ట్రాన్సిస్టర్ ఎలక్ట్రానిక్ స్విచ్ - ఆపరేషన్ మరియు స్కీమాటిక్ సూత్రం

పల్స్ పరికరాలలో మీరు తరచుగా ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్లను కనుగొనవచ్చు. ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్‌లు ఫ్లిప్-ఫ్లాప్‌లు, స్విచ్‌లు, మల్టీవైబ్రేటర్లు, నిరోధించే జనరేటర్లు మరియు ఇతర ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్‌లలో కనిపిస్తాయి. ప్రతి సర్క్యూట్‌లో, ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్ దాని పనితీరును నిర్వహిస్తుంది మరియు ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఆపరేషన్ మోడ్‌పై ఆధారపడి, స్విచ్ యొక్క సర్క్యూట్ మొత్తం మారవచ్చు, అయితే ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్ యొక్క ప్రాథమిక స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం క్రింది విధంగా ఉంటుంది:

ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్ యొక్క ఆపరేషన్ యొక్క అనేక ప్రాథమిక రీతులు ఉన్నాయి: సాధారణ క్రియాశీల మోడ్, సంతృప్త మోడ్, కట్-ఆఫ్ మోడ్ మరియు క్రియాశీల రివర్స్ మోడ్. ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్ సర్క్యూట్ ప్రాథమికంగా ఒక సాధారణ ఉద్గారిణి ట్రాన్సిస్టర్ యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్ అయినప్పటికీ, ఈ సర్క్యూట్ సాధారణ యాంప్లిఫైయర్ నుండి ఫంక్షన్ మరియు మోడ్‌లో భిన్నంగా ఉంటుంది.

కీ అప్లికేషన్‌లో, ట్రాన్సిస్టర్ వేగవంతమైన స్విచ్‌గా పనిచేస్తుంది మరియు ప్రధాన స్టాటిక్ స్టేట్‌లు రెండు: ట్రాన్సిస్టర్ ఆఫ్‌లో ఉంది మరియు ట్రాన్సిస్టర్ ఆన్‌లో ఉంది. లాచ్డ్ స్టేట్ - ట్రాన్సిస్టర్ కటాఫ్ మోడ్‌లో ఉన్నప్పుడు తెరవబడిన స్థితి.క్లోజ్డ్ స్టేట్ - ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క సంతృప్త స్థితి లేదా సంతృప్త స్థితికి దగ్గరగా ఉంటుంది, దీనిలో ట్రాన్సిస్టర్ తెరిచి ఉంటుంది. ట్రాన్సిస్టర్ ఒక స్థితి నుండి మరొక స్థితికి మారినప్పుడు, ఇది క్రియాశీల మోడ్, దీనిలో క్యాస్కేడ్‌లోని ప్రక్రియలు నాన్-లీనియర్‌గా ఉంటాయి.

ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క స్టాటిక్ లక్షణాల ప్రకారం స్టాటిక్ స్టేట్స్ వివరించబడ్డాయి. రెండు లక్షణాలు ఉన్నాయి: అవుట్‌పుట్ కుటుంబం - కలెక్టర్-ఉద్గారిణి వోల్టేజ్‌పై కలెక్టర్ కరెంట్ మరియు ఇన్‌పుట్ కుటుంబంపై ఆధారపడటం - బేస్-ఎమిటర్ వోల్టేజ్‌పై బేస్ కరెంట్ ఆధారపడటం.

కటాఫ్ మోడ్ వ్యతిరేక దిశలో ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క రెండు pn జంక్షన్ల పక్షపాతం ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది మరియు లోతైన కటాఫ్ మరియు నిస్సార కటాఫ్ ఉంటుంది. జంక్షన్‌లకు వర్తించే వోల్టేజ్ థ్రెషోల్డ్ కంటే 3-5 రెట్లు ఎక్కువ మరియు ఆపరేటింగ్ ఒకదానికి వ్యతిరేక ధ్రువణతను కలిగి ఉన్నప్పుడు లోతైన విచ్ఛిన్నం. ఈ స్థితిలో, ట్రాన్సిస్టర్ తెరిచి ఉంటుంది మరియు దాని ఎలక్ట్రోడ్ల వద్ద ప్రవాహాలు చాలా తక్కువగా ఉంటాయి.

నిస్సార విరామంలో, ఎలక్ట్రోడ్‌లలో ఒకదానికి వర్తించే వోల్టేజ్ తక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఎలక్ట్రోడ్ ప్రవాహాలు లోతైన విరామం కంటే ఎక్కువగా ఉంటాయి, ఫలితంగా అవుట్‌పుట్ లక్షణం కుటుంబం యొక్క దిగువ వక్రరేఖ ప్రకారం ప్రవాహాలు ఇప్పటికే అనువర్తిత వోల్టేజ్‌పై ఆధారపడి ఉంటాయి. , ఈ వక్రతను "పరిమితం చేసే లక్షణం" అని పిలుస్తారు ...

ఉదాహరణకు, రెసిస్టివ్ లోడ్‌పై పనిచేసే ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క కీ మోడ్ కోసం మేము సరళీకృత గణనను చేస్తాము. ట్రాన్సిస్టర్ రెండు ప్రాథమిక స్థితులలో ఒకదానిలో మాత్రమే ఎక్కువ కాలం ఉంటుంది: పూర్తిగా తెరిచి ఉంటుంది (సంతృప్తత) లేదా పూర్తిగా మూసివేయబడింది (కటాఫ్).

ట్రాన్సిస్టర్ లోడ్ రిలే SRD-12VDC-SL-C యొక్క కాయిల్‌గా ఉండనివ్వండి, దీని కాయిల్ రెసిస్టెన్స్ నామమాత్ర 12 V వద్ద 400 ఓమ్‌లుగా ఉంటుంది.మేము రిలే కాయిల్ యొక్క ప్రేరక స్వభావాన్ని విస్మరిస్తాము, డెవలపర్‌లు తాత్కాలిక ఉద్గారాల నుండి రక్షించడానికి సైలెన్సర్‌ను అందించనివ్వండి, అయితే రిలేలు ఒకసారి మరియు చాలా కాలం పాటు ఆన్ అవుతాయి అనే వాస్తవం ఆధారంగా మేము లెక్కిస్తాము. మేము ఫార్ములా ద్వారా కలెక్టర్ కరెంట్‌ను కనుగొంటాము:

Ik = (Upit-Ukenas) / Rn.

ఎక్కడ: Ik - కలెక్టర్ యొక్క ప్రత్యక్ష ప్రవాహం; Usup — సరఫరా వోల్టేజ్ (12 వోల్ట్లు); యుకెనాస్ - బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్ (0.5 వోల్ట్లు) యొక్క సంతృప్త వోల్టేజ్; Rn - లోడ్ నిరోధకత (400 ఓం).

మేము Ik = (12-0.5) / 400 = 0.02875 A = 28.7 mA పొందుతాము.

విశ్వసనీయత కోసం, పరిమితి కరెంట్ మరియు పరిమితి వోల్టేజ్ కోసం మార్జిన్‌తో ట్రాన్సిస్టర్‌ను తీసుకుందాం. SOT-32 ప్యాకేజీలోని BD139 పని చేస్తుంది. ఈ ట్రాన్సిస్టర్ పారామితులు Ikmax = 1.5 A, Ukemax = 80 V. మంచి మార్జిన్ ఉంటుంది.

28.7 mA యొక్క కలెక్టర్ కరెంట్‌ను అందించడానికి, తగిన బేస్ కరెంట్ అందించాలి.బేస్ కరెంట్ సూత్రం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది: Ib = Ik / h21e, ఇక్కడ h21e అనేది స్టాటిక్ కరెంట్ బదిలీ గుణకం.

ఆధునిక మల్టీమీటర్లు ఈ పరామితిని కొలవడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తాయి మరియు మా విషయంలో ఇది 50. కాబట్టి Ib = 0.0287 / 50 = 574 μA. గుణకం h21e విలువ తెలియకపోతే, విశ్వసనీయత కోసం మీరు ఈ ట్రాన్సిస్టర్ కోసం డాక్యుమెంటేషన్ నుండి కనిష్టాన్ని తీసుకోవచ్చు.

అవసరమైన బేస్ రెసిస్టర్ విలువను నిర్ణయించడానికి. ప్రధాన ఉద్గారిణి యొక్క సంతృప్త వోల్టేజ్ 1 వోల్ట్. దీని అర్థం లాజిక్ మైక్రో సర్క్యూట్ యొక్క అవుట్‌పుట్ నుండి సిగ్నల్ ద్వారా నియంత్రణ నిర్వహించబడితే, దాని వోల్టేజ్ 5 V, అప్పుడు అవసరమైన బేస్ కరెంట్ 574 μA అందించడానికి, 1 V పరివర్తన వద్ద డ్రాప్‌తో, మనకు లభిస్తుంది :

R1 = (Uin-Ubenas) / Ib = (5-1) / 0.000574 = 6968 ఓం

ప్రామాణిక శ్రేణి 6.8 kOhm నిరోధకం యొక్క చిన్న వైపు (కరెంటు పూర్తిగా సరిపోయేలా) ఎంచుకుందాం.

అయితే, ట్రాన్సిస్టర్ వేగంగా మారడానికి మరియు ఆపరేషన్ నమ్మదగినదిగా ఉండటానికి, మేము బేస్ మరియు ఉద్గారిణి మధ్య అదనపు రెసిస్టర్ R2ని ఉపయోగిస్తాము మరియు కొంత శక్తి దానిపై వస్తుంది, అంటే దాని నిరోధకతను తగ్గించడం అవసరం రెసిస్టర్ R1. R2 = 6.8 kΩ తీసుకొని R1 విలువను సర్దుబాటు చేద్దాం:

R1 = (Uin-Ubenas) / (Ib + I (రెసిస్టర్ R2 ద్వారా) = (Uin-Ubenas) / (Ib + Ubenas / R2)

R1 = (5-1) / (0.000574 + 1/6800) = 5547 ఓంలు.

R1 = 5.1 kΩ మరియు R2 = 6.8 kΩ లెట్.

స్విచ్ నష్టాలను గణిద్దాం: P = Ik * Ukenas = 0.0287 * 0.5 = 0.014 W. ట్రాన్సిస్టర్‌కు హీట్‌సింక్ అవసరం లేదు.