BJT kiel ŝaltilo

BJT kiel ŝaltilo: difino

BJT (bipola jungta tranzistoro) estas aparato, kiu agas kiel ŝaltilo per regado de la baz-emitra elektra fluo por ŝanĝi la emit-collectoran rezistancon.

Ŝaltilo kreos malfermitan cirkvitan (senfinan rezistancon) en la pozicio 'OFF' kaj fermitan cirkvitan (nulan rezistancon) en la pozicio 'ON'. Simile, en bipola jungta tranzistoro, la regado de la baz-emitra elektra fluo povas farigi la emit-collectoran rezistancon preskaŭ senfinan aŭ preskaŭ nulan.

En la karakteristiko de tranzistoro, estas tri regionoj. Ili estas

• Regiono de tranĉo

• Aktiva regiono

• Saturita regiono

En la aktiva regiono, la kolektora elektra fluo (IC) restas konstanta en larĝa gamo de kolekto-emitera tensio (VCE). Tiu konstanta elektra fluo kaŭzas signifikan energian perdon, se la tranzistoro funkcias en tiu regiono. Ideala ŝaltilo ne havas energian perdon en la stato 'OFF', ĉar la elektra fluo estas nula.

Simile, kiam la ŝaltilo estas 'ON', la tensio tra la ŝaltilo estas nula, do denove ne estas energa perdono. Kiam ni volas ke BJT funkciu kiel ŝaltilo, ĝi devas esti operacitaj tia maniero, ke la energa perdono dum la statoj 'ON' kaj 'OFF' estu preskaŭ nula aŭ tre malalta.

Estas eble nur kiam la tranzistoro funkcias nur en la marginalaj regionoj de la karakteristikoj. La regiono de tranĉo kaj saturita regiono estas du marginalaj regionoj en la karakteristikoj de la tranzistoro. Notu, ke ĉi tio validas por ambaŭ npn kaj pnp tranzistoroj.

En la figuro, kiam la baza elektra fluo estas nula, la kolektora elektra fluo (IC) havas tre malgrandan konstantan valoron en larĝa gamo de kolekto-emitera tensio (VCE). Do, kiam la tranzistoro funkcias kun baza elektra fluo ≤ 0, la kolektora elektra fluo (IC ≈ 0) estas tre eta, pro tio la tranzistoro estas dirata esti en la stato 'OFF', sed samtempe, la energa perdono tra la tranzistora ŝaltilo, IC × VCE, estas neglektebla pro la tre eta IC.

La tranzistoro estas konektita serije kun eliga rezisto RC. Do, la elektra fluo tra la eliga rezisto estas

Se la tranzistoro funkcias kun baza elektra fluo IB3, por kiu la kolektora elektra fluo estas IC1. IC estas malpli ol IC1, do la tranzistoro funkcias en la saturita regiono. Ĉi tie, por iu ajn kolektora elektra fluo malpli ol IC1, estos tre malgranda kolekto-emitera tensio (VCE < VCE1). Do, en ĉi tiu situacio, la elektra fluo tra la tranzistoro estas alta kiel lasta elektra fluo, sed la tensio tra la tranzistoro (VCE < VCE1) estas tre malalta, do la energa perdono en la tranzistoro estas neglektebla.

La tranzistoro agas kiel ŝaltilo 'ON'. Do, por uzi la tranzistoron kiel ŝaltilon, ni devas certigi, ke la aplikata baza elektra fluo estu sufiĉe alta por teni la tranzistoron en la saturita regiono, por kolektora elektra fluo. Do, el la supre priskribita klarigo, ni povas konkludi, ke bipola jungta tranzistoro agas kiel ŝaltilo nur kiam ĝi funkcias en la regiono de tranĉo kaj saturita regiono de siaj karakteristikoj. En ŝaltilo-aplikoj, la aktiva regiono aŭ aktiva regiono de la karakteristikoj estas evitata. Kiel jam dirite, la energa perdono en la tranzistora ŝaltilo estas tre malalta, sed ne nula. Do, ĝi ne estas ideala ŝaltilo, sed akceptata kiel ŝaltilo por specifaj aplikaĵoj.

Kiam oni elektas tranzistoron kiel ŝaltilon, oni devas konsideri ĝian valorigon. Dum la stato 'ON', la tranzistoro devas trakti la tutan lastan elektran fluon. Se tiu elektra fluo superas la sekuran kolekto-emiteran elektran fluentan kapablecon, la tranzistoro povus survarmi kaj detruigi. Dum la stato 'OFF', la tranzistoro devas resisti la malfermit-cirkvit-tension de la lasta, por preveni malfunkcion. Konvena varmkonduto estas esenca por administri varmon. Ĉiu tranzistoro bezonas finitempan tempon por ŝanĝi inter la statoj 'OFF' kaj 'ON'.

Ankaul se la ŝalt-tempo estas tre mallonga, ofte malpli ol kelkaj mikrosekundoj, ĝi ne estas nula. Dum la periodo de ŝalto 'ON', la elektra fluo (IC) pligrandiĝas, dum la kolekto-emitera tensio (VCE) malpligrandiĝas al nulo. Estas momento, kiam ambaŭ elektra fluo kaj tensio estas je ilia maksimumo, kaŭzante maksimuman energian perdon. Tio ankaŭ okazas, kiam oni ŝaltas de 'ON' al 'OFF'. Maksimuma energa perdono okazas dum tiuj transiroj, sed la dissendis energio estas moderata pro la mallonga transiro-periodo. Je malaltaj frekvencoj, la varm-produktado estas administrigebla, sed je altaj frekvencoj, signifika energa perdono kaj varmo okazas.

Notu, ke la varm-produktado ne okazas nur dum la transira kondiĉo, ankaŭ dum stabila stato 'ON' aŭ 'OFF' de la tranzistoro, sed la kvanto de varmo dum stabila stato estas tre malgranda kaj neglektebla.