Tranzistora darbība taustiņu režīmā

Lai vienkāršotu stāstu, jūs varat iedomāties tranzistors mainīga rezistora formā. Pamatnes secinājums ir tikai pats rokturis, kuru varat savīt. Šajā gadījumā mainās kolektora - emitētāja sekcijas pretestība. Protams, jums nav jāapgriež pamatne, tā var nokrist. Bet, protams, ir iespējams pielietot tam nelielu spriegumu attiecībā pret emitētāju.

Ja spriegumu vispār nepiemēro, vienkārši ņemiet un aizveriet pamatnes un emitētāja secinājumus, pat ja tas nav īss, bet izmantojot vairāku KOhms rezistoru. Izrādās, ka bāzes emitētāja spriegums (Ube) ir nulle. Līdz ar to nav bāzes strāvas. Tranzistors ir aizvērts, kolektora strāva ir niecīga, tieši tāda pati sākotnējā strāva. Aptuveni tāds pats kā diode pretējā virzienā! Šajā gadījumā viņi saka, ka tranzistors ir izslēgtā stāvoklī, kas parastā valodā nozīmē slēgtu vai bloķētu.

Pretējo stāvokli sauc par SATURATION. Tas ir tad, kad tranzistors ir pilnībā atvērts, tāpēc vairs nav kur atvērt. Ar šādu atvēršanas pakāpi kolektora-emitētāja sekcijas pretestība ir tik maza, ka vienkārši nav iespējams ieslēgt tranzistoru bez slodzes kolektora ķēdē, tas uzreiz sadedzinās. Šajā gadījumā atlikušais spriegums kolektorā var būt tikai 0,3 ... 0,5 V.

Lai tranzistors nonāktu šādā stāvoklī, ir nepieciešams nodrošināt pietiekami lielu bāzes strāvu, uzliekot tam lielu spriegumu Ube attiecībā pret emitētāju, kas ir 0,6 ... 0,7 V. Jā, bāzes emitētāja krustojumam šāds spriegums bez ierobežojoša rezistora ir ļoti liels. Galu galā tranzistora ieejas raksturojums, kas parādīts 1. attēlā, ir ļoti līdzīgs diodes raksturlieluma tiešajam atzarojumam.

1. attēls. Tranzistora ieejas raksturojums

Šie divi stāvokļi - piesātinājums un izslēgšana - tiek izmantoti, kad tranzistors ir taustiņu režīmā kā parasts releja kontakts. Šī režīma galvenais punkts ir tāds, ka maza bāzes strāva kontrolē lielu kolektora strāvu, kas ir vairākus desmitus reižu lielāka nekā bāzes strāva. Ārēja enerģijas avota dēļ tiek iegūta liela kolektora strāva, taču joprojām, kā saka, strāvas pieaugums ir acīmredzams. Vienkāršs piemērs: neliela mikroshēma ieslēdz lielu spuldzi!

Lai noteiktu šāda tranzistora guvuma lielumu taustiņu režīmā, tiek izmantots "strāvas pieaugums liela signāla režīmā". Katalogos no ir norādīts ar grieķu burtu β "betta". Gandrīz visiem mūsdienu tranzistoriem, darbojoties taustiņu režīmā, šis koeficients nav mazāks par 10 ... 20 β tiek noteikts kā maksimālās iespējamās kolektora strāvas un minimālās iespējamās bāzes strāvas attiecība. Izmērs ir bez dimensijas, tikai "cik reizes".

β ≥ Ic / Ib

Pat ja bāzes strāva ir lielāka nekā nepieciešama, īpašas nepatikšanas nav: tranzistors joprojām nevarēs atvērt vairāk. Tāpēc tas ir piesātinājuma režīmā. Papildus parastajiem tranzistoriem Darlington vai kompozītie tranzistori tiek izmantoti, lai darbotos taustiņu režīmā. Viņu "superbeta" var sasniegt 1000 un vairāk reizes.

Kā aprēķināt galvenās skatuves darbības režīmu

Lai tas nebūtu pilnīgi nepamatots, mēģināsim aprēķināt taustiņu kaskādes darbības režīmu, kura ķēde parādīta 2. attēlā.

2. attēls

Šīs kaskādes uzdevums ir ļoti vienkāršs: ieslēdziet un izslēdziet spuldzi. Protams, slodze var būt jebkas - releja spole, elektromotors, tikai rezistors, bet nekad nevar zināt. Spuldze tika ņemta tikai tāpēc, lai eksperiments būtu skaidrs, lai to vienkāršotu. Mūsu uzdevums ir nedaudz sarežģītāks. Bāzes ķēdē ir jāaprēķina rezistora Rb vērtība, lai spuldze deg pilnā siltumā.

Šādas spuldzes tiek izmantotas, lai apgaismotu informācijas paneli mājas automašīnās, tāpēc to atrast ir viegli. KT815 tranzistors ar kolektora strāvu 1,5A ir diezgan piemērots šādai pieredzei.

Visinteresantākais visā šajā stāstā ir tas, ka aprēķinos netiek ņemti vērā spriegumi, ja vien ir izpildīts nosacījums β ≥ Ic / Ib. Tāpēc spuldze var būt pie darba sprieguma 200 V, un bāzes ķēdi var vadīt no mikroshēmām ar barošanas spriegumu 5 V. Ja tranzistors ir paredzēts darbam ar šādu kolektora spriegumu, gaisma bez problēmām mirgos.

Bet mūsu piemērā nav paredzētas nekādas mikroshēmas, bāzes shēmu kontrolē vienkārši kontakts, kurš vienkārši piegādā 5 V. Spuldze 12V spriegumam, patēriņa strāva 100mA. Tiek pieņemts, ka mūsu tranzistoram ir β precīzi 10. Sprieguma kritums pie bāzes emitētāja savienojuma Ube = 0,6 V. Skatīt ievades raksturlielumu 1. attēlā.

Izmantojot šādus datus, strāvai bāzē jābūt Ib = Ik / β = 100/10 = 10 (mA).

Spriegums pie pamatnes pretestības Rb būs (mīnus spriegums pie bāzes emitētāja savienojuma) 5 V - Ube = 5 V - 0,6 V = 4,4 V.

Mēs atceramies Ohma likumu: R = U / I = 4,4 V / 0,01A = 440ohm. Saskaņā ar SI sistēmu, mēs aizstājam spriegumu voltos, strāvu ampēros, rezultāts ir Ohms. No standarta sērijām mēs izvēlamies rezistoru ar pretestību 430 omi. Pēc šī aprēķina var uzskatīt par pabeigtu.

Bet, kurš uzmanīgi aplūko ķēdi, var jautāt: “Kāpēc tas neko neteica par rezistoru starp pamatni un emitētāju Rbe? Viņi vienkārši aizmirsa par viņu, vai viņš tiešām ir vajadzīgs? ”

Šī rezistora mērķis ir droši aizvērt tranzistoru brīdī, kad poga ir atvērta. Fakts ir tāds, ka, ja pamatne “karājas gaisā”, visa veida traucējumu ietekme uz to tiek vienkārši garantēta, it īpaši, ja vads uz pogu ir pietiekami garš. Kas nav antena? Gandrīz kā detektora uztvērējs.

Lai droši aizvērtu tranzistoru, lai to ievadītu izslēgšanas režīmā, ir nepieciešams, lai emitētāja un pamatnes potenciāli būtu vienādi. Visvieglāk būtu izmantot pārslēgšanas kontaktu mūsu “apmācības shēmā”. Gaismas slēdža kontakts ir jāieslēdz uz + 5 V, un, kad tas bija nepieciešams, lai izslēgtu - vienkārši aizveriet visas kaskādes ieeju zemē.

Bet ne vienmēr un ne visur jūs varat atļauties tādu greznību kā papildu kontakts. Tāpēc ir vieglāk izlīdzināt pamatnes un emitētāja potenciālu ar rezistoru Rbe. Šī rezistora vērtība nav jāaprēķina. Parasti tas tiek pieņemts vienāds ar desmit RB. Pēc praktiskiem datiem, tā vērtībai jābūt 5 ... 10K.

Apsvērtā ķēde ir ķēdes tips ar kopēju izstarotāju. Šeit var atzīmēt divas pazīmes. Pirmkārt, tas izmanto 5 V kā vadības spriegumu. Tas ir šis spriegums, kas tiek izmantots, kad atslēgas pakāpe ir savienota ar ciparu shēmām, vai, kas tagad ir lielāka iespējamība mikrokontrolleri.

Otrkārt, kolektora signāls ir apgriezts attiecībā pret bāzes signālu. Ja pamatnē ir spriegums, kontakts tiek slēgts pie + 5 V, tad uz kolektora tas nokrītas gandrīz līdz nullei. Nu, protams, nevis uz nulli, bet gan uz direktorijā norādīto spriegumu. Tajā pašā laikā spuldze nav vizuāli apgriezta - pie pamatnes ir signāls, ir gaisma.

Ieejas signāla apgriešana notiek ne tikai tranzistora taustiņu režīmā, bet arī pastiprināšanas režīmā. Bet tas tiks apspriests nākamajā raksta daļā.

Boriss Aladyshkin 

P.S. Pirms uzstādīšanas shēmā ļoti bieži ir jāpārbauda tranzistoru darbība. Skatiet, kā to izdarīt tieši šeit - Vienkārša tranzistoru pārbaude praksē.