Temos:
- Bendras
- Tranzistoriaus veikimas
- Tranzistorius kaip jungiklis
- Tranzistorius kaip stiprintuvas
- Tranzistoriaus charakteristika
- Grandinės pavyzdys su charakteristika
- Darlingtono tranzistorius
Bendrieji:
Tranzistoriai turi 2 skirtingas programas, jie naudojami kaip:
- Stiprintuvas (pagalvokite apie garso stiprintuvą)
- Jungiklis (tranzistorius gali labai greitai perjungti dideles galias ir naudojamas, be kita ko, automobilio valdymo įrenginiuose).
Tranzistoriai valdomi srove. Pavyzdžiui, mikroprocesoriuose dėl šilumos vystymosi norima, kad srovė būtų kuo mažesnė. Tam dažnai naudojamas MOSFET.
Yra 2 tranzistorių tipai, būtent NPN ir PNP tranzistorius. Jie aprašyti toliau.
NPN tranzistorius:
B reiškia „bazė“, C – „kolektorius“, o E – „emitter“.
Naudojant NPN tranzistorių, rodyklė nukreipta nuo tranzistoriaus. Šis tranzistorius dažnai naudojamas, kai tai yra „įžeminimo grandinė“, kai emiteris yra prijungtas prie žemės.
PNP tranzistorius:
Naudojant PNP tranzistorių, rodyklė nukreipta į tranzistorių. Naudinga PNP mnemonika yra „Arrow to Plate“.
Tranzistoriaus veikimas:
Automobilių technologijoje tranzistorius dažniausiai naudojamas kaip jungiklis, todėl dabar tai aptarsime toliau. Kaip pavyzdį paimame NPN tranzistorių.
Paveikslėlyje parodytas pagrindas kairėje, virš kolektoriaus ir žemiau emiterio. Kai pradeda tekėti pagrindinė srovė (mėlyna rodyklė), ji eina link emiterio. Tai taip pat sukelia kolektoriaus srovės tekėjimą į emiterį. Kai tik išnyksta bazinė srovė, srovė iš kolektoriaus į emiterį taip pat sustoja.
Jei teka pusė pagrindinės srovės, tai tekės ir pusė srovės (palyginti su I max.). Todėl aiškiai matoma, kad srovė, perjungiama per tranzistorių (nuo C iki E), visiškai priklauso nuo B aukščio.
Tranzistorius visada turi įtampos nuostolius dėl PN perėjimo. Tarp pagrindo ir emiterio jis yra 0,7 volto, o tarp kolektoriaus ir emiterio - 0,3 volto.
Tranzistorius kaip jungiklis:
Šiame pavyzdyje 12 voltų / 5 vatų lempa valdoma tranzistoriumi. UB1 (1 įtampos šaltinis) įtampa yra 12 voltų akumuliatoriaus įtampa. Lempa yra prijungta prie žemės. Tranzistoriaus bazė valdoma UB2; „2 įtampos šaltinis“ yra 6 voltai.
Praradimo įtampa tarp kolektoriaus – emiterio (UCE) yra 0,3 volto, o tarp pagrindo – emiterio (UBE) – 0,7 volto. Pamatysime, kad tai atsispindės toliau pateiktame skaičiavime. Stiprinimo koeficientas nustatytas 200. Tai visada gali skirtis. Stiprinimo koeficientas yra bazinės srovės ir kolektoriaus-emiterio srovės santykis.
Grandinė visada turi būti sukonstruota su tam tikra varža (RB aukščiau esančioje diagramoje). Jei šio rezistoriaus nebūtų, tranzistorius iš karto sugestų. Rezistoriaus RB vertė priklauso nuo visų veiksnių; būtent įtampa tiek UB1, tiek UB2 ir reikalinga komponentų (rezistorių ar lempų) srovė ir tt Dabar apskaičiuosime apkrovos varžą RB.
Norint apskaičiuoti apkrovos varžą RB, pirmiausia reikia apskaičiuoti varžą per lempą.
Dabar, kai žinoma varža RL, galima apskaičiuoti kolektoriaus srovę (IC).
UCEsat reiškia „sotumas“ arba kitaip tariant; prisotinimas. Kai tik tranzistorius yra laidus, tarp taškų C ir E (kolektorius – emiteris) nukrenta 0,3 volto įtampa.
Kitas žingsnis yra nustatyti bazinę srovę (IB):
Kiekvienai tranzistoriaus grandinei taikoma 1,5 x IB saugos riba (IBK). Taigi IB reikšmę reikia dar kartą padauginti iš 1,5. To priežastis bus paaiškinta vėliau.
Bazinė srovė sudaro tik 12% kolektoriaus ir emiterio srovės. Dabar aiškiai matyti, kad tranzistorius iš mažos žemųjų dažnių srovės gali būti paverstas didele pagrindine srove.
Dabar, kai žinomos visos diagramoje pateiktos srovės, galima apskaičiuoti varžą RB.
UBE yra įtampa tarp bazės ir emiterio. Dėl tranzistoriaus laidžios medžiagos tarp taškų B ir E visada yra 0,7 volto įtampos kritimas.
Nėra standartinių rezistorių, kurie būtų lygiai 1,74k (kilo-omų). Taigi reikia pasirinkti standartinį kitokios vertės rezistorių. Pasirinkimas turi būti atliktas iš turimų E12 serijos rezistorių.
Reikalingas 1,74k rezistorius yra nuo 1,5k iki 1,8k. Tokiu atveju reikia pasirinkti mažesnę varžos vertę; už 1,5 tūkst. Taip siekiama užtikrinti, kad komponentų senėjimas ir susidėvėjimas neturėtų įtakos grandinės srovėms.
Tranzistorius kaip stiprintuvas:
Tranzistorius gali būti naudojamas kaip stiprintuvas. Bazinę srovę galima pakeisti sukant potenciometrą. Keičiant bazinę srovę, kinta stiprinimo įtampa, taigi ir kolektoriaus-emiterio įtampa.
Tranzistoriaus charakteristika:
NPN tranzistoriaus charakteristika gali būti padaryta, žiūrėkite paveikslėlį žemiau:
1 kvadrantas (viršuje dešinėje) = UCE – IC
Linija pakrypsta į viršų iki 0,3 volto. Ši sritis yra UCEsat (tranzistoriaus prisotinimas). Po to linija eina beveik horizontaliai.
2 kvadrantas (viršuje kairėje) = IB – IC
Čia nurodytas ryšys tarp UB ir IC. IC = HFE x IB, su šia charakteristika HFE = 10, taigi IC yra 10 kartų didesnis už IB. Į saugos koeficientą IB = 1,5 x IBK dar neatsižvelgta.
3 kvadrantas (apačioje kairėje) = UBE – IB
Kritimo įtampa tarp tranzistoriaus bazės ir emiterio yra diodo slenkstinė įtampa. Slenkstinė įtampa yra 0,7 volto. Nuo šios įtampos tranzistorius pradeda vesti ir pradeda tekėti bazinė srovė IB. Tai taip pat gali būti siejama su charakteristika.
Grandinės pavyzdys su charakteristika:
Dabar atėjo laikas (paprastam) grandinės pavyzdžiui su susijusia tranzistoriaus charakteristika. Čia įtraukta IB = 1,5 x IBK, todėl IB ašyje susidaro horizontali linija. Žemiau pateiktoje grandinėje UB1 yra akumuliatoriaus įtampa, o UBE (bazės emiterio įtampa) gaunama iš jungiklio arba signalo valdymo įrenginyje. Norint apskaičiuoti srovę UBE, pirmiausia reikia apskaičiuoti srovės IC (kolektoriaus srovę);
Dabar žinome, kad tranzistoriaus pagrindu turi tekėti 15 mA srovė, kad tranzistorius (su minėtais UB1 ir RB) pilnai veiktų, įskaitant saugos koeficientą. Tada charakteristika gali būti užpildyta:
Iš šios charakteristikos matyti, kad IB (bazės srovė) padidėja iki 10 mA. Ši dalis, nuo 0 iki 10 mA, apskaičiuojama pagal formulę: IB = IC : HFE. Tada linija eina visiškai horizontaliai nuo 10 iki 15 mA. Ši dalis yra stiprinimo koeficientas 1,5 (iš IB = 1,5 x IBK skaičiavimo). Kai bazinė srovė yra 15 mA, teka 1000 mA kolektoriaus srovė (IC).
Tranzistoriai valdomi srove. Pavyzdžiui, mikroprocesoriuose dėl šilumos vystymosi norima, kad srovė būtų kuo mažesnė. Tai dažnai apima MOSFET taikomos.
Darlingtono tranzistorius:
Valdymo įtaisas siunčia bazinę srovę į tranzistorių. Tranzistorius gali būti laidus valdymo įtaisu, kurio srovė yra nuo 0,1 iki 0,5 mA. Kai norime valdyti pavarą, kuriai reikalinga didelė srovė, ECU negali tiekti reikiamos srovės tranzistoriui. Pirminė uždegimo ritės srovė yra maždaug 8 amperai. Valdymo srovė turės būti sustiprinta, kad tranzistorius būtų laidus. Tai sukelia problemą: mikroprocesorius negali tiekti norimos srovės tranzistoriui.
Naudojant Darlingtono tranzistorių, maža valdymo srove iš ECU galima perjungti didelę srovę į pavarą.
Darlingtono tranzistorius sudarytas iš dviejų tranzistorių, sujungtų viename korpuse.
T1 kolektoriaus-emiterio srovė suteikia bazinę T2 srovę. Dėl to gaunamas didelis stiprinimo koeficientas, nes abiejų tranzistorių stiprinimo koeficientus galima padauginti kartu.
Labai mažos bazinės srovės T1 (tik vienos dešimtosios miliampero) dažnai pakanka, kad T2 taptų laidi.
Darlingtono tranzistoriaus srovės stiprinimo koeficientas (Hfed) dažnai yra nuo 1000 iki 10.000 XNUMX. Darlingtono tranzistoriaus stiprinimo koeficiento apskaičiavimo formulė yra tokia:
Hfed = Hfe1 * Hfe2
- Privalumas: dėl didelio srovės stiprinimo koeficiento (Hfed) gali pakakti nedidelės valdymo srovės, kad Darlingtono tranzistorius taptų laidus;
- Trūkumas: Darlington grandinės bazinio emiterio įtampa yra dvigubai didesnė nei vieno tranzistoriaus. Todėl Darlingtono tranzistoriaus kritimo įtampa yra daug didesnė nei vieno tranzistoriaus.
Puslapio skiltyje „Išvesties signalai“. Sąsajos grandinės pateikiami Darlingtono tranzistoriaus pavyzdžiai ir pritaikymai.
Susijęs puslapis:
