ट्रान्झिस्टर इलेक्ट्रॉनिक स्विच - ऑपरेशनचे सिद्धांत आणि योजनाबद्ध

नाडी उपकरणांमध्ये आपण अनेकदा ट्रान्झिस्टर स्विचेस शोधू शकता. ट्रान्झिस्टर स्विच फ्लिप-फ्लॉप, स्विचेस, मल्टीव्हायब्रेटर, ब्लॉकिंग जनरेटर आणि इतर इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्समध्ये आढळतात. प्रत्येक सर्किटमध्ये, ट्रान्झिस्टर स्विच त्याचे कार्य करते आणि ट्रान्झिस्टरच्या ऑपरेशन मोडवर अवलंबून, संपूर्णपणे स्विचचे सर्किट बदलू शकते, परंतु ट्रान्झिस्टर स्विचचे मूलभूत योजनाबद्ध आकृती खालीलप्रमाणे आहे:

ट्रान्झिस्टर स्विचच्या ऑपरेशनचे अनेक मूलभूत मोड आहेत: सामान्य सक्रिय मोड, संपृक्तता मोड, कट-ऑफ मोड आणि सक्रिय रिव्हर्स मोड. जरी ट्रान्झिस्टर स्विच सर्किट हे मुळात एक सामान्य उत्सर्जक ट्रान्झिस्टर अॅम्प्लिफायर सर्किट असले तरी, हे सर्किट सामान्य अॅम्प्लिफायरपेक्षा फंक्शन आणि मोडमध्ये भिन्न आहे.

की ऍप्लिकेशनमध्ये, ट्रान्झिस्टर वेगवान स्विच म्हणून काम करतो आणि मुख्य स्थिर अवस्था दोन आहेत: ट्रान्झिस्टर बंद आहे आणि ट्रान्झिस्टर चालू आहे. लॅच्ड स्टेट — ट्रान्झिस्टर कटऑफ मोडमध्ये असताना उघडलेली स्थिती.बंद स्थिती - ट्रान्झिस्टरची संपृक्तता स्थिती किंवा संपृक्ततेच्या जवळ असलेली स्थिती, ज्या स्थितीत ट्रान्झिस्टर उघडे आहे. जेव्हा ट्रान्झिस्टर एका स्थितीतून दुसर्‍या स्थितीत स्विच करतो, तेव्हा तो एक सक्रिय मोड असतो ज्यामध्ये कॅस्केडमधील प्रक्रिया नॉन-रेखीय असतात.

ट्रान्झिस्टरच्या स्थिर वैशिष्ट्यांनुसार स्थिर अवस्थांचे वर्णन केले जाते. दोन वैशिष्ट्ये आहेत: आउटपुट फॅमिली — कलेक्टर-एमिटर व्होल्टेजवर कलेक्टर करंटचे अवलंबन आणि इनपुट फॅमिली — बेस-एमिटर व्होल्टेजवर बेस करंटचे अवलंबन.

कटऑफ मोड हे ट्रान्झिस्टरच्या दोन pn जंक्शन्सच्या विरुद्ध दिशेने बायसिंगद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे, आणि एक खोल कटऑफ आणि एक उथळ कटऑफ आहे. जेव्हा जंक्शनवर लागू केलेला व्होल्टेज थ्रेशोल्डपेक्षा 3-5 पट जास्त असतो आणि ऑपरेटिंग व्होल्टेजच्या विरुद्ध ध्रुवता असतो तेव्हा एक खोल ब्रेकडाउन होतो. या अवस्थेत, ट्रान्झिस्टर उघडे आहे आणि त्याच्या इलेक्ट्रोडवरील प्रवाह अत्यंत लहान आहेत.

उथळ ब्रेकमध्ये, इलेक्ट्रोडपैकी एकाला लागू केलेला व्होल्टेज कमी असतो आणि इलेक्ट्रोड प्रवाह खोल ब्रेकच्या तुलनेत जास्त असतो, परिणामी प्रवाह आधीच आउटपुट वैशिष्ट्यपूर्ण कुटुंबाच्या खालच्या वक्रानुसार लागू केलेल्या व्होल्टेजवर अवलंबून असतात. , या वक्रला "मर्यादित वैशिष्ट्य" म्हणतात ...

उदाहरणार्थ, आम्ही ट्रान्झिस्टरच्या की मोडसाठी एक सरलीकृत गणना करू जे प्रतिरोधक लोडवर कार्य करेल. ट्रान्झिस्टर दोन मूलभूत स्थितींपैकी फक्त एका स्थितीत दीर्घकाळ टिकेल: पूर्णपणे उघडा (संपृक्तता) किंवा पूर्णपणे बंद (कटऑफ).

ट्रान्झिस्टर लोड हे रिले SRD-12VDC-SL-C चे कॉइल असू द्या, ज्याचा कॉइलचा प्रतिकार नाममात्र 12 V वर 400 ohms असेल.आम्ही रिले कॉइलच्या प्रेरक स्वरूपाकडे दुर्लक्ष करतो, विकसकांना क्षणिक उत्सर्जनापासून संरक्षण करण्यासाठी सायलेन्सर प्रदान करू द्या, परंतु रिले एकदा आणि बराच काळ चालू होतील या वस्तुस्थितीवर आधारित आम्ही गणना करू. आम्हाला सूत्रानुसार कलेक्टर करंट सापडतो:

Ik = (Upit-Ukenas) / Rn.

कुठे: Ik — कलेक्टरचा थेट प्रवाह; वापर - पुरवठा व्होल्टेज (12 व्होल्ट); युकेनास - द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरचे संपृक्तता व्होल्टेज (0.5 व्होल्ट); Rn — लोड रेझिस्टन्स (400 Ohm).

आम्हाला Ik = (12-0.5) / 400 = 0.02875 A = 28.7 mA मिळते.

विश्वासार्हतेसाठी, मर्यादित करंट आणि मर्यादित व्होल्टेजसाठी मार्जिनसह ट्रान्झिस्टर घेऊ. SOT-32 पॅकेजमधील BD139 हे करेल. या ट्रान्झिस्टरमध्ये Ikmax = 1.5 A, Ukemax = 80 V असे पॅरामीटर्स आहेत. चांगले मार्जिन असेल.

28.7 mA चा कलेक्टर करंट प्रदान करण्यासाठी, एक योग्य बेस करंट प्रदान करणे आवश्यक आहे. बेस करंट सूत्रानुसार निर्धारित केला जातो: Ib = Ik / h21e, जेथे h21e हा स्थिर वर्तमान हस्तांतरण गुणांक आहे.

आधुनिक मल्टीमीटर आपल्याला हे पॅरामीटर मोजण्याची परवानगी देतात आणि आमच्या बाबतीत ते 50 होते. म्हणून Ib = 0.0287 / 50 = 574 μA. गुणांक h21e चे मूल्य अज्ञात असल्यास, विश्वासार्हतेसाठी आपण या ट्रान्झिस्टरच्या दस्तऐवजीकरणातून किमान घेऊ शकता.

आवश्यक बेस रेझिस्टर मूल्य निर्धारित करण्यासाठी. मुख्य उत्सर्जकाचे संपृक्तता व्होल्टेज 1 व्होल्ट आहे. याचा अर्थ असा की जर नियंत्रण लॉजिक मायक्रोसर्किटच्या आउटपुटमधून सिग्नलद्वारे केले जाते, ज्याचा व्होल्टेज 5 V आहे, तर 574 μA चे आवश्यक बेस करंट प्रदान करण्यासाठी, 1 V संक्रमणावर एक ड्रॉपसह, आम्हाला मिळते. :

R1 = (Uin-Ubenas) / Ib = (5-1) / 0.000574 = 6968 Ohm

स्टँडर्ड सिरीज 6.8 kOhm रेझिस्टरची छोटी बाजू (जेणेकरुन करंट पुरेसा असेल) निवडू.

परंतु, ट्रान्झिस्टर जलद स्विच करण्यासाठी आणि ऑपरेशन विश्वसनीय होण्यासाठी, आम्ही बेस आणि एमिटर दरम्यान अतिरिक्त प्रतिरोधक R2 वापरू आणि त्यावर काही शक्ती पडेल, याचा अर्थ असा आहे की ट्रान्झिस्टरचा प्रतिकार कमी करणे आवश्यक आहे. रेझिस्टर R1. चला R2 = 6.8 kΩ घेऊ आणि R1 चे मूल्य समायोजित करू:

R1 = (Uin-Ubenas) / (Ib + I (रेझिस्टर R2 द्वारे) = (Uin-Ubenas) / (Ib + Ubenas / R2)

R1 = (5-1) / (0.000574 + 1/6800) = 5547 ohms.

R1 = 5.1 kΩ आणि R2 = 6.8 kΩ समजा.

चला स्विच लॉसची गणना करूया: P = Ik * Ukenas = 0.0287 * 0.5 = 0.014 W. ट्रान्झिस्टरला हीटसिंकची आवश्यकता नाही.