BJT bilang Switch

Pagsasalarawan ng BJT bilang Switch

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

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

Sa mga katangian ng transistor, may tatlong rehiyon. Sila ay

• Cutoff Region

• Active Region

• Saturation Region

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

Kapareho, kapag nasa ON ang switch, ang voltage sa paligid ng switch ay sero, kaya wala ring power loss. Kapag gusto nating gumana ang BJT bilang switch, kailangan itong gumana sa paraan na ang power loss sa panahon ng ON at OFF condition ay halos sero, o napakababa.

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

Sa larawan, kapag zero ang base current, ang collector current (IC) ay may napakaliit na constant value para sa malawak na saklaw ng collector-emitter voltage (VCE). Kaya kapag ginagamit ang transistor na may base current ≤ 0, ang collector current (IC ≈ 0) ay napakaliit, kaya ang transistor ay nasa OFF condition, ngunit sa parehong oras, ang power loss sa paligid ng transistor switch i.e. IC × VCE ay hindi masyadong significant dahil sa napakaliit na IC.

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

Kapag ginagamit ang transistor na may base current I B3 kung saan ang collector current ay IC1. IC ay mas mababa kaysa IC1, kaya ang transistor ay gumagana sa saturation region. Dito, para sa anumang collector current na mas mababa kaysa IC1, magiging napakaliit ang collector-emitter voltage (VCE < VCE1). Kaya sa sitwasyong ito, ang current sa pamamagitan ng transistor ay mahusay na mataas, ngunit ang voltage sa paligid ng transistor (VCE < VCE1) ay napakaliit, kaya ang power loss sa transistor ay hindi masyadong significant.

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 nating masabi na ang bipolar junction transistor ay gumagana bilang switch lamang kapag ito ay gumagana sa cutoff at saturation region ng mga katangian. Sa switching application, ang active region o active region ng mga katangian ay iniiwasan. Gayunpaman, ang power loss 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, isaisip ang rating nito. Sa panahon ng ON state, kailangan ng transistor na handlin ang buong load current. Kung ang current na ito ay lumampas sa ligtas na collector-emitter current capacity, maaaring mainit at sirain ang transistor. Sa panahon ng OFF state, kailangan ng transistor na tanggihan ang open circuit voltage ng load upang maiwasan ang breakdown. Mahalaga ang tamang heat sink para sa pag-manage ng init. Bawat transistor ay kinakailangan ng limitadong oras upang mag-switch sa pagitan ng OFF at ON states.

Bagama't ang switching time ay napakabreve, madalas na mas kaunti kaysa 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 sero. May isang sandaling ang parehong current at voltage ay nasa kanilang maximum, nagdudulot ng peak power loss. Ito rin ang nangyayari kapag nag-switch mula ON patungo sa OFF. Ang maximum power loss ay nangyayari sa mga transition na ito, ngunit ang enerhiyang dinissipate ay moderate dahil sa maikling transition period. Sa mababang frequency, ang pag-generate ng init ay manageable, ngunit sa mataas na frequency, ang significant power loss at init ay nangyayari.

Dapat tandaan na, ang pag-generate ng init ay hindi lang nangyayari sa transient condition kundi pati na rin sa steady ON o OFF condition ng transistor, ngunit ang halaga ng init sa steady condition ay napakaliit at negligible.