BJT sem flókkari

BJT sem skiptari: Skýring

BJT (bipólískur spennuskiptari) er skilgreind sem tæki sem virkar sem skiptari með því að stjórna straum í grunn-stungur til að breyta viðmótsspönnu milli stungurs og úttaks.

Skiptari býr til opnann rás (óendanleg viðmótsspönn) þegar hann er á „OFF“-stöðu og lokuð rás (viðmótsspönn núll) þegar hann er á „ON“-stöðu. Sama gildir um bipólískan spennuskiptara, þar sem stjórnun straums í grunn-stungur getur gert viðmótsspönnuna milli stungurs og úttaks næst óendanleg eða næst núll.

Á spennuskiptaraeiginleikum eru þrír svæði. Þau eru

• Brottnings-svæði

• Virkt svæði

• Metnings-svæði

Í virku svæðinu heldur úttaksskjalstrákur (IC) fast yfir víða spönnusvið milli úttaks og stungurs (VCE). Þessi fasti straum getur valdið mikilli orkuslátu ef spennuskiptarin er keyrt í þessu svæði. Ídealiskt hefur skiptari enga orkuslátu þegar hann er á „OFF“, vegna þess að straumurinn er núll.

Líka, þegar skiptari er á „ON“, er spönnin yfir skiptaran núll, svo engin orkuslátu kemur upp. Þegar við viljum að BJT verki sem skiptari, þarf að keyra hann þannig að orkuslátan í „ON“ og „OFF“-stöðu sé næst ekki eða mjög lága.

Þetta er aðeins mögulegt þegar spennuskiptarin er keyrt í enda-svæðum eiginleika. Brottnings-svæði og metnings-svæði eru tvö enda-svæði í spennuskiptaraeiginleikum. Athugið að þetta gildir bæði fyrir npn-spennuskiptara og pnp-spennuskiptara.

Á myndinni, þegar grunnstraumurinn er núll, er úttaksskjalstraumurinn (IC) með mjög litla fastgildi fyrir víða spönnusvið milli úttaks og stungurs (VCE). Þegar spennuskiptarin er keyrt með grunnstraum ≤ 0, er úttaksskjalstraumurinn (IC ≈ 0) mjög litill, svo spennuskiptarin er sagt vera á „OFF“-stöðu, en samtidis er orkuslátan yfir skiptaran, IC × VCE, hæfilega lítil vegna mjög litils IC.

Spennuskiptarin er tengdur í rað með úttaksviðmiðlara RC. Þar af leiðandi er straumur gegnum úttaksviðmiðlara

Ef spennuskiptarin er keyrt með grunnstraum IB3 fyrir sér úttaksskjalstraumurinn er IC1. Ef IC er lægra en IC1, þá er spennuskiptarin keyrt í metnings-svæðinu. Hér er fyrir allan úttaksskjalstraum sem er lægri en IC1, vænt viðmótsspönn (VCE < VCE1). Þar af leiðandi er straumur gegnum spennuskiptarin eins háur og hlekkjastraumur, en spönnin yfir spennuskiptaran (VCE < VCE1) er mjög lága, svo orkuslátan í spennuskiptaran er hæfilega lítil.

Spennuskiptarin fer eins og skiptari sem er á „ON“. Til að nota spennuskiptarin sem skiptari skal vissuð að grunnstraumurinn sé nokkuð háur til að halda spennuskiptarin í metnings-svæðinu fyrir úttaksskjalstraum. Af þessu má draga niðurstöðu að bipólískur spennuskiptari fer eins og skiptari aðeins þegar hann er keyrt í brottnings- og metnings-svæðum eiginleika. Í skiptingarforritum er virkt svæðið undanskilið. Svona sem við höfum sagt, er orkuslátan í spennuskiptarisvifti hæfilega lítil en ekki núll. Svo það er ekki ídealiskt skiptari en er tekið fyrir skiptari í ákveðnum forritum.

Þegar valið er spennuskiptari sem skiptari, skal athuga hans mælingar. Í „ON“-stöðu þarf spennuskiptarin að takast við fullu hlekkjastraumi. Ef þessi straumur fer yfir örugga viðmótstraumspönnina, getur spennuskiptarin ofhitið og brotið sig. Í „OFF“-stöðu þarf spennuskiptarin að takast við opinbera spönnu hlekksins til að forðast brot. Hitaskipti er nauðsynlegt til að stjórna hita. Hver spennuskiptari tekur ákveðin tíma til að skipta milli „OFF“ og „ON“-stöðu.

Þó skiptitíminn sé mjög stuttur, oft undir nokkrum mikrosekúndum, er hann ekki núll. Í „ON“-skiptatímabili stækkar straumur (IC) en spönnin milli úttaks og stungurs (VCE) minnkar að núlli. Það er augnablik þegar bæði straumur og spönn eru á hámarki, sem valdar orkuslátu á toppmarki. Þetta gerist líka þegar skiptið er frá „ON“ til „OFF“. Mest orkuslátu kemur fram í þessum skiptum, en orkurafþráðurinn er mælanlegur vegna stuttu skiptatímans. Á lágu tíðni er hitagjöf stjórnanleg, en á hári tíðni kemur mikil orkuslátu og hiti.

Þarf að merkja að hitagjöf kemur ekki einungis í skiptitímum heldur einnig í staðfestu „ON“ eða „OFF“-stöðu spennuskiptarans, en magnið hiti í staðfestu stöðu er hæfilega lítið og hæfilega ljótlegt.