Bipolar Junction Transistors (auch bekannt als BJTs) kann als Verstärker, Filter, Gleichrichter, Oszillator oder sogar als Schalter verwendet werden, den wir im ersten Abschnitt als Beispiel behandeln. Der Transistor arbeitet als Verstärker oder andere lineare Schaltung, wenn der Transistor in den linearen Bereich vorgespannt ist. Der Transistor kann als Schalter verwendet werden, wenn er in den Sättigungs-und Abschaltbereichen voreingenommen ist., Dadurch kann Strom in anderen Teilen einer Schaltung fließen (oder nicht).
Da der Kollektorstrom eines Transistors proportional durch seinen Basisstrom begrenzt ist, kann er als eine Art stromgesteuerter Schalter verwendet werden. Ein relativ kleiner Elektronenfluss, der durch die Basis des Transistors gesendet wird, hat die Fähigkeit, Kontrolle über einen viel größeren Elektronenfluss durch den Kollektor auszuüben.
Verwenden eines BJT als Schalter: Ein Beispiel
Angenommen, wir hatten eine Lampe, die wir mit einem Schalter ein-und ausschalten wollten. Eine solche Schaltung wäre extrem einfach, wie in der Abbildung unten (a).,
Zur Veranschaulichung setzen wir anstelle des Schalters einen Transistor ein, um zu zeigen, wie er den Elektronenfluss durch die Lampe steuern kann. Denken Sie daran, dass der gesteuerte Strom durch einen Transistor zwischen Kollektor und Emitter gehen muss.
Da es der Strom durch die Lampe ist, den wir steuern möchten, müssen wir den Kollektor und den Emitter unseres Transistors dort positionieren, wo sich die beiden Kontakte des Schalters befanden., Wir müssen auch sicherstellen, dass sich der Strom der Lampe gegen die Richtung des Emitterpfeilsymbols bewegt, um sicherzustellen, dass die Übergangs-Vorspannung des Transistors wie in der Abbildung unten (b) korrekt ist.
(a) mechanische schalter, (b) NPN transistor schalter, (c) PNP transistor schalter.
Ein PNP-Transistor hätte auch für den Job gewählt werden können. Seine Anwendung ist in der obigen Abbildung (c) gezeigt.
Die Wahl zwischen NPN-und PNP ist wirklich willkürlich., Alles, was zählt, ist, dass die richtigen Stromrichtungen beibehalten werden, um eine korrekte Übergangs-Vorspannung zu gewährleisten (Elektronenfluss gegen den Pfeil des Transistorsymbols).
In den obigen Abbildungen ist die Basis beider BJT nicht mit einer geeigneten Spannung verbunden, und es fließt kein Strom durch die Basis. Folglich kann sich der Transistor nicht einschalten. Vielleicht wäre es am einfachsten, einen Schalter zwischen den Basis-und Kollektordrähten des Transistors wie in Abbildung (a) unten anzuschließen.
Transistor: (a) cutoff, Lampe off; (b) gesättigt, Lampe auf.,
Cutoff vs Gesättigte Transistoren
Wenn der Schalter wie in Abbildung (a) geöffnet ist, bleibt das Basisdraht des Transistors „schwebend“ (nicht mit irgendetwas verbunden) und es fließt kein Strom durch. In diesem Zustand soll der Transistor abgeschnitten sein.
Wenn der Schalter wie in Abbildung (b) geschlossen ist, kann Strom von der Basis zum Emitter des Transistors durch den Schalter fließen. Dieser Basisstrom ermöglicht einen viel größeren Stromfluss vom Kollektor zum Emitter und beleuchtet so die Lampe., In diesem Zustand des maximalen Stromkreises soll der Transistor gesättigt sein.
Es mag natürlich sinnlos erscheinen, einen Transistor in dieser Kapazität zur Steuerung der Lampe zu verwenden. Ein normaler Schalter genügt die Funktion anstelle eines Transistors.
Warum einen Transistor verwenden, um Strom zu steuern?
Hier können zwei Punkte gemacht werden. Erstens ist die Tatsache, dass, wenn auf diese Weise verwendet, die Schalterkontakte müssen nur behandeln, was wenig Basisstrom notwendig ist, um den Transistor einzuschalten; der Transistor selbst behandelt den größten Teil des Stroms der Lampe., Dies kann ein wichtiger Vorteil sein, wenn der Schalter eine niedrige Strombelastung hat: Ein kleiner Schalter kann verwendet werden, um eine relativ hohe Strombelastung zu steuern.
Noch wichtiger ist, dass das Stromsteuerverhalten des Transistors es uns ermöglicht, etwas völlig anderes zum Ein-oder Ausschalten der Lampe zu verwenden. Betrachten Sie die folgende Abbildung, in der ein Paar Solarzellen 1 V bereitstellt, um die 0,7 V Basis-Emitter-Spannung des Transistors zu überwinden, um den Basisstromfluss zu verursachen, der wiederum die Lampe steuert.
Solarzelle dient als Lichtsensor.,
Oder wir könnten ein Thermoelement (viele in Reihe geschaltet) verwenden, um den erforderlichen Grundstrom bereitzustellen, um den Transistor in der folgenden Abbildung einzuschalten.
Ein einzelnes Thermoelement liefert weniger als 40 mV. Viele in Serie könnten mehr als den 0,7-V-Transistor VBE erzeugen, um den Grundstromfluss und den daraus resultierenden Kollektorstrom zur Lampe zu verursachen.,
Selbst ein Mikrofon (siehe Abbildung unten) mit genügend Spannung und Strom (von einem Verstärker) Ausgang könnte den Transistor einschalten, vorausgesetzt, sein Ausgang wird von AC zu DC gleichgerichtet, so dass der Emitter-Basis-PN-Übergang innerhalb des Transistors immer vorwärts voreingenommen ist:
Das verstärkte Mikrofonsignal wird auf DC gleichgerichtet, um die Basis des Transistors zu verzerren und einen größeren Kollektorstrom bereitzustellen.
Der Punkt sollte inzwischen ziemlich offensichtlich sein., Jede ausreichende Gleichstromquelle kann verwendet werden, um den Transistor einzuschalten, und diese Stromquelle muss nur ein Bruchteil des Stroms sein, der zur Erregung der Lampe benötigt wird.
Hier sehen wir, dass der Transistor nicht nur als Schalter, sondern auch als echter Verstärker funktioniert: Mit einem relativ stromarmen Signal wird eine relativ große Menge an Leistung gesteuert. Bitte beachten Sie, dass die tatsächliche Leistung für die Beleuchtung der Lampe von der Batterie rechts neben dem Schaltplan stammt., Es ist nicht so, als ob der kleine Signalstrom von der Solarzelle, dem Thermoelement oder dem Mikrofon magisch in eine größere Menge an Leistung umgewandelt wird. Vielmehr steuern diese kleinen Stromquellen einfach die Leistung der Batterie, um die Lampe anzuzünden.
Die BJT as Switch REVIEW:
- Transistoren können als Schaltelemente zur Steuerung von Gleichstrom an eine Last verwendet werden. Der geschaltete (gesteuerte) Strom fließt zwischen Emitter und Kollektor; Der Steuerstrom geht zwischen Emitter und Basis.,
- Wenn ein Transistor Nullstrom durchläuft, befindet er sich in einem Zustand der Abschaltung (vollständig nicht leitend).
- Wenn ein Transistor einen maximalen Strom durchläuft, befindet er sich in einem Sättigungszustand (vollständig leitend).
VERWANDTE ARBEITSBLATT:
- Bipolar-Junction-Transistoren als Schalter Arbeitsblatt