Rad tranzistora u načinu rada s tipkama

Da biste pojednostavili priču, možete zamisliti tranzistor u obliku varijabilnog otpornika. Zaključak baze je upravo ona ručka koju možete uviti. U ovom se slučaju mijenja otpor otpornika kolektora - odašiljača. Naravno, ne trebate uvrtati bazu, ona se može skinuti. Naravno, moguće je primijeniti i neki napon na njega u odnosu na odašiljač.

Ako se napon uopće ne primjenjuje, jednostavno uzmite i zatvorite zaključke baze i emitera, čak i ako nisu kratki, ali kroz otpornik od nekoliko KOhms. Ispada da je napon baznog odašiljača (Ube) nula. Slijedom toga, ne postoji osnovna struja. Tranzistor je zatvoren, struja kolektora je zanemariva, isto ista početna struja. Otprilike isto kao i dioda u suprotnom smjeru! U ovom slučaju kažu da je tranzistor u položaju OFF, što na običnom jeziku znači da je zatvoren ili zaključan.

Suprotno stanje naziva se SATURACIJA. To je kada je tranzistor potpuno otvoren, tako da se više nema gdje otvoriti. S takvim stupnjem otvaranja, otpor odsječka kolektor-emiter je toliko mali da je jednostavno nemoguće uključiti tranzistor bez opterećenja u kolektorskom krugu, on će odmah izgorjeti. U ovom slučaju, zaostali napon na kolektoru može biti samo 0,3 ... 0,5 V.

Da biste tranzistor doveli u takvo stanje, potrebno je osigurati dovoljno veliku baznu struju primjenom na njega velikog napona Ube u odnosu na emiter - oko 0,6 ... 0,7 V. Da, za spoj s baznim emiterima takav je napon bez ograničavajućeg otpora vrlo velik. Napokon, ulazna karakteristika tranzistora, prikazana na slici 1, vrlo je slična karakteristici izravne grane diode.

Slika 1. Karakteristika ulaza tranzistora

Ova dva stanja - zasićenost i isključenje - koriste se kada je tranzistor u načinu rada poput normalnog kontakta releja. Glavna točka ovog načina rada je da mala bazna struja kontrolira veliku kolektorsku struju, koja je nekoliko desetina puta veća od osnovne struje. Velika kolekcionarska struja dobiva se zbog vanjskog izvora energije, ali je i dalje strujni dobitak, kako kažu, očit. Jednostavan primjer: mali mikro krug uključuje veliku žarulju!

Za određivanje veličine takvog pojačanja tranzistora u ključnom načinu rada koristi se "trenutni dobitak u načinu velikog signala". U imenicima iz označeno je grčkim slovom β "betta". Za gotovo sve moderne tranzistore, pri radu u ključnom načinu rada, ovaj koeficijent nije manji od 10 ... 20 β određuje se kao odnos najveće moguće struje kolektora i najmanje moguće osnovne struje. Veličina je bez dimenzija, samo "koliko puta".

β ≥ Ic / Ib

Čak i ako je osnovna struja veća nego što je potrebno, nema posebnih problema: tranzistor se i dalje neće moći otvoriti. Zbog toga je u načinu zasićenja. Pored konvencionalnih tranzistora, Darlington ili kompozitni tranzistori koriste se za rad u ključnom načinu rada. Njihova "super - betta" može doseći 1000 ili više puta.

Kako izračunati način rada ključne faze

Da ne bismo bili u potpunosti neutemeljeni, pokušajmo izračunati način rada kaskade ključeva, čiji je krug prikazan na slici 2.

Slika 2

Zadatak ove kaskade je vrlo jednostavan: uključite i isključite žarulju. Naravno, opterećenje može biti bilo što - zavojnica releja, elektromotor, samo otpornik, ali nikad se ne zna što. Žarulja je uzeta samo kako bi eksperiment bio jasan, da bi ga pojednostavio. Naš je zadatak malo složeniji. Potrebno je izračunati vrijednost otpornika Rb u osnovnom krugu kako bi žarulja izgorjela u punoj toplini.

Takve se žarulje koriste za osvjetljavanje nadzorne ploče u domaćim automobilima, pa je lako pronaći. KT815 tranzistor sa kolektorskom strujom od 1.5A sasvim je prikladan za takvo iskustvo.

Najzanimljivije u cijeloj ovoj priči je da se naponi ne uzimaju u obzir u proračunima, sve dok je ispunjen uvjet β ≥ Ic / Ib. Stoga žarulja može biti na radnom naponu od 200 V, a osnovni krug može se upravljati iz mikročipova s ​​naponom napajanja od 5 V. Ako je tranzistor dizajniran za rad s takvim naponom na kolektoru, svjetlost će bljesnuti bez problema.

Ali u našem se primjeru ne očekuje nikakvo mikro vezivanje, osnovni krug jednostavno se upravlja kontaktom, koji jednostavno napaja 5V. Žarulja za napon 12 V, potrošna struja 100mA. Pretpostavlja se da naš tranzistor ima β točno 10. Pad napona na spoju osnovni-emiter je Ube = 0.6V. Pogledajte ulazne karakteristike na slici 1.

S takvim podacima struja u bazi treba biti Ib = Ik / β = 100/10 = 10 (mA).

Napon na baznom otporniku Rb bit će (minus napon na spoju baznog odašiljača) 5V - Ube = 5V - 0,6 V = 4,4V.

Podsjećamo Ohmov zakon: R = U / I = 4.4V / 0.01A = 440ohm. Prema SI sustavu, zamjenjujemo napon u voltima, struju u amperima, rezultat je u Ohmu. Iz standardne serije odabiremo otpornik s otporom 430 Ohma. Na ovaj se izračun može smatrati dovršenim.

Ali tko pažljivo pogleda sklop, može se zapitati: "Zašto ništa nije rečeno o otporniku između baze i odašiljača Rbe?" Jednostavno su zaboravili na njega ili mu je stvarno potreban?

Svrha ovog otpornika je pouzdano zatvaranje tranzistora u trenutku kad je gumb otvoren. Činjenica je da ako baza "visi u zraku", utjecaj svih vrsta smetnji na nju jednostavno je zajamčen, pogotovo ako je žica do gumba dovoljno dugačka. Što nije antena? Gotovo poput prijemnika detektora.

Da biste pouzdano zatvorili tranzistor, da biste ga unijeli u režimu isključenja, potrebno je da su potencijali emitera i baze jednaki. Najlakše bi bilo koristiti prekidački kontakt u našem „programu treninga“. Potrebno je uključiti kontakt prekidača za svjetlo na + 5V, a kad je bilo potrebno isključiti - samo zatvorio ulaz cijele kaskade na zemlju.

Ali, nije uvijek i nije svugdje moguće dopustiti luksuz poput dodatnog kontakta. Stoga je lakše uskladiti potencijale baze i emitera s otpornikom Rbe. Vrijednost ovog otpornika ne treba izračunavati. Obično se uzima jednako deset RB. Prema praktičnim podacima, njegova vrijednost trebala bi biti 5 ... 10K.

Razmatrani krug je vrsta kruga s zajedničkim emiterom. Ovdje se mogu primijetiti dvije značajke. Prvo se koristi 5V kao upravljački napon. Taj se napon koristi kada je ključna faza spojena na digitalne sklopove ili, što sada vjerojatnije mikrokontrolera.

Drugo, signal kolektora je obrnut u odnosu na bazni signal. Ako postoji napon u bazi, kontakt je zatvoren na + 5V, a zatim na kolektoru pada na gotovo nulu. Pa, ne na nulu, naravno, već na napon naveden u imeniku. Istodobno, žarulja nije vizualno obrnuta - postoji signal u bazi, postoji svjetlost.

Inverzija ulaznog signala događa se ne samo u načinu rada tranzistora, već iu pojačanom načinu. Ali o tome će se govoriti u sljedećem dijelu članka.

Boris Aladyskin 

P.s. Prije instaliranja u krug, vrlo je često potrebno provjeriti ispravnost tranzistora. Pogledajte kako to učiniti ovdje - Jednostavan test tranzistora u praksi.