Transistor elektronisk switch - funktionsprincip og skematisk

I pulsenheder kan du ofte finde transistorkontakter. Transistorkontakter findes i flip-flops, switche, multivibratorer, blokerende generatorer og andre elektroniske kredsløb. I hvert kredsløb udfører transistorkontakten sin funktion, og afhængigt af transistorens driftstilstand kan omskifterens kredsløb som helhed ændre sig, men det grundlæggende skematiske diagram af transistorkontakten er som følger:

Der er flere grundlæggende driftstilstande for en transistorkontakt: normal aktiv tilstand, mætningstilstand, afskæringstilstand og aktiv omvendt tilstand. Selvom transistoromskifterkredsløbet grundlæggende er et almindeligt emittertransistorforstærkerkredsløb, adskiller dette kredsløb sig i funktion og tilstand fra en typisk forstærker.

I en nøgleapplikation fungerer transistoren som en hurtig omskifter, og de vigtigste statiske tilstande er to: transistoren er slukket, og transistoren er tændt. Latched State — Åbnet tilstand, når transistoren er i cutoff-tilstand.Lukket tilstand - transistorens mætningstilstand eller en tilstand tæt på mætning, i hvilken tilstand transistoren er åben. Når transistoren skifter fra en tilstand til en anden, er det en aktiv tilstand, hvor processerne i kaskaden er ikke-lineære.

Statiske tilstande er beskrevet i henhold til transistorens statiske karakteristika. Der er to karakteristika: udgangsfamilien - kollektorstrømmens afhængighed af kollektor-emitterspændingen og indgangsfamilien - basisstrømmens afhængighed af basis-emitterspændingen.

Cutoff-tilstanden er karakteriseret ved forspænding af transistorens to pn-kryds i den modsatte retning, og der er en dyb cutoff og en overfladisk cutoff. Et dybt sammenbrud er, når spændingen påført til krydsene er 3-5 gange højere end tærsklen og har den modsatte polaritet til den i drift. I denne tilstand er transistoren åben, og strømmene ved dens elektroder er ekstremt små.

I et lavt brud er spændingen påført til en af ​​elektroderne lavere, og elektrodestrømmene er højere end ved et dybt brud, med det resultat, at strømmene allerede er afhængige af den påførte spænding i henhold til den nedre kurve af udgangskarakteristikfamilien , denne kurve kaldes den "begrænsende karakteristik" ...

For eksempel vil vi udføre en forenklet beregning for nøgletilstanden for transistoren, der vil fungere på en resistiv belastning. En transistor vil forblive i lang tid i kun en af ​​to grundlæggende tilstande: helt åben (mætning) eller helt lukket (cutoff).

Lad transistorbelastningen være spolen til relæet SRD-12VDC-SL-C, hvis spolemodstand ved nominel 12 V vil være 400 ohm.Vi ignorerer relæspolens induktive karakter, lader udviklerne levere en lyddæmper for at beskytte mod forbigående emissioner, men vi vil beregne ud fra det faktum, at relæerne vil tænde én gang og i meget lang tid. Vi finder samlerstrømmen ved formlen:

Ik = (Upit-Ukenas) / Rn.

Hvor: Ik — jævnstrøm fra solfangeren; Usup — forsyningsspænding (12 volt); Ukenas — mætning af den bipolære transistor (0,5 volt); Rn — belastningsmodstand (400 Ohm).

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

For troskab, lad os tage en transistor med en margen for den begrænsende strøm og den begrænsende spænding. En BD139 i en SOT-32-pakke duer. Denne transistor har parametre Ikmax = 1,5 A, Ukemax = 80 V. Der vil være en god margin.

For at give en kollektorstrøm på 28,7 mA, skal der leveres en passende basisstrøm Basisstrømmen bestemmes af formlen: Ib = Ik / h21e, hvor h21e er den statiske strømoverførselskoefficient.

Moderne multimetre giver dig mulighed for at måle denne parameter, og i vores tilfælde var det 50. Så Ib = 0,0287 / 50 = 574 μA. Hvis værdien af ​​koefficienten h21e er ukendt, kan du for pålideligheden tage minimum fra dokumentationen for denne transistor.

For at bestemme den nødvendige basismodstandsværdi. Mætningsspændingen for hovedemitteren er 1 volt. Dette betyder, at hvis styringen udføres af et signal fra udgangen af ​​et logisk mikrokredsløb, hvis spænding er 5 V, så får vi for at give den nødvendige basisstrøm på 574 μA, med et fald ved en 1 V overgang, :

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

Lad os vælge den mindre side (så strømmen er fuldt ud tilstrækkelig) af standardseriens 6,8 kOhm modstand.

MEN for at transistoren skal skifte hurtigere og driften er pålidelig, vil vi bruge en ekstra modstand R2 mellem basen og emitteren, og der vil falde noget strøm på den, hvilket betyder, at det er nødvendigt at reducere modstanden af modstand R1. Lad os tage R2 = 6,8 kΩ og justere værdien af ​​R1:

R1 = (Uin-Ubenas) / (Ib + I (via modstand R2) = (Uin-Ubenas) / (Ib + Ubenas / R2)

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

Lad R1 = 5,1 kΩ og R2 = 6,8 kΩ.

Lad os beregne switchtabene: P = Ik * Ukenas = 0,0287 * 0,5 = 0,014 W. Transistoren behøver ikke en heatsink.