פעולת טרנזיסטור במצב מקשים

כדי לפשט את הסיפור, אתה יכול לדמיין טרנזיסטור בצורה של נגדי משתנה. המסקנה של הבסיס היא רק הידית שאתה יכול לסובב. במקרה זה, ההתנגדות של קטע האספן-פולט משתנה. כמובן שאתה לא צריך לסובב את הבסיס, זה יכול לרדת. אבל הפעלת מתח כלשהו יחסית לפולט, כמובן, אפשרי.

אם המתח אינו מופעל כלל, אלא פשוט קח וסגור את מסקנות הבסיס והפולט, גם אם לא קצר, אלא דרך נגדי של מספר KOhms. מסתבר כי מתח פולט הבסיס (Ube) הוא אפס. כתוצאה מכך, אין זרם בסיס. הטרנזיסטור סגור, זרם האספן זניח, בדיוק אותו זרם ראשוני. בערך כמו דיודה בכיוון ההפוך! במקרה זה, הם אומרים כי הטרנזיסטור נמצא במצב OFF, מה שאומר בשפה רגילה שהוא סגור או נעול.

המצב ההפוך נקרא SATURATION. זה כאשר הטרנזיסטור פתוח לחלוטין, כך שאין לאן להיפתח עוד. עם דרגה כל כך של פתיחה, ההתנגדות של קטע הפולט-אספן היא כה קטנה, עד כי פשוט בלתי אפשרי להדליק את הטרנזיסטור ללא עומס במעגל האספנים, הוא יישרף מייד. במקרה זה, מתח השאריות בקולט יכול להיות רק 0.3 ... 0.5 וולט.

כדי להביא את הטרנזיסטור למצב כזה, יש צורך לספק זרם בסיס גדול מספיק על ידי החלת עליו Ube מתח גדול יחסית לפולט - בערך 0.6 ... 0.7V. כן, עבור צומת פולט בסיס, מתח כזה ללא נגדן מוגבל הוא גדול מאוד. אחרי הכל, מאפיין הקלט של הטרנזיסטור, המוצג באיור 1, דומה מאוד לענף הישיר של מאפיין הדיודה.

איור 1. מאפיין קלט טרנזיסטור

שני מצבים אלה - רוויה וניתוק - משמשים כאשר הטרנזיסטור נמצא במצב מקשים כמו מגע ממסר רגיל. הנקודה העיקרית של מצב זה היא שזרם בסיס קטן שולט בזרם אספן גדול, שהוא גדול פי כמה עשרות מזרם הבסיס. זרם אספן גדול מתקבל בגלל מקור אנרגיה חיצוני, אך עדיין הרווח הנוכחי, כמו שאומרים, ברור. דוגמא פשוטה: מיקרו-מעגל קטן מדליק נורה גדולה!

כדי לקבוע את עוצמתו של רווח כזה של הטרנזיסטור במצב מקשים, משתמשים ב"רווח הנוכחי במצב אות גדול ". בספריות מאת מצוין האות היוונית β "בטה". עבור כמעט כל הטרנזיסטורים המודרניים, כאשר הם פועלים במצב מפתח, מקדם זה הוא לא פחות מ 10 ... 20 β נקבע כיחס בין זרם האספן המרבי האפשרי לזרם הבסיס המינימלי האפשרי. הגודל חסר מידה, רק "כמה פעמים."

ß ≥ Ic / Ib

גם אם זרם הבסיס יהיה יותר מהנדרש, אין שום בעיה מיוחדת: הטרנזיסטור עדיין לא יוכל לפתוח יותר. זו הסיבה שהיא במצב רוויה. בנוסף לטרנזיסטורים רגילים, דרלינגטון או טרנזיסטורים מורכבים משמשים להפעלה במצב מפתח. ה"סופר-בטא "שלהם יכול להגיע ל 1000 או יותר פעמים.

כיצד לחשב את מצב פעולת שלב המפתח

על מנת שלא להיות מופרכת לחלוטין, ננסה לחשב את מצב הפעולה של מפל המפתחות שהמעגל שלו מוצג באיור 2.

איור 2

המשימה של מפל זה היא פשוטה מאוד: להפעיל ולכבות את הנורה. כמובן שהעומס יכול להיות כל דבר - סליל ממסר, מנוע חשמלי, פשוט נגדי, אבל אתה אף פעם לא יודע מה. הנורה נלקחה רק כדי להבהיר את הניסוי, כדי לפשט אותו. המשימה שלנו קצת יותר מסובכת. זה נדרש לחשב את ערך הנגד Rb במעגל הבסיס כך שהנורה תישרף בחום מלא.

נורות כאלה משמשות כדי להאיר את לוח המחוונים במכוניות ביתיות, ולכן למצוא את זה קל. הטרנזיסטור KT815 עם זרם אספן של 1.5A די מתאים לחוויה כזו.

הדבר המעניין ביותר בכל הסיפור הזה הוא שלא נלקחים בחשבון הלחצים בחישובים, כל עוד מתקיים התנאי ß ≥ Ic / Ib. לכן הנורה יכולה להיות במתח פעולה של 200 וולט, וניתן לשלוט על מעגל הבסיס ממיקרו-שבבים עם מתח אספקה ​​של 5V. אם הטרנזיסטור מתוכנן לעבוד עם מתח כזה על הקולט, האור יהבהב ללא בעיות.

אבל בדוגמא שלנו, לא צפויות מעגלי מיקרו, מעגל הבסיס נשלט פשוט על ידי מגע, שפשוט מספק 5V. נורה למתח 12 וולט, זרם צריכה 100mA. ההנחה היא שלטרנזיסטור שלנו יש β בדיוק 10. ירידת המתח בצומת פולט הבסיס היא Ube = 0.6V. ראה מאפיין קלט באיור 1.

עם נתונים כאלה, הזרם בבסיס צריך להיות Ib = Ik / β = 100/10 = 10 (mA).

המתח בנגד בסיס Rb יהיה (פחות המתח בצומת פולט הבסיס) 5V - Ube = 5V - 0.6V = 4.4V.

אנו נזכרים בחוקו של אוהם: R = U / I = 4.4V / 0.01A = 440ohm. על פי מערכת SI, אנו מחליפים את המתח בוולט, הזרם באמפר, התוצאה היא באומס. מתוך הסדרה הסטנדרטית, אנו בוחרים נגד עם התנגדות של 430 אוהם. על חישוב זה יכול להיחשב שלם.

אבל, שמביט בקפידה במעגל, עשוי לשאול: "מדוע לא נאמר דבר על הנגד שבין הבסיס לפולט Rbe? הם פשוט שכחו ממנו, או שהוא באמת צריך? "

מטרת הנגד היא לסגור באופן אמין את הטרנזיסטור ברגע בו הכפתור פתוח. העובדה היא שאם הבסיס "תלוי באוויר", ההשפעה של כל מיני הפרעות עליו מובטחת פשוט, במיוחד אם החוט לכפתור ארוך מספיק. מה לא האנטנה? כמעט כמו מקלט גלאי.

כדי לסגור באופן מהימן את הטרנזיסטור, כדי להיכנס אליו במצב הניתוק, יש צורך בכך שהפוטנציאלים של הפולט והבסיס יהיו שווים. זה יהיה הכי קל להשתמש במגע מיתוג ב"תכנית האימונים "שלנו. יש צורך להפעיל את מגע מתג האור ל -5 V, וכאשר הוא נדרש לכבות - פשוט סגר את הכניסה של כל המפל לקרקע.

אבל לא תמיד ולא בכל מקום ניתן לאפשר יוקרה כמו קשר נוסף. לכן, קל יותר ליישר את הפוטנציאלים של הבסיס והפולט עם הנגד Rbe. אין צורך לחשב את ערך הנגד הזה. בדרך כלל זה נלקח שווה לעשרה RB. על פי נתונים מעשיים, ערכו צריך להיות 5 ... 10K.

המעגל הנחשב הוא סוג של מעגל עם פולט משותף. ניתן לציין כאן שתי פיצ'רים. ראשית, זה באמצעות 5V כמתח הבקרה. זה מתח זה שמשמש כאשר שלב המפתח מחובר למעגלים דיגיטליים או שכעת יש סיכוי גדול יותר לכך בקרי מיקרו.

שנית, אות האספן הופך ביחס לאות הבסיס. אם יש מתח בבסיס, המגע סגור על + 5V, ואז על הקולט הוא יורד כמעט לאפס. ובכן, לא לאפס, כמובן, אלא למתח המצוין בספרייה. במקביל הנורה אינה הפוכה חזותית - יש איתות בבסיס, יש אור.

הפיכת אות הקלט מתרחשת לא רק במצב המפתח של הטרנזיסטור, אלא גם במצב רווח. אבל זה יידון בחלק הבא של המאמר.

בוריס אלאדישקין 

P.S. לפני ההתקנה במעגל, לעיתים קרובות מאוד יש צורך לבדוק את הטרנזיסטורים אם מדובר בפעילות. ראה כיצד לעשות זאת ממש כאן - מבחן פשוט של טרנזיסטורים בפועל.

Comments

[#1]

בדרך כלל, טרנזיסטורים שונים זה מזה מעט, וכדי להשוואה בין זרמים יש צורך בנגדים במעגלי פולטות. יש לבחור אותם כך שצניחת המתח בערך הנוכחי המרבי עליהם תהיה כ- 0.2 וולט.

[#2 אולג]

אחר צהריים טוביםשאלתי היא: מעגל עם טרנזיסטור דו-קוטבי n-p-n מופעל על ידי קצר דרך כפתור דרך נגן בסיס ואספן. המעגל כבוי על ידי כיבוי ההספק (12 וולט DC). יש צורך לבצע אוטומציה של כיבוי וכיבוי של המעגל במרווחי זמן נתונים, ניתן לקבל טיימר מחזורי. השאלה היא. שאי אפשר להפעיל את המעגל פשוט על ידי אספקת חשמל למעגל - הוא לא יתחיל עד שתסגור את הקולט עם הבסיס. כיצד להפעיל את הטרנזיסטור בו זמנית עם אספקת החשמל למעגל? האם ניתן לשמור על הבסיס והאספן סגור דרך נגן למשך 15-20 שניות למשך זמן רב? בברכה, אולג.