การทำงานของทรานซิสเตอร์ในโหมดคีย์

เพื่อให้เรื่องราวง่ายขึ้นคุณสามารถจินตนาการได้ ทรานซิสเตอร์ ในรูปแบบของตัวต้านทานตัวแปร บทสรุปของฐานเป็นเพียงด้ามจับที่คุณสามารถบิดได้ ในกรณีนี้ความต้านทานของตัวสะสม - อิมิตเตอร์จะเปลี่ยนไป แน่นอนว่าการบิดฐานนั้นไม่จำเป็นก็สามารถหลุดออกมาได้ แต่การใช้แรงดันไฟฟ้าบางอย่างกับมันเมื่อเทียบกับอีซีแอลแน่นอนเป็นไปได้

หากแรงดันไม่ได้ถูกนำมาใช้เลยเพียงแค่ปิดและปิดข้อสรุปของฐานและตัวปล่อยแม้ว่าจะไม่สั้น แต่ผ่านตัวต้านทานของ KOhms หลายตัว ปรากฎว่าแรงดันไฟฟ้าของอิมิเตอร์ (Ube) เป็นศูนย์ ดังนั้นจึงไม่มีกระแสฐาน ทรานซิสเตอร์ถูกปิดกระแสของตัวสะสมจะไม่สำคัญเพียงแค่กระแสเริ่มต้นเดียวกันเท่านั้น เกี่ยวกับไดโอดในทิศทางตรงกันข้าม! ในกรณีนี้พวกเขาบอกว่าทรานซิสเตอร์อยู่ในตำแหน่งปิดซึ่งในภาษาปกติหมายความว่ามันถูกปิดหรือล็อค

สถานะตรงข้ามเรียกว่า SATURATION นี่คือเมื่อทรานซิสเตอร์เปิดอย่างเต็มที่เพื่อให้ไม่มีที่ใดที่จะเปิดเพิ่มเติม ด้วยระดับการเปิดดังกล่าวความต้านทานของส่วนสะสม - อิมิตเตอร์จึงมีขนาดเล็กจนไม่สามารถเปิดทรานซิสเตอร์ได้โดยไม่ต้องโหลดในวงจรตัวสะสมมันจะเผาไหม้ทันที ในกรณีนี้แรงดันตกค้างที่ตัวสะสมสามารถเป็นเพียง 0.3 ... 0.5V

เพื่อให้ทรานซิสเตอร์เข้าสู่สถานะดังกล่าวมีความจำเป็นที่จะต้องให้กระแสฐานขนาดใหญ่เพียงพอโดยการใช้แรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่ Ube กับมันเมื่อเทียบกับตัวส่ง - ประมาณ 0.6 ... 0.7V ใช่สำหรับชุมทางอีซีแอลเบสแรงดันไฟฟ้าที่ไม่มีตัวต้านทาน จำกัด มีขนาดใหญ่มาก ท้ายที่สุดแล้วลักษณะการป้อนข้อมูลของทรานซิสเตอร์ดังที่แสดงในรูปที่ 1 จะคล้ายกับสาขาโดยตรงของคุณลักษณะของไดโอด

รูปที่ 1 ลักษณะการป้อนข้อมูลของทรานซิสเตอร์

ทั้งสองสถานะ - ความอิ่มตัวและการตัด - ใช้เมื่อทรานซิสเตอร์อยู่ในโหมดคีย์เช่นหน้าสัมผัสรีเลย์ปกติ จุดหลักของโหมดนี้คือกระแสไฟฟ้าฐานขนาดเล็กจะควบคุมกระแสตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ซึ่งมากกว่ากระแสไฟฟ้าหลักหลายสิบเท่า กระแสขนาดใหญ่ที่สะสมได้มาจากแหล่งพลังงานภายนอก แต่ยังคงได้รับกระแสในขณะที่พวกเขากล่าวว่าเป็นที่ชัดเจน ตัวอย่างง่ายๆ: microcircuit ขนาดเล็กเปิดหลอดไฟขนาดใหญ่!

ในการกำหนดขนาดของเกนของทรานซิสเตอร์ในโหมดคีย์จะใช้ "อัตราขยายปัจจุบันในโหมดสัญญาณขนาดใหญ่" ในไดเรกทอรีจากถูกระบุโดยอักษรกรีกβ "betta" สำหรับทรานซิสเตอร์ที่ทันสมัยเกือบทั้งหมดเมื่อใช้งานในโหมดคีย์สัมประสิทธิ์นี้ไม่น้อยกว่า 10 ... 20 βถูกกำหนดเป็นอัตราส่วนของกระแสสะสมสูงสุดที่เป็นไปได้ต่อกระแสไฟฟ้าพื้นฐานขั้นต่ำที่เป็นไปได้ ขนาดไม่มีมิติเพียงแค่ "กี่ครั้ง"

≥≥ Ic / Ib

แม้ว่าจะมีกระแสเกินกว่าที่ต้องการ แต่ก็ไม่มีปัญหาใด ๆ : ทรานซิสเตอร์จะยังไม่สามารถเปิดได้มากขึ้น นั่นเป็นเหตุผลที่มันอยู่ในโหมดความอิ่มตัว นอกจากทรานซิสเตอร์ทั่วไปแล้วดาร์ลิงตันหรือทรานซิสเตอร์ผสมยังใช้ในการทำงานในโหมดคีย์ "super - betta" ของพวกเขาสามารถเข้าถึง 1,000 หรือมากกว่านั้น

วิธีการคำนวณโหมดการทำงานของสเตจคีย์

เพื่อไม่ให้ไม่มีมูลความจริงเลยให้เราลองคำนวณโหมดการทำงานของน้ำตกที่สำคัญซึ่งวงจรที่แสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2

ภารกิจของน้ำตกนี้ง่ายมาก: เปิดและปิดหลอดไฟ แน่นอนว่าภาระสามารถเป็นอะไรก็ได้ - ขดลวดรีเลย์มอเตอร์ไฟฟ้าเพียงตัวต้านทาน แต่คุณไม่มีทางรู้อะไรเลย หลอดไฟถูกนำมาใช้เพื่อทำให้การทดสอบชัดเจนขึ้นเพื่อทำให้การทดสอบง่ายขึ้น งานของเราซับซ้อนขึ้นเล็กน้อย จำเป็นต้องคำนวณค่าของตัวต้านทาน Rb ในวงจรฐานเพื่อให้หลอดไฟไหม้เป็นความร้อนเต็ม

หลอดไฟดังกล่าวถูกใช้เพื่อส่องสว่างแดชบอร์ดในรถยนต์ในประเทศเพื่อให้ค้นหาได้ง่าย ทรานซิสเตอร์ KT815 ที่มีกระแสไฟสะสม 1.5A ค่อนข้างเหมาะสำหรับประสบการณ์ดังกล่าว

สิ่งที่น่าสนใจที่สุดในเรื่องราวทั้งหมดนี้คือความเค้นไม่ได้ถูกนำมาพิจารณาในการคำนวณตราบใดที่ตรงตามเงื่อนไข≥≥ Ic / Ib ดังนั้นหลอดไฟสามารถทำงานที่แรงดันไฟฟ้า 200V และวงจรฐานสามารถควบคุมได้จากไมโครชิปด้วยแรงดัน 5V หากทรานซิสเตอร์ได้รับการออกแบบให้ทำงานกับแรงดันไฟฟ้าบนตัวสะสมแสงจะกะพริบโดยไม่มีปัญหา

แต่ในตัวอย่างของเราไม่คาดว่าจะมีวงจรขนาดเล็กวงจรฐานถูกควบคุมโดยเพียงแค่การสัมผัส หลอดไฟสำหรับแรงดัน 12V, กระแสไฟ 100mA สันนิษฐานว่าทรานซิสเตอร์ของเรามีค่าเท่ากับβ 10 แรงดันไฟฟ้าตกที่จุดแยกอีซีแอลคือ Ube = 0.6V ดูลักษณะการป้อนข้อมูลในรูปที่ 1

ด้วยข้อมูลดังกล่าวกระแสในฐานควรเป็น Ib = Ik / β = 100/10 = 10 (mA)

แรงดันไฟฟ้าที่ตัวต้านทานฐาน Rb จะเป็น (ลบแรงดันไฟฟ้าที่ทางแยกตัวปล่อยเบส) 5V - Ube = 5V - 0.6V = 4.4V

เราจำกฎของโอห์มได้: R = U / I = 4.4V / 0.01A = 440ohm ตามระบบ SI เราใช้แทนแรงดันเป็นโวลต์กระแสเป็นแอมแปร์ผลลัพธ์เป็นโอห์ม จากซีรีย์มาตรฐานเราเลือกตัวต้านทานที่มีความต้านทาน 430 โอห์ม ในการคำนวณนี้ถือได้ว่าเสร็จสมบูรณ์

แต่ใครที่ดูวงจรอย่างระมัดระวังอาจถามว่า: "ทำไมไม่มีอะไรพูดเกี่ยวกับตัวต้านทานระหว่างฐานและตัวส่งสัญญาณ Rbe? พวกเขาแค่ลืมเขาหรือเขาต้องการจริงๆเหรอ?”

วัตถุประสงค์ของตัวต้านทานนี้คือการปิดทรานซิสเตอร์อย่างน่าเชื่อถือในขณะที่ปุ่มเปิด ความจริงก็คือถ้าฐาน "แขวนอยู่ในอากาศ" อิทธิพลของการรบกวนทุกชนิดที่มีการรับประกันเพียงโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าลวดไปที่ปุ่มยาวพอ เสาอากาศไม่ใช่อะไร เกือบเหมือนเครื่องรับสัญญาณตรวจจับ

ในการปิดทรานซิสเตอร์อย่างน่าเชื่อถือเพื่อเข้าสู่โหมดตัดออกมันเป็นสิ่งจำเป็นที่ศักย์ของตัวปล่อยและฐานมีค่าเท่ากัน การใช้ผู้ติดต่อที่สับเปลี่ยนใน "แผนการฝึกอบรม" ของเราจะง่ายที่สุด จำเป็นต้องเปิดสวิตช์ไฟหน้าสัมผัสที่ + 5V และเมื่อจำเป็นต้องปิด - เพียงแค่ปิดอินพุตของน้ำตกทั้งหมดลงสู่พื้น

แต่ไม่เสมอไปและไม่ใช่ทุกที่ที่สามารถได้รับอนุญาตให้มีความหรูหราเช่นการติดต่อพิเศษ ดังนั้นจึงง่ายต่อการจัดตำแหน่งศักย์ของฐานและตัวปล่อยความต้านทานกับตัวต้านทาน Rbe ไม่จำเป็นต้องคำนวณค่าของตัวต้านทานนี้ โดยปกติจะถูกนำมาเท่ากับสิบ RB จากข้อมูลที่ใช้งานได้จริงค่าของมันควรเป็น 5 ... 10K

วงจรที่พิจารณานั้นเป็นวงจรประเภทหนึ่งที่มีตัวปล่อยทั่วไป คุณสมบัติสองประการสามารถสังเกตได้ที่นี่ ประการแรกเป็นการใช้ 5V เป็นแรงดันควบคุม มันคือแรงดันไฟฟ้าที่ใช้เมื่อสเตจสำคัญเชื่อมต่อกับวงจรดิจิตอลหรือซึ่งตอนนี้มีแนวโน้มที่จะ ไมโครคอนโทรลเลอร์.

ประการที่สองสัญญาณสะสมกลับด้านด้วยสัญญาณฐาน หากมีแรงดันไฟฟ้าที่ฐานหน้าสัมผัสจะปิดที่ + 5V จากนั้นตัวสะสมจะลดลงจนเกือบเป็นศูนย์ แน่นอนว่าไม่ถึงศูนย์ แต่เป็นแรงดันไฟฟ้าที่ระบุในไดเรกทอรี ในเวลาเดียวกันหลอดไฟไม่กลับด้าน - มีสัญญาณที่ฐานมีแสง

การทำให้สัญญาณอินพุตไม่เกิดขึ้นไม่เพียง แต่ในโหมดกุญแจของทรานซิสเตอร์ แต่ยังอยู่ในโหมดรับ แต่จะมีการหารือในส่วนถัดไปของบทความ

Boris Aladyshkin 

ป.ล. ก่อนการติดตั้งในวงจรจำเป็นต้องตรวจสอบการใช้งานทรานซิสเตอร์บ่อยครั้ง ดูวิธีการทำที่นี่ - ทดสอบอย่างง่ายของทรานซิสเตอร์ในทางปฏิบัติ.