Sujeten:
- General
- Operatioun vum Transistor
- Den Transistor als Schalter
- Den Transistor als Verstärker
- Transistor Charakteristiken
- Beispill Circuit mat engem Charakteristik
- Darlington Transistor
Allgemeng:
Transistoren hunn 2 verschidden Uwendungen, si gi benotzt wéi:
- Verstärker (denkt un en Audio Verstärker)
- Schalter (en Transistor ka ganz séier grouss Muechten wiesselen a gëtt ënner anerem a Kontrollgeräter am Auto benotzt).
Transistoren gi mat Stroum kontrolléiert. Bei Mikroprozessoren, zum Beispill, wëll ee wéinst der Hëtztentwécklung de Stroum esou niddreg wéi méiglech halen. De MOSFET gëtt dacks an dësem benotzt.
Et ginn 2 Aarte vu Transistoren, nämlech den NPN an de PNP Transistor. Dës sinn ënnendrënner beschriwwen.
NPN Transistor:
De B steet fir "Base", den C fir "Collector" an den E fir "Emitter".
Mam NPN Transistor weist de Pfeil vum Transistor ewech. Dësen Transistor gëtt dacks benotzt wann et e 'Buedemkrees' ass, wou den Emitter mam Buedem ugeschloss ass.
PNP Transistor:
Mam PNP Transistor weist de Pfeil op den Transistor. Eng nëtzlech Mnemonic fir PNP ass "Arrow to Plate".
Operatioun vum Transistor:
An der Automobiltechnologie gëtt den Transistor am meeschten als Schalter benotzt, also wäerte mir dat elo weider diskutéieren. Mir huelen en NPN Transistor als Beispill.
D'Bild weist d'Basis op der lénker Säit, iwwer de Sammler an ënner dem Emitter. Wann e Basisstroum ufänkt ze fléissen (bloe Pfeil), follegt se säi Wee op den Emitter. Dëst verursaacht och e Sammlerstroum an den Emitter. Soubal d'Basisstroum verschwënnt, hält och de Stroum vum Sammler op den Emitter op.
Wann d'Halschent vun der Basisstroum leeft, wäert d'Halschent vum Stroum (am Verglach mat ech Max.) och fléissen. Et ass also kloer ze gesinn datt de Stroum, deen duerch den Transistor geschalt gëtt (vu C op E) komplett vun der Héicht vum B ofhängeg ass.
En Transistor huet ëmmer Spannungsverloschter wéinst dem PN Iwwergang. Tëscht Base an Emitter ass et 0,7 Volt an tëscht dem Collector an Emitter 0,3 Volt.
Den Transistor als Schalter:
Am folgende Beispill gëtt eng 12 Volt / 5 Watt Lampe mat engem Transistor kontrolléiert. D'Spannung vun der UB1 (Spannungsquell 1) ass d'Batteriespannung vun 12 Volt. D'Lampe ass mat der Äerd verbonnen. D'Basis vum Transistor gëtt mat UB2 kontrolléiert; "d'Spannungsquell 2" vun 6 Volt.
D'Verlustspannung tëscht Collector - Emitter (UCE) ass 0,3 Volt, an tëscht Base - Emitter (UBE) 0,7 Volt. Mir wäerten dat an der Berechnung ënnen reflektéiert gesinn. Den Amplifikatiounsfaktor gëtt op 200 gesat. Dëst kann ëmmer variéieren. De Gewënnfaktor ass de Verhältnis tëscht dem Basisstroum an dem Collector-Emitter Stroum.
E Circuit muss ëmmer mat enger bestëmmter Resistenz gebaut ginn (RB am Diagramm uewen). Wann dëse Widderstand net do wier, géif den Transistor direkt ausfalen. De Wäert, datt de resistor RB soll, hänkt op all Faktoren; nämlech Spannungen op béid UB1 an UB2 an déi néideg Stroum fir d'Komponenten (Widderstänn oder Luuchten), etc.. Mir wäerten elo d'Laaschtresistenz RB berechnen.
Fir d'Laaschtresistenz RB ze berechnen, muss d'Resistenz duerch d'Lampe als éischt berechent ginn.
Elo datt d'Resistenz RL bekannt ass, kann de Kollektorstroum (IC) berechent ginn.
UCEsat steet fir "Sättigung", oder an anere Wierder; Sättigung. Soubal den Transistor leeft, gëtt et e Spannungsfall vun 0,3 Volt tëscht Punkten C an E (Collector - Emitter).
De nächste Schrëtt ass d'Basisstroum (IB) ze bestëmmen:
Eng Sécherheetsmarge (IBK) vun 1,5 x IB gëllt fir all Transistorkreeslaf. Also de Wäert vun IB muss erëm mat 1,5 multiplizéiert ginn. De Grond dofir wäert spéider erkläert ginn.
De Basisstroum ass nëmmen 12% vum Collector-Emitter Stroum. Et ass elo kloer ze gesinn datt en Transistor aus engem klenge Bassstroum an e groussen Haaptstroum ëmgewandelt ka ginn.
Elo datt all Stréim am Diagramm bekannt sinn, kann d'Resistenz RB berechent ginn.
UBE ass d'Spannung tëscht der Basis an dem Emitter. Wéinst dem konduktiven Material am Transistor gëtt et ëmmer e Spannungsfall vun 0,7 Volt tëscht Punkten B an E.
Et gi keng Standard Widderstänn déi genee 1,74k (Kilo-Ohm) sinn. Also muss e Standardwiderstand mat engem anere Wäert gewielt ginn. D'Wiel muss aus de verfügbare Widderstänn aus der E12 Serie gemaach ginn.
Den erfuerderleche Widderstand vun 1,74k ass tëscht 1,5k an 1,8k. An deem Fall soll de méi nidderegen Resistenzwäert gewielt ginn; fir 1,5k. Dëst ass fir ze garantéieren datt d'Alterung an d'Verschleiung vun de Komponenten d'Stroum am Circuit net beaflossen.
Den Transistor als Verstärker:
Den Transistor kann als Verstärker benotzt ginn. De Basisstroum kann geännert ginn andeems Dir e Potentiometer dréit. Andeems Dir de Basisstroum variéiert, ännert d'Gewënnspannung, an domat d'Spannung iwwer de Sammler-Emitter.
Transistor Charakteristik:
Eng Charakteristik kann aus engem NPN Transistor gemaach ginn, kuckt d'Bild hei drënner:
1. Quadrant (uewen riets) = UCE – IC
D'Linn hellt no uewen bis 0,3 Volt. Dëse Beräich ass UCEsat (Transistor Sättigung). Duerno leeft d'Linn bal horizontal.
2. Quadrant (uewen lénks) = IB - IC
D'Verbindung tëscht UB an IC gëtt hei uginn. IC = HFE x IB, mat dëser charakteristescher HFE = 10, also IC ass 10 Mol sou grouss wéi IB. De Sécherheetsfaktor vun IB = 1,5 x IBK gouf nach net berücksichtegt.
3. Quadrant (ënnen lénks) = UBE – IB
D'Tropspannung tëscht der Basis an dem Emitter vun engem Transistor ass d'Schwellspannung vun enger Diode. D'Schwellspannung ass 0,7 Volt. Vun dëser Spannung fänkt den Transistor un ze féieren an de Basisstroum IB fänkt un ze fléien. Dëst kann och op d'Charakteristik zréckgezunn ginn.
Beispill Circuit mat enger Charakteristik:
Elo ass et Zäit fir en (einfache) Beispill Circuit mat enger verbonne Transistorcharakteristik. Den IB = 1,5 x IBK ass hei abegraff, wat zu enger horizontaler Linn op der Achs vum IB resultéiert. Am Circuit hei drënner ass UB1 d'Batteriespannung an UBE (Base-Emitter Volt) kënnt aus engem Schalter oder Signal an engem Kontrollapparat. Fir de Stroum op UBE ze berechnen, muss den aktuellen IC (Sammlerstroum) als éischt berechent ginn;
Elo wësse mer datt e Stroum vu 15mA op der Basis vum Transistor muss fléissen fir datt den Transistor (mat der ernimmtem UB1 a RB) voll féiert, och de Sécherheetsfaktor. D'Charakteristik kann dann ofgeschloss ginn:
An dëser Charakteristik kann et gesi ginn datt den IB (Stroum op der Basis) op 10mA eropgeet. Dësen Deel, vun 0 bis 10 mA, gëtt mat der Formel berechent: IB = IC : HFE. D'Linn leeft dann komplett horizontal vun 10 bis 15mA. Dësen Deel ass de Gewënnfaktor vun 1,5 (aus der Berechnung vun IB = 1,5 x IBK). Mat engem Basisstroum vun 15mA fléisst e Kollektorstroum (IC) vun 1000mA.
Transistoren gi mat Stroum kontrolléiert. Bei Mikroprozessoren, zum Beispill, wëll ee wéinst der Hëtztentwécklung de Stroum esou niddreg wéi méiglech halen. Dëst beinhalt dacks de Mosfet ugewannt.
Darlington Transistor:
E Kontrollapparat schéckt e Basisstroum un den Transistor. En Transistor kann duerch e Kontrollapparat mat engem Stroum vun 0,1 bis 0,5 mA konduktiv gemaach ginn. Wa mir en Aktuator wëllen kontrolléieren deen en héije Stroum erfuerdert, kann d'ECU den erfuerderleche Stroum fir den Transistor net liwweren. De primäre Stroum vun enger Zündspiral ass ongeféier 8 Ampere. De Kontrollstroum muss verstäerkt ginn fir den Transistor konduktiv ze maachen. Dëst verursaacht e Problem: de Mikroprozessor kann net de gewënschten Stroum fir den Transistor liwweren.
Mat Hëllef vun engem Darlington Transistor kann e klenge Kontrollstroum vun der ECU benotzt ginn fir e grousse Stroum op den Aktuator ze wiesselen.
Den Darlington Transistor besteet aus zwee Transistoren, déi an engem Gehäuse matenee verbonne sinn.
De Sammler-Emitterstroum vum T1 liwwert de Basisstroum vum T2. Dëst resultéiert an engem grousse Gewënnfaktor, well d'Gewënnfaktore vu béide Transistoren zesumme multiplizéiert kënne ginn.
E ganz klenge Basisstroum vun T1 (nëmmen een Zéngtel vun engem Milliamp) ass dacks genuch fir T2 konduktiv ze maachen.
Den aktuelle Gewënnfaktor (Hfed) vum Darlington Transistor läit dacks tëscht 1000 an 10.000. D'Formel fir de Gewënnfaktor vun engem Darlington Transistor ze berechnen ass:
Hfed = Hfe1 * Hfe2
- Virdeel: Dank dem grousse Stroumverstärkungsfaktor (Hfed) kann e klenge Kontrollstroum genuch sinn fir den Darlington-Transistor konduktiv ze maachen;
- Nodeel: D'Basis-Emitterspannung vum Darlington Circuit ass zweemol déi vun engem eenzegen Transistor. D'Dropspannung vum Darlington-Transistor ass also wesentlech méi grouss wéi déi vun engem eenzegen Transistor.
An der Rubrik "Output Signaler" op der Säit Interface Kreesleef Beispiller an Uwendungen vum Darlington Transistor ginn uginn.
Zesummenhang Säit:
