Transistor lüliti režiimis

iDevice ikoon

Kui transistor töötab perioodiliselt kas küllastus- või sulgerežiimis, siis öeldakse, et transistor töötab lüliti-režiimis. See režiim on väga laialt levinud, sest paljudes kohtades vajatakse kontaktivabu lüliteid. Seejuures läbitakse suurima hajuvõimsusega aktiivrežiim küllalt kiiresti, mille tulemusena transistori keskmine hajuvõimsus on lüliti režiimis väike.

Transistori sulgerežiimi viimiseks piisab enamasti sellest kui viia baasi ja emitteri vaheline pinge nulliks. Seejuures jääb umbes 0,5V varu, sest teatavasti avaneb ränitransistor kui baasi ja emitteri vaheline pinge ületab 0,5V. Kui mingil põhjusel vajatakse suuremat varu (häirekindluse tõstmiseks), siis antakse baasile kuni 1V negatiivset pinget (n-p-n transistoridel kuni +1V).

Transistori viimiseks küllastusrežiimi tuleb anda baasile transistori küllastamiseks piisav vool, mille väärtus sõltub toitepingest, koormustakistusest ja kasutatava transistori vooluvõimendustegurist

Ic_sat=E/Rc; Ic=β*Ib; β=h21E; Ib_sat=Ic_sat/β=E/Rc

 

 

Transistoride vooluvõimendustegurite väärtused on aga praktiliselt mõnevõrra hajuvad. Kui me arvutame küllastuseks vajaliku baasivoolu β keskmise väärtuse järgi, siis kui reaalne transistori β on sellest suurem, siis on see transistor arvutatud baasivoolu korral sügavas küllastuses. Minimaalse β korral aga ei ole transistor veel küllastunud. Selline olukord ei ole lubatav transistori käsutamisel lülitina, sest siis on vool tarbijas vajalikust väiksem, ning kollektori ja emitteri vaheline pinge suurem.

Suureneb transistori hajuvõimsus, ning transistor võib üle kuumeneda. Sellise olukorra vältimiseks tuleb kõik küllastusrežiimi arvutused teha antud transistori minimaalse vooluvõimendusteguriga. Lisaks sellele soovitatakse täieliku küllastuse tagamiseks suurendada baasivoolu kuni 20% niinimetatud küllastustegur korda Kk=1,1..1,2.

Teiselt poolt ei ole aga sügav küllastus soovitav, sest sügava küllastuse korral koguneb emitterist baasi suurel hulgal laengukandjaid. Kui transistori sulgemisel suletakse emittersiire, siis ei lakka sugugi koheselt kollektori vool, vaid see kestab veel teatud ajavahemiku baasi kogunenud laengukandjate arvel, ning transistori sulgumine sisendsignaali suhtes hilineb. Seejuures on see hilinemine seda suurem mida sügavamas küllastuses on transistor.

Kui ajahetkel t1 anda transistori baasile küllastav pinge, siis hakkab transistori kollektori vool koheselt suurenema. Kusjuures see voolu suurenemine ei toimu hetkeliselt, vaid kiirusega mis on määratud käsutatava transistori sagedusomadustega. Transistori sulgemiseks ajahetkel t2 antakse baasile negatiivne pinge, kuid esialgu kollektori voolu muutust praktiliselt ei teki. Ning alles teatud ajavahemiku thil möödumisel, milline sõltub küllastuse määrast, hakkab vool vähenema kiirusega mis on määratud transistori sagedusomadustega.


Kõikide lülitirežiimis töötavate transistoride puhul on probleemiks transistori režiimis töötamine induktiivkoormuse korral. Kui me lülitame transistoriga aktiivtakistusliku koormuse, siis me liigume koormussirgel punkti A ja B vahel ilma igasuguse kõrvalekaldumisteta.

Kui aga lülitatav objekt on induktiivse iseloomuga, siis tekib selle koormuse klemmidel voolu muutuste korral emj. mis liitub toitepingega ja transistori töörežiim muutub oluliselt. Voolu suurenemisel indutseeritakse emj. milline püüab voolu suurenemist takistada. Tekkiva elektromotoorjõu polaarsus on selline, et ta lahutub toitepingest ja töörežiim ei muutu enam mööda koormussirget AB vaid vastavalt alumisele ringile. See režiim ei ole transistorile ohtlik. Kui aga hakkame transistori välja lülitama (sulgema), siis püüab emj säilitada tarbijat läbivat voolu, ning tema klemmidel indutseeritakse emj. mis liitub toitepingega. See indutseeritud emj on praktiliselt võrdne toitepingega, ning selle tulemusena kollektoriahelas mõjub kahekordne pinge koos suure vooluga. See režiim võib olla transistorile ohtlik, kuna toimivad üheaegselt suur pinge ja vool.

Punktist A liigutakse tagasi paremalt ringiga, ahelaga ajakonstandiga määratud kiirusega. Selles režiimis võib tekkida kas transistori kollektorsiirde läbilöök või lubatava hajuvõimsuse ületamine.

Olukorda aitab leevendada koormusega paralleelselt lülitatav diood, mis lühistab koormuse klemmidel tekkiva emj. transistori väljalülitamise režiimis. Sel juhul tööpunkt ei liigu mitte enam punkti C vaid punkti D kus mõjuv pinge on praktiliselt 2 korda väiksem. Kasutatav diood peab olema piisava voolu ja vastupingega ja vooluimpulsi vähendamiseks võib lülitada temaga järjestikku kuni 10 oomise takistuse.