in deze Transistor tutorial zullen we leren over de werking van een Transistor als Switch. Schakelen en amplificatie zijn de twee toepassingsgebieden van Transistors en Transistor als een schakelaar is de basis voor vele digitale circuits.
Outline
Inleiding
als een van de belangrijke halfgeleiderelementen, heeft transistor gebruik Gevonden in enorme elektronische toepassingen zoals ingebedde systemen, digitale circuits en regelsystemen., In zowel digitale als analoge domeinen worden transistors uitgebreid gebruikt voor verschillende toepassingen zoals versterking, logische bewerkingen, schakelen en ga zo maar door.
Dit artikel concentreert zich voornamelijk op en geeft een korte uitleg van transistortoepassingen als schakelaar.
de bipolaire Junctietransistor of gewoon BJT is een halfgeleiderelement met drie lagen, drie aansluitingen en twee aansluitingen. Bijna in veel van de toepassingen worden deze transistors gebruikt voor twee basisfuncties zoals schakelen en versterken.,
de naam bipolair geeft aan dat twee soorten ladingdragers betrokken zijn bij de werking van een BJT. Deze twee ladingsdragers zijn gaten en elektronen waar gaten positieve ladingsdragers zijn en elektronen negatieve ladingsdragers.
De transistor heeft drie gebieden, namelijk base, emitter en collector. De emitter is een zwaar gedoteerde terminal en zendt elektronen uit in de basis. De basisterminal wordt licht gedoteerd en geeft de door de emitter geïnjecteerde elektronen door aan de collector., De collectorterminal wordt intermediair gedoteerd en verzamelt elektronen van de basis. Deze collector is groot in vergelijking met andere twee regio ‘ s, zodat het meer warmte afvoert.
BJT ‘ s zijn van twee typen NPN en PNP, beide functioneren hetzelfde, maar verschillen in termen van vertekening en polariteit van de voeding. In pnp transistor, tussen twee P – type materialen N-type materiaal wordt ingeklemd terwijl in het geval van NPN transistor P-type materiaal ingeklemd tussen twee N-type materialen. Deze twee transistors kunnen worden geconfigureerd in verschillende types zoals common emitter, common collector en common base configuraties.,
BACK TO TOP
werkingsmodi van Transistors
hangt af van de voor-of achteruitrijomstandigheden, transistors hebben drie belangrijke werkingsmodi, namelijk cutoff, actieve en verzadigingsgebieden.
actieve modus
in deze modus wordt de transistor over het algemeen gebruikt als stroomversterker. In de actieve modus zijn twee juncties verschillend bevooroordeeld, wat betekent dat emitter-base junction naar voren is bevooroordeeld terwijl collector-base junction omgekeerd bevooroordeeld is., In deze modus stroomstromen tussen emitter en collector en de hoeveelheid stroomstroom is evenredig met de basisstroom.
Cutoff Mode
In deze modus zijn zowel collector base junction als emitter base junction omgekeerd bevooroordeeld. Dit staat op zijn beurt niet toe dat de stroom van collector naar emitter stroomt wanneer de basis-emitter spanning laag is. In deze modus apparaat is volledig uitgeschakeld als het resultaat van de stroom die door het apparaat is nul.,
Verzadigingsmodus
In deze modus zijn zowel de aansluitingen van de emitter-basis als de collector-basis naar voren gericht. Stroom stroomt vrij van collector naar emitter wanneer de basis-emitter spanning hoog is. In deze modus is het apparaat volledig ingeschakeld.
onderstaande figuur toont de uitgangskenmerken van een BJT-Transistor. In de onderstaande figuur cutoff regio heeft de bedrijfsomstandigheden als nul collector uitgangsstroom, nul basis input stroom en maximale collector spanning., Deze parameters veroorzaken een grote uitputtingslaag die verder geen stroom toestaat om door de transistor te stromen. Daarom is de transistor volledig in uit conditie.
in het verzadigingsgebied wordt een transistor zo bevooroordeeld dat maximale basisstroom wordt toegepast dat maximale collectorstroom en minimale collectorstralerspanning resulteert. Dit veroorzaakt de uitputtingslaag om klein te worden en om maximumstroom door de transistor toe te staan. Daarom is de transistor volledig in ON conditie.,
Uit bovenstaande discussie kunnen we dus zeggen dat transistors kunnen worden gemaakt om te werken als ON/OFF solid state switch door transistor in cutoff-en verzadigingsgebieden te bedienen. Dit type schakeltoepassing wordt gebruikt voor het regelen van motoren, lampbelastingen, solenoïden, enz.
BACK TO TOP
Transistor als schakelaar
een transistor wordt gebruikt voor het schakelen van een circuit. Dit type solid state switching biedt aanzienlijke betrouwbaarheid en lagere kosten in vergelijking met conventionele Relais.,
zowel NPN-als PNP-transistoren kunnen als schakelaar worden gebruikt. Sommige toepassingen gebruiken een vermogenstransistor als schakelapparaat, op dat moment kan het nodig zijn om een andere signaalniveau transistor te gebruiken om de hoge vermogenstransistor aan te drijven.
NPN-Transistor wordt uitgevoerd als een schakelaar
op basis van de spanning die wordt toegepast aan de basisaansluiting van een transistorschakeloperatie. Wanneer een voldoende spanning (Vin > 0,7 V) wordt toegepast tussen de basis en de zender, is de spanning van de collector op de zender ongeveer gelijk aan 0. Daarom werkt de transistor als een kortsluiting., De collectorstroom Vcc / Rc stroomt door de transistor.
wanneer er geen spanning of nulspanning wordt toegepast op de ingang, werkt de transistor in het Cut-Off-gebied en werkt hij als een open circuit. Bij dit type schakelaansluiting wordt de belasting (hier LED-lamp) met een referentiepunt op de schakeluitgang aangesloten. Dus, wanneer de transistor is ingeschakeld, stroom zal stromen van bron naar grond door de belasting.,
BACK TO TOP
voorbeeld van NPN Transistor als Switch
Bekijk het onderstaande voorbeeld waar basisweerstand Rb = 50 k ohm, collectorweerstand Rc = 0,7 k ohm, Vcc is 5V en de bètawaarde 125 is. Aan de basisingang wordt een signaal gegeven dat varieert tussen 0 en 5V, dus we gaan de uitgang van de collector zien door de Vi te variëren op twee toestanden die 0 en 5V zijn zoals weergegeven in figuur.
Ic = Vcc/Rc wanneer VCE = 0
Ic = 5V/0.,7k ohm
Ic = 7.1 mA
basisstroom Ib = Ic / β
Ib = 7.1 mA/125
Ib = 56,8 µA
Uit bovenstaande berekeningen de maximale of piekwaarde van de collectorstroom in het circuit is 7,1 ma wanneer VCE gelijk is aan nul. En de overeenkomstige basisstroom waaraan collector stroomstromen is 56,8 µA. Dus, het is duidelijk dat wanneer de basisstroom wordt verhoogd voorbij de 56,8 micro ampère dan de transistor in de verzadigingsmodus komt.,
overweeg het geval wanneer nul volt wordt toegepast op de ingang. Dit zorgt ervoor dat de basisstroom nul is en omdat de zender geaard is, is de basisverbinding van de zender niet naar voren gericht. Daarom is de transistor IN UIT – toestand en is de uitgangsspanning van de collector gelijk aan 5V.
wanneer Vi = 0V, Ib = 0 en Ic =0,
Vc = Vcc – (IcRc)
= 5V-0
= 5V
bedenk dat de toegepaste ingangsspanning 5 volt is, dan kan de basisstroom worden bepaald door Kirchhoff ‘ s spanningswet toe te passen.,
Als Vi = 5V
Ib = (Vi – Vbe) / Rb
silicium transistor Vbe = 0,7 V
Dus, Ib = (5V – 0,7 V)/ 50K ohm
= 86 µA die groter is dan 56.8 µA
Daarom is de basisstroom is groter dan 56.8 micro ampere stroom, de transistor zal worden gereden om de verzadiging die volledig OP wanneer 5V wordt toegepast op de ingang. Aldus wordt de output bij de collector ongeveer nul.,
BACK TO TOP
PNP-Transistor als Switch
PNP-transistor werkt hetzelfde als NPN voor een schakelbewerking, maar de stroom stroomt vanuit de basis. Dit Type schakeling wordt gebruikt voor negatieve aardconfiguraties. Voor de PNP transistor is de basisterminal altijd negatief bevooroordeeld ten opzichte van de emitter. Bij deze schakeling stroomt de basisstroom wanneer de basisspanning negatiever is. Gewoon een lage spanning of meer negatieve spanning maakt transistor kortsluiting anders zal het open circuit of hoge impedantie staat.,
in dit verband wordt de belasting verbonden met de transistorschakeluitgang met een referentiepunt. Wanneer de transistor wordt ingeschakeld, stroom stroomt van de bron via transistor naar de belasting en uiteindelijk naar de grond.
voorbeeld van PNP-Transistor als een schakelaar
vergelijkbaar met het NPN-transistorschakelcircuit is PNP-circuitingang ook basis, maar de emitter is aangesloten op constante spanning en de collector is verbonden met de grond door de belasting zoals weergegeven in figuur.,
in deze configuratie wordt de basis altijd negatief beïnvloed ten opzichte van de emitter door de basis aan de negatieve zijde te verbinden met de emitter aan de positieve zijde van de inputlevering. Dus de spanning VBE is negatief en de emitter voedingsspanning ten opzichte van de Collector is positief ( VCE-positief).
daarom moet voor de geleiding van transistoremitter positiever zijn ten opzichte van zowel collector als base. Met andere woorden, de basis moet negatiever zijn ten opzichte van de emitter.,
voor het berekenen van de basis-en collectorstromen worden volgende expressies gebruikt.
Ic = Ie-Ib
Ic = β. Ib
Ib = IC / β
beschouw het bovenstaande voorbeeld, dat de belasting 100 milli ampere stroom vereist en de transistor de bètawaarde van 100 heeft., Dan is de stroom die nodig is voor de verzadiging van de transistor
minimale basisstroom = collectorstroom / β
= 100 mA / 100
= 1mA
daarom zal de transistor, wanneer de basisstroom 1 mA is, volledig ingeschakeld zijn. Maar bijna 30 procent van meer stroom is nodig voor gegarandeerde verzadiging van de transistor. In dit voorbeeld is de vereiste basisstroom 1,3 mA.,
BACK TO TOP
gemeenschappelijke Praktijkvoorbeelden van Transistor als Switch
Transistor om de LED
te schakelen zoals eerder besproken dat de transistor als switch kan worden gebruikt. Het schema hieronder laat zien hoe een transistor wordt gebruikt om de lichtgevende Diode (LED) te schakelen.
- wanneer de schakelaar aan de basisterminal open is, stroomt er geen stroom door de basis zodat de transistor zich in de cutoff-toestand bevindt. Daarom werkt het circuit als open-circuit en de LED wordt uitgeschakeld.,
- wanneer de schakelaar gesloten is, begint de basisstroom door de transistor te stromen en rijdt dan in verzadigingsresultaten om LED aan te laten gaan.
- weerstanden worden geplaatst om de stromen door de basis en LED te beperken. Het is ook mogelijk om de intensiteit van LED te variëren door de weerstand in het basisstroompad te variëren.
BACK TO TOP
Transistor om het relais te bedienen
het is ook mogelijk om de relais te bedienen met behulp van een transistor., Met een kleine circuit opstelling van een transistor in staat om de spoel van het relais te activeren, zodat de externe belasting aangesloten op het wordt geregeld.
- beschouw het onderstaande circuit als de werking van een transistor om de relaisspoel te activeren. De input die aan de basis wordt toegepast veroorzaakt om de transistor in verzadigingsgebied te drijven, die verdere resultaten de kring kortsluiting wordt. Dus de relaisspoel krijgt energie en relaiscontacten worden bediend.,
- bij inductieve belastingen, in het bijzonder het schakelen van motoren en smoorspoelen, kan een plotselinge verwijdering van het vermogen een groot potentieel over de spoel houden. Deze hoogspanning kan aanzienlijke schade aan het rustcircuit veroorzaken. Daarom moeten we de diode parallel met inductieve belasting gebruiken om het circuit te beschermen tegen geïnduceerde spanningen van de inductieve belasting.,
BACK TO TOP
Transistor om de Motor aan te drijven
- een transistor kan ook worden gebruikt om de snelheid van de gelijkstroommotor unidirectioneel te besturen en te regelen door de transistor met regelmatige tussenpozen te schakelen, zoals aangegeven in de onderstaande figuur.
- zoals hierboven vermeld, is de DC-motor ook een inductieve belasting, dus moeten we er een vrijloopdiode overheen plaatsen om het circuit te beschermen.
- door de transistor in cutoff-en verzadigingsgebieden te schakelen, kunnen we de motor herhaaldelijk in-en uitschakelen.,
- het is ook mogelijk om de snelheid van de motor van stilstand naar volle snelheid te regelen door de transistor met variabele frequenties te schakelen. Wij kunnen de omschakelingsfrequentie van controleapparaat of IC zoals microcontroller krijgen.
