მუშაობა ტრანზისტორი, როგორც გადამრთველი

ამ ტრანზისტორის გაკვეთილზე ჩვენ გავეცნობით ტრანზისტორის როგორც გადამრთველის მუშაობას. გადართვა და გაძლიერება ტრანზისტორების გამოყენების ორი სფეროა და ტრანზისტორი როგორც გადამრთველი არის საფუძველი მრავალი ციფრული სქემისთვის. ჩვენ ვისწავლით ტრანზისტორის სხვადასხვა ოპერაციულ რეჟიმს (აქტიური, გაჯერება და გამორთვა), როგორ მუშაობს ტრანზისტორი როგორც გადამრთველი (როგორც NPN, ასევე PNP) და რამდენიმე პრაქტიკული გამოყენების სქემა ტრანზისტორის გადამრთველად გამოყენებით. ტრანზისტორებისActive ModeCutoff Mode Saturation Modeტრანზისტორი როგორც SwitchNPN ტრანზისტორი, როგორც გადამრთველი NPN ტრანზისტორი, როგორც SwitchPNP ტრანზისტორი, როგორც გადამრთველი, PNP ტრანზისტორი, როგორც გადამრთველი, პრაქტიკული მაგალითები ტრანზისტორი, როგორც ტრანზისტორი, როგორც გადამრთველი, როგორც SwitchT. ფენა, სამი ტერმინალი ნახევარგამტარული მოწყობილობა, რომელიც ხშირად გამოიყენება სიგნალის გაძლიერებისა და გადართვის ოპერაციებში. როგორც ერთ-ერთ მნიშვნელოვან ელექტრონულ მოწყობილობას, ტრანზისტორი გამოიყენებოდა აპლიკაციების უზარმაზარ დიაპაზონში, როგორიცაა ჩაშენებული სისტემები, ციფრული სქემები და კონტროლის სისტემები. შეგიძლიათ იპოვოთ ტრანზისტორები როგორც ციფრულ, ასევე ანალოგურ დომენებში, რადგან ისინი ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა აპლიკაციების გამოყენებისთვის, როგორიცაა გადართვის სქემები. , გამაძლიერებლის სქემები, ელექტრომომარაგების სქემები, ციფრული ლოგიკური სქემები, ძაბვის რეგულატორები, ოსცილატორის სქემები და ა. ტრანზისტორების ძირითადი ოჯახები: ბიპოლარული შეერთების ტრანზისტორები (BJT) და ველის ეფექტის ტრანზისტორები (FET). ბიპოლარული შეერთების ტრანზისტორი ან უბრალოდ BJT არის სამ ფენიანი, სამი ტერმინალური და ორი შეერთების ნახევარგამტარული მოწყობილობა. იგი შედგება ორი PN შეერთებისგან, რომლებიც დაკავშირებულია ზურგის უკან საერთო შუა ფენით. როდესაც ჩვენ ვამბობთ ტერმინს "ტრანზისტორი", ის ხშირად ეხება BJT-ს. ეს არის დენის კონტროლირებადი მოწყობილობა, სადაც გამომავალი დენი კონტროლდება შეყვანის დენით. სახელი ბიპოლარული მიუთითებს იმაზე, რომ ორი სახის მუხტის მატარებელი ანუ ელექტრონები და ხვრელები ატარებენ დენს BJT– ში, სადაც ხვრელები დადებითი მუხტის მატარებლები არიან და ელექტრონები უარყოფითი მუხტის მატარებლები. ტრანზისტორს აქვს სამი რეგიონი, კერძოდ ბაზა, გამცემი და კოლექტორი. ემისი არის მძიმედ დოპინგირებული ტერმინალი და ასხივებს ელექტრონებს ფუძეში. ბაზის ტერმინალი მსუბუქად არის დოპირებული და გადასცემს ემიტერის მიერ ინექციურ ელექტრონებს კოლექტორზე. კოლექტორის ტერმინალი ზომიერად დოპირებულია და აგროვებს ელექტრონებს ფუძიდან. ეს კოლექტორი დიდია დანარჩენ ორ რეგიონთან შედარებით, ასე რომ მას შეუძლია მეტი სითბოს გაფანტვა. BJTs არის ორი ტიპის: NPN და PNP. ორივე ფუნქციონირებს ერთნაირად, მაგრამ ისინი განსხვავდებიან მიკერძოების და ელექტრომომარაგების პოლარობის თვალსაზრისით. PNP ტრანზისტორში, N ტიპის მასალა ჩამწკრივებულია ორ P ტიპის მასალას შორის, ხოლო NPN ტრანზისტორის შემთხვევაში P ტიპის მასალა ორ N მასალას შორის. ეს ორი ტრანზისტორი შეიძლება იყოს კონფიგურირებული სხვადასხვა ტიპებში, როგორც საერთო გამცემი, საერთო კოლექტორი და საერთო ბაზის კონფიგურაციები. თუ თქვენ ეძებთ მუშაობას MOSFET– ში, როგორც გადამრთველი, მაშინ ჯერ ისწავლეთ MOSFET– ის საფუძვლები. ტრანზისტორების მოქმედი რეჟიმები იმისდა მიხედვით, თუ როგორ მიდრეკილია წინა და უკანა მდგომარეობა, ტრანზისტორებს გააჩნიათ ოპერაციის სამი ძირითადი რეჟიმი, კერძოდ გათიშვა, აქტიური და გაჯერების რეგიონები. აქტიური რეჟიმი ამ რეჟიმში ტრანზისტორი ზოგადად გამოიყენება როგორც გამაძლიერებელი. აქტიურ რეჟიმში, ორი შეერთება განსხვავებულად არის მიკერძოებული, რაც ნიშნავს, რომ ემიტერ-ბაზის შეერთება არის წინ მიკერძოებული, ხოლო კოლექტორ-ბაზის შეერთება არის საპირისპირო მიკერძოებული. ამ რეჟიმში, დენი მიედინება გამომცემელსა და კოლექტორს შორის და მიმდინარე ნაკადის ოდენობა პროპორციულია ბაზის დენთან. შეწყვეტის რეჟიმი რადგან ორივე PN კავშირი საპირისპირო მიკერძოებულია, თითქმის არ არის მიმდინარე დინება გარდა მცირე გაჟონვის დენებისა (ჩვეულებრივ რამდენიმე ნანო ამოსვლის ან პიკო ამპერის ბრძანებით). BJT ამ რეჟიმში გამორთულია და არსებითად არის ღია წრე. Cutoff Region ძირითადად გამოიყენება გადართვისა და ციფრული ლოგიკური სქემებში. გაჯერების რეჟიმი მუშაობის ამ რეჟიმში, როგორც ემიტერ-ბაზის, ასევე კოლექტორ-ბაზის შეერთება წინ მიკერძოებულია. დენი თავისუფლად მიედინება კოლექტორიდან ემიტერამდე თითქმის ნულოვანი წინააღმდეგობით. ამ რეჟიმში, ტრანზისტორი სრულად არის ჩართული და არსებითად ახლო წრეა. გაჯერების რეგიონი ასევე ძირითადად გამოიყენება გადართვისა და ციფრული ლოგიკური სქემებისათვის. ქვემოთ მოყვანილი ფიგურა აჩვენებს BJT- ის გამომავალ მახასიათებლებს. ქვემოთ მოყვანილ ფიგურაში, გამორთვის რეგიონს აქვს სამუშაო პირობები, როდესაც გამომავალი კოლექტორის დენი არის ნულოვანი, ნულოვანი ბაზის შეყვანის დენი და მაქსიმალური კოლექტორის ძაბვა. ეს პარამეტრები იწვევს დიდი ამოწურვის ფენას, რაც შემდგომში არ აძლევს დენს ტრანზისტორში გადინების საშუალებას. ამრიგად, ტრანზისტორი მთლიანად გამორთულია. ანალოგიურად, გაჯერების რეგიონში, ტრანზისტორი მიკერძოებულია ისე, რომ გამოყენებულია მაქსიმალური ბაზის დენი, რაც იწვევს მაქსიმალურ კოლექტორს და მინიმალურ კოლექტორ-ემიტერის ძაბვას. ეს იწვევს ამომწურავი ფენის შემცირებას და ტრანზისტორში მაქსიმალური დენის ნაკადს. მაშასადამე, ტრანზისტორი სრულად არის ჩართვის მდგომარეობაში. აქედან გამომდინარე, ზემოაღნიშნული განხილვიდან შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ტრანზისტორები შეიძლება იმუშაონ როგორც ON/OFF მყარი მდგომარეობის გადამრთველი ტრანზისტორი ფუნქციონირებით წყვეტისა და გაჯერების რეგიონებში. ამ ტიპის გადართვის პროგრამა გამოიყენება LED- ების, ძრავების, ნათურების, სოლენოიდების და ა.შ. გასაკონტროლებლად. ტრანზისტორი როგორც გადამრთველი ამ ტიპის მყარი მდგომარეობის გადართვა გვთავაზობს მნიშვნელოვან საიმედოობას და დაბალ ღირებულებას ჩვეულებრივ რელეებთან შედარებით. ორივე NPN და PNP ტრანზისტორი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც კონცენტრატორები. ზოგიერთი პროგრამა იყენებს დენის ტრანზისტორის, როგორც გადართვის მოწყობილობას, ამ დროს შეიძლება საჭირო გახდეს სხვა სიგნალის დონის ტრანზისტორი მაღალი სიმძლავრის ტრანზისტორის გასატარებლად. შესრულებულია. როდესაც საკმარისი ძაბვა (VIN > 0.7 V) გამოიყენება საფუძველსა და ემიტერს შორის, კოლექტორის ელექტრული ძაბვა დაახლოებით 0-ის ტოლია. ამიტომ, ტრანზისტორი მოქმედებს როგორც მოკლე ჩართვა. კოლექტორის მიმდინარე VCC / RC მიედინება ტრანზისტორში. ანალოგიურად, როდესაც ძაბვა ან ნულოვანი ძაბვა არ გამოიყენება შეყვანისას, ტრანზისტორი მუშაობს გათიშვის რეგიონში და მოქმედებს როგორც ღია წრე. ამ ტიპის გადართვის კავშირის დროს, დატვირთვა (აქ LED გამოიყენება როგორც დატვირთვა) დაკავშირებულია გადართვის გამოსავალთან საცნობარო წერტილით. ამრიგად, როდესაც ტრანზისტორი ჩართულია, დენი გაედინება წყაროდან მიწაზე დატვირთვის გზით. მაგალითი NPN ტრანზისტორი როგორც გადამრთველი განვიხილოთ ქვემოთ მოყვანილი მაგალითი, სადაც ბაზისური წინააღმდეგობა RB = 50 KΩ, კოლექტორის წინააღმდეგობა RC = 0.7 KΩ, VCC არის 5V და ბეტა ღირებულება არის 125. ბაზაზე მოცემულია შემავალი სიგნალი, რომელიც იცვლება 0 ვ-დან 5 ვ-მდე. ჩვენ ვაპირებთ ვნახოთ გამომუშავება კოლექტორზე, VI- ის შეცვლით ორ მდგომარეობაში, რომელიც არის 0 და 5V, როგორც ეს მოცემულია ფიგურაში. IC = VCC / RC, როდესაც VCE = 0 IC = 5V / 0.7 KΩ IC = 7.1 mA ბაზის მიმდინარე IB = IC / β IB = 7.1 mA / 125 IB = 56.8 µA ზემოაღნიშნული გათვლებიდან, კოლექტორის მაქსიმალური ან პიკური მნიშვნელობა წრედში დენი არის 7.1mA, როდესაც VCE ნულის ტოლია. და ამ კოლექტორის დენის შესაბამისი საბაზისო დენი არის 56.8 μA. ასე რომ, ცხადია, რომ როდესაც ბაზის დენი იზრდება 56.8 მიკრო ამპერის მიღმა, მაშინ ტრანზისტორი გადადის გაჯერების რეჟიმში. განვიხილოთ შემთხვევა, როდესაც ნულოვანი ვოლტი გამოიყენება შეყვანა ეს იწვევს საბაზისო დენის ნულს და როგორც ემიტერი დამიწებულია, ემიტერის ბაზის შეერთება არ არის მიკერძოებული წინ. ამრიგად, ტრანზისტორი არის OFF მდგომარეობაში და კოლექტორის გამომავალი ძაბვა უდრის 5 ვ. როდესაც VI = 0V, IB = 0 და IC =0, VC = VCC – (IC * RC) = 5V – 0 = 5V განვიხილოთ, რომ გამოყენებული შეყვანის ძაბვა არის 5 ვოლტი, მაშინ ბაზის დენი შეიძლება განისაზღვროს კირხჰოფის ძაბვის კანონის გამოყენებით. როდესაც VI = 5V, IB = (VI - VBE) / RB სილიციუმის ტრანზისტორისთვის, VBE = 0.7 V ამდენად, IB = (5V - 0.7V) / 50 KΩ = 86 µA, რაც 56.8 µA- ზე მეტია ამიტომ, როგორც საფუძველი დენი აღემატება 56.8 მიკროამპერიან დენს, ტრანზისტორი მიემართება გაჯერებამდე, ანუ ის სრულად ჩართულია, როდესაც შეყვანისას გამოიყენება 5V. ამრიგად, კოლექტორის გამომუშავება ხდება დაახლოებით ნულოვანი. VPN ტრანზისტორი, როგორც გადამრთველი, VPN ტრანზისტორი მუშაობს იგივე, რაც NPN გადართვის ოპერაციაზე, მაგრამ დენი მიედინება ბაზიდან. ამ ტიპის გადართვა გამოიყენება ნეგატიური გრუნტის კონფიგურაციისთვის. PNP ტრანზისტორისთვის, საბაზისო ტერმინალი ყოველთვის უარყოფითად არის მიკერძოებული ემიტერთან მიმართებაში. ამ გადართვისას ბაზის დენი მიედინება, როდესაც ბაზის ძაბვა უფრო უარყოფითია. უბრალოდ, დაბალი ძაბვა ან მეტი უარყოფითი ძაბვა აქცევს ტრანზისტორს მოკლე ჩართვამდე, წინააღმდეგ შემთხვევაში, ეს იქნება ღია წრე. ამასთან დაკავშირებით, დატვირთვა უკავშირდება ტრანზისტორის გადართვის გამოსავალს საცნობარო წერტილით. როდესაც ტრანზისტორი ჩართულია, დენი მიედინება წყაროდან ტრანზისტორიდან დატვირთვაზე და ბოლოს მიწაზე. მაგალითი PNP ტრანზისტორი, როგორც გადამრთველი მუდმივი ძაბვა და კოლექტორი დაკავშირებულია მიწასთან დატვირთვის საშუალებით, როგორც ეს ნაჩვენებია ფიგურაში. ამ კონფიგურაციაში ბაზა ყოველთვის უარყოფითად არის განპირობებული ემიტერთან მიმართებით, ბაზის ნეგატიურ მხარესთან და გამომცემელთან შეყვანის მიწოდების პოზიტიურ მხარესთან. ასე რომ, ძაბვა VBE არის უარყოფითი და emitter მიწოდების ძაბვა კოლექტორთან მიმართებაში დადებითია (VCE დადებითი). აქედან გამომდინარე, ტრანზისტორი გამცემი გამტარობისათვის უფრო პოზიტიური უნდა იყოს როგორც კოლექტორის, ასევე ბაზის მიმართ. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ბაზისი უფრო უარყოფითი უნდა იყოს ემიტერთან მიმართებაში. ბაზის და კოლექტორის დენების გამოსათვლელად გამოიყენება შემდეგი გამონათქვამები. IC = IE – IB IC = β * IB IB = IC / β განვიხილოთ ზემოთ მოყვანილი მაგალითი, რომ დატვირთვა მოითხოვს 100 მილიამპერ დენს და ტრანზისტორს აქვს ბეტა მნიშვნელობა 100. მაშინ ტრანზისტორის გაჯერებისთვის საჭირო დენი არის მინიმალური საბაზისო დენი = კოლექტორის დენი / β = 100 mA / 100 = 1 mA ამიტომ, როდესაც ბაზის დენი არის 1 mA, ტრანზისტორი სრულად იქნება ჩართული. მაგრამ ტრანზისტორი გარანტირებული გაჯერებისათვის საჭიროა მეტი დენის 30 პროცენტი. ასე რომ, ამ მაგალითში საჭირო ბაზის დენი არის 1.3 mA. ტრანზისტორი, როგორც გადამრთველი ტრანზისტორი, ადრე განხილული LEDA-ების გადართვის პრაქტიკული მაგალითები, ტრანზისტორი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც გადამრთველი. ქვემოთ მოყვანილი სქემა გვიჩვენებს, თუ როგორ გამოიყენება ტრანზისტორი სინათლის გამოსხივების დიოდის (LED) გადართვისთვის. როდესაც საბაზო ტერმინალზე გადამრთველი ღიაა, დენი არ გადის ბაზაზე, ამიტომ ტრანზისტორი არის გამორთვის მდგომარეობაში. ამიტომ, ტრანზისტორი მოქმედებს როგორც ღია წრე და LED გამორთულია. გადამრთველის დახურვისას, ბაზის დენი იწყებს გადინებას ტრანზისტორში და შემდეგ გადადის გაჯერებამდე, რის შედეგადაც LED ჩართულია. რეზისტორები მოთავსებულია დენების შესაზღუდად. ბაზისა და LED-ის მეშვეობით. ასევე შესაძლებელია LED ინტენსივობის შეცვლა ბაზის მიმდინარე ბილიკზე წინააღმდეგობის შეცვლით. რელეს მუშაობის ტრანზისტორი ასევე შესაძლებელია ტრანზისტორის გამოყენებით სარელეო ოპერაციის კონტროლი. ტრანზისტორის მცირე წრიული მოწყობით შეუძლია რელეის კოჭის გააქტიურება ისე, რომ მასთან დაკავშირებული გარე დატვირთვა იყოს კონტროლირებული. განვიხილოთ ქვემოთ მოყვანილი წრე, რომ იცოდეთ ტრანზისტორის მოქმედება სარელეო კოჭის გააქტიურების მიზნით. ფუძეზე შეტანილი შეყვანა იწვევს ტრანზისტორის გაჯერების რეგიონში გადაყვანას, რაც შემდგომში იწვევს წრედ მოკლე ჩართვას. ასე რომ, სარელეო coil იღებს ენერგიას და სარელეო კონტაქტები მუშაობენ. ინდუქციური დატვირთვები, განსაკუთრებით ძრავებისა და ინდუქტორების გადართვა, ენერგიის მოულოდნელმა მოცილებამ შეიძლება შეინარჩუნოს მაღალი პოტენციალი კოჭაზე. ამ მაღალმა ძაბვამ შეიძლება მნიშვნელოვანი ზიანი მიაყენოს დანარჩენ წრეს. აქედან გამომდინარე, ჩვენ უნდა გამოვიყენოთ დიოდი ინდუქციური დატვირთვის პარალელურად, რათა დავიცვათ წრე ინდუქციური დატვირთვის გამოწვეული ძაბვისგან. ტრანზისტორი სატრანსპორტო საშუალებად MotorA ტრანზისტორი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას DC ძრავის სიჩქარის მართვისა და რეგულირებისათვის ცალმხრივი გზით ტრანზისტორის გადართვა დროის რეგულარულ ინტერვალში, როგორც ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში. როგორც ზემოთ აღინიშნა, DC ძრავა ასევე არის ინდუქციური დატვირთვა, ამიტომ ჩვენ უნდა მოვათავსოთ თავისუფალი დიოდი მის გასწვრივ, რათა დავიცვათ წრე. რეგიონებში, ჩვენ შეგვიძლია ჩართოთ და გამორთოთ ძრავა არაერთხელ. ასევე შესაძლებელია ძრავის სიჩქარის რეგულირება გაჩერებულიდან სრულ სიჩქარეზე ტრანზისტორის ცვლადი სიხშირეებით გადართვით. ჩვენ შეგვიძლია მივიღოთ გადართვის სიხშირე საკონტროლო მოწყობილობიდან ან მიკროკონტროლერის მსგავსად. გაქვთ ნათელი წარმოდგენა იმის შესახებ, თუ როგორ შეიძლება ტრანზისტორი გამოყენებულ იქნას როგორც გადამრთველი? ჩვენ ვიმედოვნებთ, რომ მოწოდებული ინფორმაცია შესაბამისი სურათებითა და მაგალითებით განმარტავს ტრანზისტორი გადართვის მთელ კონცეფციას. გარდა ამისა, თუ თქვენ გაქვთ რაიმე ეჭვი, წინადადება და კომენტარი, შეგიძლიათ დაწეროთ ქვემოთ. დასკვნა სრული გაკვეთილი ტრანზისტორი როგორც გადამრთველი.

დატოვე შეტყობინება 

შეტყობინება სია