ટ્રાન્ઝિસ્ટર ઇલેક્ટ્રોનિક સ્વિચ - ઓપરેશન અને યોજનાકીય સિદ્ધાંત

પલ્સ ઉપકરણોમાં તમે વારંવાર ટ્રાંઝિસ્ટર સ્વીચો શોધી શકો છો. ટ્રાન્ઝિસ્ટર સ્વીચો ફ્લિપ-ફ્લોપ, સ્વીચો, મલ્ટિવાઇબ્રેટર્સ, બ્લોકીંગ જનરેટર્સ અને અન્ય ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટમાં જોવા મળે છે. દરેક સર્કિટમાં, ટ્રાન્ઝિસ્ટર સ્વીચ તેનું કાર્ય કરે છે, અને ટ્રાન્ઝિસ્ટરના ઓપરેશન મોડના આધારે, સમગ્ર સ્વીચનું સર્કિટ બદલાઈ શકે છે, પરંતુ ટ્રાંઝિસ્ટર સ્વીચનું મૂળભૂત યોજનાકીય આકૃતિ નીચે મુજબ છે:

ટ્રાંઝિસ્ટર સ્વીચના સંચાલનના ઘણા મૂળભૂત મોડ્સ છે: સામાન્ય સક્રિય મોડ, સંતૃપ્તિ મોડ, કટ-ઓફ મોડ અને સક્રિય રિવર્સ મોડ. જો કે ટ્રાન્ઝિસ્ટર સ્વિચ સર્કિટ મૂળભૂત રીતે એક સામાન્ય ઉત્સર્જક ટ્રાન્ઝિસ્ટર એમ્પ્લીફાયર સર્કિટ છે, આ સર્કિટ સામાન્ય એમ્પ્લીફાયર કરતા કાર્ય અને મોડમાં અલગ પડે છે.

કી એપ્લિકેશનમાં, ટ્રાન્ઝિસ્ટર ઝડપી સ્વિચ તરીકે કામ કરે છે, અને મુખ્ય સ્થિર સ્થિતિઓ બે છે: ટ્રાન્ઝિસ્ટર બંધ છે અને ટ્રાન્ઝિસ્ટર ચાલુ છે. લૅચ્ડ સ્ટેટ — જ્યારે ટ્રાંઝિસ્ટર કટઑફ મોડમાં હોય ત્યારે ખુલેલી સ્થિતિ.બંધ સ્થિતિ - ટ્રાન્ઝિસ્ટરની સંતૃપ્તિ સ્થિતિ અથવા સંતૃપ્તિની નજીકની સ્થિતિ, જેમાં ટ્રાન્ઝિસ્ટર ખુલ્લું છે. જ્યારે ટ્રાન્ઝિસ્ટર એક રાજ્યમાંથી બીજી સ્થિતિમાં સ્વિચ કરે છે, ત્યારે તે એક સક્રિય મોડ છે જેમાં કાસ્કેડની પ્રક્રિયાઓ બિન-રેખીય હોય છે.

સ્ટેટિક સ્ટેટ્સ ટ્રાન્ઝિસ્ટરની સ્ટેટિક લાક્ષણિકતાઓ અનુસાર વર્ણવવામાં આવે છે. ત્યાં બે લાક્ષણિકતાઓ છે: આઉટપુટ ફેમિલી — કલેક્ટર-એમિટર વોલ્ટેજ પર કલેક્ટર કરંટની અવલંબન અને ઇનપુટ ફેમિલી — બેઝ-એમિટર વોલ્ટેજ પર બેઝ કરંટની અવલંબન.

કટઓફ મોડ ટ્રાન્ઝિસ્ટરના બે pn જંકશનને વિરુદ્ધ દિશામાં બાયસિંગ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે, અને ત્યાં એક ઊંડા કટઓફ અને છીછરા કટઓફ છે. ઊંડો ભંગાણ એ છે જ્યારે જંકશન પર લાગુ વોલ્ટેજ થ્રેશોલ્ડ કરતા 3-5 ગણો વધારે હોય છે અને ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજની વિરુદ્ધ ધ્રુવીયતા ધરાવે છે. આ સ્થિતિમાં, ટ્રાન્ઝિસ્ટર ખુલ્લું છે, અને તેના ઇલેક્ટ્રોડ્સ પરના પ્રવાહો અત્યંત નાના છે.

છીછરા વિરામમાં, એક ઇલેક્ટ્રોડ પર લાગુ વોલ્ટેજ ઓછું હોય છે અને ઇલેક્ટ્રોડ પ્રવાહો ઊંડા વિરામ કરતા વધારે હોય છે, પરિણામે પ્રવાહો પહેલેથી જ આઉટપુટ લાક્ષણિકતા પરિવારના નીચલા વળાંક અનુસાર લાગુ વોલ્ટેજ પર આધારિત હોય છે. , આ વળાંકને "મર્યાદિત લાક્ષણિકતા" કહેવામાં આવે છે ...

ઉદાહરણ તરીકે, અમે ટ્રાન્ઝિસ્ટરના કી મોડ માટે એક સરળ ગણતરી કરીશું જે પ્રતિકારક લોડ પર કાર્ય કરશે. ટ્રાન્ઝિસ્ટર લાંબા સમય સુધી બે મૂળભૂત સ્થિતિઓમાંની એકમાં જ રહેશે: સંપૂર્ણપણે ખુલ્લું (સંતૃપ્તિ) અથવા સંપૂર્ણ બંધ (કટઓફ).

ટ્રાન્ઝિસ્ટર લોડને રિલે SRD-12VDC-SL-C ની કોઇલ બનવા દો, જેની કોઇલનો પ્રતિકાર નજીવા 12 V પર 400 ઓહ્મ હશે.અમે રિલે કોઇલની પ્રેરક પ્રકૃતિને અવગણીએ છીએ, વિકાસકર્તાઓને ક્ષણિક ઉત્સર્જન સામે રક્ષણ આપવા માટે સાયલેન્સર પ્રદાન કરવા દો, પરંતુ અમે એ હકીકતના આધારે ગણતરી કરીશું કે રિલે એકવાર અને ખૂબ લાંબા સમય સુધી ચાલુ થશે. અમે સૂત્ર દ્વારા કલેક્ટર વર્તમાન શોધીએ છીએ:

Ik = (Upit-Ukenas) / Rn.

ક્યાં: Ik — કલેક્ટરનો સીધો પ્રવાહ; વપરાશ — સપ્લાય વોલ્ટેજ (12 વોલ્ટ); યુકેનાસ - બાયપોલર ટ્રાન્ઝિસ્ટરનું સંતૃપ્તિ વોલ્ટેજ (0.5 વોલ્ટ); આરએન - લોડ પ્રતિકાર (400 ઓહ્મ).

અમને Ik = (12-0.5) / 400 = 0.02875 A = 28.7 mA મળે છે.

વફાદારી માટે, ચાલો મર્યાદિત પ્રવાહ અને મર્યાદિત વોલ્ટેજ માટે માર્જિન સાથે ટ્રાંઝિસ્ટર લઈએ. SOT-32 પેકેજમાં BD139 કરશે. આ ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાં Ikmax = 1.5 A, Ukemax = 80 V પરિમાણો છે. સારો માર્જિન હશે.

28.7 mA નો કલેક્ટર વર્તમાન પ્રદાન કરવા માટે, યોગ્ય આધાર પ્રવાહ પ્રદાન કરવો આવશ્યક છે. આધાર પ્રવાહ સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે: Ib = Ik / h21e, જ્યાં h21e એ સ્થિર વર્તમાન ટ્રાન્સફર ગુણાંક છે.

આધુનિક મલ્ટિમીટર તમને આ પરિમાણને માપવાની મંજૂરી આપે છે, અને અમારા કિસ્સામાં તે 50 હતું. તેથી Ib = 0.0287 / 50 = 574 μA. જો h21e ગુણાંકનું મૂલ્ય અજ્ઞાત છે, તો વિશ્વસનીયતા માટે તમે આ ટ્રાંઝિસ્ટર માટેના દસ્તાવેજોમાંથી ન્યૂનતમ લઈ શકો છો.

જરૂરી આધાર રેઝિસ્ટર મૂલ્ય નક્કી કરવા માટે. મુખ્ય ઉત્સર્જકનું સંતૃપ્તિ વોલ્ટેજ 1 વોલ્ટ છે. આનો અર્થ એ છે કે જો લોજિક માઇક્રોકિરકીટના આઉટપુટમાંથી સિગ્નલ દ્વારા નિયંત્રણ હાથ ધરવામાં આવે છે, જેનું વોલ્ટેજ 5 V છે, તો 574 μA નું આવશ્યક આધાર પ્રવાહ પ્રદાન કરવા માટે, 1 V સંક્રમણ પર ડ્રોપ સાથે, અમને મળે છે. :

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

ચાલો પ્રમાણભૂત શ્રેણી 6.8 kOhm રેઝિસ્ટરની નાની બાજુ પસંદ કરીએ (જેથી વર્તમાન પૂરેપૂરો પૂરતો હોય).

પરંતુ, ટ્રાન્ઝિસ્ટર ઝડપથી સ્વિચ કરવા માટે અને ઓપરેશન વિશ્વસનીય છે, અમે આધાર અને ઉત્સર્જક વચ્ચે વધારાના રેઝિસ્ટર R2 નો ઉપયોગ કરીશું, અને તેના પર થોડી શક્તિ આવશે, જેનો અર્થ છે કે તે પ્રતિકાર ઘટાડવા માટે જરૂરી છે. રેઝિસ્ટર R1. ચાલો R2 = 6.8 kΩ લઈએ અને R1 નું મૂલ્ય સમાયોજિત કરીએ:

R1 = (Uin-Ubenas) / (Ib + I (રેઝિસ્ટર R2 દ્વારા) = (Uin-Ubenas) / (Ib + Ubenas / R2)

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

ચાલો R1 = 5.1 kΩ અને R2 = 6.8 kΩ.

ચાલો સ્વીચના નુકસાનની ગણતરી કરીએ: P = Ik * Ukenas = 0.0287 * 0.5 = 0.014 W. ટ્રાંઝિસ્ટરને હીટસિંકની જરૂર નથી.