กุญแจอิเล็กทรอนิกส์บนทรานซิสเตอร์ - หลักการทำงานและวงจร วงจรและการทำงานของคีย์ทรานซิสเตอร์

เมื่อทำงานกับ แผนงานที่ซับซ้อนมีประโยชน์คือการใช้เทคนิคทางเทคนิคต่างๆ ที่ช่วยให้คุณบรรลุเป้าหมายด้วยความพยายามเพียงเล็กน้อย หนึ่งในนั้นคือการสร้างสวิตช์ทรานซิสเตอร์ พวกเขาคืออะไร? เหตุใดจึงควรสร้างขึ้น เหตุใดจึงเรียกว่า "กุญแจอิเล็กทรอนิกส์" คุณสมบัติของกระบวนการนี้คืออะไรและควรใส่ใจอะไร?

สวิตช์ทรานซิสเตอร์ทำมาจากอะไร?

พวกเขาดำเนินการโดยใช้ฟิลด์หรืออันแรกแบ่งออกเป็น MIS และคีย์ซึ่งมีจุดเชื่อมต่อ pn ควบคุม ในบรรดาไบโพลาร์นั้นมีความแตกต่างกัน คีย์ทรานซิสเตอร์ 12 โวลต์จะสามารถตอบสนองความต้องการพื้นฐานของนักวิทยุสมัครเล่น

โหมดการทำงานคงที่

จะวิเคราะห์สถานะส่วนตัวและสาธารณะของคีย์ อินพุตแรกมีระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำ ซึ่งบ่งชี้ว่าสัญญาณลอจิกเป็นศูนย์ ในโหมดนี้ ทรานซิชันทั้งสองอยู่ในทิศทางตรงกันข้าม (ได้ค่าคัตออฟ) และมีเพียงความร้อนเท่านั้นที่สามารถส่งผลต่อกระแสของตัวสะสม ในสถานะเปิดที่อินพุตของคีย์คือ ระดับสูงแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกับสัญญาณลอจิกยูนิต สามารถทำงานได้สองโหมดพร้อมกัน ประสิทธิภาพดังกล่าวอาจอยู่ในขอบเขตความอิ่มตัวหรือขอบเขตเชิงเส้นของคุณลักษณะเอาต์พุต เราจะพูดถึงรายละเอียดเพิ่มเติม

ความอิ่มตัวของคีย์

ในกรณีเช่นนี้ ทางแยกทรานซิสเตอร์จะเอนเอียงไปข้างหน้า ดังนั้น หากกระแสฐานเปลี่ยนแปลง ค่าตัวรวบรวมจะไม่เปลี่ยนแปลง ในทรานซิสเตอร์แบบซิลิกอน ต้องใช้ประมาณ 0.8 V เพื่อให้ได้ค่าไบแอส ในขณะที่สำหรับทรานซิสเตอร์เจอร์เมเนียม แรงดันไฟฟ้าจะผันผวนภายใน 0.2-0.4 V โดยทั่วไปแล้วความอิ่มตัวของคีย์จะบรรลุผลได้อย่างไร สิ่งนี้จะเพิ่มกระแสฐาน แต่ทุกสิ่งมีขีดจำกัด เช่นเดียวกับความอิ่มตัวที่เพิ่มขึ้น ดังนั้น เมื่อถึงค่าปัจจุบัน ค่านั้นจะหยุดเพิ่มขึ้น และเหตุใดจึงต้องดำเนินการอิ่มตัวที่สำคัญ มีค่าสัมประสิทธิ์พิเศษที่แสดงสถานะของกิจการ ด้วยการเพิ่มความจุโหลดที่สวิตช์ทรานซิสเตอร์เพิ่มขึ้น ปัจจัยที่ไม่เสถียรเริ่มมีอิทธิพลด้วยแรงที่น้อยลง แต่ประสิทธิภาพลดลง ดังนั้น ค่าสัมประสิทธิ์ความอิ่มตัวจึงถูกเลือกจากการพิจารณาประนีประนอม โดยเน้นที่งานที่จะต้องดำเนินการ

ข้อเสียของคีย์ไม่อิ่มตัว

และจะเกิดอะไรขึ้นหากไม่ถึงค่าที่เหมาะสมที่สุด? จากนั้นจะมีข้อเสียดังกล่าว:

1. แรงดันไฟฟ้าของกุญแจสาธารณะจะลดลงและสูญเสียไปประมาณ 0.5 V.
2. ภูมิคุ้มกันเสียงจะเสื่อมลง นี่เป็นเพราะความต้านทานอินพุตที่เพิ่มขึ้นซึ่งสังเกตได้ในปุ่มเมื่ออยู่ในสถานะเปิด ดังนั้นการรบกวนเช่นไฟกระชากจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์ของทรานซิสเตอร์
3. คีย์อิ่มตัวมีความคงตัวของอุณหภูมิอย่างมาก

อย่างที่คุณเห็น กระบวนการนี้ยังคงดีกว่าที่จะดำเนินการเพื่อให้ได้อุปกรณ์ขั้นสูงในท้ายที่สุด

ประสิทธิภาพ

การโต้ตอบกับปุ่มอื่นๆ

ในการทำเช่นนี้จะใช้องค์ประกอบของการสื่อสาร ดังนั้น หากคีย์แรกที่เอาต์พุตมีระดับแรงดันสูง คีย์ที่สองจะเปิดขึ้นที่อินพุตและทำงานในโหมดที่ระบุ และในทางกลับกัน. วงจรการสื่อสารดังกล่าวส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อกระบวนการชั่วคราวที่เกิดขึ้นระหว่างการสลับและความเร็วของปุ่ม นี่คือการทำงานของสวิตช์ทรานซิสเตอร์ ที่พบมากที่สุดคือวงจรที่ปฏิสัมพันธ์เกิดขึ้นระหว่างทรานซิสเตอร์สองตัวเท่านั้น แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าอุปกรณ์นี้จะไม่สามารถทำได้โดยจะใช้องค์ประกอบสาม สี่ หรือมากกว่านั้น แต่ในทางปฏิบัติ หาแอปพลิเคชันสำหรับสิ่งนี้ได้ยาก จึงไม่ใช้การทำงานของสวิตช์ทรานซิสเตอร์ประเภทนี้

เลือกอะไรดี

ทำงานกับอะไรดีกว่ากัน? ลองนึกภาพว่าเรามีสวิตช์ทรานซิสเตอร์แบบธรรมดาซึ่งมีแรงดันไฟฟ้า 0.5 V จากนั้นใช้ออสซิลโลสโคปเพื่อบันทึกการเปลี่ยนแปลงทั้งหมด หากกระแสสะสมถูกตั้งค่าเป็น 0.5mA แรงดันไฟฟ้าจะลดลง 40mV (จะมีอยู่ที่ประมาณ 0.8V ที่ฐาน) ตามมาตรฐานของงานเราสามารถพูดได้ว่านี่เป็นส่วนเบี่ยงเบนที่ค่อนข้างสำคัญซึ่งกำหนดข้อ จำกัด ในการใช้งานในวงจรทั้งชุดเช่นในสวิตช์ ดังนั้นพวกเขาจึงใช้สิ่งพิเศษที่มีการควบคุม pn ทางแยก ข้อดีของพวกเขาเหนือคู่หูสองขั้วคือ:

1. ค่าแรงดันตกค้างไม่มีนัยสำคัญบนกุญแจในสภาพการเดินสาย
2. ความต้านทานสูงและเป็นผลให้กระแสขนาดเล็กไหลผ่านองค์ประกอบปิด
3. ใช้พลังงานต่ำ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายแรงดันควบคุมที่สำคัญ
4. สลับสัญญาณไฟฟ้าได้ ระดับต่ำซึ่งเป็นหน่วยของไมโครโวลต์

รีเลย์คีย์ทรานซิสเตอร์ - นี่คือแอปพลิเคชั่นในอุดมคติสำหรับภาคสนาม แน่นอนว่าข้อความนี้ถูกโพสต์ที่นี่เพื่อให้ผู้อ่านได้ทราบถึงแอปพลิเคชันของตนเท่านั้น ความรู้และความเฉลียวฉลาดเพียงเล็กน้อย - และความเป็นไปได้ของการใช้งานซึ่งมีสวิตช์ทรานซิสเตอร์จำนวนมากจะถูกประดิษฐ์ขึ้น

ตัวอย่างงาน

มาดูกันดีกว่าว่าสวิตช์ทรานซิสเตอร์ทำงานอย่างไร สัญญาณสวิตช์จะถูกส่งจากอินพุตหนึ่งและลบออกจากเอาต์พุตอื่น ในการล็อคกุญแจจะใช้แรงดันไฟฟ้าที่เกตของทรานซิสเตอร์ซึ่งเกินค่าของแหล่งกำเนิดและระบายออกด้วยค่าที่มากกว่า 2-3 V แต่ในกรณีนี้ควรระมัดระวังไม่ให้ เกินขอบเขตที่อนุญาต เมื่อปิดคีย์ ความต้านทานจะค่อนข้างมาก - มากกว่า 10 โอห์ม ค่านี้ได้มาจากข้อเท็จจริงที่ว่ากระแสอคติย้อนกลับก็มีผลเช่นกัน ทางแยก pn. ในสถานะเดียวกัน ความจุระหว่างวงจรสัญญาณสวิตช์และอิเล็กโทรดควบคุมจะผันผวนในช่วง 3-30 pF ทีนี้มาเปิดสวิตช์ทรานซิสเตอร์กัน วงจรและการปฏิบัติจะแสดงให้เห็นว่าแรงดันไฟฟ้าของอิเล็กโทรดควบคุมจะเข้าใกล้ศูนย์และขึ้นอยู่กับความต้านทานโหลดและลักษณะแรงดันไฟฟ้าที่สลับ นี่เป็นเพราะระบบทั้งหมดของการโต้ตอบของเกต การระบายน้ำ และแหล่งที่มาของทรานซิสเตอร์ สิ่งนี้สร้างปัญหาบางอย่างสำหรับการทำงานในโหมดผู้ขัดขวาง

เพื่อเป็นการแก้ปัญหานี้ จึงมีการพัฒนาวงจรต่างๆ ขึ้นเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าคงที่ซึ่งไหลระหว่างช่องสัญญาณและเกต และขอขอบคุณ คุณสมบัติทางกายภาพแม้แต่ไดโอดก็สามารถใช้ได้เช่นกัน ในการทำเช่นนี้ควรรวมไว้ในทิศทางไปข้างหน้าของแรงดันบล็อก หากมีการสร้างสถานการณ์ที่จำเป็น ไดโอดจะปิด และชุมทาง p-n จะเปิดขึ้น เพื่อที่ว่าเมื่อแรงดันไฟสลับเปลี่ยน มันยังคงเปิดอยู่และความต้านทานของช่องสัญญาณจะไม่เปลี่ยนแปลง สามารถเชื่อมต่อตัวต้านทานความต้านทานสูงระหว่างแหล่งจ่ายและอินพุตของคีย์ได้ และการมีอยู่ของตัวเก็บประจุจะช่วยเร่งกระบวนการชาร์จถังใหม่ได้อย่างมาก

การคำนวณคีย์ทรานซิสเตอร์

เพื่อความเข้าใจ ฉันยกตัวอย่างการคำนวณ คุณสามารถแทนที่ข้อมูลของคุณ:

1) Collector-emitter - 45 V. การกระจายพลังงานทั้งหมด - 500 mw Collector-emitter - 0.2 V. จำกัด ความถี่ในการทำงาน - 100 MHz ฐานอีซีแอล - 0.9 V. กระแสสะสม - 100 mA อัตราส่วนการถ่ายโอนปัจจุบันทางสถิติ - 200

2) ตัวต้านทานกระแสไฟ 60 mA: 5-1.35-0.2 = 3.45

3) ค่าความต้านทานของตัวสะสม: 3.45\0.06=57.5 โอห์ม

4) เพื่อความสะดวกเราใช้ค่าเล็กน้อย 62 โอห์ม: 3.45 \ 62 \u003d 0.0556 mA

5) เราพิจารณากระแสฐาน: 56 \ 200 \u003d 0.28 mA (0.00028 A)

6) ตัวต้านทานฐานจะอยู่ที่เท่าไหร่: 5 - 0.9 \u003d 4.1V

7) กำหนดความต้านทานของตัวต้านทานพื้นฐาน: 4.1 \ 0.00028 \u003d 14.642.9 โอห์ม

บทสรุป

และสุดท้ายเกี่ยวกับชื่อ "กุญแจอิเล็กทรอนิกส์" ความจริงก็คือสภาพที่เปลี่ยนแปลงภายใต้อิทธิพลของกระแส และเขาเป็นตัวแทนของอะไร? ถูกต้อง ยอดรวมของประจุอิเล็กทรอนิกส์ นี่คือที่มาของชื่อที่สอง นั่นคือทั้งหมดที่ อย่างที่คุณเห็น หลักการทำงานและการจัดเรียงสวิตช์ทรานซิสเตอร์ไม่ได้ซับซ้อน ดังนั้นการทำความเข้าใจสิ่งนี้จึงเป็นไปได้ ควรสังเกตว่าแม้แต่ผู้เขียนบทความนี้ก็ยังต้องใช้วรรณกรรมอ้างอิงเพื่อฟื้นฟูความทรงจำของเขาเอง ดังนั้น หากคุณมีคำถามเกี่ยวกับคำศัพท์ ฉันขอแนะนำให้จำพจนานุกรมทางเทคนิคที่มีอยู่และค้นหาข้อมูลใหม่เกี่ยวกับสวิตช์ทรานซิสเตอร์ที่นั่น

คีย์ทรานซิสเตอร์ที่สร้างจากทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์หรือทรานซิสเตอร์แบบ field-effect จะถูกแบ่งออกเป็นแบบอิ่มตัวและไม่อิ่มตัว เช่นเดียวกับปุ่ม MOS และคีย์บนทรานซิสเตอร์แบบ field-effect พร้อมการควบคุม pn junction สวิตช์ทรานซิสเตอร์ทั้งหมดสามารถทำงานได้ในสองโหมด: แบบคงที่และแบบไดนามิก

บนพื้นฐานของพวกเขา TC นั้นใช้หลักการทำงานของทริกเกอร์ มัลติไวเบรเตอร์ สวิตช์ บล็อกเจนเนอเรเตอร์ และองค์ประกอบอื่น ๆ อีกมากมาย แผน TC อาจแตกต่างกันไปตามวัตถุประสงค์และคุณสมบัติของการดำเนินการ

TC ได้รับการออกแบบมาสำหรับการเปลี่ยนวงจรโหลดภายใต้อิทธิพลของสัญญาณควบคุมภายนอก ดูแผนภาพด้านบน TC ใด ๆ ทำหน้าที่ของคีย์ความเร็วสูงและมีสองสถานะหลัก: เปิดซึ่งสอดคล้องกับโหมดตัดของทรานซิสเตอร์ (VT - ปิด) และปิดโดยมีลักษณะเป็นโหมดอิ่มตัวหรือโหมดที่ใกล้เคียงกัน ในระหว่างกระบวนการเปลี่ยนทั้งหมด TC จะทำงานในโหมดแอ็คทีฟ

พิจารณาการทำงานของคีย์ตามทรานซิสเตอร์สองขั้วหากไม่มีแรงดันไฟฟ้าบนฐานที่สัมพันธ์กับอีซีแอล ทรานซิสเตอร์จะถูกปิด ไม่มีกระแสไหลผ่าน แรงดันแหล่งจ่ายทั้งหมดจะอยู่ที่ตัวสะสม กล่าวคือ ระดับสัญญาณสูงสุด

ทันทีที่สัญญาณควบคุมไฟฟ้ามาถึงฐานของทรานซิสเตอร์ สัญญาณจะเปิดขึ้น กระแสคอลเลคเตอร์-อิมิตเตอร์จะเริ่มไหลและแรงดันไฟฟ้าตกเกิดขึ้นที่ความต้านทานภายในของคอลเลคเตอร์ จากนั้นแรงดันที่คอลเลคเตอร์ และด้วย แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของวงจรลดลงสู่ระดับต่ำ

สำหรับการฝึกฝนเราจะรวบรวม วงจรง่ายๆสวิตช์ทรานซิสเตอร์บนทรานซิสเตอร์สองขั้ว สำหรับสิ่งนี้เราใช้ทรานซิสเตอร์สองขั้ว KT817 ซึ่งเป็นตัวต้านทานในวงจรไฟฟ้าของตัวสะสมที่มีค่าเล็กน้อยที่ 1 kOhm และที่อินพุตที่มีความต้านทาน 270 โอห์ม

ในสถานะเปิดของทรานซิสเตอร์ที่เอาต์พุตของวงจร เรามีแรงดันไฟเต็มของแหล่งพลังงาน เมื่อรับสัญญาณที่อินพุตควบคุม แรงดันไฟฟ้าบนตัวสะสมจะถูกจำกัดให้น้อยที่สุด ประมาณ 0.6 โวลต์

นอกจากนี้ TC ยังสามารถนำไปใช้กับทรานซิสเตอร์ภาคสนามได้อีกด้วย หลักการทำงานของพวกมันเกือบจะเหมือนกัน แต่พวกมันไม่ได้ใช้กระแสควบคุมน้อยกว่ามากและนอกจากนี้ยังให้การแยกทางไฟฟ้าของชิ้นส่วนอินพุตและเอาต์พุต แต่จะสูญเสียความเร็วอย่างมากเมื่อเทียบกับขั้วสองขั้ว แป้นทรานซิสเตอร์ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์วิทยุเกือบทุกชนิด สวิตช์สัญญาณแอนะล็อกและดิจิทัล ระบบอัตโนมัติและระบบควบคุมในยุคปัจจุบัน เครื่องใช้ในครัวเรือนและอื่นๆ

สำหรับการสลับโหลดในวงจร กระแสสลับควรใช้ทรานซิสเตอร์แบบ field-effect อันทรงพลัง เซมิคอนดักเตอร์ระดับนี้แสดงโดยสองกลุ่ม ครั้งแรกรวมถึงลูกผสม: ทรานซิสเตอร์สองขั้วมีประตูหุ้มฉนวน - IGBT หรือ. ประการที่สองรวมถึงทรานซิสเตอร์แบบคลาสสิก (ช่องสัญญาณ) พิจารณาเป็น กรณีศึกษาการทำงานของสวิตช์โหลดเครือข่าย แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ 220 โวลต์บนสนามอันทรงพลัง VT ประเภท KP707

การออกแบบนี้ช่วยให้คุณสามารถแยกวงจรควบคุมและวงจรไฟฟ้า 220 โวลต์ได้ ออปโตคัปเปลอร์ TLP521 ถูกใช้เป็นตัวดีคัปปลิ้ง เมื่อไม่มีแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วอินพุต ไฟ LED ของออปโตคัปเปลอร์จะปิด ทรานซิสเตอร์ในตัวของออปโตคัปเปลอร์จะปิดและไม่แบ่งเกตของทรานซิสเตอร์สวิตชิ่งอันทรงพลัง ดังนั้นที่ประตูของพวกเขาจึงมีแรงดันเปิดเท่ากับระดับแรงดันเสถียรภาพของซีเนอร์ไดโอด VD1 ในกรณีนี้ พนักงานภาคสนามจะเปิดและทำงานตามลำดับ ขึ้นอยู่กับขั้วของช่วงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ ณ เวลาปัจจุบัน สมมุติว่ามี 4 บนเอาต์พุต และลบบน 3 จากนั้นกระแสโหลดจะไปจากเทอร์มินัล 3 ถึง 5 ผ่านโหลดและถึง 6 จากนั้นผ่านไดโอดป้องกันภายใน VT2 ผ่าน VT1 แบบเปิดไปยังเทอร์มินัล 4 เมื่อเปลี่ยนระยะเวลา กระแสโหลดจะไหลผ่านไดโอดของทรานซิสเตอร์ VT1 และเปิด VT2 องค์ประกอบวงจร R3, R3, C1 และ VD1 เป็นแหล่งจ่ายไฟแบบไม่มีหม้อแปลง ค่าของตัวต้านทาน R1 สอดคล้องกับระดับแรงดันไฟขาเข้าห้าโวลต์และสามารถเปลี่ยนแปลงได้หากจำเป็น เมื่อรับสัญญาณควบคุม ไฟ LED ในออปโตคัปเปลอร์จะสว่างขึ้นและปัดเกทของทรานซิสเตอร์ทั้งสอง ไม่มีการใช้แรงดันไฟฟ้ากับโหลด

คุณกำลังพูดถึงภาระอะไร ใช่ ประมาณใดก็ได้ - รีเลย์ หลอดไฟ โซลินอยด์ มอเตอร์ ไฟ LED หลายดวงในคราวเดียว หรือสปอตไลท์ LED กำลังไฟสำหรับงานหนัก ในระยะสั้นทุกอย่างที่กินมากกว่า 15mA และ / หรือต้องใช้แรงดันไฟฟ้ามากกว่า 5 โวลต์

ใช้ตัวอย่างเช่นรีเลย์ ปล่อยให้มันเป็น BS-115C กระแสไฟที่คดเคี้ยวประมาณ 80mA แรงดันไฟฟ้าที่คดเคี้ยวคือ 12 โวลต์ แรงดันไฟสัมผัสสูงสุดคือ 250V และ 10A

การเชื่อมต่อรีเลย์กับไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นงานที่เกือบทุกคนมี ปัญหาหนึ่งคือไมโครคอนโทรลเลอร์ไม่สามารถจ่ายพลังงานที่จำเป็นสำหรับการทำงานปกติของคอยล์ได้ กระแสสูงสุดซึ่งสามารถผ่านเอาท์พุตของคอนโทรลเลอร์ได้เองไม่เกิน 20mA และยังถือว่าเย็น ซึ่งเป็นเอาต์พุตที่ทรงพลัง โดยปกติไม่เกิน 10mA ใช่ แรงดันไฟฟ้าที่นี่ไม่สูงกว่า 5 โวลต์ และรีเลย์ต้องการมากถึง 12 โวลต์ แน่นอนว่ามีรีเลย์สำหรับห้าโวลต์ แต่กระแสไฟถูกใช้มากเป็นสองเท่า โดยทั่วไปที่รีเลย์ไม่จูบ - ทุกที่ตูด จะทำอย่างไร?

สิ่งแรกที่นึกถึงคือใส่ทรานซิสเตอร์ การตัดสินใจที่ถูกต้อง - สามารถเลือกทรานซิสเตอร์ได้หลายร้อยมิลลิแอมป์ หรือแม้แต่แอมแปร์ หากทรานซิสเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งหายไป พวกมันสามารถเปิดได้ในลำดับขั้น เมื่อตัวที่อ่อนแอเปิดตัวที่แรงกว่า

เนื่องจากเราคิดว่า 1 เปิดอยู่และ 0 ปิดอยู่ (นี่เป็นตรรกะ แม้ว่ามันจะขัดแย้งกับนิสัยเก่าของฉันที่มาจากสถาปัตยกรรม AT89C51) ดังนั้น 1 จะจ่ายไฟ และ 0 จะลบโหลด ลองหาทรานซิสเตอร์สองขั้ว รีเลย์ต้องการ 80mA ดังนั้นเราจึงกำลังมองหาทรานซิสเตอร์ที่มี นักสะสมปัจจุบันมากกว่า 80mA. ในเอกสารข้อมูลที่นำเข้า พารามิเตอร์นี้เรียกว่า I c ในของเรา I k สิ่งแรกที่นึกถึงคือ KT315 - ทรานซิสเตอร์ชิ้นเอกของโซเวียตที่ใช้เกือบทุกที่ :) สีส้มแบบนี้ มีค่าใช้จ่ายไม่เกินหนึ่งรูเบิล นอกจากนี้ยังจะเรียกใช้ KT3107 ด้วยดัชนีตัวอักษรหรือ BC546 ที่นำเข้า (เช่นเดียวกับ BC547, BC548, BC549) ในทรานซิสเตอร์ ก่อนอื่น จำเป็นต้องกำหนดวัตถุประสงค์ของข้อสรุป ตัวสะสมอยู่ที่ไหน ฐานอยู่ที่ไหน และตัวปล่อยอยู่ที่ไหน วิธีที่ดีที่สุดคือทำตามเอกสารข้อมูลหรือหนังสืออ้างอิง นี่คือตัวอย่างจากแผ่นข้อมูล:

หากคุณมองที่ด้านหน้าของมัน อันที่มีจารึกและย่อขาลง จากนั้นจึงสรุปจากซ้ายไปขวา: Emitter, Collector, Base

เราใช้ทรานซิสเตอร์และเชื่อมต่อตามรูปแบบต่อไปนี้:

ตัวสะสมเพื่อบรรทุก, ตัวปล่อย, ตัวที่มีลูกศร, ลงกับพื้น และฐานไปยังเอาต์พุตของคอนโทรลเลอร์

ทรานซิสเตอร์เป็นแอมพลิฟายเออร์กระแส นั่นคือ ถ้าเราส่งกระแสผ่านวงจรเบส-อิมิตเตอร์ กระแสที่เท่ากับอินพุตคูณด้วยอัตราขยาย h fe สามารถผ่านวงจรคอลเลคเตอร์-อิมิตเตอร์ได้
ชั่วโมง fe สำหรับทรานซิสเตอร์นี้มีหลายร้อย ประมาณ 300 ครับ ผมจำไม่ได้

แรงดันไฟขาออกสูงสุดของไมโครคอนโทรลเลอร์เมื่อใช้กับพอร์ต unity = 5 โวลต์ (แรงดันไฟฟ้าตก 0.7 โวลต์ที่ทางแยก Base-Emitter สามารถละเลยได้ที่นี่) ความต้านทานในวงจรฐานคือ 10,000 โอห์ม ซึ่งหมายความว่ากระแสตามกฎหมายของโอห์มจะเท่ากับ 5/10000=0.0005A หรือ 0.5mA ซึ่งเป็นกระแสที่ไม่มีนัยสำคัญอย่างสมบูรณ์ซึ่งตัวควบคุมจะไม่เหงื่อออก และผลลัพธ์ ณ เวลานี้จะเป็น I c \u003d I be * h fe \u003d 0.0005 * 300 \u003d 0.150A 150mA มากกว่า 100mA แต่นั่นก็หมายความว่าทรานซิสเตอร์จะเปิดกว้างและดึงออกมาให้มากที่สุด ดังนั้นผลัดของเราจะได้รับอาหารอย่างครบถ้วน

ทุกคนมีความสุข ทุกคนมีความสุขไหม? แต่ไม่ มีระเบียบที่นี่ ในรีเลย์จะใช้คอยล์เป็นตัวกระตุ้น และขดลวดมีความเหนี่ยวนำค่อนข้างแรงดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะตัดกระแสในทันที หากคุณลองทำเช่นนี้ พลังงานศักย์ที่สะสมอยู่ในสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะออกมาที่อื่น ที่กระแสไฟแตกเป็นศูนย์ สถานที่แห่งนี้จะเป็นแรงดัน - ด้วยการหยุดชะงักของกระแสอย่างแหลมคม จะมีแรงดันไฟกระชากอันทรงพลังบนคอยล์ หลายร้อยโวลต์ หากกระแสถูกขัดจังหวะด้วยการสัมผัสทางกลจะเกิดการสลายของอากาศ - ประกายไฟ และถ้าคุณตัดมันออกด้วยทรานซิสเตอร์ มันก็จะฆ่ามันทันที

จำเป็นต้องทำอะไรบางอย่างเพื่อนำพลังงานของขดลวด ไม่มีปัญหา ปิดเองโดยใส่ไดโอด ระหว่างการทำงานปกติ ไดโอดจะเปิดอยู่ตรงข้ามกับแรงดันไฟและไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน และเมื่อคุณปิดแรงดันไฟฟ้าที่ข้ามตัวเหนี่ยวนำจะอยู่ในอีกทิศทางหนึ่งและจะผ่านไดโอด

จริงอยู่ เกมเหล่านี้ที่มีแรงดันไฟกระชากในทางที่น่ารังเกียจส่งผลกระทบต่อความเสถียรของเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟของอุปกรณ์ ดังนั้นจึงเหมาะสมที่จะขันเกลียวคอยล์ระหว่างขั้วบวกและลบของแหล่งจ่ายไฟ ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าหนึ่งร้อยไมโครฟารัด พระองค์จะทรงครอบครอง ที่สุดจังหวะ

สวย! แต่คุณสามารถทำได้ดีกว่า - ลดการบริโภค รีเลย์ก็พอแล้ว กระแสสูงแตกออก แต่กระแสยึดของกระดองน้อยกว่าสามครั้ง ใครจะสน แต่คางคกขยี้ฉันให้ป้อนขดลวดมากกว่าที่ควร ท้ายที่สุดนี่คือความร้อนและการใช้พลังงานและอีกมากมาย นอกจากนี้เรายังนำตัวเก็บประจุแบบมีขั้วและใส่เข้าไปในวงจรสำหรับไมโครฟารัดอื่น ๆ ที่มีตัวต้านทานหลายสิบตัว เกิดอะไรขึ้น:

เมื่อเปิดทรานซิสเตอร์ตัวเก็บประจุ C2 ยังไม่ได้ถูกชาร์จ ซึ่งหมายความว่าในขณะที่ชาร์จมันเกือบจะ ไฟฟ้าลัดวงจรและกระแสที่ไหลผ่านคอยล์ไปโดยไม่มีข้อจำกัด ไม่นาน แต่ก็เพียงพอที่จะทำลายเกราะรีเลย์ออกจากที่ของมัน จากนั้นตัวเก็บประจุจะชาร์จและกลายเป็นตัวแบ่ง และรีเลย์จะขับเคลื่อนผ่านตัวต้านทานจำกัดกระแส ควรเลือกตัวต้านทานและตัวเก็บประจุในลักษณะที่รีเลย์ทำงานอย่างชัดเจน
หลังจากที่ทรานซิสเตอร์ปิดลง ตัวเก็บประจุจะคายประจุผ่านตัวต้านทาน จากนี้ไปตามเคาน์เตอร์ zapadlo - หากคุณพยายามเปิดรีเลย์ทันทีเมื่อตัวเก็บประจุยังไม่ถูกคายประจุกระแสไฟกระตุกอาจไม่เพียงพอ ดังนั้นที่นี่เราต้องคิดว่ารีเลย์จะคลิกด้วยความเร็วเท่าใด คอนเดอร์จะปลดประจำการในเสี้ยววินาที แต่บางครั้งมันก็เยอะเหมือนกันนะ

มาเพิ่มการอัพเกรดอื่น
เมื่อรีเลย์เปิด พลังงาน สนามแม่เหล็กไหลผ่านไดโอด ในเวลาเดียวกันกระแสยังคงไหลในขดลวดเท่านั้น ซึ่งหมายความว่ายังคงยึดสมอ เวลาระหว่างการถอดสัญญาณควบคุมและการหลุดออกจากกลุ่มผู้ติดต่อจะเพิ่มขึ้น ซาปาดโล จำเป็นต้องสร้างอุปสรรคต่อการไหลของกระแส แต่เพื่อไม่ให้ทรานซิสเตอร์ตาย เราเสียบซีเนอร์ไดโอดที่มีแรงดันเปิดต่ำกว่าแรงดันพังทลายที่ จำกัด ของทรานซิสเตอร์
จากแผ่นข้อมูลแผ่นหนึ่ง จะเห็นว่าแรงดันไฟฟ้าจำกัดของ Collector-Base (แรงดัน Collector-Base) สำหรับ BC549 คือ 30 โวลต์ เราขันซีเนอร์ไดโอด 27 โวลต์ - กำไร!

เป็นผลให้เราให้แรงดันไฟกระชากบนขดลวด แต่ถูกควบคุมและต่ำกว่าจุดแตกหักที่สำคัญ ดังนั้นเราจึง (บางครั้ง!) ลดความล่าช้าในการปิดลงอย่างมาก

ตอนนี้คุณสามารถยืดเส้นยืดสายและเริ่มเกาหัวผักกาดอย่างเจ็บปวดเกี่ยวกับวิธีการวางขยะทั้งหมดบนแผงวงจรพิมพ์ ... เราต้องมองหาการประนีประนอมและปล่อยให้เฉพาะสิ่งที่จำเป็นในวงจรนี้ แต่นี่เป็นไหวพริบทางวิศวกรรมและมาพร้อมกับประสบการณ์

แน่นอน แทนที่จะเสียบรีเลย์ คุณสามารถเสียบหลอดไฟและโซลินอยด์ หรือแม้แต่มอเตอร์ ถ้ามันไหลผ่านกระแสไฟ รีเลย์ถูกนำมาเป็นตัวอย่าง และแน่นอนว่าไม่จำเป็นต้องใช้ชุดตัวเก็บประจุแบบไดโอดทั้งหมดสำหรับหลอดไฟ

เพียงพอสำหรับตอนนี้ คราวหน้าผมจะพูดถึงชุดประกอบดาร์ลิงตันและคีย์ MOSFET

สวิตช์ทรานซิสเตอร์เป็นส่วนประกอบหลักในเทคโนโลยีตัวแปลงพัลส์ ในอุบายของทุกคน แหล่งที่มาของแรงกระตุ้นแหล่งจ่ายไฟซึ่งได้แทนที่อุปกรณ์จ่ายไฟของหม้อแปลงเกือบทั้งหมดแล้วจึงใช้สวิตช์ทรานซิสเตอร์ ตัวอย่างของแหล่งจ่ายไฟดังกล่าวคือ บล็อกคอมพิวเตอร์อาหาร, อุปกรณ์ชาร์จโทรศัพท์ แล็ปท็อป แท็บเล็ต ฯลฯ คีย์ทรานซิสเตอร์ได้เข้ามาแทนที่รีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า เนื่องจากมีข้อได้เปรียบหลักเช่นการไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวทางกล ซึ่งเพิ่มความน่าเชื่อถือและความทนทานของคีย์ นอกจากนี้ความเร็วในการเปิดและปิดสวิตช์เซมิคอนดักเตอร์อิเล็กทรอนิกส์นั้นสูงกว่าความเร็วของรีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้ามาก

นอกจากนี้มักใช้สวิตช์ทรานซิสเตอร์เพื่อเปิด / ปิด (สวิตช์) โหลดพลังงานที่สำคัญที่สัญญาณของไมโครคอนโทรลเลอร์

สาระสำคัญของกุญแจอิเล็กทรอนิกส์คือการควบคุมด้วยกำลังสูงโดยสัญญาณพลังงานต่ำ

มีสวิตช์เซมิคอนดักเตอร์ตามทรานซิสเตอร์, ไทริสเตอร์, ไทรแอก อย่างไรก็ตาม บทความนี้กล่าวถึงการทำงานของคีย์อิเล็กทรอนิกส์บนทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ ในบทความต่อๆ ไป จะพิจารณาสวิตช์เซมิคอนดักเตอร์ประเภทอื่นๆ

ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของเซมิคอนดักเตอร์ ทรานซิสเตอร์สองขั้วแบ่งออกเป็นสองประเภท: พี — น — พี และ น — พี — น พิมพ์ ( ข้าว. หนึ่ง ).

ข้าว. 1 - โครงสร้างของทรานซิสเตอร์สองขั้ว

ในวงจร ทรานซิสเตอร์สองขั้วถูกกำหนดดังแสดงใน ข้าว. 2 . เทอร์มินัลกลางเรียกว่าฐาน เทอร์มินัลที่มี "ลูกศร" คือตัวปล่อย เทอร์มินัลที่เหลือคือตัวสะสม

ข้าว. 2 - การกำหนดทรานซิสเตอร์ในวงจร

นอกจากนี้ ทรานซิสเตอร์สามารถแสดงตามเงื่อนไขในรูปแบบของไดโอดสองตัว ซึ่งเชื่อมต่อกันแบบด้านหลัง จุดต่อของพวกมันจะเป็นฐานเสมอ ( รูปที่ 3 ).

ข้าว. 3 - แบบแผนสำหรับการเปลี่ยนทรานซิสเตอร์ด้วยไดโอด

คีย์ทรานซิสเตอร์ แผนการรวม

วงจรสวิตชิ่งสำหรับทรานซิสเตอร์ของโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์ต่างๆ แสดงใน ข้าว. สี่ . ชุมทางระหว่างฐานกับอีซีแอลเรียกว่าทางแยกอีซีแอล และทางแยกระหว่างฐานกับคอลเลคเตอร์เรียกว่าทางแยกของคอลเลคเตอร์ ในการเปิด (เปิด) ทรานซิสเตอร์จำเป็นต้องให้ทางแยกของตัวสะสมอยู่ในทิศทางตรงกันข้ามและตัวปล่อย - ในทิศทางไปข้างหน้า

ข้าว. 4 - คีย์ทรานซิสเตอร์ แผนการสลับ

แรงดันไฟของแหล่งจ่ายไฟ ยู ไม่ นำไปใช้กับขั้วตัวสะสมและตัวปล่อย ยู คิ ผ่านตัวต้านทานโหลด R ถึง (ซม. ข้าว. สี่ ). แรงดันควบคุม (สัญญาณควบคุม) ถูกนำไปใช้ระหว่างฐานและตัวปล่อย ยู แบ่ ผ่านตัวต้านทานจำกัดกระแส R ข .

เมื่อทรานซิสเตอร์ทำงานในโหมดคีย์ มันสามารถอยู่ในสองสถานะ อย่างแรกคือโหมดลัด ในโหมดนี้ ทรานซิสเตอร์จะปิดสนิท และแรงดันไฟฟ้าระหว่างตัวสะสมและตัวปล่อยจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ สถานะที่สองคือโหมดอิ่มตัว ในโหมดนี้ ทรานซิสเตอร์เปิดเต็มที่ และแรงดันไฟฟ้าระหว่างตัวสะสมและตัวปล่อยจะเท่ากับแรงดันตกคร่อม พี — น - ทรานซิชันและสำหรับทรานซิสเตอร์ต่างๆ อยู่ในช่วงตั้งแต่ร้อยถึงหนึ่งในสิบของโวลต์

เกี่ยวกับลักษณะคงที่ของทรานซิสเตอร์อินพุทอินพุตโดยตรง ( ข้าว. 5 ) พื้นที่อิ่มตัวอยู่บนเซกเมนต์ 1-2 , และบริเวณจุดตัดบนเซกเมนต์ 3-4 . บริเวณตรงกลางระหว่างส่วนเหล่านี้คือภูมิภาค 2-3 เรียกว่าพื้นที่ใช้งาน มันถูกชี้นำเมื่อทรานซิสเตอร์ทำงานในโหมดแอมพลิฟายเออร์

ข้าว. 5 - อินพุตลักษณะคงที่ของทรานซิสเตอร์

เพื่อให้ง่ายต่อการจำขั้วของการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟและแรงดันสัญญาณควบคุม ให้ความสนใจกับลูกศรอีซีแอล แสดงทิศทางการไหลของกระแส ( รูปที่ 6 ).

ข้าว. 6 - เส้นทางของกระแสไหลผ่านสวิตช์ทรานซิสเตอร์

การคำนวณพารามิเตอร์สวิตช์ทรานซิสเตอร์

สำหรับตัวอย่างการทำงานของคีย์ เราจะใช้ LED เป็นโหลด แผนภาพการเชื่อมต่อแสดงใน ข้าว. 7 . ให้ความสนใจกับขั้วของการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟและ LED ในทรานซิสเตอร์ของโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์ต่างๆ

ข้าว. 7 - แบบแผนสำหรับการเชื่อมต่อ LED กับสวิตช์ทรานซิสเตอร์

มาคำนวณค่าพารามิเตอร์หลักของสวิตช์ทรานซิสเตอร์ที่ทำกับทรานซิสเตอร์กันเถอะ น — พี — น พิมพ์. มีข้อมูลเบื้องต้นดังนี้

- แรงดันตกคร่อม LED Δ ยูVD = 2 V;

— จัดอันดับปัจจุบันนำ ฉันVD= 10 mA;

- แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ ยูไม่(ทำเครื่องหมายบนแผนภาพ Uke) = 9 V;

- แรงดันสัญญาณอินพุต ยูดวงอาทิตย์= 1.6 V.

ทีนี้มาดูแผนภาพอีกครั้งใน ข้าว. 7 . อย่างที่เราเห็น มันยังคงกำหนดความต้านทานของตัวต้านทานในวงจรฐานและวงจรสะสม ทรานซิสเตอร์สามารถเลือกโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์แบบไบโพลาร์ที่สอดคล้องกันได้ ยกตัวอย่างทรานซิสเตอร์โซเวียต น — พี — น พิมพ์ MP111B.

การคำนวณความต้านทานในวงจรสะสมทรานซิสเตอร์

ความต้านทานในวงจรสะสมถูกออกแบบมาเพื่อจำกัดกระแสที่ไหลผ่าน LED VD รวมไปถึงการป้องกันโอเวอร์โหลดของทรานซิสเตอร์เองด้วย เนื่องจากเมื่อทรานซิสเตอร์เปิดขึ้น กระแสในวงจรจะถูกจำกัดโดยความต้านทานของ LED . เท่านั้น VD และตัวต้านทาน R ถึง .

มากำหนดแนวต้านกัน R ถึง . เท่ากับแรงดันตกคร่อมมัน Δ ยู R ถึง หารด้วยกระแสในวงจรสะสม ฉัน ถึง :

ดังนั้นเราจึงกำหนดตัวสะสมในตอนแรก - นี่คือพิกัดกระแสของ LED ต้องไม่เกิน ฉัน k=10mA .

ตอนนี้หาแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน R ถึง . เท่ากับแรงดันไฟของแหล่งจ่ายไฟ ยู ไม่ (ยู คิ ) ลบแรงดันตกคร่อม LED Δ ยู VD และลบแรงดันตกคร่อมทรานซิสเตอร์ ΔU คิ :

แรงดันตกคร่อมบน LED เช่นเดียวกับแรงดันไฟของแหล่งจ่ายไฟถูกตั้งค่าเริ่มต้นและเท่ากับ 0.2V และ 9V ตามลำดับ แรงดันตกคร่อมสำหรับทรานซิสเตอร์ MP111B เช่นเดียวกับทรานซิสเตอร์อื่นๆ ของโซเวียต มีค่าประมาณ 0.2 V สำหรับทรานซิสเตอร์สมัยใหม่ (เช่น BC547, BC549, N2222 และอื่นๆ) แรงดันตกคร่อมจะอยู่ที่ประมาณ 0.05 V และต่ำกว่า

แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมทรานซิสเตอร์สามารถวัดได้เมื่อเปิดเต็มที่ ระหว่างขั้วตัวสะสมและขั้วต่อตัวปล่อย และแก้ไขการคำนวณเพิ่มเติม แต่อย่างที่เราเห็นในภายหลัง ความต้านทานของตัวสะสมสามารถเลือกได้โดยวิธีที่ง่ายกว่า

ความต้านทานในวงจรสะสมคือ:

การคำนวณความต้านทานในวงจรฐานทรานซิสเตอร์

ตอนนี้เราต้องกำหนดความต้านทานของฐาน R ข . จะเท่ากับแรงดันตกคร่อมความต้านทานนั่นเอง ΔURb หารด้วยกระแสฐาน ฉัน ข :

แรงดันตกคร่อมฐานของทรานซิสเตอร์เท่ากับแรงดันสัญญาณอินพุต ยูวีเอส ลบแรงดันตกคร่อมทางแยกเบส-อิมิตเตอร์ Δอูเบ . แรงดันไฟสัญญาณอินพุตถูกตั้งค่าในข้อมูลเริ่มต้นและเท่ากับ 1.6 V แรงดันตกระหว่างฐานกับตัวปล่อยจะอยู่ที่ประมาณ 0.6 V

ต่อไป หาฐานปัจจุบัน อิบ . เท่ากับกระแสสะสม อิบ หารด้วยอัตราขยายปัจจุบันของทรานซิสเตอร์ β . อัตราขยายสำหรับทรานซิสเตอร์แต่ละตัวมีอยู่ในเอกสารข้อมูลหรือในหนังสืออ้างอิง ง่ายต่อการรู้ความหมาย β คุณสามารถใช้มัลติมิเตอร์ แม้แต่มัลติมิเตอร์ที่ง่ายที่สุดก็มีฟังก์ชั่นดังกล่าว สำหรับทรานซิสเตอร์ตัวนี้ β=30 . สำหรับทรานซิสเตอร์ที่ทันสมัย β เท่ากับประมาณ 300 ... 600 หน่วย

ตอนนี้เราสามารถหาค่าความต้านทานพื้นฐานที่ต้องการได้แล้ว

ดังนั้นโดยใช้วิธีการข้างต้น คุณสามารถกำหนดค่าตัวต้านทานที่ต้องการในวงจรฐานและวงจรสะสมได้อย่างง่ายดาย อย่างไรก็ตาม ต้องจำไว้ว่าข้อมูลที่คำนวณไม่ได้ช่วยให้คุณกำหนดค่าตัวต้านทานได้อย่างถูกต้องเสมอไป ดังนั้นจึงเป็นการดีกว่าที่จะทำการปรับเปลี่ยนคีย์อย่างละเอียดในการทดลอง และการคำนวณจำเป็นสำหรับการประมาณการเบื้องต้นเท่านั้น กล่าวคือ จะช่วยจำกัดช่วงการเลือกค่าตัวต้านทานให้แคบลง

ในการกำหนดค่าตัวต้านทาน คุณต้องเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับตัวต้านทานแบบเบสและตัวสะสม ตัวต้านทานปรับค่าได้และเปลี่ยนค่าเพื่อให้ได้ค่าที่ต้องการของกระแสฐานและกระแสสะสม ( ข้าว. แปด ).

ข้าว. 8 - แบบแผนสำหรับการเปิดตัวต้านทานแบบปรับค่าได้

ข้อแนะนำในการเลือกทรานซิสเตอร์สำหรับกุญแจอิเล็กทรอนิกส์

แรงดันไฟระบุระหว่างตัวสะสมและตัวปล่อยซึ่งกำหนดโดยผู้ผลิตต้องสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ

กระแสสะสมที่ระบุซึ่งระบุโดยผู้ผลิตจะต้องมากกว่ากระแสโหลด

จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่ากระแสและแรงดันของฐานทรานซิสเตอร์ไม่เกินค่าที่อนุญาต

1. นอกจากนี้ แรงดันไฟฟ้าที่ฐานในโหมดอิ่มตัวไม่ควรต่ำกว่าค่าต่ำสุด มิฉะนั้น สวิตช์ทรานซิสเตอร์จะทำงานไม่เสถียร