Tranzystor jako przełącznik 

O Tranzystor jako przełącznik, Tranzystory to urządzenia używane zazwyczaj do generowania, kontrolowania i wzmacniania sygnałów elektrycznych. Ale czy wiesz, że tranzystory mogą być tym, czego potrzebujesz do swoich zastosowań związanych z przełączaniem? Tak, możemy mieć tranzystor działający jako przełącznik.

Ponadto, łatwo jest użyć tranzystora jako przełącznika w dowolnym obwodzie, i działa on skutecznie do zamykania i otwierania twoich kursów. Plus, możesz użyć zarówno tranzystorów NPN i PNP jako przełączników.

W tym artykule dowiesz się wszystkiego o przełącznikach tranzystorowych i jak działają. Nawet jeśli jest to trochę skomplikowane, rozłożymy to dla Ciebie.

Więc, trzymaj się tam!

Spis treści

Dlaczego używamy tranzystorów jako przełączników

Jak działa przełącznik tranzystorowy?

Tranzystor NPN jako przełącznik

Tranzystor PNP jako przełącznik

Zastosowania

Słowa końcowe

Dlaczego używamy tranzystorów jako przełączników

Mamy różne rodzaje przełączników, w tym przełączniki przyciskowe, przełączniki suwakowe, przełączniki toggle itp. Pomimo różnorodności kontroli, dlaczego używamy tranzystorów jako przełączników? Ponieważ wszystkie przyciski mają te same funkcje, dlaczego wolimy tranzystor?

Przełącznik przyciskowy

Powód jest prosty. Podczas gdy inne przełączniki są głównie mechaniczne, przełączniki tranzystorowe są czysto elektryczne. Tranzystory nie potrzebują interwencji człowieka i mogą włączać się i wyłączać na podstawie dostarczanego prądu.

Obszary działania

Przełączniki tranzystorowe mają dwa regiony działania, w tym region odcięcia i region nasycenia.

Region odcięcia

Dla przełączników tranzystorowych pracujących w regionie odcięcia, warunki pracy to zerowy wyjściowy prąd kolektora (IC), zerowy wejściowy prąd bazy (Ig) i maksymalne napięcie kolektora (VCE). Te warunki pracy powodują, że przez urządzenie nie płynie żaden prąd. Ponadto nad obwodem znajduje się duża warstwa zubożająca, która powoduje całkowite wyłączenie tranzystora.

Charakterystyka odcięcia

Napięcie baza-emiter jest mniejsze niż 0,7v

Złącze baza-kolektor pozostaje w trybie odwróconego biasu.

Również baza i wejście pozostają uziemione (0v).

Złącze baza-emiter również pozostaje w trybie reverse bias

VOUT = VCE = VCC = "1"

Przełącznik tranzystora jest całkowicie wyłączony

Tutaj tranzystory pracują jako otwarty przełącznik

Nie ma przepływu prądu kolektora (IC = 0)

Tak naprawdę przełącznik tranzystorowy pracujący w rejonie odcięcia lub w trybie OFF ma swoje dwa złącza pracujące w trybach odwrotnego biasu. Dodatkowo, jeśli używasz tranzystora PNP, potencjał emitera będzie szkodliwy dla bazy.

Region nasycenia

Kiedy twój tranzystor działa w regionie nasycenia, pozostaje w trybie forwarding bias, pozwalając serii wyników na wygenerowanie małej warstwy zubożenia. Ponadto, umożliwi to przepływ maksymalnego prądu przez tranzystor. Tym samym, umieszczając przełącznik tranzystora w stanie pełnego włączenia. Wyniki, które prowadzą do tego efektu obejmują; zastosowany maksymalny prąd bazy= maksymalny prąd kolektora= minimalny spadek napięcia kolektor-emiter.

Charakterystyka nasycenia

Można podłączyć wejście i bazę do VCC

Przełącznik tranzystora jest w stanie pełnego włączenia

Napięcie baza-emiter jest większe niż 0.7v

Złącze baza-kolektor pozostaje w trybie forwarding bias

Złącze baza-emiter pozostaje w trybie forwarding bias

Idealne nasycenie to VCE= 0

Tutaj tranzystor pracuje jako zamknięty przełącznik.

Maksymalny przepływ prądu kolektora = IC= VCC/RL)

VOUT = VCE = 0

Tak więc tranzystor pracujący w trybie On lub w obszarze nasycenia będzie miał swoje dwa złącza pracujące w trybie forwarding bias. W przypadku tranzystorów PNP, potencjał nadajnika podstawowego musi być pozytywny

jak działają przełączniki tranzystorów

Jeśli tranzystor działa jako przełącznik SPST (single-single-drop) półprzewodnikowy, można wysłać zerowy sygnał na podstawę tranzystora i ustawić go w trybie wyłączenia Po wyłączeniu działa jako przełącznik otwarty, który zapobiega przepływowi prądu zerowego kolektora

Kiedy wywierasz dodatni sygnał na biegun bazowy, ustawia tranzystor na tryb prowadzenia Następnie tranzystory stają się zamkniętymi przełącznikami, które umożliwiają przepływ maksymalnego prądu przez obwód

Istnieje również prosty sposób przełączania się między zasilaniem równoważnym a wysokowydajnym Wszystko co musisz zrobić, to bezpośrednio uziemić terminal nadajnika tranzystora i dopasować tranzystor do wyjścia zbiorczego

Jeśli użyjesz przełącznika tranzystora w ten sposób, możesz obniżyć wysokie napięcie do podłoża Dzięki temu można kontrolować dowolne obciążenie podłączone do obwodu

Rura krystaliczna NPN jako przełącznik

Interesujące jest to, że można użyć zarówno tranzystorów PNP, jak i NPN jako przełączników

Działanie przełącznika występuje tylko wtedy, gdy wystarczające napięcie jest dostarczane do podstawy tranzystora Ponadto, gdy między emitowanym a ziemią jest wystarczająco dużo napięcia, napięcie emitowanego do kolektora będzie równe 0 Z tego powodu tranzystory będą używane jako zwarcia

Dodatkowo zastosowanie napięcia zerowego na wejściu spowoduje, że tranzystor będzie działał w obszarze odcięcia, dzięki czemu będzie otwarty Można użyć punktu odniesienia, aby połączyć obciążenie z wyjściem przełącznika, do którego jest podłączony przełącznik

Transistory podłączone umożliwiają przepływ prądu przez obciążenie do ziemi

Wykres obwodu tranzystora NPN jako przełącznika

tranzystor PNP jako przełącznik

Transistory PNP działają jako przełączniki podobne do tranzystorów NPN Różnica polega jednak na tym, że prąd wypływa z dna W związku z tym w przypadku konfiguracji z ujemnym uziemieniem można użyć tego przełącznika do manipulowania klamrami

Ponadto w przypadku tranzystorów PNP baza zawsze znajduje się w trybie odchylenia ujemnego opartym na emitowaniu

W przypadku działania przełącznika PNP prąd przepływa tylko przy ujemnym napięciu podstawowym Dlaczego, Pułkowniku ponieważ łączysz tranzystor z przełącznikiem wyjściowym za pomocą punktu odniesienia W związku z tym, gdy tranzystor prowadzący przepływa przez tranzystor z bieguna źródłowego, a następnie do ziemi

Wykres obwodu tranzystora PNP jako przełącznika

Transistor do przełącznika Ledd

Można również użyć tranzystorów, aby włączyć i wyłączyć diody LED To działa w ten sposób

Gdy przełącznik końcowy bieguna bazowego jest włączony, żaden prąd nie przepływa przez biegun bazowy Tak więc tranzystory będą działać w strefie zamknięcia Dlatego tranzystory będą otwarte, diody LED pozostaną zamknięte

Zamiast tego, gdy przełącznik jest ustawiony na zamknięty, prąd biegunowy przepływa przez tranzystor i zmienia jego działanie na obszar nasycony Oznacza to, że diody LED otwierają się

Ponadto można użyć oporu, aby ograniczyć prąd przepływający przez podstawę do diody LED, aby uniknąć uszkodzeń klamry Ponadto można dopasować jasność diod LED, zmieniając rezystancję w ścieżce prądu biegunowego

Wykres obwodu Led tranzystora do przełącznika

tranzystory do obsługi przekaźników

Interesujące jest to, że można sterować przekaźnikami za pomocą tranzystorów Dzięki małemu układowi można zasilać cewkę przekaźnika z jednym tranzystorem, co pozwala uniknąć dodatkowych obciążeń

Dane wejściowe, które wprowadzasz w biegunie podstawowym, muszą wprowadzać tranzystory w tryb nasycony, aby działały W związku z tym można zasilać cewkę i manipulować stykami przekaźnika

Nagłe usunięcie zasilania z obciążeń indukcyjnych może utrzymać wysokie napięcie na cewce przekaźnika. Dodatkowo, utrzymujące się wysokie napięcie może potencjalnie zniszczyć twój obwód. Z tego powodu będziesz musiał podłączyć diodę równolegle z obciążeniem indukcyjnym. Na szczęście, można użyć tego, aby zabezpieczyć swój kurs przed napięciami generowanymi przez obciążenie indukcyjne.

Schemat obwodu tranzystora do sterowania przekaźnikiem

Tranzystor do napędu silników

Wreszcie, możesz użyć tranzystora do regulacji i kontroli prędkości silnika prądu stałego. Dodatkowo, możesz to zrobić jednokierunkowo, przełączając tranzystor w częstych odstępach czasu.

Należy pamiętać, że silnik DC jest również obciążeniem indukcyjnym. Dlatego będziesz musiał sparować go z diodą, jeśli chcesz zabezpieczyć swój obwód.

Teraz możesz włączać i wyłączać silnik DC, po prostu przełączając tranzystor z rejonów nasycenia do odcięcia. Dodatkowo, możesz zmieniać tranzystor przy zmiennych częstotliwościach, aby kontrolować prędkość silnika od niskiej do pełnej prędkości.

Tranzystory do napędu silników Schemat połączeń

Zastosowania

Rzeczywiście, podstawowym zastosowaniem przełącznika tranzystorowego jest kontrolowanie przepływu mocy z jednej części obwodu do drugiej. Zasadniczo, działanie tranzystora w regionach nasycenia lub odcięcia stworzy efekt off/on każdego mechanicznego przełącznika. Inne zastosowania przełącznika tranzystorowego obejmują:

Cyfrowe bramki logiczne

Cyfrowe bramki logiczne

Obwody mostka H

Oscylatory

Oscylator

Współpraca z urządzeniami wysokonapięciowymi, takimi jak silniki, diody LED i przekaźniki

Przekaźnik

Słowa końcowe

W skrócie, tranzystory mogą służyć jako elektryczna wersja przełączników mechanicznych, które działają w oparciu o prąd, a nie fizyczny dotyk. W rzeczywistości przełączniki tranzystorowe mogą mieć wiele różnych zastosowań, nawet więcej niż kilka wymienionych powyżej.

Chociaż łatwo jest użyć przełącznika tranzystorowego, upewnij się, że używasz diody zamachowej, gdy masz do czynienia z obciążeniami indukcyjnymi - aby nie uszkodzić obwodu.

Jeśli chcesz zrobić przełącznik tranzystorowy do prostego obwodu i masz jeszcze jakieś pytania, skontaktuj się z nami, a my chętnie pomożemy.