Comutatoare electronice. Comutarea tranzistorului bipolar

Comutator electronic = dispozitiv electronic care permite inchiderea sau deschiderea unui circiut, a unei cai de curent.

Prezinta deci doua stari :

inchis (on)

permite conductia curentului

rezistenta serie scazuta (nula)

tensiune reziduala nula

deschis (off)

nu permite trecerea curentului

conductanta de pierderi nula

curent rezidual nul

Trecerea dintr-o stare in alta trebuie sa se faca instantaneu.

Dioda semiconductoare

Cel mai simplu dispozitiv electronic ce poate fi folosit ca un comutator electronic.

Caracteristica reala:

Modelul real al diodei

= zeci de W

=ordinul MW

=0 ..0,85V, tipic 0,8V (tensiune de deschidere)

D', D'' - diode ideale

Problema

Se considera circuitul de limitare cu diode de mai jos:

Se cer:

Sa se reprezinte grafic caracteristica de transfer pentru cazul:

a)     D ideala

b)    D idealizata

c)     D reala

Sa se calculeze caracteristica de intrare

Sa se reprezinte forma de unda in timp a tensiunii de iesire si a curentului de intrare pentru cazul unei diode ideale.

Rezolvare:

a) Dioda ideala

Pentru U_I>E dioda se deschide in conductie (va fi fir):

Circuitul devine:

Pentru U_i < E dioda e blocata:

1) b) Dioda idealizata

Cand dioda este deschisa ( U > U_D )

Cand dioda este blocata ( U < U_D) - intrerupere.

Rezulta u_i > E + U_D dioda se deschide

Pentru u_i < E + U_D dioda e blocata:

c)      Dioda reala

Tinand cont de modulul diodei reale avem:

- daca u_i < E, dioda D'' e deschisa, D' blocata:

- daca u_i > E + U_D, dioda D' e deschisa, D'' blocata:

- daca E u_i E + U_D, atunci D' si D'' blocate

Caracteristica de intrare

Dioda ideala Dioda idealizata

Dioda reala

In reprezentare formei de unda s-a tinut cont de caracteristica de transfer u₀(u_i) pentru dioda ideala.

Probleme propuse

Problema 2

u_i u_o

R D

u_i(t)

E

T

t₀ t₁ t

E

V

t₀ -U_D t

t

  Se da circuitul:

Probleme propuse:

a)      E b) u_i u₀

R

R D C D

u_i u₀

c)     d)

u_i u₀ u_i u₀

C

D

R D R

E

e)

C

u_i u₀

D

R

E

Regimurile tranzistorului bipolar

U_BEsat - tensiunea de saturare a jonctiunii BE

U_CEsat - tensiunea de saturatie a tranzistorului

I_Csat - curentul de colector de saturatie

I_BSi - curentul de baza corespunzator saturatiei incipiente

I_BSi 1/b I_Csat

n=I_B/I_BSi - -- gradul de saturatie.

V_C

V_B I_B I_C U_CE

U_BE

V_E

Din punct de vedere al comutatiei un tranzistor se afla in conductie atunci cand se afla in RAN sau in saturatie. In functie de impulsurile aplicate in baza, intre colector si emitor, tranzistorul indeplineste functia de comutator. Comutarea este facuta de obicei intre zonele de blocare si cele de saturatie. RAN este un regim intermediar.

Problema 3

Considerand timpii de comutatie ai tranzistorului neglijabili in raport cu constantele de timp ale circuitului, se cere sa se calculeze formele de unda din colectorul tranzistorului la aplicarea unui impuls negativ treapta unitate de valoare E.

V_CC

R_B = 50k; V_CC = 10V;

R_C = 1k; E = 15V; C = 1nF

R_B R_C b U_BE = 0.7V (comun)

u₀ U_CE

u_i C B

			Indiferent cat era valoarea tensiunii de la intrare, initial, se considera un regim stationar, prin condesator nu circula sarcina. Rezistenta RB alimenteaza baza tranzistorului cu un curent de baza ceea ce face ca tranzistorul sa fie in conductie. Se verifica: deci T este saturat si U0 = UCEsat

u_I

V₁

E

t₀

t

V₂

t_B

v_B

U_BE

t

V

v₀

V_CC

T

t₀ t₁ t

Prin aplicarea impulsului negativ de valoare E pe una din bornele condensatorului, variatia este transmisa instantaneu in baza tranzistorului pe care o negativeaza (in raport cu emitorul). Tranzistorul se blocheaza si circuitul devine:

Din figura alaturata rezulta ca atunci cand tranzistorul este blocat, tensiunea la iesire U₀ = V_CC

Din momentul t₀ al blocarii, circuitul din baza este un circuit RC, capacitatea C se incarca prin intermediul rezistentei R_B cu sarcina de la sursa V_CC, astfel ca potentialul bazei va avea o evolutie de forma:

V_B(t) = v_B( )+[v_B(0)- v_B( exp(-t/t_B

unde: t = R_BC ; v_B(0) = U_BE - E = V ; v_B( ) = V_CC

Deci:

V_B(t) =V_CC+(U_BE - E - V_CC) exp(-t/t_B

Aceasta reprezinta o lege exponentiala crescatoare de la valoarea initiala

U_BE - E la valoare finala V_CC. In momentul in care in baza se atinge valoarea de deschidere a tranzistorului, acesta intra in conductie, iar jonctiunea BE limiteaza cresterea mai departe la valoarea lui U_BE.

V_B(T) = U_BE

In acest moment ( t₁ = t₀ + T ) in condensator nu mai intra sarcina si rezistenta R_B alimenteaza baza tranzistorului cu acelasi curent specific regimului stationar al circuitului pentru care T devine iarasi saturat (v₀ = U_CEsat ).

In concluzie, prin aplicarea unui singur impuls negativ treapta la intrare, iesirea a dat un impuls fereastra de inaltime V_OH = V_CC (V_OL = U_CEsat ) si de durata controlata T=T(t_B,E).

Aplicatii: alarme la masini.

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Vizualizari: 1523
Importanta:

Comenteaza documentul:

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved

Distribuie URL
https://www.scrigroup.com/educatie/fizica/Comutatoare-electronice-Comuta85495.php

Adauga cod HTML in site
<a href="https://www.scrigroup.com/educatie/fizica/Comutatoare-electronice-Comuta85495.php" target="_blank" title=" - https://www.scrigroup.com/educatie/fizica/Comutatoare-electronice-Comuta85495.php">Comutatoare electronice. Comutarea tranzistorului bipolar (Modelul real al diodei)</a>