Enghreifftiau o Gwestiynau Trafodaeth Transistor
Mae transistorau yn gydrannau electronig sylfaenol sy'n chwarae rhan hanfodol ym mron pob dyfais electronig fodern. Gan weithredu fel switshis a mwyhaduron signal, mae transistorau'n galluogi technolegau uwch fel cyfrifiaduron, ffonau symudol, a llawer o ddyfeisiau eraill. Yn yr erthygl hon, byddwn yn ymdrin â sawl enghraifft a'u datrysiadau i'n helpu i ddeall yn well sut mae transistorau'n gweithio.
1. Cyflwyniad i Transistorau
Cyn i ni fynd i mewn i'r problemau enghreifftiol, gadewch i ni siarad ychydig am y transistorau eu hunain. Mae transistor yn gydran lled-ddargludyddion sy'n cynnwys tair haen o wahanol ddefnyddiau, a elwir fel arfer yn NPN neu PNP, yn dibynnu ar ddopio'r deunydd lled-ddargludyddion. Mae ganddo dair terfynell: Sylfaen (B), Allyrrydd (E), a Chasglwr (C).
Mathau o Transistorau
– Transistor NPN: Math o transistor lle mae'r haen sylfaen wedi'i lleoli rhwng dwy haen math-N.
– Transistor PNP: Math o transistor lle mae'r haen sylfaen wedi'i lleoli rhwng dwy haen math-P.
Mae'r ddau fath hyn o transistorau yn gweithio mewn ffordd debyg, ond mae cyfeiriad y cerrynt a pholaredd y rhagfarn yn wahanol.
Swyddogaeth Transistor
– Fel Switsh: Gellir defnyddio transistorau i droi'r cerrynt trydanol ymlaen neu i ffwrdd mewn cylched.
– Fel mwyhadur: Gall transistorau fwyhau signalau mewnbwn bach yn allbynnau mwy.
2. Cwestiynau a Thrafodaeth Enghreifftiol
Cwestiwn 1: Cyfluniad Sylfaen Cyffredinol ar Transistor NPN
Cwestiwn: Mae gan transistor NPN gyda chyfluniad sylfaen gyffredin gerrynt allyrrydd (IE) o 5 mA a cherrynt casglwr (IC) o 4.9 mA. Pennwch y cerrynt sylfaen (IB) a'r paramedr α (alffa) ar gyfer y transistor.
Trafodaeth:
– Mae'n hysbys:
– Cerrynt yr allyrrydd (IE) = 5 mA
– Cerrynt casglwr (IC) = 4.9 mA
– Cwestiwn: Cerrynt sylfaen (IB) a pharamedr α.
1. Cyfrifo'r Cerrynt Sylfaenol:
Ceir y cerrynt sylfaen o'r hafaliad:
\[
I_E = I_B + I_C
\]
Felly,
\[
I_B = I_E – I_C = 5 mA – 4.9 mA = 0.1 mA
\]
2. Cyfrifo Paramedr α:
Y paramedr α (alpha) yw'r gymhareb rhwng y cerrynt casglwr a'r cerrynt allyrrydd:
\[
\alpha = \frac{I_C}{I_E} = \frac{4.9 \text{mA}}{5 \text{mA}} = 0.98
\]
Felly, mae'r cerrynt sylfaen (IB) yn 0.1 mA a gwerth y paramedr α yw 0.98.
Cwestiwn 2: Ffurfweddiad Allyrrydd Cyffredin ar Transistor NPN
Cwestiwn: Mae gan transistor NPN gerrynt sylfaen (IB) o 20 µA ac enillion cerrynt sylfaen (β) o 100. Cyfrifwch y cerrynt casglwr (IC) a'r cerrynt allyrrydd (IE).
Trafodaeth:
– Mae'n hysbys:
– Cerrynt sylfaen (IB) = 20 µA
– Ennill cerrynt sylfaenol (β) = 100
– Cwestiwn: Cerrynt casglwr (IC) a cherrynt allyrrydd (IE).
1. Cyfrifo Cerrynt Casglwr:
Ceir y cerrynt casglwr o'r hafaliad:
\[
I_C = \beta \times I_B = 100 \times 20 \text{ µA} = 2000 \text{ µA} = 2 \text{ mA}
\]
2. Cyfrifo Cerrynt yr Allyrrydd:
Ceir y cerrynt allyrrydd o'r hafaliad:
\[
I_E = I_B + I_C = 20 \text{ µA} + 2000 \text{ µA} = 2020 \text{ µA} = 2.02 \text{ mA}
\]
Felly, mae'r cerrynt casglwr (IC) yn 2 mA a'r cerrynt allyrrydd (IE) yn 2.02 mA.
Problem 3: Cylchdaith Mwyhadur Transistor
Cwestiwn: Mewn cylched mwyhadur transistor NPN, mae'r foltedd sylfaen-allyrrydd (V_BE) yn 0.7V, mae'r foltedd casglwr-allyrrydd (V_CE) yn 5V, a'r foltedd cyflenwad pŵer (V_CC) yn 12V. Os yw'r gwrthydd casglwr (R_C) yn 1 kΩ a'r cerrynt sylfaen (IB) yn 30 µA, pennwch y cerrynt casglwr (IC) a'r foltedd casglwr (V_C).
Trafodaeth:
– Mae'n hysbys:
– Foltedd allyrrydd sylfaen (V_BE) = 0.7V
– Foltedd casglwr-allyrrydd (V_CE) = 5V
– Foltedd ffynhonnell (V_CC) = 12V
– Gwrthydd casglwr (R_C) = 1 kΩ = 1000 Ω
– Cerrynt sylfaen (IB) = 30 µA
– Cwestiwn: Cerrynt casglwr (IC) a foltedd casglwr (V_C).
1. Cyfrifo Ennill Cerrynt Sylfaenol (β):
O'r cyfluniad uchod, gallwn dybio bod y transistor yn y cyflwr gweithredol. Felly rydym yn defnyddio:
\[
V_{CE} = V_C – V_E = 5V
\]
Gan fod V_E yn fach o'i gymharu â'r ddaear (fel arfer 0V), yna:
\[
V_C \tua 5V
\]
2. Cyfrifo Cerrynt Casglwr:
Gellir cyfrifo'r cerrynt casglwr gan ddefnyddio cyfraith Ohm:
\[
I_C = \frac{V_{CC} – V_C}{R_C}
\]
Amnewid gwerthoedd:
\[
I_C = \frac{12V – 5V}{1000 Ω} = \frac{7V}{1000 Ω} = 7 \text{ mA}
\]
3. Cyfrifo Foltedd y Casglwr:
Gan ddefnyddio'r cerrynt cyfrifedig:
\[
V_C = V_{CC} – (I_C \times R_C) = 12V – (7 \text{ mA} \times 1000 Ω) = 12V – 7V = 5V
\]
Felly, mae'r cerrynt casglwr (IC) yn 7 mA a'r foltedd casglwr (V_C) yn 5V.
Casgliad
Mae transistorau yn gydrannau sylfaenol mewn electroneg, gan weithredu fel switshis a mwyhaduron. Drwy ddeall enghreifftiau fel yr un uchod, gallwn gymhwyso transistorau yn haws mewn gwahanol fathau o gylchedau. Mae deall paramedrau fel cerrynt sylfaen, cerrynt casglwr, foltedd casglwr-allyrrydd, ac enillion cerrynt sylfaen (β) yn gam sylfaenol wrth ddylunio a dadansoddi cylchedau electronig. Gobeithiwn fod yr erthygl hon wedi bod yn ddefnyddiol wrth ddyfnhau ein gwybodaeth am transistorau!
