Рад транзистора у тастеру

Да бисте поједноставили причу, можете замислити транзистор у облику променљивог отпорника. Закључак базе је управо она ручка коју можете уврнути. У овом случају, отпор секције колектор - емитер се мења. Наравно, не морате да увијате базу, она може да се отклони. Али, наравно, могуће је применити и неки напон у односу на емитер.

Ако напон уопште не примените, једноставно узмите и затворите закључке базе и емитора, чак и ако нису кратки, али преко отпорника од неколико КОхмс. Испада да је напон базног емитора (Убе) нула. Следствено томе, не постоји базна струја. Транзистор је затворен, струја колектора је занемарљива, исто иста почетна струја. Отприлике исто као и диода у супротном смеру! У овом случају кажу да је транзистор у положају ОФФ, што на нормалном језику значи затворено или закључано.

Супротно стање назива се САТУРАЦИЈА. То је када је транзистор потпуно отворен, тако да се нема где даље отварати. Са таквим степеном отварања, отпор одсека колектор-емитер је толико мали да је једноставно немогуће укључити транзистор без оптерећења у колекторском кругу, он ће моментално горјети. У овом случају, заостали напон на колектору може бити само 0,3 ... 0,5 В.

Да бисте транзистор довели у такво стање, потребно је обезбедити довољно велику базну струју применом великог напона Убе на њега у односу на емитер, величине од 0,6 ... 0,7 В. Да, за спој са базним емитерима, такав напон без ограничавајућег отпора је врло велик. Напокон, улазна карактеристика транзистора, приказана на слици 1, врло је слична карактеристици директне гране диоде.

Слика 1. Карактеристика улаза транзистора

Ова два стања - засићеност и прекид - користе се када је транзистор у режиму кључа као нормалан контакт релеја. Главна поента овог начина је да мала базна струја контролише велику колекторску струју, која је неколико десетина пута већа од основне струје. Велика колекционарска струја се добија услед спољног извора енергије, али је и даље како се каже, тренутни добитак очигледан. Једноставан пример: мали микро круг укључује велику сијалицу!

За одређивање величине таквог појачања транзистора у кључном режиму користи се "појачање струје у режиму великог сигнала". У директоријима од је означено грчким словом β "бетта". За скоро све модерне транзисторе, када се ради у кључном режиму, овај коефицијент није мањи од 10 ... 20 β одређује се као однос максималне могуће колекторске струје и најмање могуће основне струје. Величина је без димензија, само "колико пута."

β ≥ Иц / Иб

Чак и ако је основна струја већа него што је потребно, нема неких посебних проблема: транзистор се и даље неће моћи отворити. Због тога је у режиму засићења. Поред конвенционалних транзистора, Дарлингтон или композитни транзистори се користе за рад у кључном режиму. Њихова "супер-бетта" може достићи 1000 или више пута.

Како израчунати режим рада на кључној фази

Да не бисмо били потпуно неутемељени, покушајмо да израчунамо начин рада каскаде тастера, чији је круг приказан на слици 2.

Слика 2

Задатак ове каскаде је врло једноставан: укључите и искључите жаруљу. Наравно, оптерећење може бити било шта - калем за релеј, електромотор, само отпорник, али никад се не зна шта. Сијалица је узета само да би експеримент био јасан, да би је поједноставио. Наш задатак је мало сложенији. Потребно је израчунати вредност отпорника Рб у основном кругу тако да сијалица изгоре у пуној топлоти.

Такве сијалице се користе за осветљавање командне табле у домаћим аутомобилима, па је лако пронаћи. КТ815 транзистор са колекторском струјом од 1.5А је сасвим погодан за такво искуство.

Најзанимљивија ствар у овој целој причи је да се напони не узимају у обзир у прорачунима, све док је испуњен услов β ≥ Иц / Иб. Због тога сијалица може да буде на радном напону од 200В, а основни круг може да се контролише из микрочипова са напајањем од 5В. Ако је транзистор дизајниран да ради са таквим напоном на колектору, лампица ће бљеснути без проблема.

Али у нашем примеру, не очекује се стварање микроконтроле, основни круг је једноставно контролисан контактом, који једноставно напаја 5В. Сијалица за напон 12В, потрошња струје 100мА. Претпоставља се да наш транзистор има β тачно 10. Пад напона на спојној бази-емитер је Убе = 0,6В. Погледајте улазне карактеристике на слици 1.

Са таквим подацима струја у бази треба да буде Иб = Ик / β = 100/10 = 10 (мА).

Напон на базном отпорнику Рб ће бити (минус напон на спојном споју базног емитра) 5В - Убе = 5В - 0.6В = 4.4В.

Подсећамо Охмов закон: Р = У / И = 4.4В / 0.01А = 440охм. Према СИ систему заменимо напон у волтима, струју у амперима, а резултат је у Охма. Из стандардне серије бирамо отпорник са отпором 430 Охма. На основу овог рачунања може се сматрати да је комплетан.

Али, ко пажљиво погледа склоп, може се запитати: „Зашто ништа није речено о отпорнику између базе и емитер Рбе? Једноставно су заборавили на њега или му је он заиста потребан? "

Сврха овог отпорника је поуздано затварање транзистора у тренутку када је дугме отворено. Чињеница је да ако база „виси у ваздуху“, утицај свих врста сметњи на њу је једноставно загарантован, посебно ако је жица до дугмета довољно дугачка. Шта није антена? Скоро као пријемник детектора.

Да бисте поуздано затворили транзистор, да бисте га унијели у режиму искључења, потребно је да потенцијали емитера и базе буду једнаки. Било би најлакше користити преклопни контакт у нашој „схеми тренинга“. Потребно је укључити контакт прекидача за светло на + 5В, а када је било потребно да се искључи - само затворите улаз читаве каскаде на земљу.

Али, није увек и не свугде луксуз може дозволити, као што је додатни контакт. Стога је лакше ускладити потенцијале базе и емитера са отпорником Рбе. Вредност овог отпорника не треба да се израчунава. Обично се узима једнак десет РБ. Према практичним подацима, његова вредност требало би да буде 5 ... 10К.

Разматрани круг је врста кола са заједничким емитером. Овде се могу приметити две карактеристике. Прво, ово користи 5В као контролни напон. Тај се напон користи када је кључни ступањ повезан с дигиталним круговима или, што је сада вероватније микроконтролери.

Друго, сигнал колектора је обрнут у односу на базни сигнал. Ако постоји напон у бази, контакт је затворен на + 5В, а затим на колектору пада на готово нулу. Па, не до нуле, наравно, већ до напона наведеног у директорију. У исто време сијалица није визуелно обрнута - постоји сигнал у бази, светлост.

Инверзија улазног сигнала догађа се не само у кључном режиму транзистора, већ иу режиму појачања. Али о томе ће бити речи у следећем делу чланка.

Борис Аладисхкин 

П.С. Пре инсталирања у круг, веома је често потребно проверити рад транзистора. Погледајте како то урадити овде - Једноставан тест транзистора у пракси.