DSCF0792 (2)

4.2 Półprzewodnikowe elementy i układy elektroniczne 167

Zakres liniowej pracy tranzystora wykorzystywany jest w układach wzmacniających w zakresach małych i wielkich częstotliwości, natomiast obszary odcięcia i nasycenia wykorzystywane są w układach przełączających, zwanych również impulsowymi.

Stan odcięcia tranzystora jest stanem, w którym tranzystor charakteryzuje się dużą impedancją wyjściową. W stanie tym tranzystor przewodzi znikomy prąd. a o samym tranzystorze mówimy również, że znajduje się w stanie zatkania lub odcięcia.

W przypadku tranzystorów bipolarnych stan taki trwa tak długo, jak długo nie płynie prąd bazy, a np. w przypadku tranzystorów unipolarnych potowych ze wzbogacanym kanałem typu N i izolowaną bramką tak długo, jak długo napięcie bramka-źródto nie przekroczy określonej wartości progowej. Ponieważ prąd płynący w stanie odcięcia tranzystora jest prądem o bardzo małej wartości, to moc wydzielana w tym stanie jest również znikoma, impedancja wyjściowa tranzystora jest na tyle duża, że tranzystor można w tym stanie porównać do rozwartego klucza elektromechanicznego (rys. 1).

Stan przewodzenia tranzystora jest stanem, w którym tranzystor jest nasycony i charakteryzuje się małą rezystancją wyjściową. W stanie tym tranzystor przewodzi znaczny prąd, a o samym tranzystorze mówimy także, że znajduje się w stanie nasycenia (rys. 2). W stanie nasycenia dynamiczne wzmocnienie tranzystora jest matę. Oznacza to, że np. dla tranzystora bipolarnego istotny wzrost prądu bazy wywołuje jedynie znikomy wzrost prądu kolektora.

W przypadku tranzystorów bipolarnych stan taki jest osiągany w warunkach pracy tranzystora sterowanego znacznym prądem bazy, a np. w przypadku tranzystorów unipolarnych polowych ze wzbogacanym kanałem typu N i izolowaną bramką wtedy, gdy napięcie bramka-źródto przekroczy wyraźnie określoną wartość progową. W stanie nasycenia, mimo znacznej wartości przewodzonego prądu, spadek napięcia na tranzystorze jest niewielki. Wartość napięcia kolektor-emiter l/_CEs* nasyconego tranzystora bipolarnego ma wartość około 0.1 V. Stąd również moc wydzielana w tym stanie jest niewielka. Impedancja wyjściowa tranzystora jest na tyle mała, że tranzystor można w tym stanie porównać do zwartego klucza elektromechanicznego. W odróżnieniu od stanu aktywnego, w którym tranzystor jest źródłem prądowym sterowanym napięciem U_BE, w stanie nasycenia, tranzystor jest źródłem napięciowym o sile elektromotorycznej równej U_CEsal. Tranzystor bipolarny znajduje się w stanie nasycenia gdy spełniony jest warunek: p • /_B $= /_c.

Ir. —

/ R —

U_b

Ul

UcEsat

-    napięcie zasilania

-    napięcie wejściowe

-    napięcie nasycenia kolektor-emiter

-    napięcie nasycenia baza - emiter

-    prąd bazy

UeEsat

Ic

R_v

Ro

k

u_h-u

CEsaf

*■/<

Bmi

UsEsat) ' &r

ki.

-    prąd kolektora

-    rezystancja szeregowa bazy

-    rezystancja obciążenia

-    współczynnik przesterowania (2... 5)

-    minimalna wartość współczynnika wzmocnienia prądowego

Rys. 1. Tranzystor jako łącznik

W tranzystorach stan obcięcia jest analogiczny do stanu rozwarcia, a stan nasycenia do stanu zwarcia klucza elektromechanicznego.

Stąd tranzystor pracujący wyłącznie w stanach odcięcia i nasycenia nazywany jest tranzystorem przełączającym, kluczującym lub łącznikiem elektronicznym. Łączniki elektroniczne stosowane są zwłaszcza w technice cyfrowej, np. do realizacji logicznych układów cyfrowych, układów mikroprocesorowych, pamięci półprzewodnikowych oraz mechatronicznych układach wykonawczych.