ट्रांजिस्टर इलेक्ट्रॉनिक स्विच - संचालन और योजनाबद्ध का सिद्धांत

पल्स उपकरणों में आप अक्सर ट्रांजिस्टर स्विच पा सकते हैं। ट्रांजिस्टर स्विच फ्लिप-फ्लॉप, स्विच, मल्टीवीब्रेटर, ब्लॉकिंग जनरेटर और अन्य इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में पाए जाते हैं। प्रत्येक सर्किट में, ट्रांजिस्टर स्विच अपना कार्य करता है, और ट्रांजिस्टर के ऑपरेशन मोड के आधार पर, स्विच का सर्किट एक पूरे के रूप में बदल सकता है, लेकिन ट्रांजिस्टर स्विच का मूल योजनाबद्ध आरेख इस प्रकार है:

ट्रांजिस्टर स्विच के संचालन के कई बुनियादी तरीके हैं: सामान्य सक्रिय मोड, संतृप्ति मोड, कट-ऑफ मोड और सक्रिय रिवर्स मोड। हालांकि ट्रांजिस्टर स्विच सर्किट मूल रूप से एक सामान्य एमिटर ट्रांजिस्टर एम्पलीफायर सर्किट है, यह सर्किट एक विशिष्ट एम्पलीफायर से फ़ंक्शन और मोड में भिन्न होता है।

एक प्रमुख अनुप्रयोग में, ट्रांजिस्टर एक तेज़ स्विच के रूप में कार्य करता है, और मुख्य स्थिर अवस्थाएँ दो हैं: ट्रांजिस्टर बंद है और ट्रांजिस्टर चालू है। लैच्ड स्टेट - ओपन स्टेट जब ट्रांजिस्टर कटऑफ मोड में होता है।बंद अवस्था - ट्रांजिस्टर की संतृप्ति अवस्था या संतृप्ति के करीब की अवस्था, जिसमें ट्रांजिस्टर खुला होता है। जब ट्रांजिस्टर एक राज्य से दूसरे राज्य में स्विच करता है, तो यह एक सक्रिय मोड होता है जिसमें कैस्केड में प्रक्रियाएं गैर-रैखिक होती हैं।

ट्रांजिस्टर की स्थिर विशेषताओं के अनुसार स्टेटिक स्टेट्स का वर्णन किया गया है। दो विशेषताएं हैं: आउटपुट परिवार - कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज पर कलेक्टर करंट की निर्भरता और इनपुट परिवार - बेस-एमिटर वोल्टेज पर बेस करंट की निर्भरता।

कटऑफ मोड को विपरीत दिशा में ट्रांजिस्टर के दो पीएन जंक्शनों के बायसिंग की विशेषता है, और एक गहरी कटऑफ और एक उथली कटऑफ है। एक गहरा टूटना तब होता है जब जंक्शनों पर लगाया जाने वाला वोल्टेज थ्रेशोल्ड से 3-5 गुना अधिक होता है और ऑपरेटिंग के विपरीत ध्रुवीयता होती है। इस अवस्था में, ट्रांजिस्टर खुला होता है, और इसके इलेक्ट्रोड पर धाराएँ बहुत कम होती हैं।

उथले ब्रेक में, इलेक्ट्रोड में से किसी एक पर लागू वोल्टेज कम होता है और इलेक्ट्रोड धाराएं गहरे ब्रेक की तुलना में अधिक होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप आउटपुट विशेषता परिवार के निचले वक्र के अनुसार धाराएं पहले से ही लागू वोल्टेज पर निर्भर होती हैं। , इस वक्र को "सीमित विशेषता" कहा जाता है ...

उदाहरण के लिए, हम ट्रांजिस्टर के प्रमुख मोड के लिए एक सरल गणना करेंगे जो प्रतिरोधी भार पर काम करेगा। एक ट्रांजिस्टर लंबे समय तक केवल दो बुनियादी अवस्थाओं में से एक में रहेगा: पूरी तरह से खुला (संतृप्ति) या पूरी तरह से बंद (कटऑफ)।

बता दें कि ट्रांजिस्टर लोड रिले SRD-12VDC-SL-C का कॉइल है, जिसका नाममात्र 12 V पर कॉइल प्रतिरोध 400 ओम होगा।हम रिले कॉइल की आगमनात्मक प्रकृति को अनदेखा करते हैं, डेवलपर्स को क्षणिक उत्सर्जन से बचाने के लिए एक साइलेंसर प्रदान करते हैं, लेकिन हम इस तथ्य के आधार पर गणना करेंगे कि रिले एक बार और बहुत लंबे समय तक चालू रहेंगे। हम सूत्र द्वारा संग्राहक धारा पाते हैं:

इक = (उपित-उकेनास) / आरएन।

कहाँ: इक - कलेक्टर का प्रत्यक्ष प्रवाह; Usup — आपूर्ति वोल्टेज (12 वोल्ट); उकेनास - द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर (0.5 वोल्ट) की संतृप्ति वोल्टेज; आरएन - भार प्रतिरोध (400 ओम)।

हमें Ik = (12-0.5) / 400 = 0.02875 A = 28.7 mA मिलता है।

निष्ठा के लिए, आइए एक ट्रांजिस्टर को सीमित वर्तमान और सीमित वोल्टेज के मार्जिन के साथ लें। SOT-32 पैकेज में एक BD139 काम करेगा। इस ट्रांजिस्टर के पैरामीटर Ikmax = 1.5 A, Ukemax = 80 V हैं। एक अच्छा मार्जिन होगा।

28.7 mA का कलेक्टर करंट प्रदान करने के लिए, एक उपयुक्त बेस करंट प्रदान किया जाना चाहिए। बेस करंट सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है: Ib = Ik / h21e, जहाँ h21e स्थिर करंट ट्रांसफर गुणांक है।

आधुनिक मल्टीमीटर आपको इस पैरामीटर को मापने की अनुमति देते हैं, और हमारे मामले में यह 50 था। इसलिए इब = 0.0287 / 50 = 574 μA। यदि गुणांक h21e का मान अज्ञात है, तो विश्वसनीयता के लिए आप इस ट्रांजिस्टर के लिए प्रलेखन से न्यूनतम ले सकते हैं।

आवश्यक आधार प्रतिरोधक मान निर्धारित करने के लिए। मुख्य उत्सर्जक का संतृप्ति वोल्टेज 1 वोल्ट है। इसका मतलब यह है कि यदि लॉजिक माइक्रोक्रिकिट के आउटपुट से सिग्नल द्वारा नियंत्रण किया जाता है, जिसका वोल्टेज 5 V है, तो 574 μA का आवश्यक बेस करंट प्रदान करने के लिए, 1 V संक्रमण पर एक बूंद के साथ, हम प्राप्त करते हैं :

आर1 = (यूइन-उबेनास) / इब = (5-1) / 0.000574 = 6968 ओम

आइए मानक श्रृंखला 6.8 kOhm रोकनेवाला के छोटे पक्ष को चुनें (ताकि वर्तमान पूरी तरह से पर्याप्त हो)।

लेकिन, ट्रांजिस्टर को तेजी से स्विच करने के लिए और ऑपरेशन विश्वसनीय है, हम बेस और एमिटर के बीच एक अतिरिक्त रोकनेवाला R2 का उपयोग करेंगे, और कुछ शक्ति उस पर गिरेगी, जिसका अर्थ है कि प्रतिरोध को कम करना आवश्यक है रोकनेवाला R1। आइए R2 = 6.8 kΩ लें और R1 का मान समायोजित करें:

R1 = (Uin-Ubenas) / (Ib + I (प्रतिरोधक R2 के माध्यम से) = (Uin-Ubenas) / (Ib + Ubenas / R2)

R1 = (5-1) / (0.000574 + 1/6800) = 5547 ओम।

चलो R1 = 5.1 kΩ और R2 = 6.8 kΩ।

आइए स्विच लॉस की गणना करें: P = Ik * Ukenas = 0.0287 * 0.5 = 0.014 W। ट्रांजिस्टर को हीटसिंक की आवश्यकता नहीं होती है।