула. Дакле, транзистор у овом стању делује као прекидач и струја која пролази кроз колектор сматра се транзисторском струјом.

На исти начин, када на улазном прикључку нема напона, транзистор функционише у прекинутој области и функционише као отворени круг. У овом начину пребацивања, прикључено оптерећење у контакту са тачком укључивања где ово делује као референтна тачка. Дакле, када транзистор пређе у стање „УКЉУЧЕНО“, постојаће проток струје од терминала извора до земље путем оптерећења.

НПН транзистор као прекидач

Да бисмо били јасни ове методе пребацивања, размотримо пример.

Претпоставимо да транзистор има основну вредност отпора 50кОхм, отпор на ивици колектора 0,7кОх и примењени напон 5В и сматра бета вредност 150. На основну ивицу се примењује сигнал који варира између 0 и 5В . То значи да се излаз колектора посматра модификовањем вредности улазног напона које су 0 и 5В. Размотрите следећи дијаграм.

Када је В._ОВО= 0, онда И_Ц.= В_ДЦ/ Р._Ц.

ИЦ = 5 / 0,7

Дакле, струја на колекторском терминалу је 7,1 мА

Како је бета вредност 150, онда је Иб = Иц / β

Иб = 7,1 / 150 = 47,3 µА

Дакле, основна струја је 47,3 µА

Са горе наведеним вредностима, највећа вредност струје на прикључку колектора је 7,1 мА у стању напон колектора до емитора је нула, а основна вредност струје је 47,3 µА. Дакле, показало се да када се вредност струје на основној ивици повећа изнад 47,3 µА, тада се НПН транзистор помера у подручје засићења.

Претпоставимо да транзистор има улазни напон 0В. То значи да је основна струја „0“ и када је спој емитора уземљен, тада емитер и основни спој неће бити у стању пристрасности унапред. Дакле, транзистор је у режиму ИСКЉУЧЕНО, а вредност напона на ивици колектора је 5В.

Вц = Вцц - (ИцРц)

= 5-0

Вц = 5В

Претпоставимо да транзистор има улазни напон од 5В. Овде се тренутна вредност на основној ивици може сазнати помоћу Кирцххофф-ов принцип напона .

Иб = (Ви - Вбе) / Рб

Када се узме у обзир силицијумски транзистор, он има Вбе = 0,7В

Дакле, Иб = (5-0,7) / 50

Иб = 56,8µА

Дакле, показало се да када се вредност струје на основној ивици повећа изнад 56,8 µА, тада се НПН транзистор помера у подручје засићења при улазном стању од 5В.

Транзистор као прекидач - ПНП

Функција пребацивања и за ПНП и за НПН транзисторе је слична, али је разлика у томе што у ПНП транзистору проток струје иде од основног терминала. Ова преклопна конфигурација се користи за негативне спојеве уземљења. Овде основна ивица има негативну пристраност у односу на ивицу емитора. Када је напон на прикључку базе већи -ве, тада ће доћи до протока основне струје. Да би било јасно, када постоје врло минимални или -ве напонски вентили, ово транзистор чини кратко спојеним ако није отворени или иначе висока импеданса .

“пројекат соларних панела за праћење сунца ”

Код ове врсте везе, оптерећење је повезано са преклопним излазом заједно са референтном тачком. Када је ПНП транзистор у стању ОН, струја ће тећи од извора до оптерећења, а затим до земље преко транзистора.

ПНП транзистор као прекидач

Као и код рада НПН транзистора, и улаз ПНП транзистора је на основној ивици, док је терминал емитора повезан са фиксним напоном, а колекторски терминал повезан је са земљом преко терета. Слика испод објашњава коло.

Овде је основни прикључак увек у негативном стању пристраности у складу са ивицом емитора и базом коју је повезао на негативној страни и емитер на позитивној страни улазног напона. То значи да је напон на бази емитора негативан, а напон емитора на колектору позитиван. Дакле, постојаће проводљивост транзистора када напон емитора има позитивнији ниво од нивоа базне и колекторске стезаљке. Према томе, напон на бази требао би бити негативнији од напона осталих терминала.

Да бисмо знали вредност колекторских и базних струја, требају нам изрази у наставку.

Иц = Ие - Иб

Иц = β. Један

Где је Уб = Иц / β

Да бисмо били јасни ове методе пребацивања, размотримо пример.

Претпоставимо да кругу оптерећења треба 120 мА, а бета вредност транзистора је 120. Тада је тренутна вредност потребна да би транзистор био у режиму засићења

Иб = Иц / β

= 120 мАмп / 100

Иб = 1 мАмп

Дакле, када постоји основна струја од 1 мАмп, тада је транзистор у потпуности у стању ОН. Док је у практичним сценаријима приближно 30-40 процената више струје потребно за правилно засићење транзистора. То значи да је основна струја потребна за уређај 1,3 мАмп.

Преклопни рад Дарлингтон транзистора

У неколико случајева тренутни добитак једносмерне струје у БЈТ уређају је врло минималан за директно пребацивање напона или струје оптерећења. Због тога се користе преклопни транзистори. У овом стању је укључен мали транзисторски уређај за УКЉУЧЕЊЕ и ИСКЉУЧЕЊЕ прекидача и повећана вредност струје за регулацију излазног транзистора.

Да би се појачало појачање сигнала, два транзистора су повезана на начин „конфигурације комплементарног појачања“. У овој конфигурацији фактор појачања резултат је производа два транзистора.

Дарлингтонски транзистор

Транзистори Дарлингтон обично се укључују са два биполарна ПНП и НПН типа транзистора, где су они повезани на начин да се вредност појачања почетног транзистора помножи са вредношћу појачања другог транзисторског уређаја.

Ово даје резултат где уређај функционише као један транзистор који има максимално појачање струје чак и за минималну основну вредност струје. Целокупно струјно појачање Дарлингтоновог прекидачког производа продукт је вредности тренутног појачања и ПНП и НПН транзистора и ово је представљено као:

β = β1 × β2

Са горњим тачкама, Дарлингтонови транзистори који имају максималне вредности β и колекторске струје потенцијално су повезани са пребацивањем једног транзистора.

На пример, када улазни транзистор има вредност појачања струје 100, а други вредност појачања 50, тада је укупни добитак струје

β = 100 × 50 = 5000

Дакле, када је струја оптерећења 200 мА, тада је тренутна вредност у Дарлингтоновом транзистору на основном прикључку 200 мА / 5000 = 40 µАмп, што је велики пад у поређењу са претходних 1 мАмп за један уређај.

Дарлингтон Цонфигуратионс

У Дарлингтоновом транзистору постоје углавном два типа конфигурације, а то су

Конфигурација прекидача Дарлингтоновог транзистора показује да су колекторски терминали два уређаја повезани са емитерским терминалом почетног транзистора који има везу са основном ивицом другог транзисторског уређаја. Дакле, тренутна вредност на терминалу емитора првог транзистора формираће се као улазна струја другог транзистора, што га доводи у стање Он.

Први улазни транзистор свој улазни сигнал добија на основном терминалу. Улазни транзистор се појачава на општи начин и он се користи за погон следећих излазних транзистора. Други уређај појачава сигнал и то резултира максималном вредношћу тренутног појачања. Једна од пресудних карактеристика Дарлингтоновог транзистора је његово максимално струјно појачање у вези са једним БЈТ уређајем.

Поред могућности максималних карактеристика пребацивања напона и струје, друга додатна предност су његове максималне брзине пребацивања. Ова операција пребацивања омогућава да се уређај посебно користи за инвертерске кругове, једносмерни мотор, кругове осветљења и регулацију корачних мотора.

Варијација коју треба узети у обзир приликом употребе Дарлингтонових транзистора од оне код конвенционалних појединачних БЈТ типова при примени транзистора као прекидача је та да улазни напон на бази и споју емитер мора бити већи, што је скоро 1,4 в за силицијумски тип уређаја, као због серијске везе два ПН споја.

Неке од уобичајених практичних примена транзистора као прекидача

У транзистору, осим ако струја тече у основном колу, у колекторском колу не може тећи струја. Ово својство ће омогућити да се транзистор користи као прекидач. Транзистор се може укључити или искључити променом основе. Постоји неколико примена комутационих кола којима управљају транзистори. Овде сам разматрао НПН транзистор како бих објаснио неколико апликација које користе транзисторски прекидач.

Прекидач са светлом

Коло је дизајнирано тако што користи транзистор као прекидач, да би сијалицу осветлило у светлом окружењу и да би је искључило у мраку и Отпорник зависан од светлости (ЛДР) у разделнику потенцијала. Кад је окружење мрачно Отпор ЛДР-а постаје високо. Тада се транзистор ИСКЉУЧИ. Када је ЛДР изложен јакој светлости, његов отпор пада на мању вредност што резултира већим напоном напајања и подизањем основне струје транзистора. Сада је транзистор УКЉУЧЕН, струја колектора тече и сијалица светли.

Прекидач са грејањем

Једна важна компонента у колу прекидача са грејањем је термистор. Термистор је врста отпорника који реагује у зависности од температуре околине. Његов отпор се повећава када је температура ниска и обрнуто. Када се топлота примени на термистор, његов отпор опада и основна струја се повећава, праћено већим повећањем колекторске струје и сирена ће пухати. Овај круг је погодан као систем за дојаву пожара .

“како функционишу паркинг сензори ”

Прекидач са грејањем

Управљање једносмерним мотором (покретачки програм) у случају високих напона

Узмите у обзир да се на транзистор не примењује напон, тада се транзистор искључује и кроз њега неће тећи струја. Стога релеј остаје у ИСКЉУЧЕНОМ стању. Напајање на једносмерни мотор напаја се са нормално затвореног (НЦ) терминала релеја, тако да ће се мотор окретати када је релеј у стању ИСКЉУЧЕНО. Применом високог напона на бази транзистора БЦ548 долази до укључивања транзистора и завојнице релеја.

Практични пример

Овде ћемо знати вредност базне струје која је потребна да би се транзистор у потпуности укључио у стање ОН када је оптерећењу потребна струја од 200мА када се улазна вредност повећа на 5в. Такође, знајте вредност Рб.

Основна тренутна вредност транзистора је

Иб = Иц / β узети у обзир β = 200

Иб = 200мА / 200 = 1мА

Вредност основног отпора транзистора је Рб = (Вин - Вбе) / Иб

Рб = (5 - 0,7) / 1 × 10^-3

Рб = 4,3 кΩ

Транзисторски прекидачи су широко примењени у више примена, попут повезивања велике струје или велике вредности напонске опреме као што су мотори, релеји или светла, до минималне вредности напона, дигиталних ИЦ-а или се користе у логичким капијама као што су АНД капије или ИЛИ. Такође, када је излаз испоручен са логичке капије + 5в, док ће уређају који треба регулисати можда требати увенути 12в или чак 24в напона напајања.

Или би оптерећење попут једносмерног мотора могло захтевати да се његова брзина надгледа кроз неке непрекидне импулсе. Транзисторски прекидачи омогућавају да овај поступак буде бржи и једноставнији него у поређењу са традиционалним механичким прекидачима.

Зашто користити транзистор уместо прекидача?

Током примене транзистора на месту прекидача, чак и минимална количина базне струје регулише већу струју оптерећења на прикључку колектора. Користећи транзисторе на месту прекидача, ови уређаји су подржани релејима и магнетима. Док се у случају када треба регулисати већи ниво струје или напона, тада се користе Дарлингтонови транзистори.

У целини, као резиме, постоји неколико услова који се примењују током рада транзистора као прекидача

Док користите БЈТ као прекидач, тада се мора руковати непотпуним или комплетним УКЉУЧЕНИМ условима.
Док користи транзистор као прекидач, минимална вредност основне струје регулише повећану струју оптерећења колектора.
Док примењујете транзисторе за пребацивање као релеје и соленоиде, онда је боље користити диоде замашњака.
Да би регулисали веће вредности напона или струје, Дарлингтонови транзистори раде у најбољем случају.

Овај чланак је пружио свеобухватне и јасне информације о транзисторима, радним регионима, раду попут прекидача, карактеристикама и практичној примени. Друга кључна и сродна тема коју треба знати је шта јесте прекидач дигиталног логичког транзистора и његов радни дијаграм?