فاعل، موضوع:
- عمومی
- عملکرد ترانزیستور
- ترانزیستور به عنوان سوئیچ
- ترانزیستور به عنوان تقویت کننده
- مشخصه ترانزیستور
- مدار مثال با یک مشخصه
- ترانزیستور دارلینگتون
جلبک:
ترانزیستورها 2 کاربرد مختلف دارند که به شرح زیر استفاده می شوند:
- آمپلی فایر (به یک تقویت کننده صوتی فکر کنید)
- سوئیچ (یک ترانزیستور می تواند قدرت های بزرگ را خیلی سریع تغییر دهد و از جمله در دستگاه های کنترلی در ماشین استفاده می شود).
ترانزیستورها با جریان کنترل می شوند. به عنوان مثال، در ریزپردازنده ها، به دلیل توسعه گرما، می خواهید جریان را تا حد امکان پایین نگه دارید. ماسفت اغلب در این مورد استفاده می شود.
2 نوع ترانزیستور وجود دارد، یعنی ترانزیستور NPN و ترانزیستور PNP. این موارد در زیر توضیح داده شده است.
ترانزیستور NPN:
B مخفف "Base"، C برای "Collector" و E برای "Emitter" است.
با ترانزیستور NPN، فلش از ترانزیستور دورتر است. این ترانزیستور اغلب زمانی استفاده می شود که یک مدار زمین باشد، جایی که امیتر به زمین متصل است.
ترانزیستور PNP:
با ترانزیستور PNP، فلش به سمت ترانزیستور است. یک یادگاری مفید برای PNP "فلش به صفحه" است.
عملکرد ترانزیستور:
در فناوری خودرو، ترانزیستور اغلب به عنوان سوئیچ استفاده می شود، بنابراین ما اکنون در این مورد بیشتر بحث خواهیم کرد. ما یک ترانزیستور NPN را به عنوان مثال در نظر می گیریم.
تصویر پایه را در سمت چپ، بالای کلکتور و زیر امیتر نشان می دهد. هنگامی که یک جریان اصلی شروع به جریان می کند (فلش آبی)، مسیر خود را به سمت امیتر دنبال می کند. این همچنین باعث می شود که یک جریان کلکتور به سمت امیتر جریان یابد. به محض ناپدید شدن جریان پایه، جریان از کلکتور به امیتر نیز متوقف می شود.
اگر نیمی از جریان اصلی جریان داشته باشد، نیمی از جریان (در مقایسه با حداکثر I) نیز جریان خواهد داشت. بنابراین به وضوح قابل مشاهده است که جریان عبوری از ترانزیستور (از C به E) کاملاً به ارتفاع B بستگی دارد.
یک ترانزیستور همیشه به دلیل انتقال PN تلفات ولتاژی دارد. بین پایه و امیتر 0,7 ولت و بین کلکتور و امیتر 0,3 ولت است.
ترانزیستور به عنوان سوئیچ:
در مثال زیر، یک لامپ 12 ولت / 5 وات با ترانزیستور کنترل می شود. ولتاژ UB1 (منبع ولتاژ 1) ولتاژ باتری 12 ولت است. لامپ به زمین متصل است. پایه ترانزیستور با UB2 کنترل می شود. "منبع ولتاژ 2" 6 ولت.
ولتاژ تلفات بین کلکتور – امیتر (UCE) 0,3 ولت و بین پایه – امیتر (UBE) 0,7 ولت است. ما این را در محاسبه زیر مشاهده خواهیم کرد. ضریب تقویت روی 200 تنظیم شده است. این همیشه می تواند متفاوت باشد. ضریب افزایش نسبت بین جریان پایه و جریان جمع کننده-امیتر است.
یک مدار همیشه باید با یک مقاومت مشخص ساخته شود (RB در نمودار بالا). اگر این مقاومت وجود نداشت، ترانزیستور بلافاصله از کار می افتاد. مقداری که مقاومت RB باید داشته باشد به همه عوامل بستگی دارد. یعنی ولتاژهای UB1 و UB2 و جریان مورد نیاز برای قطعات (مقاومت ها یا لامپ ها) و غیره. اکنون مقاومت بار RB را محاسبه می کنیم.
برای محاسبه مقاومت بار RB، ابتدا باید مقاومت از طریق لامپ محاسبه شود.
اکنون که مقاومت RL شناخته شده است، جریان کلکتور (IC) قابل محاسبه است.
UCEsat مخفف "اشباع" یا به عبارت دیگر است. اشباع به محض هدایت ترانزیستور، افت ولتاژ 0,3 ولتی بین نقاط C و E (کلکتور - امیتر) وجود دارد.
مرحله بعدی تعیین جریان اصلی (IB) است:
یک حاشیه ایمنی (IBK) 1,5 x IB برای هر مدار ترانزیستور اعمال می شود. بنابراین مقدار IB باید دوباره در 1,5 ضرب شود. دلیل این امر بعداً توضیح داده خواهد شد.
جریان پایه تنها 12 درصد جریان کلکتور-امیتر است. اکنون به وضوح قابل مشاهده است که یک ترانزیستور می تواند از یک جریان باس کوچک به یک جریان اصلی بزرگ تبدیل شود.
اکنون که تمام جریان های موجود در نمودار مشخص شده اند، می توان مقاومت RB را محاسبه کرد.
UBE ولتاژ بین پایه و امیتر است. به دلیل وجود مواد رسانا در ترانزیستور، همیشه بین نقاط B و E افت ولتاژ 0,7 ولت وجود دارد.
هیچ مقاومت استانداردی وجود ندارد که دقیقاً 1,74k (کیلو اهم) باشد. بنابراین یک مقاومت استاندارد با مقدار متفاوت باید انتخاب شود. انتخاب باید از مقاومت های موجود از سری E12 انجام شود.
مقاومت مورد نیاز 1,74k بین 1,5k تا 1,8k است. در آن صورت، مقدار مقاومت کمتر باید انتخاب شود. برای 1,5 هزار این امر برای اطمینان از اینکه پیری و فرسودگی قطعات بر جریان مدار تأثیر نمی گذارد.
ترانزیستور به عنوان تقویت کننده:
ترانزیستور را می توان به عنوان تقویت کننده استفاده کرد. جریان پایه را می توان با چرخاندن پتانسیومتر تغییر داد. با تغییر جریان پایه، ولتاژ بهره و در نتیجه ولتاژ کلکتور-امیتر تغییر می کند.
ویژگی ترانزیستور:
یک مشخصه را می توان از یک ترانزیستور NPN ساخت، تصویر زیر را ببینید:
ربع 1 (بالا سمت راست) = UCE – IC
شیب خط تا 0,3 ولت به سمت بالا است. این ناحیه UCEsat (اشباع ترانزیستور) است. پس از آن خط تقریباً به صورت افقی اجرا می شود.
ربع 2 (بالا سمت چپ) = IB – IC
ارتباط بین UB و IC در اینجا نشان داده شده است. IC = HFE x IB، با این مشخصه HFE = 10، بنابراین IC 10 برابر بزرگتر از IB است. ضریب ایمنی IB = 1,5 x IBK هنوز در نظر گرفته نشده است.
ربع 3 (پایین سمت چپ) = UBE – IB
افت ولتاژ بین پایه و امیتر یک ترانزیستور، ولتاژ آستانه یک دیود است. ولتاژ آستانه 0,7 ولت است. از این ولتاژ ترانزیستور شروع به هدایت می کند و جریان پایه IB شروع به جریان می کند. این را نیز می توان به ویژگی ردیابی کرد.
مدار مثال با یک مشخصه:
اکنون نوبت به یک مدار مثال (ساده) با مشخصه ترانزیستور مرتبط می رسد. IB = 1,5 x IBK در اینجا گنجانده شده است که منجر به ایجاد یک خط افقی در محور IB می شود. در مدار زیر، UB1 ولتاژ باتری است و UBE (ولتاژ پایه-امیتر) از یک سوئیچ یا سیگنال در یک دستگاه کنترل می آید. برای محاسبه جریان در UBE، ابتدا باید آی سی فعلی (جریان جمع کننده) محاسبه شود.
اکنون می دانیم که جریانی معادل 15 میلی آمپر باید بر روی پایه ترانزیستور جریان داشته باشد تا ترانزیستور (با UB1 و RB ذکر شده) به طور کامل هدایت شود، از جمله ضریب ایمنی. سپس مشخصه را می توان تکمیل کرد:
در این مشخصه می توان دید که IB (جریان روی پایه) به 10 میلی آمپر افزایش می یابد. این قطعه از 0 تا 10 میلی آمپر با فرمول IB = IC : HFE محاسبه می شود. سپس خط به طور کامل از 10 تا 15 میلی آمپر به صورت افقی اجرا می شود. این قسمت ضریب بهره 1,5 است (از محاسبه IB = 1,5 x IBK). با جریان پایه 15 میلی آمپر، جریان کلکتور (IC) 1000 میلی آمپر جریان دارد.
ترانزیستورها با جریان کنترل می شوند. به عنوان مثال، در ریزپردازنده ها، به دلیل توسعه گرما، می خواهید جریان را تا حد امکان پایین نگه دارید. این اغلب شامل ماسفت پشت پا
ترانزیستور دارلینگتون:
یک دستگاه کنترل جریان پایه را به ترانزیستور می فرستد. ترانزیستور را می توان توسط یک دستگاه کنترل با جریان 0,1 تا 0,5 میلی آمپر رسانا کرد. وقتی می خواهیم محرکی را کنترل کنیم که نیاز به جریان بالایی دارد، ECU نمی تواند جریان مورد نیاز ترانزیستور را تامین کند. جریان اولیه سیم پیچ احتراق تقریباً 8 آمپر است. جریان کنترل باید تقویت شود تا ترانزیستور رسانا شود. این باعث ایجاد مشکل می شود: ریزپردازنده نمی تواند جریان مورد نظر را برای ترانزیستور تامین کند.
با استفاده از ترانزیستور دارلینگتون، یک جریان کنترلی کوچک از ECU می تواند برای تغییر جریان بزرگ به محرک استفاده شود.
ترانزیستور دارلینگتون از دو ترانزیستور تشکیل شده است که در یک محفظه به هم متصل شده اند.
جریان کلکتور-امیتر T1 جریان پایه T2 را فراهم می کند. این منجر به یک ضریب بهره بزرگ می شود، زیرا فاکتورهای بهره هر دو ترانزیستور را می توان با هم ضرب کرد.
یک جریان پایه بسیار کوچک T1 (فقط یک دهم میلی آمپر) اغلب برای رسانایی T2 کافی است.
ضریب افزایش جریان (Hfed) ترانزیستور دارلینگتون اغلب بین 1000 تا 10.000 است. فرمول محاسبه ضریب بهره ترانزیستور دارلینگتون به صورت زیر است:
Hfed = Hfe1 * Hfe2
- مزیت: به لطف ضریب تقویت جریان بزرگ (Hfed)، یک جریان کنترل کوچک می تواند برای رسانایی ترانزیستور دارلینگتون کافی باشد.
- نقطه ضعف: ولتاژ پایه-امیتر مدار دارلینگتون دو برابر یک ترانزیستور است. بنابراین ولتاژ افت ترانزیستور دارلینگتون به طور قابل توجهی بیشتر از ولتاژ یک ترانزیستور منفرد است.
در بخش "سیگنال های خروجی" در صفحه مدارهای رابط مثال ها و کاربردهای ترانزیستور دارلینگتون آورده شده است.
صفحه مرتبط:
