Tranzystor bipolarny jako klucz: w nasyceniu prądu nie wyznacza samo β

Potrzebne wiadomości: Prądy w węźle, opornik szeregowy i odcinkowy model złącza.

Model dolnego klucza NPN

Rozpatrzmy emiter przy masie, obciążenie między dodatnim źródłem a kolektorem oraz sterowanie bazy przez opornik. W modelu wyłączenia prąd bazy i kolektora są zerowe. W modelu nasycenia przyjmujemy zadane napięcia U꜀ᴇ oraz Uʙᴇ. Dla rezystancyjnego obciążenia I_C=(U_z-U_{CE})/R_L.

Współczynnik β opisuje zależność prądów w określonym obszarze aktywnym; zmienia się z warunkami. Do uproszczonego projektu klucza można przyjąć wymuszony stosunek I_C/I_B=b, dobrany jako jawne założenie modelu, nie gwarancję dowolnego elementu. Wtedy R_B=(U_{ster}-U_{BE})/I_B, o ile źródło sterujące potrafi dostarczyć taki prąd.

Przykład

Przy źródle 5 V, obciążeniu 100 Ω i U꜀ᴇ=0,20 V prąd kolektora wynosi 48 mA. Nie wzrośnie do 0,5 A tylko dlatego, że wstawimy do wzoru β duży współczynnik. Opornik i dostępne napięcie na to nie pozwalają.

Model nie opisuje czasu przełączania, ładunku magazynowanego w bazie ani obciążeń indukcyjnych. Zadania są obliczeniami niskonapięciowych układów rezystancyjnych. Parametry rzeczywistego tranzystora, ograniczenia sterownika i straty trzeba sprawdzić osobno. Brak prądu obciążenia nie oznacza też zawsze zerowego poboru w całym obwodzie sterowania.

Zadania do tego tematu

• Prąd kolektora określony przez obciążenie klucza
• Opornik bazy dla zadanego wymuszonego stosunku prądów
• Dlaczego β równe sto nie wymusza prądu stu miliamperów?
• Moc tranzystora z uwzględnieniem obu wejść energii

Dalsza lektura

Materiał referencyjny