Transistör Elektronik Anahtar - Çalışma Prensibi ve Şeması

Darbeli cihazlarda genellikle transistör anahtarları bulabilirsiniz. Transistör anahtarları parmak arası terliklerde, anahtarlarda, multivibratörlerde, bloke edici jeneratörlerde ve diğer elektronik devrelerde bulunur. Her devrede transistör anahtarı işlevini yerine getirir ve transistörün çalışma moduna bağlı olarak anahtarın devresi bir bütün olarak değişebilir ancak transistör anahtarının temel şematik diyagramı aşağıdaki gibidir:

Bir transistör anahtarının birkaç temel çalışma modu vardır: normal aktif mod, doygunluk modu, kesme modu ve aktif ters mod. Transistör anahtar devresi temel olarak ortak bir yayıcı transistör yükseltici devresi olmasına rağmen, bu devre tipik bir yükselticiden işlev ve mod bakımından farklıdır.

Bir anahtar uygulamada, transistör hızlı anahtar görevi görür ve ana statik durum ikidir: transistör kapalı ve transistör açık. Kilitli Durum — Transistör kesme modundayken açık durum.Kapalı durum - transistörün doygunluk durumu veya transistörün açık olduğu doyuma yakın bir durum. Transistör bir durumdan diğerine geçtiğinde, kaskaddaki işlemlerin doğrusal olmadığı aktif bir moddur.

Statik durumlar, transistörün statik özelliklerine göre tanımlanır. İki özellik vardır: çıkış ailesi - toplayıcı akımının kollektör-emitör voltajına bağımlılığı ve giriş ailesi - taban akımının taban yayıcı voltajına bağımlılığı.

Kesme modu, transistörün iki pn bağlantısının zıt yönde polarlanmasıyla karakterize edilir ve derin bir kesme ve sığ bir kesme vardır. Derin bir arıza, bağlantı noktalarına uygulanan voltajın eşiğin 3-5 katı olması ve çalışan voltajın zıt kutbuna sahip olmasıdır. Bu durumda transistör açıktır ve elektrotlarındaki akımlar son derece küçüktür.

Yüzeysel bir kırılmada elektrotlardan birine uygulanan voltaj daha düşüktür ve elektrot akımları derin bir kırılmaya göre daha yüksektir, bunun sonucunda akımlar zaten çıkış karakteristik ailesinin alt eğrisine göre uygulanan voltaja bağımlıdır. , bu eğriye "sınırlayıcı özellik" denir ...

Örneğin, dirençli bir yük üzerinde çalışacak transistörün anahtar modu için basitleştirilmiş bir hesaplama yapacağız. Bir transistör, iki temel durumdan yalnızca birinde uzun süre kalacaktır: tamamen açık (doygunluk) veya tamamen kapalı (kesme).

Transistör yükü, nominal 12 V'ta bobin direnci 400 ohm olacak olan SRD-12VDC-SL-C rölesinin bobini olsun.Röle bobininin endüktif yapısını göz ardı ediyoruz, geliştiricilerin geçici emisyonlara karşı koruma sağlamak için bir susturucu sağlamasına izin veriyoruz, ancak rölelerin bir kez ve çok uzun süre açılacağı gerçeğine dayanarak hesaplayacağız. Kollektör akımını aşağıdaki formüle göre buluruz:

Ik = (Upit-Ukenas) / Rn.

Burada: Ik — toplayıcının doğru akımı; Usup — besleme voltajı (12 volt); Ukenas - iki kutuplu transistörün doyma voltajı (0,5 volt); Rn — yük direnci (400 Ohm).

Ik = (12-0,5) / 400 = 0,02875 A = 28,7 mA elde ederiz.

Sadakat için, sınırlayıcı akım ve sınırlayıcı voltaj için bir marja sahip bir transistör alalım. SOT-32 paketindeki bir BD139 iş görecektir. Bu transistörün Ikmax = 1,5 A, Ukemax = 80 V parametreleri vardır. İyi bir marj olacaktır.

28,7 mA kollektör akımı sağlamak için uygun bir taban akımı sağlanmalıdır.Temel akım aşağıdaki formülle belirlenir: Ib = Ik / h21e, burada h21e statik akım transfer katsayısıdır.

Modern multimetreler bu parametreyi ölçmenize izin verir ve bizim durumumuzda 50 idi. Yani Ib = 0,0287 / 50 = 574 μA. h21e katsayısının değeri bilinmiyorsa, güvenilirlik için bu transistörün dokümantasyonundan minimum değeri alabilirsiniz.

Gerekli temel direnç değerini belirlemek için. Ana vericinin doyma voltajı 1 volttur. Bu, kontrol, voltajı 5 V olan bir mantık mikro devresinin çıkışından gelen bir sinyalle gerçekleştirilirse, o zaman 1 V geçişte bir düşüşle 574 μA'lık gerekli temel akımı sağlamak için elde ederiz. :

R1 = (Uin-Ubenas) / Ib = (5-1) / 0,000574 = 6968 Ohm

Standart seri 6.8 kOhm direncin daha küçük tarafını (akım tamamen yeterli olacak şekilde) seçelim.

ANCAK, transistörün daha hızlı değişmesi ve işlemin güvenilir olması için, taban ile yayıcı arasında ek bir direnç R2 kullanacağız ve üzerine bir miktar güç düşecek, bu da direncin azaltılması gerektiği anlamına geliyor. direnç R1. R2 = 6.8 kΩ alalım ve R1'in değerini ayarlayalım:

R1 = (Uin-Ubenas) / (Ib + I (direnç R2 üzerinden) = (Uin-Ubenas) / (Ib + Ubenas / R2)

R1 = (5-1) / (0,000574 + 1/6800) = 5547 ohm.

R1 = 5,1 kΩ ve R2 = 6,8 kΩ olsun.

Anahtar kayıplarını hesaplayalım: P = Ik * Ukenas = 0,0287 * 0,5 = 0,014 W. Transistörün soğutucuya ihtiyacı yoktur.