스위치로서의 양극성 접합 트랜지스터(BJT)

바이폴라 접합 트랜지스터 (BJT라고도 함) 증폭기, 필터, 정류기, 발진기 또는 스위치로 사용할 수 있습니다. 첫 번째 섹션에서 예제를 다룹니다. 트랜지스터가 선형 영역으로 바이어스되면 트랜지스터는 증폭기 또는 기타 선형 회로로 작동합니다. 포화 및 차단 영역에서 바이어스되면 트랜지스터를 스위치로 사용할 수 있습니다. 이를 통해 회로의 다른 부분에 전류가 흐르거나 흐르지 않게 됩니다.

트랜지스터의 컬렉터 전류는 베이스 전류에 비례하여 제한되기 때문에 일종의 전류 제어 스위치로 사용할 수 있습니다. 트랜지스터의 베이스를 통해 전송되는 상대적으로 적은 전자 흐름은 컬렉터를 통해 훨씬 더 큰 전자 흐름을 제어할 수 있습니다.

BJT를 스위치로 사용:예

스위치로 켜고 끄려는 램프가 있다고 가정합니다. 이러한 회로는 아래 그림(a)와 같이 매우 간단합니다.

설명을 위해 스위치 대신 트랜지스터를 삽입하여 램프를 통한 전자의 흐름을 제어하는 ​​방법을 보여 드리겠습니다. 트랜지스터를 통한 제어된 전류는 컬렉터와 에미터 사이를 이동해야 함을 기억하십시오.

우리가 제어하고자 하는 것은 램프를 통과하는 전류이기 때문에 스위치의 두 접점이 있던 위치에 트랜지스터의 컬렉터와 에미터를 배치해야 합니다. 또한 램프의 전류가 반대 아래 그림 (b)와 같이 트랜지스터의 접합 바이어스가 올바른지 확인하기 위해 이미 터 화살표 기호의 방향.

(a) 기계식 스위치, (b) NPN 트랜지스터 스위치, (c) PNP 트랜지스터 스위치.

작업을 위해 PNP 트랜지스터를 선택할 수도 있습니다. 그 적용은 위의 그림(c)와 같다.

NPN과 PNP 중 선택은 정말 임의적입니다. 중요한 것은 올바른 접합 바이어싱을 위해 적절한 전류 방향이 유지된다는 것입니다(전자 흐름이 반대 트랜지스터 기호의 화살표).

위의 그림에서 BJT의 베이스는 적절한 전압에 연결되어 있지 않고 베이스를 통해 흐르는 전류도 없습니다. 결과적으로 트랜지스터가 켜지지 않습니다. 아마도 가장 간단한 방법은 아래 그림 (a)와 같이 트랜지스터의 베이스 선과 컬렉터 선 사이에 스위치를 연결하는 것입니다.

트랜지스터:(a) 차단, 램프 차단; (b) 포화 상태, 램프 켜짐

차단 대 포화 트랜지스터

그림 (a)와 같이 스위치가 열려 있으면 트랜지스터의 베이스 와이어는 "플로팅" 상태(아무것도 연결되지 않음)로 남아 있고 이를 통해 전류가 흐르지 않습니다. 이 상태에서 트랜지스터를 차단이라고 합니다. .

그림 (b)와 같이 스위치가 닫히면 전류가 스위치를 통해 베이스에서 트랜지스터의 이미 터로 흐를 수 있습니다. 이 기본 전류는 컬렉터에서 이미 터로 훨씬 더 큰 전류 흐름을 가능하게 하여 램프를 켭니다. 이 최대 회로 전류 상태에서 트랜지스터는 포화 .

물론 이 용량의 트랜지스터를 사용하여 램프를 제어하는 ​​것은 무의미해 보일 수 있습니다. 일반 스위치는 트랜지스터 대신 기능으로 충분합니다.

전류를 제어하기 위해 트랜지스터를 사용하는 이유는 무엇입니까?

여기에서 두 가지 점을 만들 수 있습니다. 첫째, 이러한 방식으로 사용될 때 스위치 접점은 트랜지스터를 켜는 데 필요한 최소한의 기본 전류만 처리하면 된다는 사실입니다. 트랜지스터 자체는 대부분의 램프 전류를 처리합니다. 이것은 스위치의 정격 전류가 낮은 경우 중요한 이점이 될 수 있습니다. 작은 스위치를 사용하여 비교적 고전류 부하를 제어할 수 있습니다.

더 중요한 것은 트랜지스터의 전류 제어 동작을 통해 완전히 다른 것을 사용하여 램프를 켜거나 끌 수 있다는 것입니다. 한 쌍의 태양 전지가 1V를 제공하여 트랜지스터의 0.7V 베이스-이미터 전압을 극복하여 베이스 전류 흐름을 유발하고 차례로 램프를 제어하는 ​​아래 그림을 고려하십시오.

태양 전지는 광 센서 역할을 합니다.

또는 열전쌍(여러 개는 직렬로 연결됨)을 사용하여 아래 그림에서 트랜지스터를 켜는 데 필요한 기본 전류를 제공할 수 있습니다.

단일 열전대는 40mV 미만을 제공합니다. 직렬로 연결된 많은 경우 0.7V 트랜지스터 V_BE를 초과하여 생성할 수 있습니다. 베이스 전류가 흐르고 결과적으로 램프에 컬렉터 전류가 흐르도록 합니다.

충분한 전압과 전류(증폭기로부터) 출력을 가진 마이크(아래 그림 참조)라도 트랜지스터를 켤 수 있습니다. 단, 트랜지스터 내의 이미터-베이스 PN 접합이 항상 순방향이 되도록 출력이 AC에서 DC로 정류된다면 -편향:

증폭된 마이크 신호는 더 큰 콜렉터 전류를 제공하는 트랜지스터 베이스를 바이어스하기 위해 DC로 정류됩니다.

요점은 지금쯤 분명해져야 합니다. 트랜지스터를 켜는 데 충분한 DC 전류 소스를 사용할 수 있으며 해당 전류 소스는 램프에 전원을 공급하는 데 필요한 전류의 일부만 필요합니다.

여기서 우리는 트랜지스터가 스위치로 기능할 뿐만 아니라정확한 증폭기로 작동하는 것을 볼 수 있습니다. 즉, 상대적으로 저전력 신호를 사용하여 상대적으로 많은 양의 전력을 제어합니다. 램프를 켜는 실제 전원은 회로도의 오른쪽에 있는 배터리에서 나옵니다. 태양 전지, 열전대 또는 마이크의 작은 신호 전류가 마법처럼 더 많은 양의 전력으로 변환되는 것과는 다릅니다. 오히려 그 작은 전원은 단순히 배터리 전원을 제어하여 램프를 켜는 것입니다.

BJT as Switch 리뷰:

<울>

트랜지스터는 부하에 대한 DC 전원을 제어하기 위한 스위칭 요소로 사용될 수 있습니다. 전환된(제어된) 전류는 이미 터와 컬렉터 사이에 흐릅니다. 제어 전류는 이미 터와베이스 사이에 흐릅니다.

트랜지스터에 흐르는 전류가 0이면 차단 상태라고 합니다. (완전히 비전도성).

트랜지스터에 최대 전류가 흐르면 포화 상태라고 합니다. (완전히 지휘).

관련 워크시트:

<울>

스위치 워크시트로서의 양극성 접합 트랜지스터