Hvað eru kostir og gallar við notkun NPN rafstjarna?

NPN trannsistora notkunarsamrunar og ósamrunar

NPN trannsitör (NPN Transistor) eru tvíhliðir samþvera sem víðtæklega notaðir eru í ýmsum rafkerfum. Þeir bestuðu af tveimur N-tegundar samböndum og einu P-tegundar samböndum, oft notaðir fyrir sterkingu á skilaboðum eða sem skiptingarefni. Hér er yfirferð yfir helstu notkunarsamruna og ósamruna við notkun NPN trannsitora:

Notkunarsamrunar

• Einfaldur til að keyra:Basi (Base) NPN trannsitors er framstefnt spennaður hlutspenningi miðað við útgefanda (Emitter), þ.a. smá jákvæður straumur eða spenna á basinu getur stýrt stórum straumi milli sökkunar (Collector) og útgefanda. Þetta gerir NPN trannsitora mjög einföldum til að keyra, sérstaklega fyrir neðri hliðar skiptingarefni.

• Hár vinningur:NPN trannsitorar hafa hátt straumvinning (β eða hFE), sem þýðir að litill basistraumur getur stýrt mikið stærri sökkunarstraumi. Þessi hávinnings eiginleiki gerir NPN trannsitora fullkomna fyrir forstækkarakerfi og skiptingarefni.

• Lág markmyndunarspenningur:Á markmyndunarskilyrðum er sökkunar-útgefandaspenningur (Vce(sat)) NPN trannsitors venjulega lágr, frá 0,2V upp í 0,4V. Þetta hjálpar til við að minnka orkunotkun, sérstaklega í hágildisströmu kerfum, vegna þess að lágur markmyndunarspenningur læsir mun aðskildara hitaproduksjón.

• Widely Available and Cost-Effective:NPN trannsitorar eru algengastu tvíhliða samþverarnir, með fjölbreyttum gerðum í boði á markaðnum á sameiginlega lágu verðum. Almennir NPN trannsitoragerðir eru 2N2222, BC547, TIP120 o.fl.

• Þegar neðri hliðar skiptingarefni:NPN trannsitorar eru venjulega notaðir í neðri hliðar skiptingauppsetningar, þar sem útgefandi er jöfur og sökkunarmynd er tengd belti. Þessi uppsetning gerir það auðvelt að stýra jöfunartengingunni, sem gerir NPN trannsitora fullkomna fyrir að keyra relays, LEDs, motorar og aðra tæki.

• Góð hitastöðugheit:Samanborðað við PNP trannsitora, sýna NPN trannsitorar betri staðbundið á hæðum hitum, sérstaklega á markmyndunarskilyrðum. Þetta gerir NPN trannsitora frekar kostgjarn í hítuvæðum umhverfum.

Ósamrunar

• Krefst framstefnt spennaðs spennu:Basinn á NPN trannsitori þarf að vera framstefnt spennaður hlutspenningi miðað við útgefanda til að virkja trannsitorann. Þetta þýðir að aukin orkunotkun eða spenna má vera nauðsynlegt til að veita basistraum. Til dæmis, í efri hliðar skiptingarkerfum, verður basispennan NPN trannsitors að vera hærri en beltspenningin, sem getur aukin flóknari rafrás.

• Ekki fullkomn fyrir efri hliðar skiptingarkerfi:NPN trannsitorar eru ekki fullkomn fyrir efri hliðar skiptingarkerfi vegna þess að útgefandinn þarf að vera jöfur eða tengdur við lægra potens. Ef þú þarft að stýra belti frá orkuhliðinni (hápotenshliðinni), eru PNP trannsitorar eða MOSFETar venjulega valdir. Fyrir efri hliðar skiptingarkerfi krefst NPN trannsitorar auknar lykkjuhefslu eða boost kerfi til að keyra basinn.

• Basistraumnotkun:Þrátt fyrir að NPN trannsitorar hafa hátt straumvinning, þarf að nota sumar basistraum til að stýra sökkunarstraumi. Í ultra-lágorkukerfum þar sem orkunotkun er mikilvæg, getur þessi basistraum verið atriði. Samanburðar við MOSFETar sem notast ekki næstan af gategangandi straumi þegar þeir eru virkir.

• Hitastigið áhrif:Þrátt fyrir að NPN trannsitorar fara vel á hæðum hitum, eru þeir ennþá áhrif af hitastigsviklingum. Sem hitastiginn stækkar, geta breytt trannsitors eiginleikar (líkt og straumvinningur og markmyndunarspenningur), sem getur leiðt til munar á vinnslu eða óstöðugheit. Auknar kjalaræðslu eða hitastigssamsvarakerfi gætu verið nauðsynleg í hítuvæðum umhverfum.

• Hraðar takmarkanir:NPN trannsitorar hafa sérstaklega hægri skiptingahraða, sérstaklega í hágildisströmu kerfum. Þetta er vegna þess að innri öryggismenn (rafmagns og hól) tekur tíma til að safna og drekka. Þrátt fyrir að nútímamiklar hraðar NPN trannsitorar hafa bætt sig, gætu MOSFETar eða IGBTar verið fullkomnari fyrir hágildisfrekari kerfi.

• Parasitiskur kapasitív áhrif:NPN trannsitorar hafa parasitiska kapasiti, sérstaklega á milli sökkunar og basins. Þessir parasitiska kapasiti geta átt áhrif á trannsitors vinnslu við hágildisfrekansefni, sem leiðir til munar á vinningi eða svifun. Í hágildisfrekansefnakerfi gætu verið nauðsynleg aðgerðir til að minnka áhrif þessa parasitiska kapasita.

Viðeigandi atburðir

• Neðri hliðar skiptingarkerfi: NPN trannsitorar eru fullkomn fyrir neðri hliðar skiptingarkerfi, eins og að keyra LEDs, relays, motorar o.fl. Í þessari uppsetningu er útgefandi jöfur, sökkunarmynd tengd belti, og basi tengdur við stýringarkerfi með straumtakmarkaðri.

• Forstækkarakerfi: Vegna síns hár vinningar, eru NPN trannsitorar víðtæklega notaðir í hljóðforstækkarum, starfshlutum og aðrar rásir sem stækka veika inntaksmerki.

• Logic Level Shifting: NPN trannsitorar geta verið notaðir til að umbreyta lágspenna merki í hágildisspenningar eða til að flytja logic levels til að keyra stærri belti.

• Straummat og varnakerfi: NPN trannsitorar geta verið notaðir í straummatakerfum, þar sem straumur sem fer í gegnum trannsitorinn er mældur til að framkvæma ofstraumsvarnir.

Samantekt

NPN trannsitorar eru víðtæklega notaðir tvíhliðir samþverar með notkunarsamruna eins og einföldni við að keyra, hár vinningur, lágur markmyndunarspenningur, víðtæk aðgengi og kostgjarn. Þeir eru sérstaklega fullkomn fyrir neðri hliðar skiptingarkerfi og forstækkarakerfi. En þeir hafa líka takmarkanir, eins og þörf fyrir framstefnt spennaða spennu, óþægileiki fyrir efri hliðar skiptingarkerfi, basistraumnotkun, hitastigið áhrif, hraðar takmarkanir og áhrif parasitiska kapasita. Við að velja trannsitor, er mikilvægt að metja þessa pros og cons og athuga hvort aðrar tegundir trannsitora (líkt og PNP trannsitorar eða MOSFETar) gætu bætt samþykkt við sérstök hönnunar kröfur.