Categories: Articles destacats » Electricistes novells
Nombre de visualitzacions: 208579
Comentaris sobre l'article: 2
Funcionament del transistor en mode clau
Per simplificar la història, us podeu imaginar transistor en forma de resistència variable. La conclusió de la base és només el mànec que es pot torçar. En aquest cas, canvia la resistència de la secció col·lectora-emissora. Per descomptat, no cal que torceu la base, ja que es pot desprendre. Però, per descomptat, aplicar-hi alguna tensió respecte a l'emissor.
Si la tensió no s’aplica en absolut, sinó que només cal treure i tancar les conclusions de la base i l’emissor, encara que no sigui curt, sinó mitjançant una resistència de diversos KOhms. Resulta que la tensió emissor base (Ube) és zero. En conseqüència, no hi ha cap corrent base. El transistor està tancat, el corrent del col·lector és insignificant, el mateix corrent inicial. Gairebé el mateix que un díode en sentit contrari! En aquest cas, diuen que el transistor està en posició OFF, cosa que en llenguatge normal significa que està tancat o bloquejat.
L’estat oposat s’anomena SATURACIÓ. Això és quan el transistor està totalment obert, de manera que no hi ha cap lloc on obrir-se més. Amb un grau d’obertura, la resistència de la secció col·lectora-emissora és tan petita que és senzillament impossible d’encendre el transistor sense càrrega al circuit col·lector, que es cremarà a l’instant. En aquest cas, la tensió residual al col·lector pot ser només de 0,3 ... 0,5V.
Per portar el transistor a un estat així, cal proporcionar un corrent de base suficientment gran aplicant-li una tensió gran Ube respecte a l'emissor - aproximadament 0,6 ... 0,7V. Sí, per a una unió emissora de base, una tensió sense resistència limitant és molt gran. Al cap i a la fi, la característica d’entrada del transistor, mostrada a la figura 1, és molt similar a la branca directa de la característica del díode.
Figura 1. Característica d’entrada del transistor
Aquests dos estats (saturació i tall) - s'utilitzen quan el transistor està en mode clau com un contacte de relé normal. L’objectiu principal d’aquest mode és que un corrent base petit controla un corrent col·lector gran, que és diverses desenes de vegades més que el corrent base. S’obté un corrent gran col·lector a causa d’una font d’energia externa, però, tot i així, el guany de corrent, segons diuen, és evident. Un exemple senzill: un petit microcircuit s’encén una bombeta gran.
Per determinar la magnitud d’un guany d’aquest transistor en mode clau, s’utilitza el "guany actual en el mode senyal gran". En els directoris de s'indica la lletra grega β "betta". Per a gairebé tots els transistors moderns, quan funcionen en mode clau, aquest coeficient no és inferior a 10 ... 20 β es determina com la relació de la màxima corrent de col·lector possible amb el mínim corrent base possible. La mida no té dimensions, només "quantes vegades".
β ≥ Ic / Ib
Tot i que el corrent base és més que necessari, no hi ha cap problema especial: el transistor encara no podrà obrir-ne més. Per això, es troba en mode de saturació. A més dels transistors convencionals, s'utilitzen transistors Darlington o compostos per funcionar en mode clau. La seva "superposta" pot arribar a 1000 o més vegades.
Com calcular el mode de funcionament de l'etapa clau
Per no ser del tot infundat, intentem calcular el mode de funcionament de la cascada de claus, el circuit de la qual es mostra a la figura 2.
Figura 2
La tasca d’aquesta cascada és molt senzilla: encendre i apagar la bombeta. Per descomptat, la càrrega pot ser qualsevol cosa: una bobina de relé, un motor elèctric, només una resistència, però mai se sap què. La bombeta es va prendre només per deixar clar l'experiment, per simplificar-lo. La nostra tasca és una mica més complicada. Cal calcular el valor de la resistència Rb al circuit base perquè la bombeta es cremi a ple foc.
Aquestes bombetes s'utilitzen per il·luminar el quadre de comandament en els cotxes domèstics, de manera que trobar-lo és fàcil. El transistor KT815 amb un corrent de col·lector de 1,5A és força adequat per a aquesta experiència.
El més interessant de tota aquesta història és que no es tenen en compte les tensions en els càlculs, sempre que es compleixi la condició β ≥ Ic / Ib. Per tant, la bombeta pot estar a una tensió de funcionament de 200V i el circuit base es pot controlar des de microxips amb una tensió d’alimentació de 5V. Si el transistor està dissenyat per funcionar amb una tensió al col·lector, la llum parpellejarà sense problemes.
Però en el nostre exemple, no s’esperen microcircuits, el circuit base es controla simplement per un contacte, que simplement proporciona 5V. Bombeta de tensió 12V, corrent de consum 100mA. Se suposa que el nostre transistor té β exactament 10. La caiguda de tensió a la unió base emissor és Ube = 0,6V. Vegeu la característica d’entrada a la figura 1.
Amb aquestes dades, el corrent a la base hauria de ser Ib = Ik / β = 100/10 = 10 (mA).
El voltatge a la resistència de base Rb serà (menys la tensió a la unió base emissor) 5V - Ube = 5V - 0,6V = 4,4 V.
Recordem la llei d’Ohm: R = U / I = 4.4V / 0.01A = 440ohm. Segons el sistema SI, substituïm la tensió en volts, la corrent en amperes, el resultat és en Ohms. De la sèrie estàndard, seleccionem una resistència amb una resistència de 430 ohms. Sobre aquest càlcul es pot considerar complet.
Però, qui mira atentament el circuit, pot preguntar-se: “Per què no va dir res sobre la resistència entre la base i l’emissor Rbe? Acaben d’oblidar-se d’ell, o és realment necessari?
L’objectiu d’aquest resistor és tancar el transistor de manera fiable en el moment en què s’obri el botó. El fet és que si la base “queda a l'aire”, l'efecte de tot tipus d'interferències sobre ell es garanteix, sobretot si el filferro del botó és prou llarg. Què no és l’antena? Gairebé com un receptor de detector.
Per tancar el transistor de manera fiable, per entrar-lo en el mode de tall, és necessari que els potencials de l'emissor i la base siguin iguals. La manera més senzilla seria utilitzar un contacte canviant en el nostre "esquema de formació". És necessari encendre el contacte de l’interruptor de llum a + 5V, i quan s’havia d’apagar, tancava a terra l’entrada de tota la cascada.
Però no sempre és i no a tot arreu es pot permetre el luxe, com ara el contacte addicional. Per tant, és més fàcil alinear els potencials de la base i l'emissor amb la resistència Rbe. No cal calcular el valor d'aquesta resistència. Normalment es pren igual a deu RB. Segons dades pràctiques, el seu valor hauria de ser de 5 ... 10K.
El circuit considerat és un tipus de circuit amb un emissor comú. Aquí es poden observar dues funcions. En primer lloc, es tracta de tensió de control de 5V. Aquest voltatge s’utilitza quan l’etapa de la clau està connectada a circuits digitals o, que ara és més probable microcontroladors.
En segon lloc, el senyal del col·lector s’inverteix respecte al senyal base. Si hi ha tensió a la base, el contacte es tanca a + 5V, i després al col·lector baixa fins a gairebé zero. Bé, no a zero, per descomptat, però a la tensió indicada al directori. Al mateix temps, la bombeta no s’inverteix visualment: hi ha un senyal a la base, hi ha llum.
Si invertiu el senyal d’entrada, es produeix no només el mode clau del transistor, sinó també en mode guany. Però això es tractarà a la propera part de l'article.
Boris Aladyshkin
P.S. Abans d’instal·lar-lo al circuit, és molt freqüent comprovar el funcionament dels transistors. Mireu com fer-ho aquí mateix Prova senzilla de transistors a la pràctica.
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: