트랜지스터를 스위치로 사용하는 이유는 항상 콜렉터에 부하가 걸리는 이유

참조 회로에서 BJT가 포화 모드에서 사용될 때 스위치로 사용될 때 부하는 항상 컬렉터에 있다는 것을 알았습니다. NPN의 경우 이미 터가 접지에 연결되고 PNP의 경우 이미 터가 다음과 같이 전원 공급 장치에 연결됩니다.

1. 왜 부하가 항상 콜렉터에 있고 다른 방향으로 있지 않습니까?
2. 트랜지스터는 스위치로만 작동하기 때문에 BJT 대신 FET를 사용할 수 있습니까?
3. 다수의 7- 세그먼트 디스플레이를 다중화하기 위해 BJT를 사용하는 경우, 모든 7 세그먼트의 전류는 트랜지스터를 통과해야한다. 따라서 포화 모드에서 7 세그먼트 단위당 개별 트랜지스터를 사용할 때 다른 트랜지스터의 다른 전류 게인 값이 7 세그먼트 디스플레이의 밝기 차이로 이어질까요?

접지 된 이미 터를 사용할 필요는 없지만 대안을 고려하십시오

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

스위치 (포화)로 사용 된 트랜지스터는 일반적으로 약 0.2 볼트의 컬렉터-이미 터 전압을 가질 것이다. 베이스 이미 터 전압은 약 0.7V이므로 Vs는 Vcc 이상인 0.5V 이상이어야하며, R2에 필요한 전압을 더해베이스 전류를 필요한 수준까지 올리십시오. 그리고 그 기본 전류는 중요 할 것입니다. "일반적인"게인에 관계없이, 포화 상태의 NPN 트랜지스터는 훨씬 낮은 게인을 표시하며, 일반적으로 Vce를 낮추기 위해 일반적인 경험 법칙은 10의 게인입니다. 따라서 그림과 같은 회로는 두 번째로 높은 전원 공급 장치가 없으면 사용할 수 없으므로 편리하지 않습니다.

이것은 세 번째 질문에 대한 답입니다. 트랜지스터는 (일반적으로 선형 표준에 의해) 과도하게 구동되기 때문에, 트랜지스터들 사이의 이득 변동은 일반적으로 명백한 영향을 미치지 않을 것이다. 도시 된 회로에서, 50 % 전압 증가는 트랜지스터 전압을 0.2 볼트에서 0.3 볼트로 증가시켜 부하 전압을 4.8에서 4.7 볼트로 떨어 뜨릴 것이며, 디스플레이 및 LED의 경우에는 눈에 띄지 않을 것이다.

질문 2에 관해서는 대답은 분명히 그렇습니다. 많은 측면에서 FET 및 MOSFET은 게이트 전류가 거의 필요하지 않기 때문에 구동이 더 쉽다 (트랜지션 동안 제외). 실제로 CMOS는 칩당 수백만 개의 트랜지스터가있는 마이크로 프로세서 및 그래픽 칩의 주요 기술입니다. 실제로 오늘날 하이 엔드 CPU와 그래픽 IC는 10 억에서 20 억 개의 트랜지스터 사이에서 작동합니다. 현재 요구 사항으로 인해 BJT 로이 작업을 수행하는 것은 불가능합니다.

콜렉터에 부하를 가하는 간단한 이유는베이스 전류를 부하와 독립적으로 유지하기 때문입니다. 따라서 트랜지스터를 안정적으로 안정적으로 유지하는 것이 훨씬 쉬워집니다.

부하가 이미 터에있는 경우 기본 전류는 부하에 따라 다릅니다. 부하가 LED 인 경우 필요한 전류에 도달하기 위해 트랜지스터베이스에 적용해야하는 전압은 LED의 순방향 전압만큼 증가합니다.

부하가 모터이고 이미 터에 연결된 경우 기본 전류는 모터에 따라 달라지며 모터가 회전함에 따라 모든 곳에서 변합니다.

1. 항상 그런 것은 아닙니다. "이미 터 팔로워"라고하는 회로가 있습니다. 전압은 증폭하지 않지만 입력 전류는 증폭합니다.

2. 예, 스위칭 목적으로 FET, 로우 사이드 스위치 용 n 채널 및 하이 사이드 스위치 용 p 채널도 사용됩니다.

3. BJT를 포화 모드로 설정하는 경우 가장 낮은 제조업체의 지정된 이득을 위해 트랜지스터를 포화 상태로 유지하기에 충분한베이스 전류를 공급하는 한 다른 전류 이득은 중요하지 않습니다.

7 세그먼트 LED 디스플레이를 구동하는 경우 트랜지스터를 제어하여 전류를 제어하지 않습니다. 계산 된 전류 제한 저항과 포화 스위치의 펄스 폭 변조를 사용하여 전류 / 밝기를 제어합니다. 이 접근법은 트랜지스터의 가변성을 제거합니다.

부하가 이미 터에 더 잘 배치되는 경우가 많이 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

여기서 다중화 된 LED 세트는 하이 사이드 드라이버의 이미 터 팔로워에 의해 구동됩니다. (8 자리 7 세그먼트 + DP 디스플레이를 사용하면 후자와 직렬로 연결된 8 개의 하이 사이드, 8 개의 로우 사이드 및 8 개의 저항을 갖게됩니다)베이스 저항이 필요하지 않으므로 공간과 부품을 절약 할 수 있습니다.

또는 여기 :

^{이 회로를 시뮬레이션}

여기서 로직 게이트는 추가 부품없이 4.5VDC 릴레이 코일을 직접 구동합니다.

이미 터 팔로워로 전압 이득을 얻지 못하지만 반전없이 전류 이득을 얻습니다. 때로는 정확한 것이 필요합니다.

이미 터 팔로워는 일반적으로 트랜지스터가 포화되는 것을 허용하지 않습니다 (콜렉터보다 높은 전압으로베이스를 구동하고베이스 저항을 추가하여 가능하지만베이스가 동일한 전압 또는 그보다 낮은 전압에서 구동되는 경우 발생할 수 없음) 수집기.

이것은 트랜지스터 전체에서 0.6V 이상의 강하를 의미합니다. 항상 그렇게 나쁘지는 않으며 트랜지스터가 포화되지 않기 때문에 더 빨리 전환됩니다. 일반적인 이미 터 스위치 회로는 Vce의 1/10 정도로 트랜지스터를 포화 상태로 끌어 올릴 수있어 가열을 최소화합니다.