denekler:
- Genel
- Transistörün çalışması
- Anahtar olarak transistör
- Bir amplifikatör olarak transistör
- Transistör karakteristiği
- Karakteristikli örnek devre
- Darlington transistörü
Genel:
Transistörlerin 2 farklı uygulaması vardır, bunlar şu şekilde kullanılır:
- Amplifikatör (bir ses amplifikatörü düşünün)
- Anahtar (bir transistör büyük güçleri çok hızlı bir şekilde değiştirebilir ve diğer şeylerin yanı sıra arabadaki kontrol cihazlarında kullanılır).
Transistörler akımla kontrol edilir. Örneğin mikroişlemcilerde ısı oluşumundan dolayı akımın mümkün olduğu kadar düşük tutulması istenir. MOSFET bu konuda sıklıkla kullanılır.
NPN ve PNP transistörü olmak üzere 2 tip transistör vardır. Bunlar aşağıda açıklanmıştır.
NPN transistörü:
B "Taban", C "Toplayıcı" ve E "Verici" anlamına gelir.
NPN transistörde ok, transistörün tersini gösterir. Bu transistör genellikle Vericinin toprağa bağlandığı bir 'topraklama devresi' olduğunda kullanılır.
PNP transistörü:
PNP transistörde ok transistöre doğru işaret eder. PNP için kullanışlı bir anımsatıcı "Arrow to Plate"dir.
Transistörün çalışması:
Otomotiv teknolojisinde transistör çoğunlukla anahtar olarak kullanılır, bu yüzden şimdi bu konuyu daha detaylı tartışacağız. Örnek olarak bir NPN transistörünü alıyoruz.
Resimde soldaki taban, toplayıcının üstünde ve Vericinin altında gösterilmektedir. Temel bir akım akmaya başladığında (mavi ok), Vericiye doğru yolunu takip eder. Bu aynı zamanda bir kolektör akımının Vericiye akmasına neden olur. Baz akımı ortadan kalktığı anda kollektörden Emitöre giden akım da durur.
Temel akımın yarısı akarsa, akımın da yarısı (I maks. ile karşılaştırıldığında) akacaktır. Bu nedenle, transistörden geçen akımın (C'den E'ye) tamamen B'nin yüksekliğine bağlı olduğu açıkça görülmektedir.
Bir transistörde PN geçişinden dolayı her zaman voltaj kayıpları vardır. Baz ile Verici arasında 0,7 Volt ve Kollektör ile Verici arasında 0,3 Volt bulunur.
Anahtar olarak transistör:
Aşağıdaki örnekte 12 volt / 5 Watt'lık bir lamba bir transistör ile kontrol edilmektedir. UB1'in voltajı (voltaj kaynağı 1) 12 voltluk akü voltajıdır. Lamba toprağa bağlı. Transistörün tabanı UB2 ile kontrol edilir; 2 voltluk “gerilim kaynağı 6”.
Kollektör – Verici (UCE) arasındaki kayıp gerilimi 0,3 volt, Beyz – Verici (UBE) arasındaki kayıp voltajı ise 0,7 volttur. Bunun aşağıdaki hesaplamaya yansıdığını göreceğiz. Amplifikasyon faktörü 200 olarak ayarlanmıştır. Bu her zaman farklılık gösterebilir. Kazanç faktörü, baz akımı ile Kollektör-Verici akımı arasındaki orandır.
Bir devre her zaman belirli bir dirençle kurulmalıdır (yukarıdaki diyagramda RB). Bu direnç orada olmasaydı transistör anında arızalanırdı. RB direncinin sahip olması gereken değer tüm faktörlere bağlıdır; yani hem UB1 hem de UB2 üzerindeki gerilimler ve bileşenler (dirençler veya lambalar) vb. için gereken akım. Şimdi yük direncini (RB) hesaplayacağız.
Yük direncini RB hesaplamak için öncelikle lambanın direnci hesaplanmalıdır.
Artık direnç RL bilindiğine göre kolektör akımı (IC) hesaplanabilir.
UCEsat, “doygunluk” anlamına geliyor, yani; doyma. Transistör iletimde olduğu anda C ve E noktaları (Kolektör – Verici) arasında 0,3 voltluk bir gerilim düşümü oluşur.
Bir sonraki adım temel akımı (IB) belirlemektir:
Her transistör devresine 1,5 x IB'lik bir güvenlik marjı (IBK) uygulanır. Yani IB'nin değerinin tekrar 1,5 ile çarpılması gerekir. Bunun nedeni daha sonra açıklanacaktır.
Temel akım Kollektör-Verici akımının yalnızca %12'sidir. Artık bir transistörün küçük bir bas akımından büyük bir ana akıma dönüştürülebileceği açıkça görülüyor.
Artık diyagramdaki tüm akımlar bilindiğine göre RB direnci hesaplanabilir.
UBE, Baz ile Verici arasındaki voltajdır. Transistördeki iletken malzeme nedeniyle B ve E noktaları arasında her zaman 0,7 Voltluk bir gerilim düşümü vardır.
Tam olarak 1,74k (Kilo-Ohm) olan standart dirençler yoktur. Bu nedenle farklı değerde standart bir direnç seçilmelidir. Seçim, E12 serisindeki mevcut dirençler arasından yapılmalıdır.
Gerekli olan 1,74k direnç 1,5k ile 1,8k arasındadır. Bu durumda en düşük direnç değeri seçilmelidir; 1,5k için. Bu, bileşenlerin eskimesinin ve aşınmasının devredeki akımları etkilememesini sağlamak içindir.
Bir amplifikatör olarak transistör:
Transistör amplifikatör olarak kullanılabilir. Taban akımı bir potansiyometre döndürülerek değiştirilebilir. Taban akımını değiştirerek kazanç voltajı ve dolayısıyla kollektör-verici üzerindeki voltaj değişir.
Transistör karakteristiği:
Bir NPN transistörünün karakteristik özelliği yapılabilir, aşağıdaki resme bakın:
1. çeyrek (sağ üst) = UCE – IC
Hat 0,3 volta kadar yukarı doğru eğimlidir. Bu alan UCEsat'tır (transistör doygunluğu). Bundan sonra hat neredeyse yatay olarak ilerliyor.
2. çeyrek (sol üst) = IB – IC
UB ve IC arasındaki bağlantı burada belirtilmiştir. IC = HFE x IB, bu karakteristik HFE= 10'dur, yani IC, IB'den 10 kat daha büyüktür. IB = 1,5 x IBK güvenlik faktörü henüz dikkate alınmamıştır.
3. çeyrek (sol alt) = UBE – IB
Bir transistörün tabanı ile vericisi arasındaki düşme voltajı, bir diyotun eşik voltajıdır. Eşik voltajı 0,7 Volt'tur. Bu voltajdan transistör iletime başlar ve baz akımı IB akmaya başlar. Bu aynı zamanda karakteristiğe de dayandırılabilir.
Karakteristikli örnek devre:
Şimdi ilgili transistör karakteristiğine sahip (basit) bir örnek devrenin zamanı geldi. IB = 1,5 x IBK buraya dahil edilmiştir, bu da IB ekseninde yatay bir çizgi oluşmasına neden olur. Aşağıdaki devrede UB1 akü voltajıdır ve UBE (Bez Verici voltajı) bir kontrol cihazındaki bir anahtardan veya sinyalden gelir. UBE'deki akımı hesaplamak için öncelikle mevcut IC'nin (kollektör akımı) hesaplanması gerekir;
Artık transistörün (belirtilen UB15 ve RB ile) güvenlik faktörü de dahil olmak üzere tam olarak iletebilmesi için transistörün tabanından 1mA'lik bir akımın akması gerektiğini biliyoruz. Karakteristik daha sonra tamamlanabilir:
Bu özellikte IB'nin (tabandaki akımın) 10mA'ya yükseldiği görülebilir. 0 ila 10 mA arasındaki bu kısım şu formülle hesaplanır: IB = IC : HFE. Hat daha sonra 10'dan 15mA'ya kadar tamamen yatay olarak çalışır. Bu kısım 1,5 kazanç faktörüdür (IB = 1,5 x IBK hesaplamasından). 15mA'lik bir taban akımıyla, 1000mA'lik bir kolektör akımı (IC) akar.
Transistörler akımla kontrol edilir. Örneğin mikroişlemcilerde ısı oluşumundan dolayı akımın mümkün olduğu kadar düşük tutulması istenir. Bu genellikle şunları içerir: MOSFET uygulamalı.
Darlington transistörü:
Bir kontrol cihazı transistöre bir temel akım gönderir. Bir transistör, 0,1 ila 0,5 mA akıma sahip bir kontrol cihazı kullanılarak iletken hale getirilebilir. Yüksek akım gerektiren bir aktüatörü kontrol etmek istediğimizde ECU, transistör için gerekli akımı sağlayamaz. Ateşleme bobininin birincil akımı yaklaşık 8 amperdir. Transistörü iletken hale getirmek için kontrol akımının yükseltilmesi gerekecektir. Bu bir soruna neden olur: Mikroişlemci, transistör için istenen akımı sağlayamaz.
Bir Darlington transistörü aracılığıyla, ECU'dan gelen küçük bir kontrol akımı, aktüatöre büyük bir akımı aktarmak için kullanılabilir.
Darlington transistörü, tek bir muhafazada birbirine bağlanan iki transistörden oluşur.
T1'in toplayıcı-yayıcı akımı T2'nin temel akımını sağlar. Bu, büyük bir kazanç faktörüyle sonuçlanır çünkü her iki transistörün kazanç faktörleri birlikte çarpılabilir.
T1'in çok küçük bir temel akımı (bir miliampın yalnızca onda biri) genellikle T2'yi iletken hale getirmek için yeterlidir.
Darlington transistörünün mevcut kazanç faktörü (Hfed) genellikle 1000 ile 10.000 arasındadır. Darlington transistörünün kazanç faktörünü hesaplama formülü şöyledir:
Hfed = Hfe1 * Hfe2
- Avantajı: Büyük akım yükseltme faktörü (Hfed) sayesinde, küçük bir kontrol akımı Darlington transistörünü iletken hale getirmek için yeterli olabilir;
- Dezavantaj: Darlington devresinin baz emitör voltajı, tek bir transistörün iki katıdır. Darlington transistörünün düşme voltajı bu nedenle tek bir transistörünkinden önemli ölçüde daha yüksektir.
Sayfadaki "Çıkış sinyalleri" bölümünde Arayüz devreleri Darlington transistörünün örnekleri ve uygulamaları verilmiştir.
İlgili sayfa:
