Предмети:
- Общ
- Работа на транзистора
- Транзисторът като ключ
- Транзисторът като усилвател
- Характеристика на транзистора
- Примерна схема с характеристика
- Транзистор Дарлингтън
цялостната:
Транзисторите имат 2 различни приложения, те се използват като:
- Усилвател (мислете за аудио усилвател)
- Превключвател (транзисторът може да превключва големи мощности много бързо и се използва, наред с други неща, в устройства за управление в колата).
Транзисторите се управляват с ток. При микропроцесорите, например, човек иска да поддържа тока възможно най-нисък поради отделянето на топлина. MOSFET често се използва в това.
Има 2 вида транзистори, а именно NPN и PNP транзистори. Те са описани по-долу.
NPN транзистор:
B означава „база“, C за „колектор“ и E за „емитер“.
При NPN транзистора стрелката сочи встрани от транзистора. Този транзистор често се използва, когато е „земна верига“, където емитерът е свързан към земята.
PNP транзистор:
При PNP транзистора стрелката сочи към транзистора. Полезна мнемоника за PNP е „Arrow to Plate“.
Работа на транзистора:
В автомобилната технология транзисторът най-често се използва като превключвател, така че сега ще обсъдим това допълнително. Вземаме за пример NPN транзистор.
Изображението показва основата отляво, над колектора и под емитера. Когато основен ток започне да тече (синя стрелка), той следва пътя си към емитера. Това също води до протичане на колекторен ток към емитера. Веднага след като базовият ток изчезне, токът от колектора към емитера също спира.
Ако тече половината от основния ток, половината от тока (в сравнение с I max.) също ще тече. Следователно ясно се вижда, че превключваният ток през транзистора (от C към E) е напълно зависим от височината на B.
Един транзистор винаги има загуби на напрежение поради PN прехода. Между базата и емитера то е 0,7 волта, а между колектора и емитера 0,3 волта.
Транзисторът като ключ:
В следващия пример лампа от 12 волта / 5 вата се управлява с транзистор. Напрежението на UB1 (източник на напрежение 1) е напрежението на батерията от 12 волта. Лампата е свързана към земя. Базата на транзистора се управлява с UB2; „източник на напрежение 2“ от 6 волта.
Загубата на напрежение между колектор – емитер (UCE) е 0,3 волта, а между база – емитер (UBE) 0,7 волта. Ще видим това отразено в изчислението по-долу. Коефициентът на усилване е зададен на 200. Това винаги може да варира. Коефициентът на усилване е съотношението между базовия ток и тока колектор-емитер.
Веригата винаги трябва да бъде конструирана с определено съпротивление (RB на диаграмата по-горе). Ако този резистор го нямаше, транзисторът веднага щеше да се повреди. Стойността, която резисторът RB трябва да има, зависи от всички фактори; а именно напреженията на UB1 и UB2 и необходимия ток за компонентите (резистори или лампи) и т.н. Сега ще изчислим съпротивлението на натоварване RB.
За да се изчисли съпротивлението на натоварване RB, първо трябва да се изчисли съпротивлението през лампата.
Сега, когато съпротивлението RL е известно, може да се изчисли колекторният ток (IC).
UCEsat означава „насищане“ или с други думи; насищане. Веднага след като транзисторът започне да провежда, има спад на напрежението от 0,3 волта между точки C и E (Колектор – Емитер).
Следващата стъпка е да се определи базовият ток (IB):
За всяка транзисторна верига се прилага граница на безопасност (IBK) от 1,5 x IB. Така че стойността на IB трябва да се умножи отново по 1,5. Причината за това ще бъде обяснена по-късно.
Базовият ток е само 12% от тока колектор-емитер. Сега ясно се вижда, че един транзистор може да се превърне в голям основен ток от малък басов ток.
Сега, когато всички токове в диаграмата са известни, съпротивлението RB може да бъде изчислено.
UBE е напрежението между основата и емитера. Поради проводимия материал в транзистора винаги има спад на напрежението от 0,7 волта между точки B и E.
Няма стандартни резистори, които да са точно 1,74 k (Kilo-Ohm). Така че трябва да се избере стандартен резистор с различна стойност. Изборът трябва да бъде направен от наличните резистори от серия E12.
Необходимият резистор от 1,74k е между 1,5k и 1,8k. В този случай трябва да се избере по-ниската стойност на съпротивлението; за 1,5к. Това е, за да се гарантира, че стареенето и износването на компонентите няма да повлияят на токовете във веригата.
Транзисторът като усилвател:
Транзисторът може да се използва като усилвател. Базовият ток може да се промени чрез завъртане на потенциометър. Чрез промяна на базовия ток, напрежението на усилване и по този начин напрежението в колектора-емитер се променя.
Характеристика на транзистора:
Може да се направи характеристика на NPN транзистор, вижте изображението по-долу:
1-ви квадрант (горе вдясно) = UCE – IC
Линията се издига нагоре до 0,3 волта. Тази област е UCEsat (насищане на транзистора). След това линията върви почти хоризонтално.
2-ви квадрант (горе вляво) = IB – IC
Тук е посочена връзката между UB и IC. IC = HFE x IB, с тази характеристика HFE = 10, така че IC е 10 пъти по-голям от IB. Коефициентът на безопасност IB = 1,5 x IBK все още не е взет под внимание.
3-ви квадрант (долу вляво) = UBE – IB
Падащото напрежение между базата и емитера на транзистора е праговото напрежение на диод. Праговото напрежение е 0,7 волта. От това напрежение транзисторът започва да провежда и започва да тече базовият ток IB. Това може да се проследи и до характеристиката.
Примерна схема с характеристика:
Сега е време за (проста) примерна схема със свързана транзисторна характеристика. Тук е включен IB = 1,5 x IBK, което води до хоризонтална линия по оста на IB. Във веригата по-долу UB1 е напрежението на батерията, а UBE (базово-емитерно напрежение) идва от превключвател или сигнал в контролно устройство. За да се изчисли тока на UBE, трябва първо да се изчисли текущият IC (ток на колектора);
Сега знаем, че ток от 15 mA трябва да тече през основата на транзистора, за да може транзисторът (със споменатите UB1 и RB) да провежда напълно, включително фактора на безопасност. След това характеристиката може да бъде попълнена:
В тази характеристика може да се види, че IB (токът на базата) се увеличава до 10mA. Тази част от 0 до 10 mA се изчислява по формулата: IB = IC : HFE. След това линията преминава напълно хоризонтално от 10 до 15 mA. Тази част е коефициент на усилване от 1,5 (от изчислението на IB = 1,5 x IBK). При базов ток от 15mA протича колекторен ток (IC) от 1000mA.
Транзисторите се управляват с ток. При микропроцесорите, например, човек иска да поддържа тока възможно най-нисък поради отделянето на топлина. Това често включва MOSFET приложено.
Транзистор Дарлингтън:
Контролно устройство изпраща базов ток към транзистора. Транзисторът може да бъде направен проводящ чрез управляващо устройство с ток от 0,1 до 0,5 mA. Когато искаме да управляваме актуатор, който изисква голям ток, ECU не може да достави необходимия ток за транзистора. Първичният ток на бобина за запалване е приблизително 8 ампера. Контролният ток ще трябва да бъде усилен, за да направи транзистора проводим. Това създава проблем: микропроцесорът не може да осигури желания ток за транзистора.
С помощта на транзистор Дарлингтън може да се използва малък управляващ ток от ECU за превключване на голям ток към задвижващия механизъм.
Транзисторът Дарлингтън се състои от два транзистора, свързани заедно в един корпус.
Токът колектор-емитер на T1 осигурява базовия ток на T2. Това води до голям коефициент на усилване, тъй като коефициентите на усилване на двата транзистора могат да бъдат умножени заедно.
Много малък базов ток от T1 (само една десета от милиампера) често е достатъчен, за да направи T2 проводящ.
Коефициентът на усилване на тока (Hfed) на транзистора Дарлингтън често е между 1000 и 10.000 XNUMX. Формулата за изчисляване на коефициента на усилване на транзистор Дарлингтън е:
Hfed = Hfe1 * Hfe2
- Предимство: благодарение на големия коефициент на усилване на тока (Hfed), малък управляващ ток може да бъде достатъчен, за да направи транзистора Дарлингтън проводящ;
- Недостатък: Напрежението база-емитер на веригата Дарлингтън е два пъти по-голямо от това на един транзистор. Следователно падащото напрежение на транзистора Дарлингтън е значително по-голямо от това на единичен транзистор.
В секцията „Изходни сигнали“ на страницата Интерфейсни вериги Дадени са примери и приложения на транзистора Дарлингтън.
Свързана страница:
