วงจรพัลส์ - ทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์
ก transistor ใช้เป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์โดยการขับเข้า saturation หรือใน cut off. พื้นที่ระหว่างทั้งสองนี้คือพื้นที่เชิงเส้น ทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นแอมพลิฟายเออร์เชิงเส้นในภูมิภาคนี้ ความอิ่มตัวและการตัดoff รัฐเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญในเรื่องนี้
สถานะเปิดและปิดของทรานซิสเตอร์
มีสองภูมิภาคหลักในการทำงานของทรานซิสเตอร์ซึ่งเราสามารถพิจารณาได้ว่าเป็น ON และ OFFรัฐ พวกเขาอิ่มตัวและตัดoffรัฐ ให้เรามาดูพฤติกรรมของทรานซิสเตอร์ในสองสถานะนั้น
การทำงานในเงื่อนไขการตัด
รูปต่อไปนี้แสดงทรานซิสเตอร์ในพื้นที่ตัด
เมื่อฐานของทรานซิสเตอร์ได้รับค่าลบทรานซิสเตอร์จะเข้าสู่สถานะตัดขาด ไม่มีกระแสสะสม ดังนั้นฉันC = 0
แรงดันไฟฟ้า V CCนำไปใช้ที่เก็บปรากฏทั่วสะสมต้านทาน R C ดังนั้น,
V CE = V CC
การทำงานในภูมิภาคอิ่มตัว
รูปต่อไปนี้แสดงทรานซิสเตอร์ในบริเวณอิ่มตัว
เมื่อแรงดันไฟฟ้าฐานเป็นบวกและทรานซิสเตอร์จะเข้าสู่ความอิ่มตัวของสีผมซีไหลผ่าน R C
แล้ว V CCลดลงทั่ว R C ผลลัพธ์จะเป็นศูนย์
$$ I_C = I_ {C (sat)} \: = \: \ frac {V_ {CC}} {R_C} \: และ \: V_ {CE} = 0 $$
จริงๆแล้วนี่เป็นเงื่อนไขในอุดมคติ ในทางปฏิบัติกระแสไฟฟ้ารั่วไหล ดังนั้นเราจึงเข้าใจได้ว่าทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นสวิตช์เมื่อขับเคลื่อนเข้าสู่ความอิ่มตัวและตัดบริเวณโดยใช้แรงดันไฟฟ้าบวกและลบกับฐาน
รูปต่อไปนี้ให้คำอธิบายที่ดีกว่า
สังเกตเส้นโหลด dc ที่เชื่อมต่อฉันCและ V CC หากทรานซิสเตอร์ถูกขับเคลื่อนให้อิ่มตัว I Cจะไหลอย่างสมบูรณ์และ V CE = 0 ซึ่งระบุด้วยจุดA.
ถ้าทรานซิสเตอร์ถูกขับเข้าไปตัด I Cจะเป็นศูนย์และ V CE = V CCซึ่งระบุด้วยจุด B เส้นที่เชื่อมต่อกับจุดอิ่มตัว A และตัด B เรียกว่าเป็นLoad line. เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ที่นี่คือ dc จึงเรียกว่า asDC Load line.
ข้อควรพิจารณาในทางปฏิบัติ
แม้ว่าเงื่อนไขดังกล่าวข้างต้นจะน่าเชื่อถือ แต่ก็มีข้อ จำกัด ในทางปฏิบัติบางประการเพื่อให้ผลลัพธ์ดังกล่าวเกิดขึ้น
ในระหว่างสถานะ Cut off
ทรานซิสเตอร์ในอุดมคติคือ V CE = V CCและ I C = 0
แต่ในทางปฏิบัติกระแสไฟฟ้ารั่วขนาดเล็กจะไหลผ่านตัวสะสม
ดังนั้น I Cจะเป็นไม่กี่μA
นี้เรียกว่าเป็น Collector Leakage Current ซึ่งแน่นอนว่าเล็กน้อย
ในระหว่างสภาวะอิ่มตัว
ทรานซิสเตอร์เหมาะมี V CE = 0 และฉันC = ฉันC (นั่ง)
แต่ในทางปฏิบัติ V CEจะลดลงเป็นค่าที่เรียกว่าknee voltage.
เมื่อ V CEลดลงมากกว่าแรงดันไฟฟ้าที่หัวเข่าβจะลดลงอย่างรวดเร็ว
เมื่อ I C = βI Bสิ่งนี้จะลดกระแสของตัวสะสม
ดังนั้นกระแสไฟฟ้าสูงสุด I Cซึ่งรักษา V CEที่แรงดันไฟฟ้าที่หัวเข่าจึงเรียกว่าSaturation Collector Current.
ตัวสะสมความอิ่มตัวปัจจุบัน = $ I_ {C (sat)} \: = \: \ frac {V_ {CC} - V_ {knee}} {R_C} $
ทรานซิสเตอร์ที่ประดิษฐ์ขึ้นเพื่อให้ทำงานเพื่อการสลับเท่านั้นเรียกว่าเป็น Switching Transistor. สิ่งนี้ใช้ได้ทั้งในความอิ่มตัวหรือในภูมิภาคที่ถูกตัดออก ในขณะที่อยู่ในสถานะอิ่มตัวcollector saturation current ไหลผ่านโหลดและในขณะที่อยู่ในสถานะตัดไฟ collector leakage current ไหลผ่านโหลด
การสลับการกระทำของทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์มีการทำงานสามส่วน เพื่อให้เข้าใจถึงประสิทธิภาพของการดำเนินงานจะต้องพิจารณาความสูญเสียในทางปฏิบัติ ดังนั้นให้เราลองทำความเข้าใจว่าทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นสวิตช์ได้อย่างมีประสิทธิภาพเพียงใด
ในระหว่างสถานะตัด (ปิด)
ฐานปัจจุบัน I B = 0
ตัวสะสมปัจจุบัน I C = I CEO (กระแสไฟรั่วของนักสะสม)
การสูญเสียพลังงาน = แรงดันขาออก×กระแสไฟขาออก
$$ = V_ {CC} \ times I_ {CEO} $$
เนื่องจาก I CEOมีขนาดเล็กมากและ V CCก็ต่ำการสูญเสียจะมีมูลค่าต่ำมาก ดังนั้นทรานซิสเตอร์จึงทำงานเป็นสวิตช์ที่มีประสิทธิภาพในสถานะปิด
ระหว่างสถานะความอิ่มตัว (ON)
ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้
$$ I_ {C (sat)} = \ frac {V_ {CC} - V_ {knee}} {R_C} $$
แรงดันขาออกคือ Vknee.
การสูญเสียพลังงาน = แรงดันขาออก×กระแสไฟขาออก
$$ = \: V_ {knee} \ times I_ {c (sat)} $$
เนื่องจาก V เข่ามีค่าน้อยการสูญเสียจึงต่ำ ดังนั้นทรานซิสเตอร์จึงทำงานเป็นสวิตช์ที่มีประสิทธิภาพในสถานะเปิด
ระหว่าง Active region
ทรานซิสเตอร์อยู่ระหว่างสถานะเปิดและปิด ทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นแอมพลิฟายเออร์เชิงเส้นซึ่งการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของกระแสอินพุตทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาดใหญ่ในกระแสเอาต์พุต (ΔI C )
เวลาในการเปลี่ยน
ทรานซิสเตอร์ Switching มีพัลส์เป็นอินพุตและพัลส์ที่มีรูปแบบไม่กี่รูปแบบจะเป็นเอาต์พุต มีคำศัพท์บางคำที่คุณควรทราบเกี่ยวกับการกำหนดเวลาของพัลส์เอาต์พุตแบบสวิตชิ่ง ให้เราผ่านพวกเขาไป
ให้ระยะเวลาพัลส์อินพุต = T
เมื่อพัลส์อินพุตถูกนำไปใช้กระแสของตัวเก็บรวบรวมจะใช้เวลาสักครู่ในการเข้าถึงค่าสถานะคงที่เนื่องจากความจุหลงทาง รูปต่อไปนี้อธิบายแนวคิดนี้
จากรูปด้านบน
Time delay(td) - เวลาที่ตัวเก็บรวบรวมกระแสไฟฟ้าเข้าถึงจากค่าเริ่มต้นถึง 10% ของค่าสุดท้ายเรียกว่าเป็น Time Delay.
Rise time(tr) - เวลาที่ใช้ในการเก็บกระแสไฟฟ้าถึงจาก 10% ของค่าเริ่มต้นถึง 90% ของค่าสุดท้ายเรียกว่า Rise Time.
Turn-on time (TON)- ผลรวมของการหน่วงเวลา (t d ) และเวลาที่เพิ่มขึ้น (t r ) เรียกว่าเป็นTurn-on time.
T ON = เสื้อd + เสื้อr
Storage time (ts) - ช่วงเวลาระหว่างขอบต่อท้ายของพัลส์อินพุตถึง 90% ของค่าสูงสุดของเอาต์พุตเรียกว่า Storage time.
Fall time (tf) - เวลาที่ใช้ในการเก็บกระแสไฟฟ้าจาก 90% ของค่าสูงสุดถึง 10% ของค่าเริ่มต้นเรียกว่า Fall Time.
Turn-off time (TOFF)- ผลรวมของเวลาในการจัดเก็บ (t s ) และเวลาตก (t f ) ถูกกำหนดให้เป็นTurn-off time.
T ปิด = t s + เสื้อf
Pulse Width(W) - ระยะเวลาของพัลส์เอาท์พุทที่วัดได้ระหว่างสองระดับ 50% ของรูปคลื่นที่เพิ่มขึ้นและลดลงถูกกำหนดเป็น Pulse Width.