อุปกรณ์หลักในโดเมนไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์คือวาล์วควบคุมซึ่งช่วยให้สัญญาณอ่อนสามารถควบคุมปริมาณการไหลได้มากขึ้นซึ่งคล้ายกับหัวฉีดที่ควบคุมการไหลของน้ำจากปั๊มท่อและอื่น ๆ ในช่วงเวลาหนึ่งวาล์วควบคุมที่ถูกนำมาใช้ในโดเมนไฟฟ้าคือท่อสุญญากาศ การใช้งานและการใช้ประโยชน์ของหลอดสุญญากาศเป็นสิ่งที่ดี แต่ความยุ่งยากในเรื่องนี้มีมากและการใช้พลังงานไฟฟ้าจำนวนมากที่ส่งมาเป็นความร้อนซึ่งจะตัดทอนอายุการใช้งานของหลอด ในการชดเชยปัญหานี้ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่ให้ทางออกที่ดีที่เหมาะสมกับความต้องการของอุตสาหกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด อุปกรณ์นี้ถูกคิดค้นโดย“ วิลเลียมช็อกลีย์” ในปี พ.ศ. 2490 หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมให้เราดำดิ่งลงไปในหัวข้อโดยละเอียดเกี่ยวกับการรู้ว่าอะไรคือ ทรานซิสเตอร์ , การนำไปใช้ ทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์ และหลายลักษณะ
ทรานซิสเตอร์คืออะไร?
ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์สามขั้ว ที่สามารถใช้สำหรับการสลับแอปพลิเคชันการขยายสัญญาณที่อ่อนแอและทรานซิสเตอร์หลายพันล้านตัวที่เชื่อมต่อกันและฝังอยู่ในวงจร / ชิปขนาดเล็กในตัวซึ่งทำให้ความทรงจำของคอมพิวเตอร์ สวิตช์ทรานซิสเตอร์ซึ่งใช้สำหรับเปิดหรือปิดวงจรนั่นหมายความว่าทรานซิสเตอร์มักใช้เป็นสวิตช์ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการใช้งานที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำเท่านั้นเนื่องจากมีค่าต่ำ อำนาจ การบริโภค. ทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นสวิตช์เมื่ออยู่ในบริเวณจุดตัดและความอิ่มตัว
ประเภทของทรานซิสเตอร์ BJT
โดยทั่วไปทรานซิสเตอร์ประกอบด้วยทางแยก PN สองจุดทางแยกเหล่านี้เกิดจากการประกบกันทั้งชนิด N หรือชนิด P สารกึ่งตัวนำ วัสดุระหว่างวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ประเภทตรงกันข้ามคู่หนึ่ง
ทางแยกสองขั้ว ทรานซิสเตอร์แบ่งออกเป็นประเภท
- เอ็น. พี. เอ็น
- PNP
ทรานซิสเตอร์มีสามขั้วคือฐาน ตัวส่ง และนักสะสม ตัวปล่อยเป็นขั้วที่เจืออย่างหนักและปล่อยอิเล็กตรอนเข้าไปในบริเวณ Base เทอร์มินัลฐานถูกเจือเล็กน้อยและส่งอิเล็กตรอนที่ฉีดตัวปล่อยไปยังตัวเก็บรวบรวม เทอร์มินัลตัวเก็บรวบรวมถูกเจือด้วยตัวกลางและรวบรวมอิเล็กตรอนจากฐาน
ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN คือองค์ประกอบของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ชนิด N-type สองตัวระหว่างชั้นเซมิคอนดักเตอร์เจือชนิด P ดังที่แสดงด้านบน ในทำนองเดียวกันทรานซิสเตอร์ชนิด PNP เป็นองค์ประกอบของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ชนิด P สองชนิดระหว่างชั้นเซมิคอนดักเตอร์เจือชนิด N ดังที่แสดงด้านบน การทำงานของทรานซิสเตอร์ทั้ง NPN และ PNP นั้นเหมือนกัน แต่แตกต่างกันในแง่ของการให้น้ำหนักและขั้วของแหล่งจ่ายไฟ
ทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์
ถ้าวงจรใช้ ทรานซิสเตอร์ BJT เป็นสวิตช์ h จากนั้นการให้น้ำหนักของทรานซิสเตอร์ทั้ง NPN หรือ PNP จะถูกจัดเรียงเพื่อใช้งานทรานซิสเตอร์ที่ทั้งสองด้านของเส้นโค้งลักษณะ I-V ที่แสดงด้านล่าง ทรานซิสเตอร์สามารถทำงานได้ในสามโหมดภูมิภาคแอคทีฟภูมิภาคอิ่มตัวและพื้นที่ตัด ในพื้นที่ที่ใช้งานทรานซิสเตอร์จะทำงานเป็นเครื่องขยายเสียง ในฐานะที่เป็นสวิตช์ทรานซิสเตอร์จะทำงานในสองภูมิภาคและ ได้แก่ ภาคความอิ่มตัว (เปิดเต็ม) และ ภูมิภาคที่ถูกตัดออก (ปิดเต็ม) ทรานซิสเตอร์เป็นแผนภาพวงจรสวิตช์ คือ
ทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์
ทรานซิสเตอร์ NPN และ PNP ทั้งสองประเภทสามารถใช้งานเป็นสวิตช์ได้ แอปพลิเคชั่นบางตัวใช้ทรานซิสเตอร์กำลังเป็นเครื่องมือในการเปลี่ยน ในระหว่างเงื่อนไขนี้อาจไม่มีข้อกำหนดในการใช้ทรานซิสเตอร์สัญญาณอื่นเพื่อขับเคลื่อนทรานซิสเตอร์นี้
โหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์
เราสามารถสังเกตได้จากลักษณะข้างต้นพื้นที่แรเงาสีชมพูที่ด้านล่างของเส้นโค้งแสดงถึง Cut-off Region และพื้นที่สีน้ำเงินทางด้านซ้ายแสดงถึงขอบเขต Saturation ของทรานซิสเตอร์ บริเวณทรานซิสเตอร์เหล่านี้ถูกกำหนดให้เป็น
ภูมิภาคที่ถูกตัดออก
เงื่อนไขการทำงานของทรานซิสเตอร์คือกระแสฐานอินพุตเป็นศูนย์ (IB = 0), กระแสตัวเก็บเอาท์พุตเป็นศูนย์ (Ic = 0) และแรงดันไฟฟ้าสะสมสูงสุด (VCE) ซึ่งส่งผลให้ชั้นพร่องขนาดใหญ่และไม่มีกระแสไหลผ่านอุปกรณ์
ดังนั้นทรานซิสเตอร์จึงเปลี่ยนเป็น“ ปิดเต็มที่” ดังนั้นเราจึงสามารถกำหนดขอบเขตการตัดออกเมื่อใช้ทรานซิสเตอร์สองขั้วเป็นสวิตช์ได้รบกวนจุดเชื่อมต่อของทรานซิสเตอร์ NPN จะมีความเอนเอียงแบบย้อนกลับ VB<0.7v and Ic=0. Similarly, for PNP transistors, the emitter potential must be –ve with respect to the base of the transistor.
โหมดตัด
จากนั้นเราสามารถกำหนด 'พื้นที่ตัด' หรือ 'โหมดปิด' เมื่อใช้ทรานซิสเตอร์สองขั้วเป็นสวิตช์ว่าเป็นอย่างไรทั้งสองขั้วต่อแบบย้อนกลับ, IC = 0 และ VB<0.7v. For a PNP transistor, the Emitter potential must be -ve with respect to the base terminal.
ลักษณะของพื้นที่ตัด
ลักษณะเฉพาะในพื้นที่ที่ถูกตัดออก ได้แก่ :
- ทั้งฐานและขั้วอินพุตมีการต่อสายดินซึ่งหมายถึง '0'
- ระดับแรงดันไฟฟ้าที่ทางแยกตัวปล่อยฐานน้อยกว่า 0.7v
- จุดเชื่อมต่อตัวส่งสัญญาณฐานอยู่ในสภาพเอนเอียงแบบย้อนกลับ
- ที่นี่ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เป็นสวิตช์เปิด
- เมื่อทรานซิสเตอร์ปิดสนิททรานซิสเตอร์จะเคลื่อนเข้าสู่พื้นที่ตัด
- ทางแยกตัวเก็บฐานอยู่ในสภาพเอนเอียงแบบย้อนกลับ
- จะไม่มีการไหลของกระแสในเทอร์มินัลตัวรวบรวมซึ่งหมายความว่า Ic = 0
- ค่าแรงดันไฟฟ้าที่จุดเชื่อมต่อตัวรวบรวมตัวปล่อยและที่ขั้วเอาต์พุตคือ ‘1’
ภาคความอิ่มตัว
ในภูมิภาคนี้ทรานซิสเตอร์จะถูกทำให้เอนเอียงเพื่อให้ใช้กระแสไฟฟ้าฐานสูงสุด (IB) ส่งผลให้กระแสสะสมสูงสุด (IC = VCC / RL) จากนั้นส่งผลให้แรงดันตัวเก็บรวบรวมต่ำสุด (VCE ~ 0) หล่น ในสภาวะนี้ชั้นพร่องจะมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ไหลผ่านทรานซิสเตอร์ ดังนั้นทรานซิสเตอร์จึงถูกเปลี่ยน“ Fully-ON”
โหมดความอิ่มตัว
คำจำกัดความของ“ พื้นที่อิ่มตัว” หรือ“ โหมด ON” เมื่อใช้ทรานซิสเตอร์สองขั้ว NPN เป็นสวิตช์ทั้งสองจุดเชื่อมต่อจะเอนเอียงไปข้างหน้า IC = สูงสุดและ VB> 0.7v สำหรับทรานซิสเตอร์ PNP ศักยภาพของตัวส่งจะต้องเป็น + กับฐาน นี้เป็น การทำงานของทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์ .
ลักษณะพื้นที่อิ่มตัว
ลักษณะการอิ่มตัว คือ:
- ทั้งฐานและขั้วอินพุตเชื่อมต่อกับ Vcc = 5v
- ระดับแรงดันไฟฟ้าที่ทางแยกตัวปล่อยฐานมากกว่า 0.7v
- ทางแยกฐานปล่อยอยู่ในสภาพเอนเอียงไปข้างหน้า
- ที่นี่ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เป็นสวิตช์ปิด
- เมื่อทรานซิสเตอร์ปิดสนิททรานซิสเตอร์จะเคลื่อนเข้าสู่บริเวณอิ่มตัว
- ทางแยกตัวเก็บฐานอยู่ในสภาพเอนเอียงไปข้างหน้า
- การไหลของกระแสในเทอร์มินัลตัวสะสมคือ Ic = (Vcc / RL)
- ค่าแรงดันไฟฟ้าที่จุดเชื่อมต่อตัวรวบรวมตัวปล่อยและที่ขั้วเอาต์พุตคือ ‘0’
- เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ทางแยกตัวสะสม - ตัวปล่อยเป็น ‘0’ นั่นหมายถึงสภาวะอิ่มตัวในอุดมคติ
นอกจากนี้ไฟล์ การทำงานของทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์ สามารถอธิบายรายละเอียดได้ดังนี้
ทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์ - NPN
ขึ้นอยู่กับค่าแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ที่ขอบฐานของทรานซิสเตอร์ฟังก์ชันการสลับจะเกิดขึ้น เมื่อมีแรงดันไฟฟ้าที่ดีซึ่งอยู่ระหว่างตัวปล่อยและขอบฐานอยู่ที่ ~ 0.7V การไหลของแรงดันไฟฟ้าที่ตัวเก็บรวบรวมไปยังขอบตัวปล่อยจะเป็นศูนย์ ดังนั้นทรานซิสเตอร์ในสภาพนี้จึงทำหน้าที่เป็นสวิตช์และกระแสที่ไหลผ่านตัวเก็บรวบรวมถือเป็นกระแสทรานซิสเตอร์
ในทำนองเดียวกันเมื่อไม่มีแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วอินพุตทรานซิสเตอร์จะทำหน้าที่ในพื้นที่ตัดและทำหน้าที่เป็นวงจรเปิด ในวิธีการสลับนี้โหลดที่เชื่อมต่อสัมผัสกับจุดสวิตชิ่งซึ่งทำหน้าที่เป็นจุดอ้างอิง ดังนั้นเมื่อทรานซิสเตอร์เคลื่อนที่เข้าสู่สภาวะ ‘เปิด’ จะมีการไหลของกระแสจากขั้วต้นทางไปยังกราวด์ผ่านโหลด
ทรานซิสเตอร์ NPN เป็นสวิตช์
เพื่อความชัดเจนของวิธีการเปลี่ยนนี้ให้เราพิจารณาตัวอย่าง
สมมติว่าทรานซิสเตอร์มีค่าความต้านทานพื้นฐาน 50kOhm ความต้านทานที่ขอบตัวสะสมคือ 0.7kOhm และแรงดันไฟฟ้าที่ใช้คือ 5V และพิจารณาค่าเบต้าเป็น 150 ที่ขอบฐานสัญญาณที่แตกต่างกันระหว่าง 0 ถึง 5V จะถูกนำไปใช้ . สิ่งนี้สอดคล้องกับที่เอาท์พุตของตัวสะสมถูกสังเกตโดยการปรับเปลี่ยนค่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าซึ่งเป็น 0 และ 5V พิจารณาแผนภาพต่อไปนี้
เมื่อ Vนี้= 0 แล้ว Iค= Vกระแสตรง/ รค
IC = 5 / 0.7
ดังนั้นกระแสที่เทอร์มินัลตัวรวบรวมคือ 7.1mA
เนื่องจากค่าเบต้าคือ 150 ดังนั้น Ib = Ic / β
Ib = 7.1 / 150 = 47.3 µA
ดังนั้นกระแสฐานคือ 47.3 µA
ด้วยค่าข้างต้นค่าสูงสุดของกระแสที่เทอร์มินัลตัวรวบรวมคือ 7.1 mA ในตัวเก็บเงื่อนไขถึงแรงดันไฟฟ้าของอีซีแอลเป็นศูนย์และค่ากระแสพื้นฐานคือ 47.3 µA ดังนั้นจึงได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเมื่อค่าของกระแสที่ขอบฐานได้รับการปรับปรุงให้สูงกว่า 47.3 µA ทรานซิสเตอร์ NPN จะเคลื่อนที่เข้าสู่บริเวณอิ่มตัว
สมมติว่าทรานซิสเตอร์มีแรงดันไฟฟ้าขาเข้า 0V ซึ่งหมายความว่ากระแสพื้นฐานคือ ‘0’ และเมื่อทางแยกของตัวปล่อยถูกต่อสายดินตัวปล่อยและทางแยกฐานจะไม่อยู่ในสภาพไบแอสการส่งต่อ ดังนั้นทรานซิสเตอร์จึงอยู่ในโหมดปิดและค่าแรงดันไฟฟ้าที่ขอบตัวสะสมคือ 5V
Vc = Vcc - (IcRc)
= 5-0
Vc = 5V
สมมติว่าทรานซิสเตอร์มีแรงดันไฟฟ้าอินพุต 5V ที่นี่คุณสามารถทราบค่าปัจจุบันที่ขอบฐานได้โดยใช้ หลักการแรงดันไฟฟ้าของ Kirchhoff .
Ib = (Vi - Vbe) / Rb
เมื่อพิจารณาทรานซิสเตอร์ซิลิกอนจะมี Vbe = 0.7V
ดังนั้น Ib = (5-0.7) / 50
Ib = 56.8µA
ดังนั้นจึงได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเมื่อค่าของกระแสที่ขอบฐานได้รับการปรับปรุงสูงกว่า 56.8 transA ทรานซิสเตอร์ NPN จะเคลื่อนที่เข้าสู่บริเวณอิ่มตัวที่เงื่อนไขอินพุต 5V
ทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์ - PNP
ฟังก์ชันการสลับสำหรับทรานซิสเตอร์ PNP และ NPN มีความคล้ายคลึงกัน แต่รูปแบบที่เปลี่ยนแปลงคือในทรานซิสเตอร์ PNP การไหลของกระแสจะมาจากขั้วฐาน การกำหนดค่าการสลับนี้ใช้สำหรับการเชื่อมต่อกราวด์เชิงลบ ที่นี่ขอบฐานมีการเชื่อมต่ออคติเชิงลบในการติดต่อกับขอบตัวปล่อย เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วฐานมีค่ามากกว่า -ve จะมีการไหลของกระแสฐาน เพื่อให้ชัดเจนว่าเมื่อมีวาล์วแรงดันไฟฟ้าน้อยที่สุดหรือน้อยมากสิ่งนี้จะทำให้ทรานซิสเตอร์ลัดวงจรหากไม่ได้เปิดวงจรหรืออื่น ๆ ความต้านทานสูง .
ในการเชื่อมต่อประเภทนี้โหลดจะเชื่อมต่อกับเอาต์พุตสวิตชิ่งพร้อมกับจุดอ้างอิง เมื่อทรานซิสเตอร์ PNP อยู่ในสภาพ ON จะมีการไหลของกระแสจากแหล่งจ่ายไปยังโหลดจากนั้นจะกราวด์ผ่านทรานซิสเตอร์
PNP ทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์
เช่นเดียวกับการดำเนินการสลับทรานซิสเตอร์ NPN อินพุตทรานซิสเตอร์ PNP ก็อยู่ที่ขอบฐานเช่นกันในขณะที่เทอร์มินัลอีซีแอลเชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้าคงที่และเทอร์มินัลสะสมเชื่อมต่อกับกราวด์ผ่านโหลด ภาพด้านล่างอธิบายวงจร
ที่นี่เทอร์มินัลฐานจะอยู่ในสภาพอคติเชิงลบโดยสอดคล้องกับขอบตัวปล่อยและฐานเชื่อมต่อที่ด้านลบและตัวปล่อยที่ด้านบวกของแรงดันไฟฟ้าอินพุต ซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟฟ้าที่ฐานไปยังตัวปล่อยเป็นลบและแรงดันไฟฟ้าที่ตัวปล่อยไปยังตัวเก็บประจุเป็นบวก ดังนั้นจะมีการนำไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์เมื่อแรงดันไฟฟ้าของอีซีแอลมีระดับบวกมากกว่าของขั้วฐานและตัวสะสม ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่ฐานควรเป็นลบมากกว่าขั้วอื่น ๆ
หากต้องการทราบมูลค่าของตัวสะสมและกระแสฐานเราจำเป็นต้องมีนิพจน์ด้านล่าง
Ic = Ie - Ib
Ic = β. หนึ่ง
โดยที่ Ub = Ic / β
เพื่อความชัดเจนของวิธีการเปลี่ยนนี้ให้เราพิจารณาตัวอย่าง
สมมติว่าวงจรโหลดต้องการ 120 mA และค่าเบต้าของทรานซิสเตอร์คือ 120 จากนั้นค่ากระแสที่ต้องการให้ทรานซิสเตอร์อยู่ในโหมดอิ่มตัวคือ
Ib = Ic / β
= 120 mAmps / 100
Ib = 1 mAmp
ดังนั้นเมื่อมีกระแสฐาน 1 mAmp ทรานซิสเตอร์จะอยู่ในสภาพ ON อย่างสมบูรณ์ ในขณะที่ในสถานการณ์จริงกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นประมาณ 30-40 เปอร์เซ็นต์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความอิ่มตัวของทรานซิสเตอร์ที่เหมาะสม ซึ่งหมายความว่ากระแสไฟฟ้าพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับอุปกรณ์คือ 1.3 mAmps
การสลับการทำงานของทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตัน
ในบางกรณีการรับกระแสไฟฟ้ากระแสตรงในอุปกรณ์ BJT นั้นน้อยมากสำหรับการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าโดยตรง ด้วยเหตุนี้จึงใช้ทรานซิสเตอร์สวิตชิ่ง ในเงื่อนไขนี้จะมีอุปกรณ์ทรานซิสเตอร์ขนาดเล็กสำหรับเปิดและปิดของสวิตช์และค่ากระแสที่เพิ่มขึ้นสำหรับควบคุมทรานซิสเตอร์เอาต์พุต
เพื่อเพิ่มการรับสัญญาณทรานซิสเตอร์สองตัวจะเชื่อมต่อกันในลักษณะของ ในการกำหนดค่านี้ปัจจัยการขยายเป็นผลมาจากผลคูณของทรานซิสเตอร์สองตัว
ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตัน
ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตัน โดยปกติจะรวมอยู่ในทรานซิสเตอร์สองขั้ว PNP และ NPN โดยที่สิ่งเหล่านี้เชื่อมต่อกันในลักษณะที่ค่ากำไรของทรานซิสเตอร์เริ่มต้นคูณกับค่าเกนของอุปกรณ์ทรานซิสเตอร์ตัวที่สอง
สิ่งนี้ก่อให้เกิดผลลัพธ์ที่อุปกรณ์ทำหน้าที่เป็นทรานซิสเตอร์ตัวเดียวที่มีค่ากระแสไฟฟ้าสูงสุดแม้จะมีค่ากระแสพื้นฐานที่น้อยที่สุด กำไรปัจจุบันทั้งหมดของอุปกรณ์สวิตช์ดาร์ลิงตันเป็นผลคูณของค่าอัตราขยายปัจจุบันของทรานซิสเตอร์ PNP และ NPN และแสดงเป็น:
β = β1×β2
ด้วยประเด็นข้างต้นทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันที่มีค่าβสูงสุดและค่ากระแสของตัวสะสมอาจเกี่ยวข้องกับการสลับทรานซิสเตอร์ตัวเดียว
ตัวอย่างเช่นเมื่อทรานซิสเตอร์อินพุตมีค่าเกนปัจจุบันเท่ากับ 100 และตัวที่สองมีค่าเกน 50 ดังนั้นกำไรปัจจุบันทั้งหมดจะเป็น
β = 100 × 50 = 5000
ดังนั้นเมื่อกระแสโหลดเท่ากับ 200 mA ค่าปัจจุบันในทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันที่ขั้วฐานคือ 200 mA / 5000 = 40 µAmps ซึ่งลดลงอย่างมากเมื่อเทียบกับ 1 mAmp ที่ผ่านมาสำหรับอุปกรณ์เดียว
การกำหนดค่า Darlington
ส่วนใหญ่มีการกำหนดค่าสองประเภทในทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันและ ได้แก่
การกำหนดค่าสวิตช์ของทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันแสดงให้เห็นว่าขั้วของตัวสะสมของอุปกรณ์ทั้งสองเชื่อมต่อกับขั้วตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์เริ่มต้นซึ่งมีการเชื่อมต่อกับขอบฐานของอุปกรณ์ทรานซิสเตอร์ตัวที่สอง ดังนั้นค่าปัจจุบันที่ขั้วปล่อยของทรานซิสเตอร์ตัวแรกจะสร้างเป็นกระแสอินพุตของทรานซิสเตอร์ตัวที่สองจึงทำให้อยู่ในสภาพ On
ทรานซิสเตอร์อินพุตซึ่งเป็นทรานซิสเตอร์ตัวแรกรับสัญญาณอินพุตที่ขั้วฐาน ทรานซิสเตอร์อินพุตได้รับการขยายโดยทั่วไปและใช้เพื่อขับเคลื่อนทรานซิสเตอร์เอาต์พุตตัวถัดไป อุปกรณ์ที่สองช่วยเพิ่มสัญญาณและส่งผลให้ได้รับค่าสูงสุดในปัจจุบัน คุณสมบัติที่สำคัญอย่างหนึ่งของทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันคืออัตราการรับกระแสสูงสุดเมื่อเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ BJT เดียว
นอกเหนือจากความสามารถของแรงดันไฟฟ้าสูงสุดและลักษณะการสลับกระแสแล้วประโยชน์เพิ่มเติมอื่น ๆ คือความเร็วในการสลับสูงสุด การทำงานแบบสวิตชิ่งนี้ช่วยให้สามารถใช้อุปกรณ์สำหรับวงจรอินเวอร์เตอร์มอเตอร์กระแสตรงวงจรไฟและจุดประสงค์ในการควบคุมสเต็ปมอเตอร์
รูปแบบที่ต้องคำนึงถึงในขณะที่ใช้ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันมากกว่าชนิด BJT เดี่ยวทั่วไปเมื่อใช้ทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์คือแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่ฐานและจุดเชื่อมต่อตัวปล่อยจะต้องมากกว่าซึ่งเกือบ 1.4v สำหรับอุปกรณ์ประเภทซิลิกอน เนื่องจากการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของทางแยก PN ทั้งสอง
การใช้งานทั่วไปของทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์
ในทรานซิสเตอร์เว้นแต่กระแสจะไหลในวงจรฐานจะไม่มีกระแสใดไหลในวงจรตัวสะสมได้ คุณสมบัตินี้จะช่วยให้สามารถใช้ทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์ได้ ทรานซิสเตอร์สามารถเปิดหรือปิดได้โดยการเปลี่ยนฐาน มีการใช้งานวงจรสวิตชิ่งที่ดำเนินการโดยทรานซิสเตอร์อยู่บ้าง ที่นี่ฉันคิดว่าทรานซิสเตอร์ NPN เพื่ออธิบายแอปพลิเคชั่นบางอย่างที่ใช้สวิตช์ทรานซิสเตอร์
สวิตช์ควบคุมแสง
วงจรได้รับการออกแบบโดยใช้ทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์เพื่อให้หลอดไฟสว่างขึ้นในสภาพแวดล้อมที่สว่างและปิดในที่มืดและ ตัวต้านทานแบบพึ่งพาแสง (LDR) ในตัวแบ่งที่มีศักยภาพ เมื่อสภาพแวดล้อมมืด ความต้านทานของ LDR สูงขึ้น จากนั้นทรานซิสเตอร์จะปิด เมื่อ LDR สัมผัสกับแสงจ้าความต้านทานจะลดลงจนมีค่าน้อยลงส่งผลให้มีแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นและเพิ่มกระแสพื้นฐานของทรานซิสเตอร์ ตอนนี้ทรานซิสเตอร์เปิดอยู่กระแสของตัวสะสมจะไหลและหลอดไฟจะสว่างขึ้น
สวิตช์ความร้อน
ส่วนประกอบที่สำคัญอย่างหนึ่งในวงจรของสวิตช์ที่ทำงานด้วยความร้อนคือเทอร์มิสเตอร์ เทอร์มิสเตอร์เป็นตัวต้านทานชนิดหนึ่ง ที่ตอบสนองขึ้นอยู่กับอุณหภูมิโดยรอบ ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิต่ำและในทางกลับกัน เมื่อความร้อนถูกนำไปใช้กับเทอร์มิสเตอร์ความต้านทานจะลดลงและกระแสพื้นฐานจะเพิ่มขึ้นตามด้วยการเพิ่มขึ้นของกระแสสะสมและไซเรนจะระเบิด วงจรนี้เหมาะสำหรับเป็นระบบแจ้งเหตุเพลิงไหม้ .
สวิตช์ความร้อน
DC Motor Control (ไดรเวอร์) ในกรณีที่มีแรงดันไฟฟ้าสูง
พิจารณาว่าไม่มีแรงดันไฟฟ้าใช้กับทรานซิสเตอร์จากนั้นทรานซิสเตอร์จะปิดและไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ดังนั้น รีเลย์ ยังคงอยู่ในสถานะปิด จ่ายไฟให้กับมอเตอร์กระแสตรง ถูกป้อนจากขั้วปกติปิด (NC) ของรีเลย์ดังนั้นมอเตอร์จะหมุนเมื่อรีเลย์อยู่ในสถานะปิด การใช้แรงดันไฟฟ้าสูงที่ฐานของทรานซิสเตอร์ BC548 ทำให้การเปิดทรานซิสเตอร์และขดลวดรีเลย์มีพลังงาน
ตัวอย่างการปฏิบัติ
ที่นี่เราจะทราบค่าของกระแสฐานที่จำเป็นในการทำให้ทรานซิสเตอร์อยู่ในสภาพ ON โดยสมบูรณ์ซึ่งโหลดต้องการกระแส 200mA เมื่อค่าอินพุตเพิ่มเป็น 5v นอกจากนี้ควรทราบค่าของ Rb
ค่ากระแสฐานของทรานซิสเตอร์คือ
Ib = Ic / βพิจารณาβ = 200
Ib = 200mA / 200 = 1mA
ค่าความต้านทานพื้นฐานของทรานซิสเตอร์คือ Rb = (Vin - Vbe) / Ib
Rb = (5 - 0.7) / 1 × 10-3
Rb = 4.3kΩ
สวิตช์ทรานซิสเตอร์ใช้กันอย่างแพร่หลายในแอปพลิเคชันต่างๆเช่นการเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่มีกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่หรือแรงดันไฟฟ้าที่มีมูลค่าสูงเช่นมอเตอร์รีเลย์หรือไฟให้มีค่าแรงดันไฟฟ้าต่ำสุด IC แบบดิจิทัลหรือใช้ในประตูลอจิคัลเช่นประตู AND หรือ OR นอกจากนี้เมื่อเอาต์พุตที่ส่งจากลอจิกเกตคือ + 5v ในขณะที่อุปกรณ์ที่ต้องได้รับการควบคุมอาจต้องใช้แรงดันไฟ 12v หรือ 24v
หรือโหลดเช่น DC Motor อาจต้องมีการตรวจสอบความเร็วผ่านพัลส์ต่อเนื่องบางส่วน สวิตช์ทรานซิสเตอร์ช่วยให้การทำงานนี้รวดเร็วและง่ายดายกว่าเมื่อเทียบกับสวิตช์เชิงกลแบบเดิม
ทำไมต้องใช้ทรานซิสเตอร์แทนสวิตช์?
ในขณะที่ใช้ทรานซิสเตอร์แทนสวิตช์แม้กระแสไฟฟ้าฐานเพียงเล็กน้อยจะควบคุมกระแสโหลดที่สูงขึ้นในเทอร์มินัลตัวสะสม การใช้ทรานซิสเตอร์แทนสวิตช์อุปกรณ์เหล่านี้รองรับรีเลย์และโซลีนอยด์ ในขณะที่ในกรณีที่ต้องควบคุมกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าในระดับที่สูงขึ้นจะมีการใช้ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตัน
โดยรวมแล้วเงื่อนไขบางประการที่ใช้ในขณะที่ใช้ทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์คือ
- ในขณะที่ใช้ BJT เป็นสวิตช์จะต้องมีการใช้งานเงื่อนไข ON ที่ไม่สมบูรณ์หรือสมบูรณ์
- ในขณะที่ใช้ทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์ค่าต่ำสุดของกระแสฐานจะควบคุมกระแสโหลดตัวสะสมที่เพิ่มขึ้น
- ในขณะที่ใช้ทรานซิสเตอร์เพื่อสลับเป็นรีเลย์และโซลีนอยด์ควรใช้ไดโอดมู่เล่ย์ดีกว่า
- ในการควบคุมค่าแรงดันหรือกระแสที่มากขึ้นทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันจะทำงานได้ดีที่สุด
และบทความนี้ได้ให้ข้อมูลที่ครอบคลุมและชัดเจนของทรานซิสเตอร์พื้นที่ปฏิบัติการการทำงานเหมือนสวิตช์ลักษณะการใช้งานจริง หัวข้อที่สำคัญและเกี่ยวข้องอื่น ๆ ที่ควรทราบคืออะไร สวิตช์ทรานซิสเตอร์ลอจิกดิจิตอล และการทำงานแผนภาพวงจร?