BJT kā slēdzis

BJT kā pārslēguma definīcija

BJT (divpolu savienojuma tranzistora) definīcija ir ierīce, kas darbojas kā pārslēgums, kontrolējot bāzes-emitera strāvu, lai mainītu emitera-kolektora upitību.

Pārslēgums veido atvērtu kontūru (bezgalīgu upitību), kad tas atrodas pozīcijā "IZSLĒGTS", un īsu kontūru (nulles upitību), kad tas atrodas pozīcijā "IESLĒGTS". Līdzīgi, divpolu savienojuma tranzistorā, kontrolējot bāzes-emitera strāvu, var padarīt emitera-kolektora upitību gandrīz bezgalīgu vai gandrīz nulles.

Tranzistora raksturlielumi satur trīs reģionus. Tie ir

• Atslēgšanas reģions

• Aktīvais reģions

• Saturošanas reģions

Aktīvajā reģionā kolektorā strāva (IC) paliek nemainīga plašā kolektora-emitera sprieguma (VCE) diapazonā. Šī nemainīgā strāva rada nozīmīgu jaudas zudumu, ja tranzistors darbojas šajā reģionā. Ideālais pārslēgums nav jaudas zudumu, kad tas atslēgts, jo strāva ir nulle.

Līdzīgi, kad pārslēgums ir ieslēgts, uz pārslēguma spriegums ir nulle, tādēļ arī jaudas zudumi ir nulle. Kad vēlamies, lai BJT darbotos kā pārslēgums, tam jādarbojas tā, lai jaudas zudumi gan ieslēgtā, gan atslēgtā stāvoklī būtu gandrīz nulle vai ļoti mazi.

Tas ir iespējams tikai tad, ja tranzistors darbojas tikai raksturlielumu robežreģionos. Atslēgšanas reģions un saturošanas reģions ir divi robežreģioni tranzistora raksturlielumos. Ņemiet vērā, ka tas attiecas gan uz npn tranzistoriem, gan pnp tranzistoriem.

Attēlā, kad bāzes strāva ir nulle, kolektorā strāva (IC) ir ļoti maza nemainīga vērtība plašā kolektora-emitera sprieguma (VCE) diapazonā. Tātad, kad tranzistors darbojas ar bāzes strāvu ≤ 0, kolektorā strāva (IC ≈ 0) ir ļoti maza, tāpēc tranzistors tiek saukts par atslēgtu, bet vienlaikus jaudas zudumi tranzistora pārslēguma vietā, t.i., IC × VCE, ir negaidāmi mazi, tā kā IC ir ļoti mazs.

Tranzistors ir savienots sērijā ar izvades upitību RC. Tātad, caur izvades upitību strāva ir

Ja tranzistors darbojas ar bāzes strāvu I B3, kam atbilst kolektorā strāva IC1, un IC ir mazāka par IC1, tad tranzistors darbojas saturošanas reģionā. Turklāt, jebkuram kolektorā strāvas vērtībai, kas ir mazāka par IC1, būs ļoti mazs kolektora-emitera spriegums (VCE < VCE1). Tātad šajā situācijā, caur tranzistoru strāva ir tikpat liela kā slodzes strāva, bet tranzistora virsotnes spriegums (VCE < VCE1) ir ļoti zems, tāpēc tranzistora jaudas zudumi ir negaidāmi mazi.

Tranzistors darbojas kā ieslēgtais pārslēgums. Tātad, lai izmantotu tranzistoru kā pārslēgumu, jānodrošina, ka piemērotā bāzes strāva ir pietiekami liela, lai uzturētu tranzistoru saturošanas reģionā, pie noteiktās kolektorā strāvas. No šī apraksta var secināt, ka divpolu savienojuma tranzistors darbojas kā pārslēgums tikai tad, ja tas darbojas atslēgšanas un saturošanas reģionā. Pārslēguma lietojumā aktīvais reģions vai aktīvais raksturlielumu reģions tiek izvairīts. Kā jau minēts, tranzistora pārslēguma jaudas zudumi ir ļoti mazi, bet ne nulle. Tātad, tas nav ideāls pārslēgums, bet tiek pieņemts kā pārslēgums konkrētos lietojumos.

Izvēloties tranzistoru kā pārslēgumu, ņemiet vērā tās raksturlielumus. Ieslēgtā stāvoklī tranzistors jāspēj apstrādāt visu slodzes strāvu. Ja šī strāva pārsniedz drošo kolektora-emitera strāvas jaudu, tranzistors var pārsildīties un bojāties. Atslēgtā stāvoklī tranzistors jāspēj izturēt slodzes atvērtās kontūras spriegumu, lai novērstu bojāšanos. Piemērots sildīšanās sēds ir būtisks, lai pārvaldītu siltumu. Katram tranzistoram ir nepieciešams galīgs laiks, lai pārslēgtos no atslēgtā uz ieslēgtu stāvokli.

Lai arī pārslēguma laiks ir ļoti īss, bieži mazāks par dažiem mikrosekundēm, tas nav nulle. Ieslēgšanas laikā strāva (IC) palielinās, bet kolektora-emitera spriegums (VCE) samazinās līdz nullei. Ir brīdis, kad gan strāva, gan spriegums sasniedz savu maksimumu, radoši maksimālos jaudas zudumus. Tas notiek arī, mainoties no ieslēgtā uz atslēgtu stāvokli. Maksimālie jaudas zudumi notiek šajos pārejas periodos, bet enerģijas izplūdes ir mērenas, tāpēc ka pārejas periods ir īss. Zemās frekvences gadījumā siltuma rašana ir kontrolējama, bet augstās frekvences gadījumā notiek nozīmīgi jaudas zudumi un siltums.

Jāatzīmē, ka siltuma rašana notiek ne tikai pārejas stāvoklī, bet arī pastāvīgā ieslēgtā vai atslēgtā stāvoklī, taču pastāvīgā stāvoklī siltuma daudzums ir ļoti mazs un negaidāmi mazs.