Teemad:
- üld-
- Transistori töö
- Transistor kui lüliti
- Transistor kui võimendi
- Transistori tunnusjoon
- Näidislülitus karakteristikuga
- Darlingtoni transistor
Üldine:
Transistoridel on 2 erinevat rakendust, neid kasutatakse järgmiselt:
- Võimendi (mõelge helivõimendile)
- Lüliti (transistor suudab suuri võimsusi väga kiiresti ümber lülitada ja seda kasutatakse muuhulgas auto juhtimisseadmetes).
Transistore juhitakse vooluga. Näiteks mikroprotsessorites tahetakse soojuse arengu tõttu voolu võimalikult madalana hoida. Selleks kasutatakse sageli MOSFET-i.
Transistore on kahte tüüpi, nimelt NPN ja PNP transistor. Neid kirjeldatakse allpool.
NPN transistor:
B tähistab "Base", C tähistab "kollektorit" ja E tähistab "emitter".
NPN-transistori puhul on nool suunatud transistorist eemale. Seda transistorit kasutatakse sageli siis, kui tegemist on maandusahelaga, kus emitter on maandusega ühendatud.
PNP transistor:
PNP-transistori puhul osutab nool transistori poole. PNP jaoks kasulik mnemoonik on "Arrow to Plate".
Transistori töö:
Autotehnoloogias kasutatakse transistorit kõige sagedamini lülitina, seega arutame seda nüüd lähemalt. Võtame näiteks NPN-transistori.
Pildil on vasakpoolne alus, kollektori kohal ja emitteri all. Kui põhivool hakkab voolama (sinine nool), järgib see oma teed emitterini. See põhjustab ka kollektorivoolu voolamist emitterisse. Niipea kui baasvool kaob, peatub ka vool kollektorist emitterisse.
Kui voolab pool põhivoolust, siis läheb ka pool voolust (võrreldes I max-ga). Seetõttu on selgelt näha, et transistori kaudu lülitatav vool (C-lt E-le) sõltub täielikult B kõrgusest.
Transistoril on PN ülemineku tõttu alati pingekadu. Aluse ja emitteri vahel on 0,7 volti ning kollektori ja emitteri vahel 0,3 volti.
Transistor kui lüliti:
Järgmises näites juhitakse 12 volti / 5 W lampi transistoriga. UB1 (pingeallikas 1) pinge on aku pinge 12 volti. Lamp on ühendatud maandusega. Transistori alust juhitakse UB2-ga; "pingeallikas 2" on 6 volti.
Kaopinge kollektori ja emitteri (UCE) vahel on 0,3 volti ja baasi emitteri (UBE) vahel 0,7 volti. Seda näeme ka allolevas arvutuses. Võimendusteguriks on seatud 200. See võib alati erineda. Võimendustegur on baasvoolu ja kollektori-emitteri voolu suhe.
Ahel peab alati olema konstrueeritud teatud takistusega (RB ülaloleval diagrammil). Kui seda takistit poleks, siis transistor rikkis kohe. Takisti RB väärtus sõltub kõigist teguritest; nimelt pinged nii UB1-l kui UB2-l ja komponentidele (takistid või lambid) vajalik vool jne. Nüüd arvutame koormustakistuse RB.
Koormustakistuse RB arvutamiseks tuleb esmalt arvutada lampi läbiv takistus.
Nüüd, kui takistus RL on teada, saab arvutada kollektori voolu (IC).
UCEsat tähistab "küllastust" või teisisõnu; küllastus. Niipea kui transistor juhib, tekib punktide C ja E (kollektor – emitter) vahel pingelangus 0,3 volti.
Järgmine samm on põhivoolu (IB) määramine:
Iga transistori vooluringi puhul kehtib ohutusvaru (IBK) 1,5 x IB. Seega tuleb IB väärtus uuesti korrutada 1,5-ga. Selle põhjust selgitatakse hiljem.
Baasvool on vaid 12% koguja-emitteri voolust. Nüüd on selgelt näha, et väikesest bassivoolust saab transistori muuta suureks põhivooluks.
Nüüd, kui kõik diagrammil olevad voolud on teada, saab arvutada takistuse RB.
UBE on aluse ja emitteri vaheline pinge. Transistori juhtiva materjali tõttu on punktide B ja E vahel alati pingelang 0,7 V.
Täpselt 1,74 k (kilo-oomi) standardtakisteid pole olemas. Seega tuleb valida erineva väärtusega standardtakisti. Valik tuleb teha olemasolevate E12-seeria takistite hulgast.
Nõutav takisti 1,74k on vahemikus 1,5k ja 1,8k. Sel juhul tuleks valida madalam takistuse väärtus; 1,5k eest. Selle eesmärk on tagada, et komponentide vananemine ja kulumine ei mõjutaks vooluringi.
Transistor kui võimendi:
Transistori saab kasutada võimendina. Baasvoolu saab muuta potentsiomeetrit keerates. Baasvoolu muutmisel muutub võimenduspinge ja seega ka pinge kollektor-emitteril.
Transistori omadused:
Karakteristiku saab teha NPN-transistorist, vt allolevat pilti:
1. kvadrant (üleval paremal) = UCE – IC
Liin kaldub ülespoole kuni 0,3 volti. See ala on UCEsat (transistori küllastus). Pärast seda jookseb joon peaaegu horisontaalselt.
2. kvadrant (üleval vasakul) = IB – IC
Siin on näidatud ühendus UB ja IC vahel. IC = HFE x IB, selle karakteristikuga HFE = 10, seega on IC 10 korda suurem kui IB. Ohutustegurit IB = 1,5 x IBK ei ole veel arvesse võetud.
3. kvadrant (all vasakul) = UBE – IB
Transistori aluse ja emitteri vaheline languspinge on dioodi lävipinge. Lävipinge on 0,7 volti. Sellest pingest hakkab transistor juhtima ja voolama baasvool IB. Selle võib ka tunnusele tagasi tuua.
Näidisahela karakteristikuga:
Nüüd on aeg (lihtsa) näidisahela jaoks koos sellega seotud transistori karakteristikuga. Siin on kaasatud IB = 1,5 x IBK, mille tulemuseks on horisontaalne joon IB teljel. Allolevas vooluringis on UB1 aku pinge ja UBE (Base-Emitter voltage) pärineb juhtseadme lülitist või signaalist. UBE voolu arvutamiseks tuleb esmalt arvutada voolu IC (kollektori vool);
Nüüd teame, et transistori (koos nimetatud UB15 ja RB) täielikuks juhtimiseks peab transistori alusel voolama vool 1mA, sealhulgas ohutustegurit. Seejärel saab karakteristiku täiendada:
Sellel karakteristikul on näha, et IB (voolutugevus baasil) suureneb 10 mA-ni. See osa 0 kuni 10 mA arvutatakse järgmise valemiga: IB = IC : HFE. Seejärel jookseb liin täiesti horisontaalselt vahemikus 10 kuni 15 mA. See osa on võimendustegur 1,5 (IB = 1,5 x IBK arvutusest). Baasvooluga 15mA voolab kollektorivool (IC) 1000mA.
Transistore juhitakse vooluga. Näiteks mikroprotsessorites tahetakse soojuse arengu tõttu voolu võimalikult madalana hoida. See hõlmab sageli MOSFET mööda.
Darlingtoni transistor:
Juhtseade saadab transistorile baasvoolu. Transistori saab juhtivaks muuta juhtseadmega, mille vool on 0,1–0,5 mA. Kui tahame juhtida täiturmehhanismi, mis nõuab suurt voolu, ei saa ECU anda transistori jaoks vajalikku voolu. Süütepooli primaarvool on ligikaudu 8 amprit. Transistori juhtivaks muutmiseks tuleb juhtimisvoolu võimendada. See põhjustab probleemi: mikroprotsessor ei suuda transistorile soovitud voolu anda.
Darlingtoni transistori abil saab ECU-st tuleva väikese juhtvoolu abil lülitada suure voolu täiturmehhanismi.
Darlingtoni transistor koosneb kahest ühes korpuses ühendatud transistorist.
T1 kollektor-emitteri vool annab T2 baasvoolu. Selle tulemuseks on suur võimendustegur, kuna mõlema transistori võimendustegurid saab omavahel korrutada.
Väga väikesest baasvoolust T1 (ainult kümnendik milliamprist) piisab sageli T2 juhtivaks muutmiseks.
Darlingtoni transistori praegune võimendustegur (Hfed) on sageli vahemikus 1000 kuni 10.000 XNUMX. Darlingtoni transistori võimendusteguri arvutamise valem on järgmine:
Hfed = Hfe1 * Hfe2
- Eelis: tänu suurele vooluvõimendustegurile (Hfed) võib Darlingtoni transistori juhtivaks muutmiseks piisata väikesest juhtvoolust;
- Puudus: Darlingtoni ahela baas-emitteri pinge on kaks korda suurem kui ühe transistori pinge. Darlingtoni transistori languspinge on seetõttu tunduvalt suurem kui üksikul transistoril.
Lehe jaotises „Väljundsignaalid”. Liidese ahelad on toodud Darlingtoni transistori näited ja rakendused.
