将晶体管作为开关工作

在这个晶体管教程中,我们将学习晶体管作为开关的工作原理。欧宝官网app苹果下载ob直播app开关和放大是晶体管的两个应用领域,晶体管作为开关是许多数字电路的基础。我们将学习晶体管ob直播app的不同工作模式(有源、饱和和截止),晶体管如何作为开关工作(NPN和PNP)和一些使用晶体管作为开关的实际应用电路。

介绍

晶体管是三层,三末端半导体器件,其通常用于信号放大和切换操作。作为其中一个重要的电子设备之一,晶体管已在巨大的应用中使用,例如嵌入式系统,数字电路和控制系统。

你可以在数字和模拟领域找到晶体管,因为它们广泛用于不同的应用用途,如开关电路,放大器电路,电源电路,数字逻辑电路,稳压器,振荡器电路等。

本文主要讨论了晶体管的开关作用,并对晶体管作为开关的作用作了简要的说明。

关于BJT的简要说明

晶体管有两个主要的家族:双极结晶体管(BJT)和场效应晶体管(fet)。双极结晶体管或简称BJT是一种三层、三端和两结半导体器件。它由两个PN结背对背耦合和一个共同的中间层组成。

每当我们说到“晶体管”这个词时,它通常指的是BJT。它是一个电流控制装置,输出电流由输入电流控制。双极是指在BJT中有两种载流子,即电子和空穴传导电流,空穴是正电荷载流子,电子是负电荷载流子。

NPN和PNP晶体管

晶体管有三个区域,即基极、发射极和集电极。发射极是一个重掺杂的终端,并将电子发射到基极。基极端被轻微掺杂并将射极注入的电子传递到集电极上。集电极端适度掺杂并从碱基收集电子。这个集热器比其他两个区域大,所以它可以散发更多的热量。

bjt有两种类型:NPN和PNP。这两个功能在相同的方式,但他们在偏压和电源极性方面不同。在PNP晶体管中,n型材料夹在两个p型材料之间,而在NPN晶体管中,p型材料夹在两个n型材料之间。

这两个晶体管可以配置成不同的类型,如共发射极,共集电极和共基极配置。

如果你在找工作MOSFET作为开关,然后首先学习基础知识ob直播app场效应晶体管

操作模式晶体管

根据偏置条件,如正向或反向,晶体管有三种主要的工作模式,即截止区、有源区和饱和区。

主动模式

在这种模式下,晶体管通常被用作电流放大器。在有源模式下,两个结是不同的偏置,这意味着发射极-基极结是正向偏置,而集电极-基极结是反向偏置。在这种模式下,电流在发射极和集电极之间流动,电流的大小与基极电流成正比。

截止模式

在此模式下,集电器基部结和发射极基部结是反向偏置的。由于PN结都是反向偏置的,除了小泄漏电流外几乎没有电流(通常按少纳米AMPS或Pico AMPS的顺序)。此模式下的BJT关闭,基本上是开路电路。

截止区主要用于开关和数字逻辑电路。

截止区BJT结构

饱和状态

在这种工作模式下,发射极-基极和集电极-基极结都是正向偏置的。电流从集电极自由地流到发射极,电阻几乎为零。在这种模式下,晶体管完全接通,本质上是一个闭合电路。

饱和区也主要用于开关和数字逻辑电路。

饱和区域的BJT结构

下图显示了BJT的输出特性。在下图中,截止区具有集电极输出电流为零、基极输入电流为零和集电极最大电压的运行条件。这些参数导致一个大的耗尽层,进一步不允许电流流过晶体管。因此,晶体管完全处于OFF状态。

晶体管曲线

类似地,在饱和区域中,晶体管以这样的方式偏置,即施加最大基电流,从而导致最大集电极电流和最小集电极 - 发射极电压。这使得耗尽层变小并且允许最大电流流过晶体管。因此,晶体管完全处于条件下。

因此,从上面的讨论来看,我们可以说晶体管可以通过在截止和饱和区域中操作晶体管作为开/关固态开关来工作。这种类型的开关应用用于控制LED,电动机,灯,螺线管等。

晶体管作为开关

晶体管可用于切换操作以打开或关闭电路。与传统继电器相比,这种类型的固态开关提供了显着的可靠性和更低的成本。

NPN和PNP晶体管都可以用作开关。一些应用程序使用功率晶体管作为开关装置,此时可能需要使用另一个信号电平晶体管来驱动高功率晶体管。

作为开关的NPN晶体管

根据施加在晶体管基极端的电压,进行开关操作。当一个足够的电压(V在基极和发射极之间施加> 0.7 V),集电极对发射极电压约等于0。因此,晶体管起到了短路的作用。集电极电流VCC./ RC流过晶体管。

类似地,当输入处没有电压或零电压时,晶体管在截止区域中操作并且用作开路。在这种类型的切换连接中,负载(这里使用LED作为负载)连接到具有参考点的开关输出。因此,当晶体管接通时,电流将通过负载从源流到地。

作为开关的NPN晶体管

NPN晶体管作为开关的例子

考虑下面的例子,其中基电阻RB.= 50 KΩ,集电极电阻RC=0.7kΩ,vCC.是5V, beta值是125。在基部,输入信号在0V和5V之间变化。我们将通过改变V来看到集电极的输出一世在两个状态为0和5V,如图所示。

NPN晶体管的例子

一世C= VCC./ RC,当Vce= 0

一世C= 5v / 0.7 kΩ

一世C马= 7.1

基极电流我B.=我C/β.

一世B.= 7.1 mA / 125

一世B.= 56.8µ

从上述计算,电路中的集电极电流的最大值或峰值为7.1mA时V.ce等于0。这个收集器电流对应的基电流为56.8µA。

因此,很明显,当基极电流增加到超过56.8微安时,晶体管进入饱和模式。

考虑在输入端施加零伏电压的情况。这导致基极电流为零,并且由于发射极接地,发射极基极结不正向偏置。因此,晶体管处于OFF状态,集电极输出电压等于5V。

当V一世= 0 v, IB.= 0 and IC= 0,

V.C= VCC.(我C* R.C

= 5V - 0

= 5 v

假设输入电压为5伏,则基电流可由基尔霍夫电压定律确定。

当V一世= 5V,

一世B.=(V.一世- V.)/ R.B.

对于硅晶体管,v= 0.7 V.

因此,我B.=(5V - 0.7V)/50kΩ

=86μA,大于56.8μA

因此,当基极电流大于56.8微安电流时,晶体管将被驱动到饱和状态,即当输入端施加5V时,晶体管处于完全ON状态。因此,集电极处的输出近似为零。

作为开关的PNP晶体管

PNP晶体管与NPN相同,用于切换操作,但电流从基座流动。这种类型的切换用于负面配置。对于PNP晶体管,基站总是相对于发射极偏压。

在这个开关中,当基极电压更负时,基极电流流动。简单地说,一个低电压或更多的负电压会使晶体管短路,否则,它将是开路。

在这个连接中,负载用一个参考点连接到晶体管开关输出。当晶体管接通时,电流从电源流过晶体管到负载,最后到地面。

作为开关的PNP晶体管

PNP晶体管作为开关的例子

与NPN晶体管开关电路类似,PNP电路输入也是基部,但发射器连接到恒定电压,收集器通过负载连接到接地,如图所示。

PNP晶体管的例子

在该配置中,通过将基座连接在输入电源的正侧的负侧和发射器处,碱基总是相对于发射极偏置对发射极而偏压。所以,电压V是负的,发射极电源电压相对于集电极是正的(Vce积极的)。

因此,对于晶体管的传导,发射极对于集电极和基极都必须是正的。换句话说,基极必须比发射极负得多。

为了计算基极和集电极电流,使用下列表达式。

一世C=我E.——我B.

一世C= β * IB.

一世B.=我C/β.

考虑上面的例子,负载需要100毫安电流,晶体管的贝塔值为100。那么晶体管饱和所需的电流为

最小基本电流=收集器电流/β

= 100 mA / 100

= 1ma.

因此,当基极电流为1 mA时,晶体管将完全打开。但实际上,晶体管的保证饱和需要30%的电流。因此,在该示例中,所需的基本电流为1.3mA。

晶体管作为开关的实例

晶体管切换LED

如前所述,晶体管可以用作开关。下面的原理图显示了如何使用晶体管切换发光二极管(LED)。

  • 当基端部的开关打开时,没有电流流过底座,使晶体管处于截止状态。因此,晶体管用作开路,并且LED变为OFF。
  • 当开关关闭时,基电流开始流过晶体管,然后驱动到饱和度,这导致导致开启。
  • 设置电阻来限制通过底座和LED的电流。也可以通过改变基极电流路径中的电阻来改变LED的强度。

晶体管切换LED

晶体管操作继电器

还可以使用晶体管控制继电器操作。具有能够激励继电器的线圈的晶体管的小电路布置,使得连接到其外部负载。

  • 考虑下面的电路,以了解晶体管的操作,以激励继电器线圈。施加于基极的输入使晶体管进入饱和区,从而进一步导致电路短路。所以,继电器线圈被激活,继电器触点被操作。
  • 在电感负载中,特别是电动机和电感器的切换,突然移除功率可以保持在线圈上的高潜力。该高压可能对其余电路造成相当大的损坏。因此,我们必须与电感负载并联使用二极管以保护电路免受感应负载的感应电压。

晶体管操作继电器

驱动电机的晶体管

  • 晶体管也可以用来驱动和调节直流电机的速度在一个单向的方式,通过开关晶体管在有规律的时间间隔如下图所示。
  • 如上所述,直流电机也是一个感应负载,所以我们必须放置一个自由滚轮二极管跨越它来保护电路。
  • 通过在截止和饱和区切换晶体管,我们可以重复地打开和关闭电机。
  • 也可以通过切换晶体管在可变频率从静止到全速调节电机的速度。我们可以从控制器件或单片机等集成电路中获得开关频率。

驱动电机的晶体管

你清楚晶体管是如何被用作开关的吗?我们希望提供的信息与相关的图像和例子澄清整个晶体管开关概念。此外,如果你有任何疑问、建议和评论,你可以写在下面。

结论

使用晶体管作为开关的完整教程。ob直播app学习双极结晶体管的基础知识,晶体管的操作区域,NPN和PNP晶体管的工作区域作为开关,切换晶体管的实际应用。

15反应

  1. 喜欢很多......
    在这个中给出的更多信息我尚未理解当我的老师解释但我明白时,当我为这个信息换算时,我会被打开它......
    太熟练了
    很好解释……? ?

发表评论

您的电子邮件地址将不会被公布。必需的地方已做标记*