Dirbant su sudėtingos schemos naudinga yra įvairių techninių gudrybių naudojimas, leidžiantis pasiekti savo tikslą be didelių pastangų. Vienas iš jų – tranzistorių jungiklių kūrimas. Kas jie tokie? Kodėl jie turėtų būti sukurti? Kodėl jie dar vadinami „elektroniniais raktais“? Kokios šio proceso ypatybės ir į ką reikėtų atkreipti dėmesį?
Iš ko pagaminti tranzistorių jungikliai?
Jie atliekami naudojant lauką arba Pirmieji toliau skirstomi į MIS ir raktus, kurie turi valdymo pn sandūrą. Tarp bipolinių išskiriami nesotieji. tranzistoriaus raktas 12 voltų galės patenkinti pagrindinius radijo mėgėjo poreikius.
Statinis veikimo režimas
Ji analizuoja privačią ir viešą rakto būseną. Pirmajame įėjime yra žemos įtampos lygis, kuris rodo loginį nulio signalą. Šiuo režimu abu perėjimai vyksta priešinga kryptimi (gaunamas ribinis dydis). Ir tik šiluminis gali turėti įtakos kolektoriaus srovei. Atviroje būsenoje prie rakto įvesties yra aukštas lygis loginio vieneto signalą atitinkanti įtampa. Galima dirbti dviem režimais vienu metu. Toks veikimas gali būti išvesties charakteristikos soties srityje arba tiesinėje srityje. Prie jų pasiliksime plačiau.
klavišų prisotinimas
Tokiais atvejais tranzistorių sandūros yra nukreiptos į priekį. Todėl, jei pasikeičia bazinė srovė, kolektoriaus vertė nepasikeis. Silicio tranzistoriuose reikia maždaug 0,8 V, kad būtų pasiektas poslinkis, o germanio tranzistorių įtampa svyruoja 0,2–0,4 V ribose. Kaip apskritai pasiekiamas klavišų prisotinimas? Tai padidina bazinę srovę. Tačiau viskas turi savo ribas, kaip ir didėjantis sodrumas. Taigi, kai pasiekiama tam tikra srovės vertė, ji nustoja didėti. Ir kodėl reikia atlikti klavišų prisotinimą? Yra specialus koeficientas, rodantis reikalų būklę. Jai padidėjus, didėja tranzistorių jungiklių apkrova, destabilizuojantys veiksniai pradeda veikti su mažesne jėga, tačiau prastėja veikimas. Todėl prisotinimo koeficiento reikšmė pasirenkama iš kompromisinių svarstymų, sutelkiant dėmesį į užduotį, kurią reikės atlikti.
Nesočiojo rakto trūkumai
O kas atsitiks, jei nepasiekta optimali vertė? Tada bus tokie trūkumai:
- Viešojo rakto įtampa nukris ir nukris iki maždaug 0,5 V.
- Triukšmo atsparumas pablogės. Taip yra dėl padidėjusio įvesties pasipriešinimo, kuris pastebimas klavišuose, kai jie yra atviroje būsenoje. Todėl trukdžiai, tokie kaip galios šuoliai, taip pat pakeis tranzistorių parametrus.
- Prisotintas klavišas turi didelį temperatūros stabilumą.
Kaip matote, šį procesą vis tiek geriau atlikti, kad galiausiai gautumėte pažangesnį įrenginį.
Spektaklis
Sąveika su kitais klavišais
Tam naudojami komunikacijos elementai. Taigi, jei pirmasis išvesties klavišas turi aukštą įtampos lygį, antrasis atsidaro įvestyje ir veikia nurodytu režimu. Ir atvirkščiai. Tokia ryšio grandinė labai įtakoja pereinamuosius procesus, vykstančius perjungimo metu, ir klavišų greitį. Taip veikia tranzistoriaus jungiklis. Labiausiai paplitusios yra grandinės, kuriose sąveika vyksta tik tarp dviejų tranzistorių. Bet tai visai nereiškia, kad to negali padaryti įrenginys, kuriame bus naudojami trys, keturi ar net daugiau elementų. Tačiau praktikoje tam sunku rasti pritaikymą, todėl tokio tipo tranzistoriaus jungiklio veikimas nenaudojamas.
Ką rinktis
Su kuo geriau dirbti? Įsivaizduokime, kad turime paprastą tranzistorinį jungiklį, kurio maitinimo įtampa yra 0,5 V. Tada naudojant osciloskopą bus galima fiksuoti visus pokyčius. Nustačius kolektoriaus srovę 0,5 mA, įtampa nukris 40 mV (bazėje bus apie 0,8 V). Pagal užduoties standartus galima teigti, kad tai gana reikšmingas nuokrypis, kuris riboja naudojimą visoje grandinėje, pavyzdžiui, jungikliuose, todėl jie naudoja specialias, kuriose yra valdymo pn. sandūra. Jų pranašumai prieš bipolinius analogus yra šie:
- Nereikšminga rakto likutinės įtampos vertė laidų būkle.
- Didelis pasipriešinimas ir dėl to maža srovė, kuri teka per uždarą elementą.
- Sunaudojama mažai galios, todėl nereikia didelio valdymo įtampos šaltinio.
- Gali perjungti elektros signalus žemas lygis, kurie yra mikrovoltų vienetai.
Tranzistoriaus raktų relė – tai idealus pritaikymas lauke. Žinoma, ši žinutė čia paskelbta tik tam, kad skaitytojai suprastų, kaip tai padaryti. Šiek tiek žinių ir išradingumo - ir diegimo galimybių, kuriose yra tranzistoriniai jungikliai, bus išrasta labai daug.
Darbo pavyzdys
Pažvelkime atidžiau, kaip veikia paprastas tranzistoriaus jungiklis. Perjungiamas signalas perduodamas iš vieno įėjimo ir pašalinamas iš kito išėjimo. Norėdami užrakinti raktą, tranzistoriaus užtvarai yra įjungiama įtampa, kuri viršija šaltinio ir nutekėjimo vertes didesne nei 2-3 V. Tačiau tokiu atveju reikia saugotis, kad viršyti leistiną diapazoną. Kai raktas uždarytas, jo varža yra gana didelė – daugiau nei 10 omų. Ši vertė gaunama dėl to, kad turi įtakos ir atvirkštinio poslinkio srovė p-n sandūra. Esant tokiai pat būsenai, talpa tarp įjungiamo signalo grandinės ir valdymo elektrodo svyruoja 3-30 pF diapazone. Dabar atidarykime tranzistoriaus jungiklį. Grandinė ir praktika parodys, kad tada valdymo elektrodo įtampa priartės prie nulio ir labai priklauso nuo apkrovos varžos ir įjungtos įtampos charakteristikos. Taip yra dėl visos tranzistoriaus vartų, nutekėjimo ir šaltinio sąveikos sistemos. Tai sukuria tam tikrų problemų dirbant pertraukiklio režimu.
Kaip šios problemos sprendimas, buvo sukurtos įvairios grandinės, užtikrinančios įtampos stabilizavimą, tekančią tarp kanalo ir vartų. Ir ačiū fizines savybes netgi diodas gali būti naudojamas kaip toks. Norėdami tai padaryti, jis turėtų būti įtrauktas į blokavimo įtampos kryptį. Jei bus sukurta reikiama situacija, diodas užsidarys ir atsidarys p-n jungtis. Kad kintant įjungtai įtampai ji liktų atvira ir nepasikeistų jo kanalo varža, tarp šaltinio ir rakto įvesties galima prijungti didelės varžos rezistorių. O kondensatoriaus buvimas žymiai pagreitins bakų įkrovimo procesą.
Tranzistoriaus raktų skaičiavimas
Norėdami suprasti, pateikiu skaičiavimo pavyzdį, galite pakeisti savo duomenis:
1) Kolektorius-emiteris - 45 V. Bendra galios sklaida - 500 mw. Kolektorius-emiteris - 0,2 V. Ribinis veikimo dažnis - 100 MHz. Bazinis emiteris - 0,9 V. Kolektoriaus srovė - 100 mA. Statistinis srovės perdavimo koeficientas – 200.
2) Rezistorius 60 mA srovei: 5-1,35-0,2 = 3,45.
3) Kolektoriaus varža: 3,45\0,06=57,5 Ohm.
4) Patogumui imame 62 omų vardinę vertę: 3,45 \ 62 \u003d 0,0556 mA.
5) Mes laikome bazinę srovę: 56 \ 200 \u003d 0,28 mA (0,00028 A).
6) Kiek bus ant pagrindinio rezistoriaus: 5 - 0,9 \u003d 4,1 V.
7) Nustatykite pagrindinio rezistoriaus varžą: 4,1 \ 0,00028 \u003d 14 642,9 omo.
Išvada
Ir galiausiai apie pavadinimą „elektroniniai raktai“. Faktas yra tas, kad būsena keičiasi veikiant srovei. Ir ką jis atstovauja? Teisingai, elektroninių mokesčių visuma. Iš čia kilęs antrasis vardas. Tai viskas. Kaip matote, veikimo principas ir tranzistorių jungiklių išdėstymas nėra kažkas sudėtingo, todėl suprasti tai yra įmanoma užduotis. Pažymėtina, kad net šio straipsnio autoriui prireikė tam tikros informacinės literatūros, kad atnaujintų savo atmintį. Todėl, jei turite klausimų dėl terminijos, siūlau prisiminti techninių žodynų prieinamumą ir ten paieškoti naujos informacijos apie tranzistorinius jungiklius.
Tranzistorių klavišai, pastatyti ant dvipolių arba lauko tranzistorių, skirstomi į sočiuosius ir nesočiuosius, taip pat MOS klavišai ir lauko tranzistorių klavišai su valdymo pn jungtimi. Visi tranzistoriniai jungikliai gali veikti dviem režimais: statiniu ir dinaminiu.
Jų pagrindu TC yra pagrįstas trigerių, multivibratorių, jungiklių, blokuojančių generatorių ir daugelio kitų elementų veikimo principu. Atsižvelgiant į operacijos tikslą ir ypatybes, TC schemos gali skirtis viena nuo kitos.
TC skirtas perjungti apkrovos grandines veikiant išoriniams valdymo signalams, žr. aukščiau esančią diagramą. Bet kuris TC atlieka didelės spartos klavišo funkcijas ir turi dvi pagrindines būsenas: atidarytas, atitinka tranzistoriaus išjungimo režimą (VT - uždarytas), ir uždaras, kuriam būdingas prisotinimo režimas arba jam artimas režimas. Viso perjungimo proceso metu TC veikia aktyviu režimu.
Apsvarstykite, kaip veikia raktas, pagrįstas dvipoliu tranzistoriumi. Jei ant pagrindo nėra įtampos emiterio atžvilgiu, tranzistorius uždarytas, per jį neteka srovė, visa maitinimo įtampa yra ant kolektoriaus, t.y. maksimalus signalo lygis.
Kai tik tranzistoriaus pagrindą pasiekia valdymo elektrinis signalas, jis atsidaro, pradeda tekėti kolektoriaus-emiterio srovė ir vidinėje kolektoriaus varžoje nukrenta įtampa, tada įtampa ant kolektoriaus ir kartu su juo įtampa grandinės išėjime sumažėja iki žemo lygio.
Praktikai rinksime paprasta grandinė tranzistoriaus jungiklis ant bipolinio tranzistoriaus. Tam naudojame bipolinį tranzistorių KT817, kolektoriaus maitinimo grandinės rezistorių, kurio vardinė vertė yra 1 kOhm, o įėjime - 270 omų varžą.
Atviroje tranzistoriaus būsenoje grandinės išvestyje turime visą maitinimo šaltinio įtampą. Kai valdymo įėjime gaunamas signalas, kolektoriaus įtampa yra apribota iki minimumo, kažkur apie 0,6 volto.
Be to, TC taip pat gali būti įdiegtas lauko tranzistoriuose. Jų veikimo principas beveik tas pats, tačiau jie sunaudoja ne daug mažiau valdymo srovės, be to, užtikrina įvesties ir išvesties dalių galvaninę izoliaciją, tačiau žymiai praranda greitį, palyginti su dvipoliais. Tranzistorių klavišai naudojami beveik visuose radijo elektroniniuose įrenginiuose, analoginiuose ir skaitmeniniuose signalų jungikliuose, automatikos ir valdymo sistemose, šiuolaikinėse Buitinė technika ir taip toliau
Apkrovoms grandinėse perjungti kintamoji srovė geriausia naudoti galingus lauko tranzistorius. Šią puslaidininkių klasę atstovauja dvi grupės. Pirmasis apima hibridus: bipoliniai tranzistoriai su izoliuotais vartais - IGBT arba . Antrasis apima klasikinius lauko (kanalo) tranzistorius. Apsvarstykite kaip atvejo analizė tinklo apkrovos jungiklio veikimas kintamoji įtampa 220 voltų ant galingo lauko VT tipo KP707
Ši konstrukcija leidžia galvaniškai atjungti valdymo grandines ir 220 voltų grandinę. TLP521 optronai buvo naudojami kaip atsiejimas. Kai įvesties gnybtuose nėra įtampos, optrono šviesos diodas užgęsta, optrono įtaisytas tranzistorius yra uždarytas ir nesujungia galingų perjungimo tranzistorių vartų. Todėl ant jų vartų yra atidarymo įtampa, lygi zenerio diodo VD1 stabilizavimo įtampos lygiui. Šiuo atveju lauko darbuotojai yra atviri ir dirba paeiliui, priklausomai nuo kintamosios įtampos periodo poliškumo esamu laiku. Tarkime, kad išėjime yra 4, o ant 3 - minusas. Tada apkrovos srovė eina iš 3 gnybto į 5, per apkrovą ir į 6, tada per vidinį apsauginį diodą VT2, per atvirą VT1 į gnybtą 4. Keičiant periodą, apkrovos srovė teka per tranzistoriaus VT1 diodą. ir atidarykite VT2. Grandinės elementai R3, R3, C1 ir VD1 yra maitinimo šaltinis be transformatoriaus. Rezistoriaus R1 vertė atitinka penkių voltų įėjimo įtampos lygį ir, jei reikia, gali būti pakeista. Kai gaunamas valdymo signalas, šviesos diodas optrone užsidega ir šuntuoja abiejų tranzistorių vartus. Apkrovai netaikoma jokia įtampa.
Apie kokį krūvį tu kalbi? Taip, apie bet kokį - reles, lemputes, solenoidus, variklius, kelis šviesos diodus vienu metu arba didelio galingumo LED prožektorius. Trumpai tariant, viskas, kas sunaudoja daugiau nei 15 mA ir (arba) reikalauja didesnės nei 5 voltų maitinimo įtampos.
Paimkite, pavyzdžiui, relę. Tegul tai bus BS-115C. Apvijos srovė apie 80mA, apvijos įtampa 12 voltų. Maksimali kontaktinė įtampa yra 250 V ir 10 A.
Relės prijungimas prie mikrovaldiklio yra užduotis, kurią turėjo beveik kiekvienas. Viena problema yra ta, kad mikrovaldiklis negali tiekti energijos, reikalingos normaliam ritės veikimui. Didžiausia srovė kuris gali praeiti per save, valdiklio išėjimas retai viršija 20mA ir tai vis tiek laikoma kietu - galinga išvestis. Paprastai ne daugiau kaip 10 mA. Taip, čia įtampa ne aukštesnė nei 5 voltai, o relei reikia net 12. Yra, žinoma, penkių voltų relių, bet srovės suvartojama dvigubai daugiau. Apskritai, kur estafetė nesibučiuoja - visur asilas. Ką daryti?
Pirmas dalykas, kuris ateina į galvą, yra įdėti tranzistorių. Teisingas sprendimas – tranzistorius gali būti parinktas šimtams miliamperų ar net amperų. Jei trūksta vieno tranzistoriaus, tada juos galima įjungti kaskadomis, kai silpnas atidaro stipresnį.
Kadangi padarėme prielaidą, kad 1 įjungtas, o 0 išjungtas (tai logiška, nors tai prieštarauja mano senam įpročiui, kilusiam iš AT89C51 architektūros), tada 1 tieks maitinimą, o 0 pašalins apkrovą. Paimkime bipolinį tranzistorių. Relei reikia 80mA, todel ieskome tranzistoriaus su kolektoriaus srovė daugiau nei 80 mA. Importuotuose duomenų lapuose šis parametras vadinasi I c, pas mus I k. Pirmiausia į galvą atėjo KT315 - šedevras sovietinis tranzistorius, kuris buvo naudojamas beveik visur :) Toks oranžinis. Tai kainuoja ne daugiau kaip vieną rublį. Jis taip pat veiks KT3107 su bet kokia raidžių indeksu arba importuotu BC546 (taip pat BC547, BC548, BC549). Tranzistoryje visų pirma reikia nustatyti išvadų tikslą. Kur yra kolektorius, kur yra bazė, o kur yra emiteris. Geriausia tai daryti pagal duomenų lapą arba žinyną. Štai pavyzdys iš duomenų lapo:
Jei pažvelgsite į jo priekinę pusę, tą, kurioje yra užrašai, ir nuleiskite kojas, tada iš kairės į dešinę padarysite išvadas: Emitter, Collector, Base.
Mes paimame tranzistorių ir prijungiame jį pagal šią schemą:
 |
Kolektorius į apkrovą, emiteris, tas su rodykle, į žemę. Ir pagrindas prie valdiklio išvesties.
Tranzistorius yra srovės stiprintuvas, tai yra, jei mes perduodame srovę per bazinio emiterio grandinę, tada srovė, lygi įėjimui, padaugintam iš stiprinimo h fe, gali praeiti per kolektoriaus-emiterio grandinę.
h fe šiam tranzistoriui yra keli šimtai. Kažkas apie 300, tiksliai nepamenu.
Maksimali mikrovaldiklio išėjimo įtampa, kai ji yra prijungta prie vieneto prievado, = 5 voltai (čia galima nepaisyti 0,7 volto įtampos kritimo pagrindo ir emiterio sandūroje). Bazinės grandinės varža yra 10 000 omų. Tai reiškia, kad srovė pagal Ohmo dėsnį bus lygi 5/10000=0,0005A arba 0,5mA – visiškai nereikšminga srovė, nuo kurios valdiklis net neprakaituos. Ir išvestis šiuo metu bus I c \u003d I be * h fe \u003d 0,0005 * 300 \u003d 0,150A. 150 mA yra daugiau nei 100 mA, bet tai tik reiškia, kad tranzistorius atsidarys plačiai ir išleis maksimaliai. Taigi mūsų estafetė gaus visą maistą.
Ar visi laimingi, ar visi laimingi? Bet ne, čia netvarka. Relėje ritė naudojama kaip paleidimo elementas. O ritė turi gana stiprų induktyvumą, todėl staigiai nutraukti srovės joje neįmanoma. Jei bandysite tai padaryti, tada elektromagnetiniame lauke sukaupta potenciali energija išeis kitoje vietoje. Esant nulinei pertraukos srovei, ši vieta bus įtampa - staigiai nutrūkus srovei, ant ritės atsiras galingas, šimtų voltų, įtampos padidėjimas. Jei srovė nutrūksta dėl mechaninio kontakto, tada įvyks oro gedimas - kibirkštis. Ir jei jį nupjausite tranzistoriumi, jis jį tiesiog nužudys.
Reikia kažką daryti, kur nors įdėti ritės energiją. Ne bėda, uždarykite jį įdėdami diodą. Įprasto veikimo metu diodas įjungiamas priešingai nei įtampa ir per jį neteka srovė. O išjungus įtampa per induktyvumą bus kita kryptimi ir eis per diodą.
 |
Tiesa, šie žaidimai su įtampos šuoliais bjauriai paveikia įrenginio maitinimo tinklo stabilumą, todėl prasminga įsukti rites tarp maitinimo šaltinio pliuso ir minuso. elektrolitinis kondensatoriusšimtas mikrofaradų. Jis perims dauguma pulsacijos.
Grožis! Bet jūs galite padaryti dar geriau – sumažinti vartojimą. Relės užtenka didelė srovė atitrūksta, bet armatūros laikomoji srovė mažesnė nei tris kartus. Kam rūpi, bet rupūžė mane traiško, kad pamaitinčiau ritę daugiau, nei ji nusipelnė. Galų gale, tai yra šildymo, energijos suvartojimas ir daug daugiau. Taip pat paimame ir į grandinę įdedame polinį kondensatorių keliolikai kitų mikrofaradų su rezistoriumi. Kas atsitiks dabar:
 |
Kai tranzistorius atidaromas, kondensatorius C2 dar neįkrautas, vadinasi, jo įkrovimo momentu jis yra beveik trumpas sujungimas o srovė per ritę eina be apribojimų. Neilgam, bet to pakanka, kad ištrauktų relės armatūrą iš savo vietos. Tada kondensatorius įsikraus ir virsta pertrauka. Ir relė bus maitinama per srovę ribojantį rezistorių. Rezistorius ir kondensatorius turi būti parinkti taip, kad relė veiktų aiškiai.
Tranzistoriui užsidarius, kondensatorius iškraunamas per rezistorių. Iš to seka skaitiklis zapadlo - jei nedelsdami bandysite įjungti relę, kai kondensatorius dar neišsikrovęs, srovės trūkčiojimui gali nepakakti. Taigi čia reikia galvoti, kokiu greičiu spustelės relė. Conder, žinoma, išsikraus per sekundės dalį, bet kartais tai yra daug.
Pridėkime dar vieną naujinimą.
Kai atsidaro relė, energija magnetinis laukas nuleidžiamas per diodą, tik tuo pačiu metu srovė teka ritėje, vadinasi, ji ir toliau laiko inkarą. Laikas nuo valdymo signalo pašalinimo iki kontaktinės grupės nukritimo ilgėja. Zapadlo. Būtina padaryti kliūtį srovei tekėti, bet tokią, kad ji neužmuštų tranzistoriaus. Įjungiame zenerio diodą, kurio atidarymo įtampa yra mažesnė už ribinę tranzistoriaus gedimo įtampą.
Iš duomenų lapo matyti, kad BC549 ribinė kolektoriaus bazės įtampa (kolektoriaus bazės įtampa) yra 30 voltų. Įsukame 27 voltų zenerio diodą - Pelnas!
Dėl to mes suteikiame ritės įtampos padidėjimą, tačiau jis yra valdomas ir yra žemiau kritinio gedimo taško. Taigi mes žymiai (kartais!) Sutrumpiname išjungimo delsą.
 |
Dabar galite gana pasitempti ir pradėti skausmingai krapštyti savo ropes, kaip visas šitas šiukšles sudėti ant spausdintinės plokštės... Turime ieškoti kompromisų ir palikti tik tai, ko reikia šioje grandinėje. Bet tai jau yra inžinerijos nuojauta ir ateina su patirtimi.
Žinoma, vietoj relės galite prijungti lemputę ir solenoidą, ir net variklį, jei jis praeina per srovę. Relė imama kaip pavyzdys. Ir, žinoma, lemputei nereikia viso diodo-kondensatoriaus komplekto.
Užteks kol kas. Kitą kartą pakalbėsiu apie Darlington mazgus ir MOSFET raktus.
Tranzistorių jungiklis yra pagrindinis impulsų keitiklio technologijos komponentas. Visų schemose impulsų šaltiniai maitinimo šaltiniai, kurie beveik visiškai pakeitė transformatorinius maitinimo šaltinius, naudojami tranzistoriniai jungikliai. Tokių maitinimo šaltinių pavyzdžiai yra kompiuterių blokai maistas, įkrovimo įrenginys telefonai, nešiojamieji kompiuteriai, planšetiniai kompiuteriai ir kt. Tranzistoriniai raktai pakeitė elektromagnetines reles, nes turi tokį pagrindinį pranašumą kaip mechaninių judančių dalių nebuvimas, o tai padidina rakto patikimumą ir ilgaamžiškumą. Be to, elektroninių puslaidininkinių jungiklių įjungimo ir išjungimo greitis yra daug didesnis nei elektromagnetinių relių greitis.
Taip pat tranzistoriaus jungiklis dažnai naudojamas norint įjungti / išjungti (perjungti) didelės galios apkrovą mikrovaldiklio signalu.
Elektroninio rakto esmė yra valdyti jį dideliu galingumu mažos galios signalu.
Yra puslaidininkiniai jungikliai, kurių pagrindą sudaro tranzistoriai, tiristoriai, triacai. Tačiau šiame straipsnyje aptariamas elektroninio rakto veikimas ant bipolinio tranzistoriaus. Tolesniuose straipsniuose bus svarstomi kiti puslaidininkinių jungiklių tipai.
Priklausomai nuo puslaidininkio struktūros, bipoliniai tranzistoriai skirstomi į du tipus: p — n — p ir n — p — n tipas ( ryžių. vienas ).
Ryžiai. 1 - Bipolinių tranzistorių konstrukcijos
Grandinėse dvipoliai tranzistoriai žymimi taip, kaip parodyta ryžių. 2 . Vidurinis gnybtas vadinamas baze, gnybtas su "rodykle" yra emiteris, likęs gnybtas yra kolektorius.
Ryžiai. 2 - Tranzistorių žymėjimas grandinėse
Be to, tranzistoriai gali būti sąlygiškai pavaizduoti dviejų diodų pavidalu, kurie yra sujungti atgal, jų sandūra visada bus pagrindas ( pav.3 ).
Ryžiai. 3 - Tranzistorių pakeitimo diodais schemos
tranzistoriaus raktas. Įtraukimo schemos.
Įvairių puslaidininkinių konstrukcijų tranzistorių perjungimo grandinės parodytos ryžių. keturi . Jungtis tarp pagrindo ir emiterio vadinama emiterio sandūra, o sandūra tarp pagrindo ir kolektoriaus vadinama kolektoriaus sandūra. Norint įjungti (atidaryti) tranzistorių, būtina, kad kolektoriaus sandūra būtų pakreipta priešinga kryptimi, o emiteris - į priekį.
Ryžiai. 4 - tranzistoriaus raktas. Perjungimo schemos
Maitinimo įtampa U un taikomas kolektoriaus ir emiterio gnybtams U ke per apkrovos rezistorių R į (cm. ryžių. keturi ). Valdymo įtampa (valdymo signalas) yra tarp bazės ir emiterio U bae per srovę ribojantį rezistorių R b .
Kai tranzistorius veikia rakto režimu, jis gali būti dviejų būsenų. Pirmasis yra išjungimo režimas. Šiuo režimu tranzistorius yra visiškai uždarytas, o įtampa tarp kolektoriaus ir emiterio yra lygi maitinimo šaltinio įtampai. Antroji būsena yra prisotinimo režimas. Šiuo režimu tranzistorius yra visiškai įjungtas, o įtampa tarp kolektoriaus ir emiterio yra lygi įtampos kritimui p — n - perėjimai ir įvairiems tranzistoriams yra nuo šimtųjų iki dešimtųjų voltų.
Dėl apkrovos tiesioginio įėjimo tranzistoriaus statinės charakteristikos ( ryžių. 5 ) soties sritis yra segmente 1-2 ir segmento ribinę sritį 3-4 . Tarpinė sritis tarp šių segmentų yra regionas 2-3 vadinama aktyvia sritimi. Jis vadovaujasi, kai tranzistorius veikia stiprintuvo režimu.
Ryžiai. 5 – įvesties statinė tranzistoriaus charakteristika
Kad būtų lengviau atsiminti maitinimo šaltinio prijungimo poliškumą ir valdymo signalo įtampą, atkreipkite dėmesį į emiterio rodyklę. Tai rodo srovės tekėjimo kryptį ( pav.6 ).
Ryžiai. 6 - srovės tekėjimo kelias per tranzistoriaus jungiklį
Tranzistoriaus jungiklio parametrų skaičiavimas
Rakto veikimo pavyzdžiu kaip apkrovą naudosime šviesos diodą. Jo prijungimo schema parodyta ryžių. 7 . Atkreipkite dėmesį į skirtingų puslaidininkinių konstrukcijų tranzistorių maitinimo šaltinių ir šviesos diodų prijungimo poliškumą.
Ryžiai. 7 - LED prijungimo prie tranzistorių jungiklių schemos
Apskaičiuokime pagrindinius tranzistoriaus jungiklio, pagaminto ant tranzistoriaus, parametrus n — p — n tipo. Turėkime šiuos pradinius duomenis:
- LED įtampos kritimas Δ UVD = 2 V;
— vardinė srovė LED ašVD= 10 mA;
- maitinimo įtampa Uun(pažymėta diagramoje Uke) = 9 V;
- įvesties signalo įtampa Usaulė= 1,6 V.
Dabar dar kartą pažvelkime į diagramą, parodytą ryžių. 7 . Kaip matome, belieka nustatyti rezistorių varžą pagrindo ir kolektoriaus grandinėse. Tranzistorius gali pasirinkti bet kurią bipolinę atitinkamą puslaidininkio struktūrą. Pavyzdžiui, sovietinis tranzistorius n — p — n tipo MP111B.
Atsparumo tranzistoriaus kolektoriaus grandinėje skaičiavimas
Kolektoriaus grandinės varža yra skirta apriboti srovę, tekančią per šviesos diodą. VD , taip pat paties tranzistoriaus apsaugai nuo perkrovos. Nuo tada, kai atsidaro tranzistorius, jo grandinėje srovę ribos tik šviesos diodo varža VD ir rezistorius R į .
Apibrėžkime pasipriešinimą R į . Jis lygus įtampos kritimui joje Δ U R į padalintas iš srovės kolektoriaus grandinėje aš į :
Taigi kolektorių iš pradžių nustatėme mes, tai yra vardinė šviesos diodo srovė. Ji neturi viršyti aš k=10mA .
Dabar suraskite įtampos kritimą rezistoriuje R į . Ji lygi maitinimo įtampai U un (U ke ) atėmus įtampos kritimą per šviesos diodą Δ U VD ir atėmus tranzistoriaus įtampos kritimą ΔU ke :
Šviesos diodo įtampos kritimas, taip pat maitinimo šaltinio įtampa, iš pradžių nustatomi ir yra atitinkamai 0,2 V ir 9 V. Tranzistoriaus MP111B, kaip ir kitų sovietinių tranzistorių, įtampos kritimas imamas apie 0,2 V. Šiuolaikinių tranzistorių (pavyzdžiui, BC547, BC549, N2222 ir kitų) įtampos kritimas yra apie 0,05 V ir mažesnis.
Tranzistoriaus įtampos kritimą galima išmatuoti, kai jis visiškai įjungtas, tarp kolektoriaus ir emiterio gnybtų, ir toliau koreguoti skaičiavimą. Bet, kaip matysime vėliau, kolektoriaus varžą galima pasirinkti ir paprastesniu būdu.
Kolektoriaus grandinės varža yra tokia:
Tranzistoriaus bazinės grandinės varžos skaičiavimas
Dabar turime nustatyti pagrindo atsparumą R b . Jis lygus įtampos kritimui pačioje varžoje. ΔURb padalintas iš bazinės srovės aš b :
Įtampos kritimas tranzistoriaus pagrinde yra lygus įvesties signalo įtampai Uvs atėmus įtampos kritimą bazinio emiterio sandūroje ΔUbe . Įvesties signalo įtampa nustatyta pradiniuose duomenyse ir lygi 1,6 V. Įtampos kritimas tarp pagrindo ir emiterio yra apie 0,6 V.
Tada suraskite bazinę srovę Ib . Jis lygus kolektoriaus srovei Ib padalintas iš tranzistoriaus srovės stiprinimo β . Kiekvieno tranzistoriaus stiprinimas nurodytas duomenų lapuose arba žinynuose. Dar lengviau suprasti prasmę β galite naudoti multimetrą. Net ir paprasčiausias multimetras turi tokią funkciją. Šiam tranzistoriui β=30 . Šiuolaikiniams tranzistoriams β lygus maždaug 300 ... 600 vienetų.
Dabar galime rasti reikiamą pagrindo varžą.
Taigi, naudodami aukščiau pateiktą metodiką, galite lengvai nustatyti reikiamas rezistorių reikšmes pagrindo ir kolektoriaus grandinėse. Tačiau reikia atsiminti, kad apskaičiuoti duomenys ne visada leidžia tiksliai nustatyti rezistorių reikšmes. Todėl geriau eksperimentiškai atlikti tikslesnį rakto reguliavimą, o skaičiavimai reikalingi tik pirminiam įvertinimui, tai yra, jie padeda susiaurinti rezistorių reikšmių pasirinkimo diapazoną.
Norint nustatyti rezistorių reikšmes, reikia nuosekliai sujungti su pagrindo ir kolektoriaus rezistoriais kintamasis rezistorius ir pakeisti jo vertę, kad gautumėte reikiamas pagrindo ir kolektoriaus srovių vertes ( ryžių. aštuoni ).
Ryžiai. 8 - Kintamųjų rezistorių įjungimo schema
Rekomendacijos renkantis tranzistorius elektroniniams raktams
- Be to, įtampa bazėje soties režimu neturėtų būti mažesnė už minimalią vertę, kitaip tranzistoriaus jungiklis veiks nestabiliai.
Vardinė įtampa tarp kolektoriaus ir emiterio, kurią nurodo gamintojas, turi būti didesnė už maitinimo šaltinio įtampą.
Vardinė kolektoriaus srovė, kurią taip pat nurodo gamintojas, turi būti didesnė už apkrovos srovę.
Būtina užtikrinti, kad tranzistoriaus pagrindo srovė ir įtampa neviršytų leistinų verčių.