Tranzistorului ca si intrerupator

Tranzistorului ca si intrerupator

Scop

Deoarece curentul colectorului tranzistorului este limitat proportional de curentul bazei, acesta poate fi folosit pe post de intrerupator controlat in curent. O cantitate relativ mica de electroni, prin baza, poate exercita un control asupra unei cantitati mult mai mari de electroni prin colector.

Exemplu - controlul pornirii/opririi unei lampi

Intrerupator simplu

Sa presupunem ca avem o lampa pe care vrei sa o pornim/oprim cu ajutorul unui intrerupator.

Tranzistor NPN

Pentru exemplificare, sa inseram acum un tranzistor in locul intrerupatorului. Tineti minte, curentul controlat trebuie sa treaca prin tranzistor de la colector spre emitor. Din moment ce curentul controlat este cel prin lampa, trebuie sa pozitionam colectorul si emitorul tranzistorului in locul contactelor intrerupatorului. Trebuie de asemenea sa ne asiguram ca directia curentului prin tranzistor este impotriva sagetii emitorului, pentru a ne asigura ca jonctiunea tranzistorului este polarizata corect.

Tranzistor PNP

Putem de asemenea sa folosim si un tranzistor PNP pentru realizarea acestui circuit. Alegerea facuta intre PNP si NPN este complet arbitrara, desi, pentru exemplificarea functionarii tranzistoarelor, vom folosi in continuare cele de tipul NPN.

Adaugarea unui intrerupator intre baza si colector

Intorcandu-ne la exemplu cu tranzistorul NPN , ne gasim in situatia in care mai trebuie sa adaugam ceva in circuit pentru a avea un curent de baza prin tranzistor. Fara o conexiune la terminalul bazei, curentul prin aceasta va fi zero, iar tranzistorul va fi inchis, ceea ce inseamna ca lampa va fi tot timpul oprita. Tineti minte, ca pentru un tranzistor NPN, directia curentului de baza trebuie sa fie dinspre emitor spre baza (impotriva directiei sagetii).

Probabil ca cel mai simplu lucru ar fi sa conectam un intrerupator intre baza si colector, precum in figura alaturata (a).

Tranzistor blocat si tranzistor saturat

Daca intrerupatorul este deschis (a), baza tranzistorului nu va fi conectata la baterie si nu va exista niciun curent prin ea. In aceasta situatie, spune ca tranzistorul este blocat. Daca intrerupatorul este inchis (b), va exista un curent dinspre emitor spre baza, prin intrerupator si prin lampa (partea stanga) inapoi la terminalul pozitiv al bateriei. Acest curent de baza va permite trecerea unui curent mult mai mare dinspre emitor spre colector, iar lampa se va aprinde. In aceasta situatie, in care curentul prin circuit este maxim, spunem ca tranzistorul este saturat.

Surse de polarizare a tranzistorului

Putem insa folosi ceva total diferit pentru a controla lampa (pornit/oprit). De exemplu, putem folosi o pereche de celule solare pentru generarea unei tensiuni de 1 V, pentru depasirea tensiunii directe de 0,7 V (V_BE) intre baza si emitor, tensiune necesara pentru aparitia curentului de baza si pornirea tranzistorului.

Sau putem folosi mai multe termocuple conectate in serie pentru generarea curentului bazei necesar pornirii tranzistorului.

Putem folosi chiar si un microfon, care cu o tensiune si un curent (printr-un amplificator) suficient de mari, ar putea pune tranzistorul in functiune. Desigur, iesirea microfonului va trebui redresata din curent alternativ in curent continuu, pentru ca jonctiunea emitor-baza sa fie tot timpul polarizata direct.

Observatii

Ceea ce vrem sa demonstram, este ca orice sursa de tensiune in curent continuu, capabila sa porneasca tranzistorul, poate fi folosita pentru controlul lampii, iar puterea acestei surse de tensiune trebuie sa fie doar o fractiune din puterea circuitului controlat. Tranzistorul in acest caz nu se comporta doar ca un intrerupator, ci si ca un amplificator: folosind un semnal de putere relativ mica pentru controlul unui semnal de putere relativ mare. Atentie, puterea necesara aprinderii lampii este furnizata de bateria din circuitul principal, si nu de celula solara, termocupla sau microfon. Acestea din urma doar controleaza puterea bateriei pentru aprinderea lampii.