Tranzistorska vezja Bipolarni tranzistorji Obstajata dve vrsti standardnih

Tranzistorska vezja

Bipolarni tranzistorji • Obstajata dve vrsti standardnih bipolarnih tranzistorjev NPN in PNP, zanju uporabljamo različne simbole. • Črke predstavljajo različne plasti polprevodnika. Večina tranzistorjev je tipa NPN, ker jih je enostavneje izdelati in so posledično cenejši. • Priključki imajo oznake baza (B), kolektor (C) in emitor (E). Oznake se nanašajo na notranje delovanje tranzistorja in niso kaj dosti v pomoč za samo . • Darlingtonova vezava-par sta dva tranzistorja povezana tako da dasta izjemno veliko tokovno ojačanje. razumevanje delovanja

FET tranzistorji (field-effect transistors)

Bipolarni tranzistor delovanje • Diagram prikazuje dve poti toka skozi tranzistor. Takšno vezje si lahko sestavite z dvema standardnima 5 mm LED, in z katerim koli splošno uporabljanim NPN tranzistorjem (BC 108, BC 182 ali BC 548… ). • Manjši bazni tok kontrolira večji kolektorski tok. • Kadar je tipka sklenjena teče majhen tok v bazo (B). • Tok je komaj zadosten da LED B rahlo sveti. • Tranzistor zaradi tega malega toka dopušča da teče velik tok skozi kolektor. (C) proti emitor-ju (E). • Kolektorski tok je zadosti velik da dioda močno sveti. • Kadar je tipka razklenjena tok v bazo ne teče, tranzistor pa izključi kolektorski tok. Nobena od LED ne sveti.

• Tranzistor (bipolarni) ojačuje tok. Lahko ga uporabljamo kot stikalo. • Takšna vezava, kjer je emitor (E) povezan v bazno (B) ter v kolektorsko (C) zanko imenujemo v orientaciji s skupnim emitorjem. Ta orientacija je najpogostejša.

Funkcijski model NPN tranzistorja. Funkcijski model uporabljamo za lažje razumevanje delovanja tranzistorja: • Spoj baza emitor se obnaša kot dioda. • Bazni tok teče samo kadar je UBE >0, 7 V • Majhen bazni IB tok kontrolira velik kolektorski tok IC. • Ic = h. FE × IB (razen kadar je tranzistor popolnima odprt, saturacija, nasičenje) • h. FE je tokovno ojačanje (DC tokovno ojačanje), tipična vrednost h. FE = 100 (brez enot) • Spremenljiva kolektorska upornost RCE je kontrolirana z IB: – IB = 0 RCE = neskončno tranzistor zaprt – IB >0 RCE se zmanjša tranzistor delno odprt • IB >> RCE → 0 tranzistor v nasičenju ('saturated')

Dodatni zaznamki: • Pogosto v serijo z bazo vežemo upor RB da omejimo bazni tok IB. • Tranzistorji imajo omejen največji dovoljen tok IC • Tokovno ojačanje h. FE se lahko zelo razlikuje celo pri tranzistorjih istega tipa!!! • Kadar je tranzistor popolnoma odprt rečemo da je v nasičenju (saturacija). • Kadar je tranzistor v nasičenju se UCE zmanjša skoraj na 0 V • Kadar je tranzistor v nasičenju kolektorski tok določata napajalna napetost ter zunanja upornost kolektorskega kroga (breme) Ic≠IB*h. FE Ic/IB < h. FE • Emitorski tok IE = IC + IB, ker je IC veliko večji od IB lahko za grobo oceno vzamemo » IE = IC «.

NPN transistors Code Structure Case style IC max. VCE max. h. FE min. Ptot max. Category (typical use) Possible substitute s BC 107 NPN TO 18 100 m. A 45 V 110 300 m. W Audio, low power BC 182 BC 547 BC 108 NPN TO 18 100 m. A 20 V 110 300 m. W General purpose, low power BC 108 C BC 183 BC 548 BC 108 C NPN TO 18 100 m. A 20 V 420 600 m. W General purpose, low power BC 109 NPN TO 18 200 m. A 20 V 200 300 m. W Audio (low noise), low power BC 184 BC 549 BC 182 NPN TO 92 C 100 m. A 50 V 100 350 m. W General purpose, low power BC 107 BC 182 L

PNP transistors Code Structur e Case style IC max. VCE max. h. FE min. Ptot max. BC 177 PNP TO 18 100 m. A 45 V 125 300 m. W BC 178 PNP TO 18 200 m. A 25 V 120 600 m. W BC 179 PNP TO 18 200 m. A 20 V 180 600 m. W BC 477 PNP TO 18 150 m. A 80 V 125 360 m. W BC 478 PNP TO 18 150 m. A 40 V 125 360 m. W Category Possible (typical substitut use) es Audio, low power General purpose, low power Audio (low noise), low power Audio, low power General purpose, low BC 477 BC 478 BC 177 BC 178

Darlingtonov par • Darlingtonov par sestavljata dva tranzistorja povezana tako da se ojačan tok prvega ponovno ojači skozi drugega: • h. FE = h. FE 1 × h. FE 2 (h. FE 1 in h. FE 2 sta ojačanja posameznih tranzistorjev) • Darlingtonov par se obnaša kot en tranzistor z zelo velikim tokovnim ojačanjem. • Ima tri zunanje priključke (B, C in E), ki so ekvivalentni priključkom standardnega tranzistorja. Da je tranzistor odprt mora biti 0, 7 V na obeh bazno emitorskih spojih, torej skupaj 1, 4 V. • Dobavljivi so kot komponente, lahko pa ga sestavimo s pomočjo dveh tranzistorjev. • TR 1 je lahko majhne moči, TR 2 pa je navadno večje moči. ICmax skupne vezave je enak ICmax TR 2.

touch-switch • Darlingtonov par se tako občutljiv da ga odpre že tok ki steče če se s prstom dotaknemo povezav, lahko ga uporabimo za touchswitch.

Tranzistor kot stikalo • Kadar je tranzistor v funkciji stikala mora biti zaprt (OFF) ali popolnoma odprt(full ON ). • Kadar je popolnoma odprt je napetost UCE skoraj enaka 0 V in tranzistor je v nasičenju. Izhodna naprava ki jo vklaplja tranzistor se običajno imenuje breme (Load). • Moč (energija) ki se troši na stikalnem tranzistorju je majhna: – v OFF stanju: P = Ic × UCE, ker je Ic = 0, je P=0 – v full ON stanju: P = Ic × UCE, ker je UCE = 0 (skoraj), je P zelo majhna. • To pomeni, da se tranzistor nebi smel pretirano segreti in običajno ni potrebna zelo velika Ptotmax. Pomembno je da ima tranzistor zadosten ICmax , h. FEmin ter UCEmax.

Zaščitna dioda • Kadar je breme motor, rele, elektromagnet, ali drugo induktivno breme, moramo vzporedno bremenu dodati zaščitno diodo. Dioda ščiti tranzistor pred kratkotrajnim napetostnim sunkom, ki nastane ko breme izključimo

Kdaj uporabljamo rele • Tranzistor ne more vklapljati AC tokokroga, in običajno niso dobra odločitev (bipolarni) za tokove večje od 5 A. V takih primerih uporabljamo rele, kljub temu bomo potrebovali tranzistor za vklop releja. Lastnosti: • rele lahko vklaplja AC ali DC • lahko prenese velike tokove, napetosti • lahko vklaplja več kontaktov hkrati • so večji od tranzistorjev • počasnejši • porabijo več energije • za vklop rabijo večjo moč kot jo večina IC-jev zmore

Priključitev tranzistorja na izhod IC • Večina integriranih vezij ne more zagotoviti velikih izhodnih tokov, zato za bremena ki zahtevajo večje tokove uporabimo tranzistor kot stikalo. Izhodni tokovi Iout. MAX se gibljejo med 10 -20 m. A. Seveda obstajajo izjeme kot npr NE 555 ki lahko zagotavlja 200 m. A. • Tranzistor lahko uporabimo tudi za prilagoditev napajalnih napetosti. Z integriranim vezjem ki ima napajalno napetost 5 V želimo kontrolirati 12 V breme. Seveda pa morata imeti oba tokokroga skupno maso (0 V). • Upor RB potrebujemo za omejitev baznega toka kar prepreči uničenje integriranega vezja in/ali tranzistorja. RB mora biti primerno majhen da tranzistor deluje v območju nasičenja (tranzistor kot stikalo). Po pravilu izberemo IB 5 x večji od minimalnega IB ki povzroči nasičenje.

Izbira ustreznega NPN tranzistorja Shema prikazuje način povezave NPN tranzistorja, breme bo vključeno kadar izhod iz integriranega vezja visok (high). 1. ICmax > ILmax. 2. 3. UCEmax > Us 4. Izračun primernega baznega upora: 5. V enostavnih vezjih kjer je VIC = Us, uporabimo enačbo

• Primer: želimo da izhod integriranega vezja serije 4000 kontrolira (vklaplja/izklaplja ) rele z 100Ω navitjem. Napajalna napetost za IC ter rele-ja znaša 6 V, IICmax= 5 m. A. Določite Tr ter RB • Tok bremena IL = Us/RL = 6/100 = 0. 06 A = 60 m. A, …. ICmax > 60 m. A • Tokovno ojačanje h. FE(min) > (5 × 60 m. A/5 m. A)= 60. • Iz tabele izberemo npr BC 182 z Ic(max) = 100 m. A and h. FE(min) = 100. • RB = 0. 2 × RL × h. FE = 0. 2 × 100 = 2000. Izberemo RB = 1 k 8 ali 2 k 2. • Rele je induktivno breme torej potrebujemo še zaščitno diodo.

Izbira ustreznega PNP tranzistorja • Shema prikazuje način povezave PNP tranzistorja. Takšna vezava vključi breme kadar je izhod iz IC low (0 V) • Postopek izbire PNP tranzistorja je povsem enak postopku izbire NPN tranzistorja.

Tranzistor kot inverter (NE vrata, NOT gate) • Inverterje dobimo kot integrirana vezja iz družine logičnih vrat (74 xx ali 40 xx ). • Če pa potrebujemo samo en inverter ga je enostavneje izdelati kot prikazuje shema. • Izhodni signal je invertiran vhodni signal. – Kadar je vhod visok (high) +Us je izhod nizek (low) 0 V. – Kadar je vhod low 0 V je izhod high +Us