Cara Menggunakan Transistor sebagai Suis

Peranti utama dalam domain elektrik dan elektronik adalah injap terkawal yang membolehkan isyarat lemah mengatur lebih banyak aliran yang serupa dengan muncung yang mengatur aliran air dari pam, tiub, dan lain-lain. Pada satu masa, injap terkawal ini yang dilaksanakan dalam domain elektrik adalah tiub vakum. Pelaksanaan dan penggunaan tiub vakum adalah baik, tetapi komplikasi dengan ini besar dan penggunaan tenaga elektrik besar yang disalurkan sebagai haba yang memangkas jangka hayat tiub. Sebagai ganti rugi untuk masalah ini, transistor adalah peranti yang memberikan penyelesaian yang baik yang memenuhi kehendak seluruh industri elektrik dan elektronik. Peranti ini dicipta oleh 'William Shockley' pada tahun 1947. Untuk membincangkan lebih lanjut, mari kita selami topik terperinci untuk mengetahui apa itu transistor , melaksanakan transistor sebagai suis , dan banyak ciri.

Apa itu Transistor?

Transistor adalah peranti semikonduktor tiga terminal yang dapat digunakan untuk menukar aplikasi, penguatan isyarat lemah, dan dalam jumlah beribu-ribu dan jutaan transistor saling berkaitan dan tertanam ke dalam litar / cip bersepadu kecil, yang membuat memori komputer. Suis transistor, yang digunakan untuk membuka atau menutup litar, yang bermaksud transistor biasanya digunakan sebagai suis pada alat elektronik hanya untuk aplikasi voltan rendah kerana rendah kuasa penggunaan. Transistor berfungsi sebagai suis ketika berada di kawasan pemotongan dan tepu.

Jenis Transistor BJT

Pada asasnya, transistor terdiri daripada dua persimpangan PN, persimpangan ini dibentuk oleh sandwic sama ada N-type atau P-type semikonduktor bahan antara sepasang jenis bahan semikonduktor bertentangan.

Persimpangan bipolar transistor dikelaskan kepada jenis

• NPN
• PNP

Transistor mempunyai tiga terminal, iaitu Base, Pemancar , dan Pemungut. Pemancar adalah terminal yang sangat banyak dan memancarkan elektron ke kawasan Pangkalan. Terminal Base didoping ringan dan mengalirkan elektron yang disuntikkan pemancar ke pemungut. Terminal pemungut ditengah-tengahnya dan mengumpulkan elektron dari Pangkalan.

Transistor jenis NPN adalah komposisi dua bahan semikonduktor doped jenis-N antara lapisan semikonduktor doped jenis-P seperti yang ditunjukkan di atas. Begitu juga, transistor jenis PNP adalah komposisi dua bahan semikonduktor doped jenis P antara lapisan semikonduktor doped jenis-N seperti yang ditunjukkan di atas. Fungsi transistor NPN dan PNP adalah sama tetapi berbeza dari segi polaritas bias dan bekalan kuasa mereka.

Transistor sebagai Suis

Sekiranya litar menggunakan Transistor BJT sebagai switc h, maka bias transistor, baik NPN atau PNP diatur untuk mengoperasikan transistor di kedua-dua sisi lengkung ciri I-V yang ditunjukkan di bawah. Transistor boleh dikendalikan dalam tiga mod, kawasan aktif, wilayah tepu, dan kawasan pemotongan. Di rantau aktif, transistor berfungsi sebagai penguat. Sebagai suis transistor, ia beroperasi di dua kawasan dan di antaranya Wilayah Ketepuan (HIDUP sepenuhnya) dan Wilayah terputus (MATI sepenuhnya). The transistor sebagai gambarajah litar suis adalah

Transistor sebagai Suis

Kedua-dua jenis transistor NPN dan PNP boleh dikendalikan sebagai suis. Beberapa aplikasi menggunakan transistor kuasa sebagai alat beralih. Semasa keadaan ini, mungkin tidak ada keperluan menggunakan transistor isyarat lain untuk menggerakkan transistor ini.

Mod Pengoperasian Transistor

Kita dapat melihat dari ciri-ciri di atas, kawasan berlorek merah jambu di bahagian bawah lengkung mewakili Kawasan Potong dan kawasan biru di sebelah kiri mewakili kawasan Ketepuan transistor. rantau transistor ini ditakrifkan sebagai

Wilayah terputus

Keadaan operasi transistor ialah arus asas input sifar (IB = 0), arus pengumpul output sifar (Ic = 0), dan voltan pengumpul maksimum (VCE) yang menghasilkan lapisan penipisan yang besar dan tidak ada arus yang mengalir melalui peranti.

Oleh itu transistor ditukar ke 'MATI sepenuhnya'. Oleh itu, kita dapat menentukan kawasan pemotongan ketika menggunakan transistor bipolar sebagai suis seperti, mengganggu simpang transistor NPN bias terbalik, VB<0.7v and Ic=0. Similarly, for PNP transistors, the emitter potential must be –ve with respect to the base of the transistor.

Mod Pemotongan

Kemudian kita dapat menentukan 'cut-off region' atau 'OFF mode' ketika menggunakan transistor bipolar sebagai suis sebagaimana adanya, kedua-dua persimpangan terbalik, IC = 0, dan VB<0.7v. For a PNP transistor, the Emitter potential must be -ve with respect to the base terminal.

Ciri-ciri Kawasan Potong

Ciri-ciri di kawasan pemotongan adalah:

• Baik terminal asas dan input dibumikan yang berarti '0'v
• Tahap voltan di persimpangan pemancar asas kurang dari 0.7v
• Persimpangan pemancar asas berada dalam keadaan bias terbalik
• Di sini, transistor berfungsi sebagai suis TERBUKA
• Apabila transistor MATI sepenuhnya, ia bergerak ke kawasan pemotongan
• Persimpangan pemungut asas berada dalam keadaan bias terbalik
• Tidak akan ada aliran arus di terminal pemungut yang bermaksud Ic = 0
• Nilai voltan di persimpangan pemungut pemancar, dan di terminal output adalah '1'

Wilayah Ketepuan

Di rantau ini, transistor akan bias sehingga jumlah arus asas maksimum (IB) digunakan, menghasilkan arus pemungut maksimum (IC = VCC / RL) dan kemudian menghasilkan voltan pemungut pemungut minimum (VCE ~ 0) jatuh. Pada keadaan ini, lapisan penipisan menjadi sekecil mungkin dan arus maksimum yang mengalir melalui transistor. Oleh itu transistor dihidupkan 'Sepenuhnya-AKTIF'.

Mod Ketepuan

Definisi 'wilayah tepu' atau 'mod ON' ketika menggunakan transistor NPN bipolar sebagai suis seperti, kedua-dua persimpangan adalah bias ke depan, IC = Maksimum, dan VB> 0,7v Untuk transistor PNP, potensi Emitter mestilah + ve sehubungan dengan Base. Ini adalah kerja transistor sebagai suis .

Ciri-ciri Wilayah Ketepuan

The ciri ketepuan adalah:

• Kedua-dua terminal asas dan input disambungkan ke Vcc = 5v
• Tahap voltan di persimpangan pemancar asas lebih daripada 0.7v
• Persimpangan pemancar asas berada dalam keadaan berat sebelah ke hadapan
• Di sini, transistor berfungsi sebagai suis TUTUP
• Apabila transistor MATI sepenuhnya, ia bergerak ke kawasan tepu
• Persimpangan pemungut asas berada dalam keadaan berat sebelah ke hadapan
• Aliran arus di terminal pemungut adalah Ic = (Vcc / RL)
• Nilai voltan di persimpangan pemancar-pemungut, dan di terminal output adalah '0'
• Apabila voltan di persimpangan pemancar-pemancar adalah '0', ini bermaksud keadaan tepu yang ideal

Di samping itu, kerja transistor sebagai suis boleh dijelaskan secara terperinci seperti di bawah:

Transistor sebagai Suis - NPN

Bergantung pada nilai voltan yang berlaku di pinggir dasar transistor, fungsi pensuisan berlaku. Apabila terdapat jumlah voltan yang baik ~ 0.7V di antara pemancar dan pinggir asas, maka aliran voltan di pemungut ke tepi pemancar adalah sifar. Jadi, transistor dalam keadaan ini berfungsi sebagai suis dan arus yang mengalir melalui pemungut dianggap sebagai arus transistor.

Dengan cara yang sama, apabila tidak ada voltan yang diterapkan pada terminal input, maka transistor berfungsi di kawasan pemotongan dan berfungsi sebagai litar terbuka. Dalam kaedah pensuisan ini, beban yang dihubungkan bersentuhan dengan titik beralih di mana ini bertindak sebagai titik rujukan. Jadi, apabila transistor bergerak ke keadaan 'ON', akan ada aliran arus dari terminal sumber ke tanah melalui beban.

Transistor NPN sebagai Suis

Untuk jelas kaedah peralihan ini, mari kita pertimbangkan satu contoh.

Anggapkan bahawa transistor mempunyai nilai rintangan asas 50kOhm, rintangan di pinggir pemungut adalah 0,7kOhm dan voltan yang dikenakan adalah 5V dan menganggap nilai beta sebagai 150. Di pinggir dasar, isyarat yang bervariasi antara 0 dan 5V digunakan . Ini sesuai bahawa output pemungut diperhatikan dengan mengubah nilai voltan input yang 0 dan 5V. Pertimbangkan rajah berikut.

Apabila V_INI= 0, maka saya_C= V_DC/ R_C

IC = 5 / 0.7

Jadi, arus di terminal pemungut ialah 7.1mA

Oleh kerana nilai beta adalah 150, maka Ib = Ic / β

Ib = 7.1 / 150 = 47.3 µA

Jadi, arus asas ialah 47.3 µA

Dengan nilai di atas, nilai arus tertinggi di terminal pemungut ialah 7.1 mA dalam keadaan voltan pemungut ke pemancar adalah sifar dan nilai arus asas ialah 47.3 µA. Oleh itu, terbukti bahawa apabila nilai arus di pinggir dasar meningkat di atas 47.3 µA, maka transistor NPN bergerak ke kawasan tepu.

Andaikan bahawa transistor mempunyai voltan input 0V. Ini bermaksud arus asas adalah '0' dan apabila persimpangan pemancar dibumikan, maka pemancar dan persimpangan dasar tidak akan berada dalam keadaan bias penerusan. Jadi, transistor berada dalam mod OFF dan nilai voltan di tepi pemungut adalah 5V.

Vc = Vcc - (IcRc)

= 5-0

Vc = 5V

Andaikan bahawa transistor mempunyai voltan input 5V. Di sini, nilai semasa di pinggir dasar dapat diketahui dengan menggunakan Prinsip voltan Kirchhoff .

Ib = (Vi - Vbe) / Rb

Apabila transistor silikon dipertimbangkan, ia mempunyai Vbe = 0.7V

Jadi, Ib = (5-0.7) / 50

Ib = 56.8µA

Oleh itu, terbukti bahawa apabila nilai arus di pinggir dasar ditingkatkan melebihi 56.8 µA, maka transistor NPN bergerak ke kawasan tepu pada keadaan input 5V.

Transistor sebagai Suis - PNP

Fungsi pensuisan untuk kedua-dua transistor PNP dan NPN adalah serupa tetapi variasinya adalah bahawa dalam transistor PNP, aliran arus adalah dari terminal asas. Konfigurasi pensuisan ini digunakan untuk sambungan tanah negatif. Di sini, tepi asas mempunyai hubungan bias negatif dalam hubungannya dengan tepi pemancar. Apabila voltan di terminal asas lebih banyak, maka akan berlaku aliran arus asas. Untuk menjadi jelas, bahawa apabila terdapat injap voltan yang sangat minimum atau -ve, maka ini menjadikan transistor sebagai litar pintas jika tidak berputar terbuka atau yang lain impedans tinggi .

Dalam jenis sambungan ini, beban berkaitan dengan output beralih bersama dengan titik rujukan. Apabila transistor PNP dalam keadaan ON, akan ada aliran arus dari sumber ke beban dan kemudian ke tanah melalui transistor.

Transistor PNP sebagai Suis

Sama seperti operasi peralihan transistor NPN, input transistor PNP juga berada di pinggir dasar, sedangkan terminal pemancar berhubungan dengan voltan tetap dan terminal pemungut dihubungkan ke tanah melalui beban. Gambar di bawah menerangkan litar.

Di sini terminal asas selalu berada dalam keadaan bias negatif sesuai dengan tepi pemancar dan pangkalan yang disambungkan di sisi negatif dan pemancar di sisi positif voltan masukan. Ini bermaksud bahawa voltan di dasar ke pemancar adalah negatif dan voltan pada pemancar ke pemungut adalah positif. Jadi, akan berlaku kekonduksian transistor apabila voltan pemancar mempunyai tahap yang lebih positif daripada terminal asas dan terminal pemungut. Oleh itu, voltan di dasar harus lebih negatif daripada terminal lain.

Untuk mengetahui nilai arus pengumpul dan asas, kita memerlukan ungkapan di bawah.

Ic = Ie - Ib

Ic = β. Satu

Di mana Ub = Ic / β

Untuk jelas kaedah peralihan ini, mari kita pertimbangkan satu contoh.

Andaikan bahawa litar beban memerlukan 120 mA dan nilai beta transistor adalah 120. Kemudian nilai semasa yang diperlukan agar transistor berada dalam mod tepu adalah

Ib = Ic / β

= 120 mAmps / 100

Ib = 1 mAmp

Oleh itu, apabila terdapat arus asas 1 mAmp, maka transistor sepenuhnya dalam keadaan ON. Manakala dalam senario praktikal, kira-kira 30-40 peratus arus lebih diperlukan untuk tepu transistor yang betul. Ini bermaksud arus asas yang diperlukan untuk peranti ialah 1.3 mAmps.

Pengalihan Operasi Darlington Transistor

Dalam beberapa kes, kenaikan arus terus pada peranti BJT sangat minimum untuk pertukaran voltan atau arus beban secara langsung. Kerana ini, transistor beralih digunakan. Dalam keadaan ini, peranti transistor kecil disertakan untuk ON dan OFF suis dan peningkatan nilai arus untuk mengatur transistor output.

Untuk meningkatkan perolehan isyarat, dua transistor dihubungkan dengan cara 'konfigurasi penggabungan keuntungan komplementer'. Dalam konfigurasi ini, faktor penguat adalah hasil produk dua transistor.

Transling Darlington

Transistor Darlington biasanya disertakan dengan dua jenis transistor PNP dan NPN bipolar di mana ia dihubungkan dengan cara bahawa nilai keuntungan transistor awal didarabkan dengan nilai keuntungan peranti transistor kedua.

Ini menghasilkan hasil di mana peranti berfungsi sebagai transistor tunggal yang mempunyai keuntungan arus maksimum walaupun untuk nilai arus asas minimum. Keuntungan keseluruhan peranti suis Darlington adalah produk nilai keuntungan semasa kedua-dua transistor PNP dan NPN dan ini ditunjukkan sebagai:

β = β1 × β2

Dengan titik di atas, transistor Darlington yang mempunyai nilai maksimum β dan arus pemungut berpotensi berkaitan dengan pertukaran satu transistor.

Sebagai contoh, apabila transistor input mempunyai nilai keuntungan semasa 100 dan yang kedua mempunyai nilai keuntungan 50, maka jumlah keuntungan semasa adalah

β = 100 × 50 = 5000

Oleh itu, apabila arus beban adalah 200 mA, maka nilai semasa dalam transistor Darlington di terminal asas adalah 200 mA / 5000 = 40 µAmps yang mana penurunannya sangat baik jika dibandingkan dengan 1 mAmp yang lalu untuk satu peranti.

Konfigurasi Darlington

Terdapat terutamanya dua jenis konfigurasi dalam transistor Darlington dan yang lain

Konfigurasi suis transistor Darlington menunjukkan bahawa terminal pemungut kedua-dua peranti dihubungkan dengan terminal pemancar transistor awal yang mempunyai hubungan dengan pinggir dasar peranti transistor kedua. Jadi, nilai semasa di terminal pemancar transistor pertama akan terbentuk sebagai arus input transistor kedua sehingga menjadikannya dalam keadaan On.

Transistor input yang pertama mendapat isyarat inputnya di terminal asas. Transistor input diperkuat secara umum dan ini digunakan untuk menggerakkan transistor output seterusnya. Peranti kedua meningkatkan isyarat dan ini menghasilkan nilai keuntungan semasa maksimum. Salah satu ciri penting transistor Darlington adalah keuntungan maksimum semasa berkaitan dengan peranti BJT tunggal.

Sebagai tambahan kepada kemampuan ciri pensuisan voltan dan arus maksimum, faedah tambahan lain adalah kelajuan pensuisan maksimumnya. Operasi pengalihan ini memungkinkan perangkat untuk digunakan secara khusus untuk litar penyongsang, motor DC, litar pencahayaan, dan tujuan pengaturan motor stepper.

Variasi yang perlu dipertimbangkan semasa menggunakan transistor Darlington daripada jenis BJT tunggal konvensional ketika melaksanakan transistor sebagai suis adalah bahawa voltan input di persimpangan dasar dan pemancar perlu lebih banyak iaitu hampir 1.4v untuk jenis peranti silikon, kerana sambungan siri kedua persimpangan PN.

Beberapa Aplikasi Praktikal Transistor Umum sebagai Suis

Dalam transistor, kecuali arus mengalir di litar asas, tidak ada arus yang dapat mengalir di litar pemungut. Harta ini akan membenarkan transistor digunakan sebagai suis. Transistor boleh dihidupkan atau dimatikan dengan menukar pangkalan. Terdapat beberapa aplikasi litar pensuisan yang dikendalikan oleh transistor. Di sini, saya mempertimbangkan transistor NPN untuk menerangkan beberapa aplikasi yang menggunakan suis transistor.

Suis Dikendalikan Ringan

Litar ini dirancang dengan menggunakan transistor sebagai suis, untuk menyalakan mentol di persekitaran yang terang dan mematikannya dalam gelap dan Perintang Bergantung Cahaya (LDR) dalam pembahagi berpotensi. Apabila persekitaran gelap Rintangan LDR menjadi tinggi. Kemudian transistor dimatikan. Apabila LDR terkena cahaya terang, rintangannya jatuh ke nilai yang lebih rendah menyebabkan voltan bekalan lebih banyak dan menaikkan arus asas transistor. Sekarang transistor dihidupkan, arus pemungut mengalir dan mentol menyala.

Suis Dikendalikan Panas

Salah satu komponen penting dalam litar suis yang dikendalikan haba adalah termistor. Termistor adalah sejenis perintang yang bertindak balas bergantung pada suhu sekitarnya. Rintangannya meningkat apabila suhunya rendah dan sebaliknya. Apabila haba digunakan pada termistor, rintangannya menurun dan arus asas meningkat diikuti dengan peningkatan arus pemungut yang lebih besar dan siren akan bertiup. Litar khusus ini sesuai digunakan sebagai sistem penggera kebakaran .

Suis Dikendalikan Panas

Kawalan Motor DC (pemandu) dalam Kes Tegangan Tinggi

Pertimbangkan tidak ada voltan yang dikenakan pada transistor, maka transistor menjadi MATI dan arus tidak akan mengalir melaluinya. Oleh itu geganti kekal dalam keadaan MATI. Kuasa ke motor DC diberi makan dari terminal relai Normal Tertutup (NC), jadi motor akan berputar ketika relay dalam keadaan OFF. Pengaplikasian voltan tinggi di dasar transistor BC548 menyebabkan AKTIFKAN transistor dan gegelung relay menjadi bertenaga.

Contoh Praktikal

Di sini, kita akan mengetahui nilai arus asas yang diperlukan untuk membuat transistor sepenuhnya ke keadaan ON di mana beban memerlukan arus 200mA apabila nilai input ditingkatkan menjadi 5v. Ketahui juga nilai Rb.

Nilai arus asas transistor ialah

Ib = Ic / β menganggap β = 200

Ib = 200mA / 200 = 1mA

Nilai rintangan asas transistor adalah Rb = (Vin - Vbe) / Ib

Rb = (5 - 0,7) / 1 × 10^-3

Rb = 4.3kΩ

Suis transistor digunakan secara meluas dalam pelbagai aplikasi seperti menghubungkan peralatan voltan arus besar atau bernilai tinggi seperti motor, relay, atau lampu ke nilai voltan minimum, IC digital atau digunakan dalam gerbang logik seperti gerbang AND atau OR. Juga, apabila output yang dihantar dari pintu logik adalah + 5v sedangkan peranti yang harus diatur mungkin memerlukan layu 12v atau bahkan 24v dari voltan bekalan.

Atau beban seperti Motor DC mungkin memerlukan kelajuannya dipantau melalui beberapa denyutan berterusan. Suis transistor membenarkan operasi ini menjadi lebih pantas dan lebih sederhana daripada yang dibandingkan dengan suis mekanikal tradisional.

Mengapa Menggunakan Transistor Bukannya Suis?

Semasa melaksanakan transistor di tempat suis, bahkan jumlah arus asas yang minimum mengatur arus beban yang lebih tinggi di terminal pemungut. Dengan menggunakan transistor di tempat suis, peranti ini disokong dengan relay dan solenoid. Sedangkan dalam keadaan ketika arus atau voltan yang lebih tinggi diatur, maka transistor Darlington digunakan.

Secara keseluruhan, sebagai ringkasan, beberapa syarat yang berlaku semasa mengendalikan transistor sebagai suis adalah

• Semasa menggunakan BJT sebagai suis, maka harus dikendalikan sama ada keadaan ON yang tidak lengkap atau keadaan ON yang lengkap.
• Semasa menggunakan transistor sebagai suis, nilai minimum arus asas mengatur peningkatan arus beban pemungut.
• Semasa melaksanakan transistor untuk bertukar sebagai relay dan solenoid, maka lebih baik menggunakan diod roda gila.
• Untuk mengatur nilai voltan atau arus yang lebih besar, transistor Darlington berfungsi paling baik.

Artikel ini telah memberikan maklumat yang komprehensif dan jelas mengenai transistor, kawasan operasi, berfungsi seperti suis, ciri, aplikasi praktikal. Topik penting dan berkaitan yang perlu diketahui ialah apa itu suis transistor logik digital dan rajah litar yang berfungsi?