Hovedapparatet i det elektriske og elektroniske domenet er den regulerte ventilen som tillater et svakt signal å regulere den større mengden strøm som ligner på dysen som regulerer vannstrømmen fra pumper, rør og andre. I en periode var denne regulerte ventilen som ble implementert i det elektriske domenet, vakuumrør. Implementeringen og bruken av vakuumrørene var god, men komplikasjonen med dette var stor og forbruket av enorm elektrisk kraft som ble levert som varme som avkortet rørets levetid. Som kompensasjon for dette problemet var transistoren enheten som ga en god løsning som passer kravene til hele elektro- og elektronikkindustrien. Denne enheten ble oppfunnet av 'William Shockley' i 1947. For å diskutere mer, la oss dykke ned i det detaljerte emnet om å vite hva som er en transistor , implementering transistor som en bryter og mange egenskaper.

Hva er transistoren?

En transistor er en tre-terminal halvlederanordning som kan brukes til å bytte applikasjoner, forsterkning av svake signaler, og i mengder på tusenvis og millioner av transistorer er sammenkoblet og innebygd i en liten integrert krets / chip, som lager dataminneminner. En transistorbryter, som brukes til å åpne eller lukke en krets, det betyr at transistoren ofte brukes som en bryter i de elektroniske enhetene bare for lavspenningsapplikasjoner på grunn av dens lave makt forbruk. Transistor fungerer som en bryter når den er i avskjærings- og metningsregioner.

Typer BJT-transistorer

I utgangspunktet består en transistor av to PN-kryss, disse kryssene er dannet ved å klemme enten N-type eller P-type halvleder materiale mellom et par av motsatt type halvledermaterialer.

Bipolar kryss transistorer er klassifisert i typer

NPN
PNP

Transistoren har tre terminaler, nemlig Base, Emitter og Collector. Emitteren er en sterkt dopet terminal, og den sender ut elektronene i Base-regionen. Baseterminalen er lett dopet og sender de emitterinjiserte elektronene til samleren. Samlerterminalen er mellomdopet og samler elektroner fra basen.

En NPN-type transistor er sammensetningen av to N-type dopede halvledermaterialer mellom et P-type dopet halvlederlag som vist ovenfor. Tilsvarende er A PNP-type transistorer sammensetningen av to P-type dopede halvledermaterialer mellom et N-type dopet halvlederlag som vist ovenfor. Funksjonen til både NPN- og PNP-transistoren er den samme, men forskjellig når det gjelder forspenning og strømforsyningspolaritet.

Transistor som en bryter

Hvis kretsen bruker BJT transistor som en switc h, så er forspenningen av transistoren, enten NPN eller PNP, anordnet for å betjene transistoren på begge sider av IV-karakteristikkurvene vist nedenfor. En transistor kan betjenes i tre moduser, aktiv region, metningsregion og avskåret region. I den aktive regionen fungerer transistoren som en forsterker. Som en transistorbryter fungerer den i to regioner, og de er Metningsregion (fullt på) og Avskåret region (helt AV). De transistor som et bryterdiagram er

Transistor som en bryter

Begge typene NPN- og PNP-transistorer kan brukes som brytere. Få av applikasjonene bruker en krafttransistor som et koblingsverktøy. Under denne tilstanden er det kanskje ikke noe krav om å bruke en annen signaltransistor til å drive denne transistoren.

Driftsmåter til transistorer

Vi kan observere fra ovennevnte egenskaper, det rosa skyggelagte området nederst i kurvene representerer avskjæringsområdet og det blå området til venstre representerer transistorens metningsregion. disse transistorregionene er definert som

Avskåret region

Driftsforholdene til transistoren er null inngangsbasestrøm (IB = 0), null utgangssamlerstrøm (Ic = 0) og maksimal kollektorspenning (VCE) som resulterer i et stort utarmingslag og ingen strøm som strømmer gjennom enheten.

Derfor er transistoren slått til “Fully-OFF”. Så vi kan definere avskjæringsområdet når vi bruker en bipolar transistor som en bryter som værende, bry kryssene til NPN-transistorer er omvendt forspent, VB<0.7v and Ic=0. Similarly, for PNP transistors, the emitter potential must be –ve with respect to the base of the transistor.

Kuttemodus

Deretter kan vi definere 'avskjæringsområdet' eller 'AV-modus' når vi bruker en bipolar transistor som en bryter, begge kryssene er forspent, IC = 0 og VB<0.7v. For a PNP transistor, the Emitter potential must be -ve with respect to the base terminal.

Avskårne regionegenskaper

Egenskapene i avskåret region er:

Både basen og inngangsterminalene er jordet, noe som betyr at '0'v
Spenningsnivået ved base-emitter-krysset er mindre enn 0,7 v
Base-emitter-krysset er i omvendt forspent tilstand
Her fungerer transistoren som en OPEN-bryter
Når transistoren er helt AV, beveger den seg inn i avskjæringsområdet
Basekollektorkrysset er i omvendt forspent tilstand
Det vil ikke være noen strøm i kollektorterminalen, noe som betyr Ic = 0
Spenningsverdien ved emitter-kollektorkrysset og på utgangsterminalene er '1'

Metningsregion

I denne regionen vil transistoren være forspent slik at den maksimale mengden basestrøm (IB) påføres, noe som resulterer i maksimal kollektorstrøm (IC = VCC / RL) og deretter resulterer i minimum kollektor-emitter-spenning (VCE ~ 0) miste. Ved denne tilstanden blir utarmingslaget så lite som mulig og maksimal strøm som strømmer gjennom transistoren. Derfor er transistoren slått 'Full-ON'.

Metningsmodus

Definisjonen av 'metningsregion' eller 'PÅ-modus' når du bruker en bipolar NPN-transistor som en bryter, begge kryssene er forspent, IC = Maksimum, og VB> 0,7 v. For en PNP-transistor må emitterpotensialet være + ve i forhold til basen. Dette er arbeider av transistoren som en bryter .

Metningsregionens egenskaper

De metningsegenskaper er:

Både base- og inngangsterminalene er koblet til Vcc = 5v
Spenningsnivået ved base-emitter-krysset er mer enn 0,7 v
Base-emitter-krysset er i forspent tilstand
Her fungerer transistoren som en STENGT bryter
Når transistoren er helt AV, beveger den seg til metningsområdet
Basekollektorkrysset er i forspent tilstand
Strømmen i kollektorterminalen er Ic = (Vcc / RL)
Spenningsverdien ved emitter-kollektorkrysset og på utgangsterminalene er '0'
Når spenningen ved kollektor-emitter-krysset er '0', betyr dette ideell metningstilstand

i tillegg arbeider av transistor som en bryter kan forklares i detalj som nedenfor:

“common mode gain op amp ”

Transistor som en bryter - NPN

Avhengig av den påførte spenningsverdien ved transistorens underkant, finner bryterfunksjonalitet sted. Når det er en god mengde spenning som er ~ 0.7V mellom emitteren og basekantene, er strømmen av spenning ved kollektor til emitterkant null. Så, transistoren i denne tilstanden fungerer som en bryter, og strømmen som strømmer gjennom samleren betraktes som transistorstrømmen.

På samme måte, når det ikke er spenning på inngangsterminalen, fungerer transistoren i avskjæringsområdet og fungerer som en åpen krets. I denne koblingsmetoden er den tilkoblede belastningen i kontakt med koblingspunktet der dette fungerer som referansepunkt. Så når transistoren beveger seg til 'PÅ' -tilstand, vil det være en strøm av strøm fra kildeterminalen til bakken via belastning.

NPN Transistor som bryter

For å være klar over denne byttemetoden, la oss vurdere et eksempel.

Anta at en transistor har en grunnmotstandsverdi på 50kOhm, motstanden ved kollektorkanten er 0,7kOhm og den påførte spenningen er på 5V og betrakter beta-verdien som 150. Ved basiskanten påføres et signal som varierer mellom 0 og 5V . Dette tilsvarer at kollektorutgangen observeres ved å endre inngangsspenningsverdiene som er 0 og 5V. Tenk på følgende diagram.

Når V_DETTE= 0, så jeg_C= V_DC/ R_C

IC = 5 / 0,7

Så strømmen på samlerterminalen er 7,1 mA

Da beta-verdien er 150, så er Ib = Ic / β

Ib = 7,1 / 150 = 47,3 uA

Så grunnstrømmen er 47,3 µA

Med de ovennevnte verdiene er den høyeste verdien av strøm ved kollektorterminalen 7,1 mA i tilstandssamler til emitter-spenning er null og grunnstrømverdien er 47,3 µA. Dermed ble det bevist at når verdien av strøm ved basekanten forbedres over 47,3 µA, så beveger NPN-transistoren seg til metningsområdet.

Anta at en transistor har en inngangsspenning på 0V. Dette betyr at basestrømmen er ‘0’ og når emitterkrysset er jordet, vil ikke emitter- og basekrysset ikke være i viderekoblingsforhold. Så, transistoren er i AV-modus, og spenningsverdien ved kollektorkanten er 5V.

Vc = Vcc - (IcRc)

= 5-0

Vc = 5V

Anta at en transistor har en inngangsspenning på 5V. Her kan den nåværende verdien ved basiskanten bli kjent ved å bruke Kirchhoffs spenningsprinsipp .

Ib = (Vi - Vbe) / Rb

Når en silisiumtransistor vurderes, har den Vbe = 0,7V

Så Ib = (5-0,7) / 50

Ib = 56,8 uA

Dermed ble det bevist at når verdien av strøm ved bunnkanten forbedres over 56,8 µA, beveger NPN-transistoren seg til et metningsområde ved 5V inngangstilstand.

Transistor som bryter - PNP

Byttefunksjonaliteten for både PNP- og NPN-transistorer er lik, men variasjonen er at i PNP-transistoren er strømmen fra baseterminalen. Denne koblingskonfigurasjonen brukes for de negative jordforbindelsene. Her har basiskanten en negativ forspenningsforbindelse i samsvar med emitterkanten. Når spenningen ved baseterminalen er mer -ve, vil det være en strøm av basestrøm. For å være klar over at når det eksisterer en veldig minimal eller -ve spenningsventil, gjør dette transistoren kortsluttet hvis den ikke er åpen eller ellers høy impedans .

I denne typen tilkobling er belastningen i forbindelse med koblingsutgangen sammen med et referansepunkt. Når PNP-transistoren er i PÅ-tilstand, vil det være strøm fra kilde til belastning og deretter til jord via en transistor.

PNP Transistor som bryter

På samme måte som NPN-transistoromkoblingsoperasjon, er PNP-transistorinngang også ved basekanten, mens emitterterminalen er i forbindelse med en fast spenning og kollektorterminalen er koblet til bakken via en belastning. Bildet nedenfor forklarer kretsen.

Her er baseterminalen alltid i en negativ forspenningstilstand i samsvar med emitterkanten og basen den koblet til på den negative siden og emitteren på den positive siden av inngangsspenningen. Dette betyr at spenningen ved basen til emitteren er negativ og spenningen ved emitteren til kollektoren er positiv. Så det vil være transistorkonduktivitet når emitterspenningen har et mer positivt nivå enn for base- og kollektorterminaler. Dermed bør spenningen ved basen være mer negativ enn for andre terminaler.

For å vite verdien av samler- og basisstrømmer, trenger vi uttrykkene nedenfor.

Ic = Ie - Ib

Ic = β. En

Hvor Ub = Ic / β

For å være klar over denne byttemetoden, la oss vurdere et eksempel.

Anta at belastningskretsen trenger 120 mA og betaverdien til transistoren er 120. Da er den nåværende verdien som er nødvendig for at transistoren skal være i metningsmodus,

“hvordan lage krets på brødbrett ”

Ib = Ic / β

= 120 mAm / 100

Ib = 1 mAmp

Så når det er en basestrøm på 1 mAmp, så er transistoren helt i PÅ-tilstand. Mens det i praktiske scenarier er omtrent 30-40 prosent av mer strøm nødvendig for riktig transistormetning. Dette betyr at basestrømmen som er nødvendig for enheten er 1,3 mAmps.

Bytte drift av Darlington Transistor

I noen få tilfeller er strømforsterkningen av likestrøm i BJT-enheten veldig minimal for direkte bytte av belastningsspenning eller strøm. På grunn av dette benyttes byttetransistorer. I denne tilstanden er en liten transistoranordning inkludert for PÅ og AV av en bryter og en økt strømverdi for å regulere utgangstransistoren.

For å forbedre signalforsterkningen er to transistorer koblet til i veien for 'komplementær forsterkningskomponeringskonfigurasjon'. I denne konfigurasjonen er forsterkningsfaktoren resultatet av produktet av to transistorer.

Darlington Transistor

Darlington transistorer er vanligvis inkludert med to bipolare PNP- og NPN-typer transistorer der disse er koblet sammen slik at forsterkningsverdien til den opprinnelige transistoren multipliseres med forsterkningsverdien til den andre transistorenheten.

Dette gir resultatet der enheten fungerer som en enkelt transistor med maksimal strømforsterkning selv for en minimal basisstrømverdi. Hele strømforsterkningen til Darlington-bryterenheten er et produkt av gjeldende forsterkningsverdier for både PNP- og NPN-transistorer, og dette representeres som:

β = β1 × β2

Med de ovennevnte punktene er Darlington-transistorer som har maksimale β- og kollektorstrømverdier potensielt relatert til bytte av en enkelt transistor.

For eksempel, når inngangstransistoren har en strømforsterkningsverdi på 100 og den andre har en forsterkningsverdi på 50, så er den totale strømforsterkningen

β = 100 × 50 = 5000

Så når belastningsstrømmen er 200 mA, så er strømverdien i Darlington-transistoren ved baseterminalen 200 mA / 5000 = 40 µAps, noe som er en stor reduksjon sammenlignet med de siste 1 mAmp for en enkelt enhet.

Darlington Configurations

Det er hovedsakelig to konfigurasjonstyper i Darlington-transistoren, og de er

Bryterkonfigurasjonen til Darlington-transistoren viser at samlerterminalene til de to enhetene er koblet til emitterterminalen til den opprinnelige transistoren som har en forbindelse med bunnkanten på den andre transistoranordningen. Så, den nåværende verdien ved emitterterminalen til den første transistoren vil danne som inngangsstrømmen til den andre transistoren, slik at den blir i På-tilstand.

Inngangstransistoren som er den første som får inngangssignalet ved baseterminalen. Inngangstransistoren blir forsterket på en generell måte, og denne brukes til å drive de neste utgangstransistorene. Den andre enheten forbedrer signalet, og dette resulterer i en maksimal verdi av strømforsterkningen. En av de avgjørende funksjonene i Darlington-transistoren er den maksimale strømforsterkningen når den er relatert til den eneste BJT-enheten.

I tillegg til muligheten for maksimale spennings- og strømbryteregenskaper, er den andre ekstra fordelen dens maksimale koblingshastigheter. Denne koblingsoperasjonen gjør at enheten kan brukes spesifikt til omformerkretser, likestrømsmotorer, belysningskretser og trinnmotorreguleringsformål.

Variasjonen som skal tas i betraktning ved bruk av Darlington-transistorer enn den for konvensjonelle enkelt BJT-typer når transistoren implementeres som en bryter, er at inngangsspenningen ved basen og emitterkrysset krever å være mer, noe som er nesten 1,4 v for silisiumtypenhet, som på grunn av en seriekobling av de to PN-kryssene.

Noen av de vanlige praktiske anvendelsene av Transistor som en bryter

I en transistor, med mindre en strøm strømmer i basiskretsen, er det ingen strøm som kan strømme i kollektorkretsen. Denne egenskapen vil tillate at en transistor brukes som en bryter. Transistoren kan slås PÅ eller AV ved å endre basen. Det er noen få applikasjoner av bryterkretser som drives av transistorer. Her vurderte jeg NPN-transistor for å forklare noen få applikasjoner som bruker transistorbryter.

Lysstyrt bryter

Kretsen er designet ved å bruke en transistor som en bryter, for å tenne pæren i et lyst miljø og for å slå den av i mørket og en Lysavhengig motstand (LDR) i den potensielle skillelinjen. Når miljøet er mørkt LDRs motstand blir høy. Deretter blir transistoren slått AV. Når LDR utsettes for sterkt lys, faller motstanden til mindre verdi, noe som resulterer i mer forsyningsspenning og hever transistorens basestrøm. Nå er transistoren slått PÅ, kollektorstrømmen strømmer og pæren lyser.

Varmedrevet bryter

En viktig komponent i kretsen til en varmedrevet bryter er termistoren. Termistoren er en type motstand som reagerer avhengig av omgivelsestemperaturen. Motstanden øker når temperaturen er lav og omvendt. Når varme tilføres termistoren, synker motstanden og basisstrømmen øker etterfulgt av en større økning i kollektorstrømmen, og sirenen vil blåse. Denne spesielle kretsen er egnet som et brannalarmsystem .

“4 -biters fulladder kretsdiagram ”

Varmedrevet bryter

DC Motor Control (driver) i tilfelle høyspenninger

Vurder at ingen spenning påføres transistoren, så blir transistoren AV og ingen strøm vil strømme gjennom den. Derfor stafetten forblir i AV-tilstand. Strøm til DC-motoren mates fra den normalt lukkede (NC) terminalen på reléet, slik at motoren vil rotere når reléet er i OFF-tilstand. Påføringen av høyspenning i bunnen av transistoren BC548 får strøm til å slå på transistoren og reléspolen.

Praktisk eksempel

Her skal vi vite verdien av basestrømmen som kreves for å gjøre en transistor helt i ON-tilstand der belastningen trenger en strøm på 200mA når inngangsverdien forbedres til 5v. Kjenn også verdien av Rb.

Basisstrømverdien til transistoren er

Ib = Ic / β vurder β = 200

Ib = 200mA / 200 = 1mA

Basismotstandsverdien til transistoren er Rb = (Vin - Vbe) / Ib

Rb = (5 - 0,7) / 1 × 10^-3

Rb = 4,3 kΩ

Transistorbrytere er mye brukt i flere applikasjoner, som for eksempel å koble enorm strøm eller høy verdi av spenningsutstyr som motorer, releer eller lys til den minimale verdien av spenning, digitale IC-er eller brukes i logiske porter som OG-porter eller OR. Også når utgangen som leveres fra logikkporten er + 5v, mens enheten som må reguleres kan trenge å visne 12v eller til og med 24v av forsyningsspenningen.

Eller lasten som DC-motor kan kreve at hastigheten overvåkes gjennom noen kontinuerlige pulser. Transistorbrytere tillater at denne operasjonen går raskere og enklere enn i forhold til tradisjonelle mekaniske brytere.

Hvorfor bruke transistor i stedet for å bytte?

Mens en transistor implementeres i stedet for en bryter, regulerer selv en minimal mengde basestrøm en høyere belastningsstrøm i kollektorterminalen. Ved å bruke transistorer i stedet for bryteren, støttes disse enhetene med reléer og solenoider. Mens det i tilfelle når høyere nivåer av strøm eller spenning skal reguleres, brukes Darlington-transistorer.

I det hele tatt, som et sammendrag, er det få av forholdene som brukes når du driver transistor som en bryter

Når du bruker BJT som en bryter, må den betjenes enten ufullstendig eller fullstendig PÅ-forhold.
Mens du bruker en transistor som en bryter, regulerer en minimal verdi av grunnstrømmen økt kollektorbelastningsstrøm.
Mens du implementerer transistorer for å bytte som reléer og solenoider, er det bedre å bruke svinghjulsdioder.
For å regulere større verdier av enten spenning eller strøm, fungerer Darlington-transistorer i beste fall.

Og denne artikkelen har gitt omfattende og tydelig informasjon om transistor, driftsregioner, som fungerer som en bryter, egenskaper, praktiske anvendelser. Det andre avgjørende og beslektede emnet å være kjent er hva som er digital logisk transistorbryter og dens arbeid, kretsskjema?