Sirkuit Pulsa - Transistor sebagai Sakelar
SEBUAH transistor digunakan sebagai sakelar elektronik dengan menggerakkannya ke dalam saturation atau dalam cut off. Daerah antara keduanya adalah daerah linier. Transistor berfungsi sebagai penguat linier di wilayah ini. Saturasi dan Pemotonganoff negara adalah pertimbangan penting dalam hal ini.
ON & OFF Status Transistor
Ada dua wilayah utama dalam pengoperasian transistor yang dapat kita pertimbangkan sebagai ON dan OFFnegara bagian. Mereka jenuh dan terpotongoffnegara bagian. Mari kita lihat perilaku transistor di kedua status tersebut.
Pengoperasian dalam kondisi Cut-off
Gambar berikut menunjukkan transistor di daerah cut-off.
Ketika basis transistor diberi nilai negatif, transistor dalam keadaan putus. Tidak ada arus kolektor. Oleh karena itu I C = 0.
Tegangan V CC diterapkan di kolektor, muncul di resistor kolektor R C . Karena itu,
V CE = V CC
Operasi di wilayah Saturasi
Gambar berikut menunjukkan transistor di daerah saturasi.
Ketika tegangan basis positif dan transistor masuk ke saturasi, saya C mengalir melalui R C .
Kemudian V CC tetes di R C . Outputnya akan menjadi nol.
$$ I_C = I_ {C (sat)} \: = \: \ frac {V_ {CC}} {R_C} \: dan \: V_ {CE} = 0 $$
Sebenarnya ini kondisi yang ideal. Secara praktis, beberapa arus bocor mengalir. Oleh karena itu kita dapat memahami bahwa transistor berfungsi sebagai sakelar ketika didorong ke saturasi dan memotong daerah dengan menerapkan tegangan positif dan negatif ke basis.
Gambar berikut memberikan penjelasan yang lebih baik.
Amati jalur beban dc yang menghubungkan I C dan V CC . Jika transistor didorong ke dalam saturasi, I C mengalir sepenuhnya dan V CE = 0 yang ditunjukkan oleh titikA.
Jika transistor digerakkan menjadi cut off, I C akan menjadi nol dan V CE = V CC yang ditunjukkan oleh titik B. garis yang menghubungkan titik saturasi A dan cut off B disebut sebagaiLoad line. Karena tegangan yang diterapkan di sini adalah dc, maka disebut sebagaiDC Load line.
Pertimbangan Praktis
Meskipun kondisi yang disebutkan di atas semuanya meyakinkan, ada beberapa batasan praktis agar hasil seperti itu terjadi.
Selama status Cut off
Transistor yang ideal memiliki V CE = V CC dan I C = 0.
Namun dalam praktiknya, arus bocor yang lebih kecil mengalir melalui kolektor.
Karenanya I C akan menjadi beberapa μA.
Ini disebut sebagai Collector Leakage Current yang tentu saja dapat diabaikan.
Selama Keadaan Saturasi
Transistor yang ideal memiliki V CE = 0 dan I C = I C (sat) .
Namun dalam praktiknya, V CE menurun ke beberapa nilai yang disebutknee voltage.
Ketika V CE berkurang lebih dari tegangan lutut, β menurun tajam.
Karena I C = βI B ini menurunkan arus kolektor.
Oleh karena itu arus maksimum I C yang mempertahankan V CE pada tegangan lutut, dikenal sebagaiSaturation Collector Current.
Arus Kolektor Saturasi = $ I_ {C (sat)} \: = \: \ frac {V_ {CC} - V_ {lutut}} {R_C} $
Transistor yang dibuat hanya untuk membuatnya berfungsi untuk tujuan switching disebut sebagai Switching Transistor. Ini berfungsi baik di Saturation atau di wilayah Cut off. Sedangkan dalam keadaan jenuh,collector saturation current mengalir melalui beban dan saat dalam keadaan terputus, collector leakage current mengalir melalui beban.
Mengalihkan Aksi Transistor
Transistor memiliki tiga wilayah operasi. Untuk memahami efisiensi operasi, kerugian praktis harus dipertimbangkan. Jadi mari kita coba mendapatkan gambaran tentang seberapa efisien transistor bekerja sebagai sakelar.
Selama status Cut off (OFF)
Arus Basis I B = 0
CEO I C = I Kolektor saat ini (arus kolektor lekeage)
Rugi Daya = Tegangan Output × Arus Output
$$ = V_ {CC} \ times I_ {CEO} $$
Karena CEO I sangat kecil dan V CC juga rendah, kerugian akan bernilai sangat rendah. Oleh karena itu, transistor berfungsi sebagai sakelar yang efisien dalam keadaan OFF.
Selama keadaan Saturation (ON)
Seperti yang dibahas sebelumnya,
$$ I_ {C (sat)} = \ frac {V_ {CC} - V_ {lutut}} {R_C} $$
Tegangan keluarannya adalah Vknee.
Kehilangan daya = Tegangan Output × Arus Output
$$ = \: V_ {lutut} \ kali I_ {c (sat)} $$
Karena lutut V akan bernilai kecil, kerugiannya rendah. Oleh karena itu, transistor berfungsi sebagai sakelar yang efisien dalam keadaan ON.
Selama wilayah Aktif
Transistor terletak di antara status ON & OFF. Transistor beroperasi sebagai penguat linier dimana perubahan kecil pada arus masukan menyebabkan perubahan besar pada arus keluaran (ΔI C ).
Waktu Beralih
Transistor Switching memiliki pulsa sebagai input dan pulsa dengan sedikit variasi akan menjadi output. Ada beberapa istilah yang harus Anda ketahui tentang pengaturan waktu pulsa output switching. Mari kita membahasnya.
Biarkan durasi pulsa input = T
Ketika pulsa input diterapkan, arus kolektor membutuhkan beberapa waktu untuk mencapai nilai kondisi tunak, karena kapasitansi yang menyimpang. Gambar berikut menjelaskan konsep ini.
Dari gambar di atas,
Time delay(td) - Waktu yang dibutuhkan oleh arus kolektor untuk mencapai dari nilai awalnya hingga 10% dari nilai akhirnya disebut sebagai Time Delay.
Rise time(tr) - Waktu yang dibutuhkan untuk arus kolektor untuk mencapai dari 10% dari nilai awalnya hingga 90% dari nilai akhirnya disebut sebagai Rise Time.
Turn-on time (TON)- Jumlah waktu tunda (t d ) dan waktu naik (t r ) disebut sebagaiTurn-on time.
T ON = t d + t r
Storage time (ts) - Interval waktu antara tepi trailing pulsa input ke 90% dari nilai maksimum output, disebut sebagai Storage time.
Fall time (tf) - Waktu yang dibutuhkan untuk arus kolektor untuk mencapai dari 90% dari nilai maksimumnya hingga 10% dari nilai awalnya disebut sebagai Fall Time.
Turn-off time (TOFF)- Jumlah waktu penyimpanan (t s ) dan waktu musim gugur (t f ) didefinisikan sebagaiTurn-off time.
T OFF = t s + t f
Pulse Width(W) - Durasi waktu pulsa keluaran yang diukur antara dua level 50% dari gelombang naik dan turun didefinisikan sebagai Pulse Width.