Tranzistoriaus veikimas raktų režimu

Norėdami supaprastinti istoriją, galite įsivaizduoti tranzistorius kintamo rezistoriaus pavidalu. Pagrindo išvada yra tik pati rankena, kurią galite susukti. Tokiu atveju keičiasi kolektoriaus - emiterio sekcijos varža. Žinoma, nereikia sukti pagrindo, jis gali nugriūti. Bet, žinoma, įmanoma tam tikrą įtampą pritaikyti emiterio atžvilgiu.

Jei įtampa visai netaikoma, tiesiog imkite ir uždarykite bazės ir spinduolio išvadas, net jei ne trumpas, bet per kelių KOhms varžą. Pasirodo, bazinės spinduolio įtampa (Ube) yra lygi nuliui. Taigi bazinės srovės nėra. Tranzistorius uždarytas, kolektoriaus srovė yra nereikšminga, tik ta pati pradinė srovė. Maždaug tiek pat, kiek priešinga kryptimi esantis diodas! Tokiu atveju jie sako, kad tranzistorius yra OFF padėtyje, o tai, pasak įprasta kalba, reiškia, kad jis uždarytas arba užrakintas.

Priešinga būsena vadinama SATURACIJA. Tai yra tada, kai tranzistorius yra visiškai atidarytas, kad daugiau nėra kur atidaryti. Esant tokiam atidarymo laipsniui, kolektoriaus-emiterio sekcijos varža yra tokia maža, kad tiesiog neįmanoma įjungti tranzistoriaus be apkrovos kolektoriaus grandinėje, jis akimirksniu sudegs. Tokiu atveju liekamoji įtampa kolektoriuje gali būti tik 0,3 ... 0,5 V.

Norint, kad tranzistorius pasiektų tokią būseną, būtina užtikrinti pakankamai didelę bazinę srovę, jai pritaikant didelę įtampą Ube emiterio atžvilgiu - 0,6 ... 0,7 V. Taip, bazinės spinduolio sankryžoje tokia įtampa be ribojančio rezistoriaus yra labai didelė. Galų gale, tranzistoriaus įvesties charakteristika, parodyta 1 paveiksle, yra labai panaši į tiesioginę diodo charakteristikos šaką.

1 pav. Tranzistoriaus įvesties charakteristika

Šios dvi būsenos - sodrumas ir išjungimas - yra naudojamos, kai tranzistorius veikia rakto režimu kaip normalus relės kontaktas. Pagrindinis šio režimo punktas yra tas, kad maža bazinė srovė kontroliuoja didelę kolektoriaus srovę, kuri yra keliasdešimt kartų didesnė už bazinę srovę. Didelė kolektoriaus srovė gaunama dėl išorinio energijos šaltinio, tačiau vis tiek srovės padidėjimas, kaip sakoma, yra akivaizdus. Paprastas pavyzdys: maža mikroschema įjungia didelę lemputę!

Norint nustatyti tokio tranzistoriaus padidėjimo reikšmę klavišo režimu, naudojamas „srovės padidėjimas didelio signalo režime“. Kataloguose nuo žymima graikiška raide β „betta“. Beveik visiems šiuolaikiniams tranzistoriams, veikiantiems rakto režimu, šis koeficientas yra ne mažesnis kaip 10 ... 20 β, nustatomas kaip didžiausios galimos kolektoriaus srovės ir mažiausios galimos bazinės srovės santykis. Dydis yra be matmenų, tik „kiek kartų“.

β ≥ Ic / Ib

Net jei bazinė srovė yra didesnė nei reikalaujama, nėra jokių ypatingų problemų: tranzistorius vis tiek negalės atidaryti daugiau. Štai kodėl jis yra soties režime. Be įprastų tranzistorių, raktų režime naudojami Darlingtono arba kompozitiniai tranzistoriai. Jų „superbetta“ gali pasiekti 1000 ir daugiau kartų.

Kaip apskaičiuoti pagrindinio etapo darbo režimą

Kad nebūtų visiškai nepagrįstas, pabandykime apskaičiuoti raktų kaskados, kurios grandinė parodyta 2 paveiksle, veikimo režimą.

2 pav

Šios kaskados užduotis labai paprasta: įjunkite ir išjunkite lemputę. Žinoma, apkrova gali būti bet kokia - relinė ritė, elektros variklis, tiesiog rezistorius, bet niekada nežinai, ką. Lemputė buvo paimta tik tam, kad eksperimentas būtų aiškus, supaprastėtų. Mūsų užduotis yra šiek tiek sudėtingesnė. Reikia apskaičiuoti rezistoriaus Rb vertę bazinėje grandinėje, kad lemputė sudegtų iki visiško karščio.

Tokios lemputės naudojamos apšviesti prietaisų skydelį buitiniuose automobiliuose, todėl jį lengvai rasti. KT815 tranzistorius su 1,5A kolektoriaus srove yra gana tinkamas tokiai patirčiai.

Įdomiausias dalykas šioje istorijoje yra tas, kad atliekant skaičiavimus neatsižvelgiama į įtempius, jei tenkinamos sąlygos β ≥ Ic / Ib. Todėl lemputė gali būti veikianti 200 V įtampą, o bazinę grandinę galima valdyti iš mikroschemų, kurių maitinimo įtampa yra 5 V. Jei tranzistorius suprojektuotas dirbti su tokia įtampa kolektoriuje, lemputė mirksės be problemų.

Tačiau mūsų pavyzdyje nesitikima jokių mikroschemų, bazinę grandinę valdo tiesiog kontaktas, kuris tiesiog tiekia 5 V. 12 V įtampos lemputė, sunaudojimo srovė 100mA. Manoma, kad mūsų tranzistoriaus β yra tiksliai 10. Įtampos kritimas ties bazinio emiterio sankryža yra Ube = 0,6 V. Žr. Įvesties charakteristiką 1 paveiksle.

Turint tokius duomenis, srovė bazėje turėtų būti Ib = Ik / β = 100/10 = 10 (mA).

Pagrindo varžos Rb įtampa bus (atėmus įtampą bazinio emiterio sankryžoje) 5 V - Ube = 5 V - 0,6 V = 4,4 V.

Prisimename Ohmo dėsnį: R = U / I = 4,4 V / 0,01A = 440ohm. Pagal SI sistemą mes keičiame įtampą voltais, srovę amperais, rezultatas yra Omais. Iš standartinės serijos mes pasirenkame rezistorių, kurio varža yra 430 omų. Remiantis šiuo skaičiavimu, jis gali būti laikomas baigtu.

Atidžiai apžiūrėjęs grandinę, gali paklausti: „Kodėl nieko nebuvo pasakyta apie rezistorių tarp pagrindo ir emiterio Rbe? Jie tiesiog pamiršo apie jį, ar jis tikrai reikalingas? “

Šio rezistoriaus paskirtis yra patikimai uždaryti tranzistorių tuo metu, kai mygtukas yra atidarytas. Faktas yra tas, kad jei pagrindas „kabo ore“, visų rūšių trikdžių poveikis jam tiesiog garantuojamas, ypač jei laidas prie mygtuko yra pakankamai ilgas. Kas ne antena? Beveik kaip detektoriaus imtuvas.

Norint patikimai uždaryti tranzistorių ir įeiti į jo išjungimo režimą, būtina, kad emiterio ir pagrindo potencialai būtų vienodi. Lengviausia būtų naudoti perjungimo kontaktą mūsų „mokymo schemoje“. Šviesos jungiklio kontaktą būtina įjungti į + 5 V, o kai reikėjo išjungti - tiesiog uždarykite visos kaskados įvestį į žemę.

Tačiau ne visada ir ne visur galima leisti prabangą, pavyzdžiui, papildomą kontaktą. Todėl bazės ir spinduolio potencialus lengviau suderinti su rezistoriumi Rbe. Šio rezistoriaus vertės nereikia apskaičiuoti. Paprastai jis imamas lygus dešimčiai RB. Remiantis praktiniais duomenimis, jo vertė turėtų būti 5 ... 10K.

Svarstoma grandinė yra tam tikros rūšies grandinė su bendru emiteriu. Čia galima pastebėti dvi savybes. Pirma, tai yra 5 V kaip valdymo įtampa. Būtent ši įtampa naudojama tada, kai rakto etapas yra prijungtas prie skaitmeninių grandinių, arba kuri dabar yra didesnė mikrovaldikliai.

Antra, kolektoriaus signalas bazinio signalo atžvilgiu yra apverstas. Jei prie pagrindo yra įtampa, kontaktas uždaromas esant + 5 V, tada ant kolektoriaus jis sumažėja iki beveik nulio. Na, žinoma, ne iki nulio, o iki katalogo nurodytos įtampos. Tuo pačiu metu lemputė nėra vizualiai apversta - prie pagrindo yra signalas, yra šviesa.

Įvesties signalo apvertimas vyksta ne tik tranzistoriaus klavišo režimu, bet ir sustiprinimo režimu. Bet tai bus aptarta kitoje straipsnio dalyje.

Borisas Aladyshkinas 

P.S. Prieš montuodami grandinėje, labai dažnai reikia patikrinti tranzistorių veikimą. Pažiūrėkite, kaip tai padaryti čia - Paprastas tranzistorių patikrinimas praktikoje.

Comments

[#1]

Paprastai tranzistoriai šiek tiek skiriasi vienas nuo kito, o norint išlyginti sroves, reikia varžų emiterių grandinėse. Jie turi būti parinkti taip, kad įtampos kritimas esant didžiausiai jų srovės vertei būtų maždaug 0,2 V.

[#2 Olegas]

Laba dienaMano klausimas yra toks: grandinę su bipoliniu n-p-n tranzistoriumi įjungia trumpasis jungimas mygtuku per pagrindą ir kolektoriaus rezistorių. Grandinė išjungiama išjungus maitinimą (12 voltų nuolatinės srovės). Tam tikrais intervalais būtina automatizuoti grandinės įjungimą ir išjungimą, yra ciklinis laikmatis. Klausimas toks. kad neįmanoma įjungti grandinės vien tik tiekiant elektros energiją į grandinę - ji neprasidės, kol neuždarysite kolektoriaus su pagrindu. Kaip paleisti tranzistorių kartu su elektros energijos tiekimu į grandinę? Ar įmanoma ilgą laiką palaikyti pagrindą ir kolektorių uždarytą per varžą 15-20 sekundžių? Pagarbiai, Olegas.