Λειτουργία τρανζίστορ σε λειτουργία κλειδιού

Για να απλοποιήσετε την ιστορία, μπορείτε να φανταστείτε τρανζίστορ με τη μορφή μεταβλητής αντιστάσεως. Το συμπέρασμα της βάσης είναι μόνο η ίδια η λαβή που μπορείτε να στρίψετε. Σε αυτή την περίπτωση, αλλάζει η αντίσταση του τμήματος συλλεκτήρα-εκπομπού. Το στρίψιμο της βάσης, φυσικά, δεν είναι απαραίτητο, μπορεί να βγει. Αλλά για να εφαρμοστεί κάποια τάση σε σχέση με τον εκπομπό, είναι φυσικά δυνατή.

Εάν η τάση δεν εφαρμοστεί καθόλου, αλλά απλά να πάρει και να κλείσει τα συμπεράσματα της βάσης και του πομπού, ακόμα και αν δεν είναι σύντομη, αλλά μέσω μιας αντίστασης πολλών KOhms. Αποδεικνύεται ότι η τάση βάσης-εκπομπού (Ube) είναι μηδέν. Συνεπώς, δεν υπάρχει ρεύμα βάσης. Το τρανζίστορ είναι κλειστό, το ρεύμα συλλέκτη είναι αμελητέο, ακριβώς το ίδιο αρχικό ρεύμα. Περίπου το ίδιο με μια δίοδο προς την αντίθετη κατεύθυνση! Σε αυτή την περίπτωση, λένε ότι το τρανζίστορ είναι στη θέση OFF, η οποία σε συνηθισμένη γλώσσα σημαίνει ότι είναι κλειστή ή κλειδωμένη.

Η αντίθετη κατάσταση ονομάζεται SATURATION. Αυτό συμβαίνει όταν το τρανζίστορ είναι πλήρως ανοικτό, έτσι ώστε να μην υπάρχει πουθενά να ανοίξει περαιτέρω. Με τέτοιο βαθμό ανοίγματος, η αντίσταση του τμήματος συλλέκτη-εκπομπού είναι τόσο μικρή ώστε είναι απλώς αδύνατη η ενεργοποίηση του τρανζίστορ χωρίς φορτίο στο κύκλωμα συλλέκτη, θα καεί αμέσως. Σε αυτή την περίπτωση, η υπολειπόμενη τάση στον συλλέκτη μπορεί να είναι μόνο 0,3 ... 0,5V.

Για να φέρουμε το τρανζίστορ σε μια τέτοια κατάσταση, είναι απαραίτητο να παρέχουμε ένα επαρκώς μεγάλο ρεύμα βάσης εφαρμόζοντας σε αυτόν ένα μεγάλο Ube τάσης σε σχέση με τον εκπομπό, της τάξεως των 0,6 ... 0,7V. Ναι, για μια διασταύρωση βάσης-εκπομπού, μια τέτοια τάση χωρίς περιοριστική αντίσταση είναι πολύ μεγάλη. Μετά από όλα, το χαρακτηριστικό εισόδου του τρανζίστορ, που φαίνεται στο σχήμα 1, είναι πολύ παρόμοιο με το άμεσο κλάσμα του χαρακτηριστικού της διόδου.

Εικόνα 1. Χαρακτηριστικό εισόδου τρανζίστορ

Αυτές οι δύο καταστάσεις - κορεσμός και αποκοπή - χρησιμοποιούνται όταν το τρανζίστορ βρίσκεται σε λειτουργία κλειδιού όπως μια κανονική επαφή ρελέ. Το κύριο σημείο αυτής της λειτουργίας είναι ότι ένα μικρό ρεύμα βάσης ελέγχει ένα μεγάλο ρεύμα συλλέκτη, το οποίο είναι αρκετές δεκάδες φορές μεγαλύτερο από το ρεύμα βάσης. Ένα μεγάλο ρεύμα συλλέκτη λαμβάνεται εξαιτίας μιας εξωτερικής πηγής ενέργειας, αλλά το τρέχον κέρδος, όπως λένε, είναι προφανές. Ένα απλό παράδειγμα: ένας μικρός μικροκυκλώνας ενεργοποιεί ένα μεγάλο λαμπτήρα!

Για να προσδιοριστεί το μέγεθος ενός τέτοιου κέρδους του τρανζίστορ στη λειτουργία κλειδιού, χρησιμοποιείται το "κέρδος ρεύματος στο μεγάλο τρόπο σήματος". Στους καταλόγους αναφέρεται η ελληνική επιστολή β "betta". Για σχεδόν όλα τα σύγχρονα τρανζίστορ, όταν λειτουργεί σε λειτουργία κλειδιού, αυτός ο συντελεστής δεν είναι μικρότερος από 10 ... 20 β ορίζεται ως ο λόγος του μέγιστου δυνατού ρεύματος συλλέκτη στο ελάχιστο δυνατό ρεύμα βάσης. Το μέγεθος είναι αδιάστατο, μόνο "πόσες φορές".

β ≥ Ic / Ib

Ακόμη και αν το ρεύμα βάσης είναι μεγαλύτερο από το απαιτούμενο, δεν υπάρχει ιδιαίτερο πρόβλημα: το τρανζίστορ δεν θα μπορεί ακόμα να ανοίξει. Γι 'αυτό είναι σε λειτουργία κορεσμού. Εκτός από τα συμβατικά τρανζίστορ, τα Darlington ή σύνθετα τρανζίστορ χρησιμοποιούνται για λειτουργία σε λειτουργία κλειδιού. Το "super-betta" τους μπορεί να φτάσει 1000 ή περισσότερες φορές.

Πώς να υπολογίσετε τον τρόπο λειτουργίας της βασικής σκηνής

Για να μην είμαστε εντελώς αβάσιμοι, ας προσπαθήσουμε να υπολογίσουμε τον τρόπο λειτουργίας του κατακόρυφου κλειδιού, το κύκλωμα του οποίου φαίνεται στο σχήμα 2.

Σχήμα 2

Το έργο αυτού του καταρράκτη είναι πολύ απλό: ενεργοποιήστε και απενεργοποιήστε τη λάμπα. Φυσικά, το φορτίο μπορεί να είναι οτιδήποτε - ένα πηνίο ρελέ, ένας ηλεκτροκινητήρας, απλά ένας αντιστάτης, αλλά ποτέ δεν ξέρεις τι. Ο λαμπτήρας λήφθηκε μόνο για να κάνει το πείραμα σαφές, για να το απλοποιήσει. Το καθήκον μας είναι λίγο πιο περίπλοκο. Απαιτείται υπολογισμός της τιμής της αντίστασης Rb στο κύκλωμα βάσης έτσι ώστε ο λαμπτήρας να καίει σε πλήρη ζέστη.

Αυτοί οι βολβοί χρησιμοποιούνται για να φωτίζουν το ταμπλό σε εγχώρια αυτοκίνητα, οπότε η εύρεση είναι εύκολη. Το τρανζίστορ KT815 με ρεύμα συλλέκτη 1,5Α είναι αρκετά κατάλληλο για μια τέτοια εμπειρία.

Το πιο ενδιαφέρον πράγμα σε όλη αυτή την ιστορία είναι ότι οι πιέσεις δεν λαμβάνονται υπόψη στους υπολογισμούς, εφόσον πληρούται η συνθήκη β ≥ Ic / Ib. Συνεπώς, ο λαμπτήρας μπορεί να έχει τάση λειτουργίας 200V και το κύκλωμα βάσης μπορεί να ελέγχεται από μικροτσίπ με τάση τροφοδοσίας 5V. Αν το τρανζίστορ έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί με τέτοια τάση στον συλλέκτη, το φως θα αναβοσβήνει χωρίς προβλήματα.

Αλλά στο παράδειγμα μας, δεν αναμένονται μικροκυκλώματα, το κύκλωμα βάσης ελέγχεται απλά από μια επαφή, η οποία απλά παρέχει 5V. Λαμπτήρας για τάση 12V, ρεύμα κατανάλωσης 100mA. Υποθέτουμε ότι το τρανζίστορ μας έχει β ακριβώς 10. Η πτώση τάσης στη διασταύρωση βάσης-εκπομπού είναι Ube = 0.6V. Δείτε το χαρακτηριστικό εισόδου στο σχήμα 1.

Με τέτοια δεδομένα, το ρεύμα στη βάση θα πρέπει να είναι Ib = Ik / β = 100/10 = 10 (mA).

Η τάση στην αντίσταση βάσης Rb θα είναι (μείον την τάση στη διακλάδωση βάσης-εκπομπού) 5V - Ube = 5V - 0.6V = 4.4V.

Υπενθυμίζουμε τον νόμο του Ohm: R = U / I = 4.4V / 0.01A = 440ohm. Σύμφωνα με το σύστημα SI, αντικαθιστούμε την τάση σε volts, το ρεύμα σε amperes, το αποτέλεσμα είναι σε Ohms. Από την τυποποιημένη σειρά, επιλέγουμε μια αντίσταση με αντίσταση 430 Ohms. Από αυτόν τον υπολογισμό μπορεί να θεωρηθεί πλήρης.

Όμως, ο οποίος εξετάζει προσεκτικά το κύκλωμα, μπορεί να ρωτήσει: "Γιατί δεν ειπώθηκε τίποτα για την αντίσταση μεταξύ της βάσης και του πομπού Rbe; Απλώς ξέχασαν γι 'αυτόν, ή χρειάζεται πραγματικά; "

Ο σκοπός αυτής της αντιστάσεως είναι να κλείσει αξιόπιστα το τρανζίστορ τη στιγμή που το κουμπί είναι ανοιχτό. Το γεγονός είναι ότι αν η βάση "κολλάει στον αέρα", το αποτέλεσμα όλων των ειδών παρεμβολών σε αυτό είναι απλά εγγυημένο, ειδικά αν το σύρμα στο κουμπί είναι αρκετά μεγάλο. Τι δεν είναι η κεραία; Σχεδόν σαν δέκτης ανιχνευτή.

Για να κλείσετε αξιόπιστα το τρανζίστορ, για να τον εισάγετε στη λειτουργία cut-off, είναι απαραίτητο τα δυναμικά του πομπού και της βάσης να είναι ίσα. Θα ήταν ευκολότερο να χρησιμοποιήσετε μια επαφή εναλλαγής στο "εκπαιδευτικό μας πρόγραμμα". Είναι απαραίτητο να ενεργοποιήσετε την επαφή του διακόπτη φώτων στο + 5V και όταν έπρεπε να απενεργοποιηθεί, απλά έκλεισε την είσοδο ολόκληρου του καταρράκτη στη γείωση.

Αλλά δεν είναι πάντα και δεν είναι παντού ότι η πολυτέλεια μπορεί να επιτραπεί, όπως επιπλέον επαφή. Επομένως, είναι ευκολότερο να ευθυγραμμιστούν οι δυνατότητες της βάσης και του πομπού με την αντίσταση Rbe. Η τιμή αυτής της αντιστάσεως δεν χρειάζεται να υπολογιστεί. Συνήθως λαμβάνεται ίσο με δέκα RB. Σύμφωνα με πρακτικά δεδομένα, η αξία του πρέπει να είναι 5 ... 10K.

Το θεωρούμενο κύκλωμα είναι ένας τύπος κυκλώματος με κοινό πομπό. Δύο χαρακτηριστικά μπορούν να σημειωθούν εδώ. Πρώτον, αυτό χρησιμοποιεί 5V ως τάση ελέγχου. Αυτή είναι αυτή η τάση που χρησιμοποιείται όταν η βαθμίδα κλειδιού είναι συνδεδεμένη σε ψηφιακά κυκλώματα ή η οποία τώρα είναι πιο πιθανή μικροελεγκτές.

Δεύτερον, το σήμα συλλέκτη αναστρέφεται σε σχέση με το σήμα βάσης. Εάν υπάρχει τάση στη βάση, η επαφή είναι κλειστή στους + 5V, στη συνέχεια στον συλλέκτη πέφτει σχεδόν στο μηδέν. Λοιπόν, όχι στο μηδέν, φυσικά, αλλά στην τάση που αναγράφεται στον κατάλογο. Ταυτόχρονα, ο βολβός δεν είναι οπτικά ανεστραμμένος - υπάρχει σήμα στη βάση, υπάρχει φως.

Η αναστροφή του σήματος εισόδου συμβαίνει όχι μόνο στη λειτουργία κλειδιού του τρανζίστορ, αλλά και στη λειτουργία κέρδους. Αλλά αυτό θα συζητηθεί στο επόμενο μέρος του άρθρου.

Μπόρις Αλαντίσκιν 

P.S. Πριν από την εγκατάσταση στο κύκλωμα, είναι πολύ συχνά απαραίτητο να ελέγξετε τα τρανζίστορ για λειτουργικότητα. Δείτε πώς να το κάνετε εδώ - Απλή δοκιμή τρανζίστορ στην πράξη.