BJT bilang Switch

Pagsasalamin ng BJT bilang Switch

Ang BJT (bipolar junction transistor) ay isang aparato na gumagana bilang switch sa pamamagitan ng pagkontrol ng base-emitter current upang baguhin ang emitter-collector resistance.

Ang switch ay lumilikha ng bukas na circuit (walang katapusang resistance) kapag nasa posisyong 'OFF' at isang maikling circuit (sero resistance) kapag nasa posisyong 'ON'. Gayunpaman, sa isang bipolar junction transistor, ang pagkontrol ng base-emitter current ay maaaring gawing halos walang katapusang o halos sero ang emitter-collector resistance.

Sa mga katangian ng transistor, mayroong tatlong rehiyon. Ito ay

• Cutoff Region

• Active Region

• Saturation Region

Sa active region, ang collector current (IC) ay mananatiling pantay sa malawak na saklaw ng collector-emitter voltage (VCE). Ang konstanteng current na ito ay nagdudulot ng mahalagang pagkawala ng lakas kung ang transistor ay gumagana sa rehiyong ito. Ang ideal na switch ay walang pagkawala ng lakas kapag OFF, dahil ang current ay sero.

Gayunpaman, kapag nasa ON ang switch, ang voltage sa ibabaw ng switch ay sero, kaya wala ring pagkawala ng lakas. Kapag nais nating gamitin ang BJT bilang switch, kailangang ito ay gumana sa paraang ang pagkawala ng lakas sa panahon ng ON at OFF condition ay halos sero, o napakaliit.

Ito lamang ay posible kapag ang transistor ay gumagana sa marginal na rehiyon ng mga katangian. Ang cutoff region at saturation region ay dalawang marginal na rehiyon sa mga katangian ng transistor. Tandaan na ito ay tumutugon sa parehong npn transistors at pnp transistors.

Sa larawan, kapag ang base current ay sero, ang collector current (IC) ay may napakaliit na konstanteng halaga sa malawak na saklaw ng collector-emitter voltage (VCE). Kaya kapag ang transistor ay ginagamit na may base current ≤ 0, ang collector current (IC ≈ 0) ay napakaliit, kaya sinasabing nasa OFF condition ang transistor ngunit sa parehong oras, ang pagkawala ng lakas sa ibabaw ng transistor switch i.e. IC × VCE ay hindi maituturing dahil sa napakaliit na IC.

Ang transistor ay konektado sa serye kasama ang output resistance RC. Kaya, ang current sa pamamagitan ng output resistance ay

Kapag ang transistor ay ginagamit na may base current I B3 kung saan ang collector current ay IC1. Ang IC ay mas maliit kaysa sa IC1, kaya ang transistor ay ginagamit sa saturation region. Dito, para sa anumang collector current na mas maliit kaysa sa IC1, magkakaroon ng napakaliit na collector-emitter voltage (VCE < VCE1). Kaya sa sitwasyong ito, ang current sa pamamagitan ng transistor ay sobrang mataas na load current, ngunit ang voltage sa ibabaw ng transistor (VCE < VCE1) ay napakaliit, kaya ang pagkawala ng lakas sa transistor ay hindi maituturing.

Ang transistor ay gumagana bilang ON switch. Kaya para gamitin ang transistor bilang switch, dapat siguraduhin na ang inilapat na base current ay sapat na mataas upang panatilihin ang transistor sa saturation region, para sa collector current. Kaya, mula sa nabanggit na paliwanag, maaari tayong humantong na ang bipolar junction transistor ay gumagana bilang switch lamang kapag ito ay ginagamit sa cutoff at saturation region ng mga katangian nito. Sa application ng switching, iniiwasan ang active region o active region ng mga katangian. Tulad ng sinabi natin, ang pagkawala ng lakas sa transistor switch ay napakaliit pero hindi sero. Kaya, hindi ito isang ideal na switch ngunit tinatanggap bilang switch para sa tiyak na aplikasyon.

Kapag pinili ang transistor bilang switch, isaalang-alang ang rating nito. Sa panahon ng ON state, kailangan ng transistor na handlin ang buong load current. Kung ang current na ito ay lampa sa ligtas na capacity ng collector-emitter current, maaaring mainit at mabigo ang transistor. Sa panahon ng OFF state, kailangan ng transistor na makataas ang open circuit voltage ng load upang maiwasan ang breakdown. Mahalagang magkaroon ng angkop na heat sink upang mapaghandaan ang init. Ang bawat transistor ay kumukuha ng limitadong oras upang magbago sa pagitan ng OFF at ON states.

Bagama't ang oras ng switching ay napakaliit, madalas mas mababa sa ilang microseconds, hindi ito sero. Sa panahon ng ON switch period, ang current (IC) ay tumataas habang ang collector-emitter voltage (VCE) ay bumababa patungo sa zero. May isang sandali kung saan ang parehong current at voltage ay nasa kanilang pinakamataas, nagdudulot ng peak power loss. Ito rin ang nangyayari kapag nagbabago mula ON to OFF. Ang maximum power loss ay nangyayari sa mga transition na ito, ngunit ang enerhiyang dinidissipate ay moderate dahil sa maikling transition period. Sa mababang frequencies, ang paggawa ng init ay manageable, ngunit sa mataas na frequencies, nangyayari ang significant power loss at init.

Dapat tandaan na ang paggawa ng init ay hindi lang nangyayari sa transient condition kundi pati na rin sa steady ON o OFF condition ng transistor ngunit ang dami ng init sa steady condition ay napakaliit at hindi maituturing.