BJT როგორც სიჩქარის რელე

BJT-ის როლი გამრთველის როგორც განმარტება

BJT (ბიპოლარული ჯუნქციური ტრანზისტორი) განიხილება როგორც გამრთველი, რომელიც კონტროლირებს ბაზის-ემიტორის დენით ემიტორ-კოლექტორის წინააღმდეგობას.

გამრთველი ქმნის ღია წრეხაზს (უსასრულო წინააღმდეგობა), როდესაც ის "გამრთილი" და შემოკრული წრეხაზს (ნულოვანი წინააღმდეგობა), როდესაც ის "ჩართული". ანალოგიურად, ბიპოლარულ ჯუნქციურ ტრანზისტორში ბაზის-ემიტორის დენის კონტროლით შეიძლება გახადოთ ემიტორ-კოლექტორის წინააღმდეგობა თითქმის უსასრულო ან თითქმის ნულოვანი.

ტრანზისტორის ხარისხში არის სამი რეგიონი. ისინი არის:

• გათიშვის რეგიონი

• აქტიური რეგიონი

• სათავისუფლო რეგიონი

აქტიურ რეგიონში კოლექტორის დენი (IC) დარჩება მუდმივი ფართო დიაპაზონში კოლექტორ-ემიტორის ძაბვის (VCE) შეცვლისას. ეს მუდმივი დენი იწვევს დიდ ენერგიის დაკარგვას, თუ ტრანზისტორი ამ რეგიონში მუშაობს. იდეალურ გამრთველს არ აქვს ენერგიის დაკარგვა გამრთილი მდგომარეობისას, რადგან დენი ნულია.

ანალოგიურად, როდესაც გამრთველი ჩართულია, გამრთველზე ძაბვა ნულოვანია, ამიტომ არ არსებობს ენერგიის დაკარგვა. როდესაც BJT-ს გამრთველის როლში გამოყენება გვინდა, ის უნდა მუშაოს ისე, რომ ჩართული და გამრთილი მდგომარეობისას ენერგიის დაკარგვა იყოს თითქმის ნულოვანი ან ძალიან დაბალი.

ეს შესაძლებელია მხოლოდ მაშინ, როდესაც ტრანზისტორი მუშაობს ხარისხის ზღვის რეგიონში. გათიშვის რეგიონი და სათავისუფლო რეგიონი არის ორი ზღვის რეგიონი ტრანზისტორის ხარისხში. შეიძლება შეიტანოთ, რომ ეს გამოიყენება ნამდვილი npn და pnp ტრანზისტორებისთვის.

რიგით, როდესაც ბაზის დენი ნულოვანია, კოლექტორის დენი (IC) აქვს ძალიან პატარა მუდმივი მნიშვნელობა ფართო დიაპაზონში კოლექტორ-ემიტორის ძაბვის (VCE) შეცვლისას. ასე რომ, როდესაც ტრანზისტორი მუშაობს ბაზის დენით ≤ 0, კოლექტორის დენი (IC ≈ 0) ძალიან პატარაა, ამიტომ ტრანზისტორი განიხილება როგორც გამრთილი, მაგრამ ენერგიის დაკარგვა ტრანზისტორის გამრთველზე, ანუ IC × VCE, არასახიფათოა ძალიან პატარა IC-ის გამო.

ტრანზისტორი შეერთებულია სერიით გამომტაცებელ წინააღმდეგობა RC-თან. ამიტომ დენი გამომტაცებელ წინააღმდეგობაზე არის

თუ ტრანზისტორი მუშაობს ბაზის დენით IB3-ით, რომელიც კოლექტორის დენი IC1-ს აქვს. IC ნაკლებია IC1-ზე, მაშინ ტრანზისტორი მუშაობს სათავისუფლო რეგიონში. აქ, ნებისმიერი კოლექტორის დენი IC1-ზე ნაკლები მდგომარეობისას, იქნება ძალიან პატარა კოლექტორ-ემიტორის ძაბვა (VCE < VCE1). ამიტომ ამ მდგომარეობაში ტრანზიტორის დენი იქნება ისეთივე როგორც ტვირთის დენი, მაგრამ ტრანზისტორის ზედა ძაბვა (VCE < VCE1) ძალიან დაბალი იქნება, ამიტომ ტრანზისტორის ენერგიის დაკარგვა არასახიფათოა.

ტრანზისტორი იქცევა როგორც ჩართული გამრთველი. ასე რომ, როდესაც გვინდა ტრანზისტორი გამრთველის როლში გამოვიყენოთ, უნდა დავრწმუნდეთ, რომ გამოყენებული ბაზის დენი საკმარისად დიდია, რათა ტრანზისტორი დარჩეს სათავისუფლო რეგიონში კოლექტორის დენისთვის. ამიტომ, ზემოთ მოყვანილი განმარტების საფუძველზე, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ბიპოლარული ჯუნქციური ტრანზისტორი იქცევა როგორც გამრთველი მხოლოდ მაშინ, როდესაც ის მუშაობს გათიშვის და სათავისუფლო რეგიონში თავის ხარისხში. გამრთველის გამოყენებაში აქტიური რეგიონი ან აქტიური რეგიონი ხარისხის შემთხვევაში არ გამოიყენება. როგორც უკვე ვთქვით, ტრანზისტორის გამრთველის ენერგიის დაკარგვა ძალიან დაბალია, მაგრამ არ არის ნულოვანი. ასე რომ, ეს არ არის იდეალური გამრთველი, მაგრამ არის მიღებული გამრთველი კონკრეტული გამოყენებებისთვის.

როდესაც ტრანზისტორი გამრთველის როლში გამოიყენება, უნდა გაითვალისწინოთ მისი რეიტინგი. ჩართული მდგომარეობისას ტრანზისტორი უნდა დაუმართოს მთელი ტვირთის დენი. თუ ეს დენი აღემატება სასურველ კოლექტორ-ემიტორის დენის ერთეულებს, ტრანზისტორი შეიძლება დაგათერდეს და დაინგრავეს. გამრთილი მდგომარეობისას ტრანზისტორი უნდა გადაიტაცოს ტვირთის ღია წრეხაზის ძაბვა, რათა დაიცვას დაშლა. საჭირო არის შესაბამისი თერმოსინკი თერმოენერგიის მართვისთვის. თითოეული ტრანზისტორი იღებს სასრულ დროს გამრთველის რეჟიმებს შორის გადართვისთვის.

თუმცა გადართვის დრო ძალიან მოკლეა, ხშირად ნაკლები რამდენიმე მიკროსეკუნდი, მაგრამ არ არის ნულოვანი. ჩართული რეჟიმის დროს დენი (IC) ზრდას იღებს, როდესაც კოლექტორ-ემიტორის ძაბვა (VCE) შემცირდება ნულისკენ. არსებობს მომენტი, როდესაც დენი და ძაბვა მაქსიმალურია, რაც იწვევს მაქსიმალურ ენერგიის დაკარგვას. ეს ხდება ასევე ჩართულიდან გამრთილისკენ გადართვისას. მაქსიმალური ენერგიის დაკარგვა ხდება ამ გადართვების დროს, მაგრამ დაკარგული ენერგია მოდერნირებულია მოკლე გადართვის პერიოდის გამო. დაბალი სიხშირეების შემთხვევაში თერმოენერგიის გენერირება მართვადია, მაგრამ მაღალი სიხშირეების შემთხვევაში დიდი ენერგიის დაკარგვა და თერმოენერგია ხდება.

უნდა შეიძლოს შენიშვნა, რომ თერმოენერგიის გენერირება ხდება არამียง ტრანზიტური პერიოდისას, არამედ ტრანზისტორის სტეიდიურ ჩართული ან გამრთილი მდგომარეობისას, მაგრამ სტეიდიურ პერიოდში დაკარგული თერმოენერგია ძალიან პატარაა და არასახიფათოა.