Feladat:	1579. fizika feladat	Korcsoport: 18-	Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):	Árkossy Ottó ,  Bene Gyula ,  Csordás András ,  Kaufmann Zoltán ,  Kovács Zoltán
Füzet:	1980/március, 133. oldal		PDF  |  MathML
Témakör(ök):	Tranzisztor, Feladat
Hivatkozás(ok):	Feladatok: 1979/április: 1579. fizika feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.     Az áramkör megértéséhez leglényegesebb azt észrevenni, hogy az $R_1$, $R_2$ ellenállásokból álló feszültségosztó a $T_2$ tranzisztor bázisát mindig kb. $5\text{ V}$-on tartja. Az $5\text{ V}$-tól való eltérés a bázisáram nagyságától függ, de szokásos bázisáram értékeknél ez csak néhány tized volt. Ennek az a következménye, hogy a két emitter közös pontja kb. $4\mathrm{,}3\text{ V}$-on van, mert a bázis-emitter feszültség Si-tranzisztorokra kb. $0\mathrm{,}7\text{ V}$, ha a $T_2$ tranzisztor nyitva van. Tehát, ha $U_{\text{be}}<$ kb. $5\text{ V}$, a $T_1$ tranzisztor zárva van. Ekkor a kapcsolás egyszerűbb ($1.$ ábra).     1. ábra   Ezt a kapcsolást már az 1565. feladatban részletesen tárgyaltuk (l. KML. $\text{60}$ (1980) 38. o.). Az ott kapott egyenletekbe a mostani számértékeket $\left(R_E=R_C=R_2=5\text{ k}\Omega \mathrm{,}{R}_1=7\text{ k}\Omega \mathrm{,}{U}_T=12\text{ V}\right)$ behelyettesítve kapjuk: $U_E=4\mathrm{,}288\text{ V}$, $i_E=8\mathrm{,}575\cdot {10}^{-4}\text{ A}$, $U_{\text{ki}}=7\mathrm{,}734\text{ V}$. A kimenő feszültség tehát független az $U_{\text{be}}$ feszültségtől és állandó, amíg $U_{\text{be}}<4\mathrm{,}288+0\mathrm{,}7\text{ V}$. Ha $U_{\text{be}}$ eléri ezt az értéket, az első tranzisztor is kinyit és így a második tranzisztor emitter, ill. kollektor árama lecsökken, $U_{\text{ki}}$ megnő. Lássuk ezt részletesen. Ha mindkét tranzisztor nyitott, akkor $U_B=U_{\text{be}}$, mert mindkettő $0\mathrm{,}7\text{ V}$-tal pozitívabb, mint a közös emitter. Az ábrán jelölt hurokra a hurokegyenlet, ill. az abban levő csomóponti egyenlet: ${\displaystyle \begin{array}{cc}\hfill {\displaystyle i_1{R}_1+i_2{R}_2}& {\displaystyle =U_T}\hfill \\ \hfill {\displaystyle i_1}& {\displaystyle =i_2+i_B^{\left(2\right)}}\hfill & \text{(<mn>1</mn>)}\end{array}}$ ahol $i_B^{\left(2\right)}$ a $T_2$ tranzisztor bázisárama. Az $i_2{R}_2=U_{\text{be}}$ összefüggést beírva $\left(1\right)$-be, kiszámíthatjuk a bázisáramot: $\begin{array}{c}{\displaystyle i_B^{\left(2\right)}=\frac{U_T-U_{\text{be}}}{R_1}-\frac{U_{\text{be}}}{R_2}\mathrm{.}}\end{array}$ (2) A kimenő feszültség pedig: $\begin{array}{c}{\displaystyle U_{\text{ki}}=U_T-\beta i_B{R}_C\mathrm{,}}\end{array}$ (3) ahol $\beta =200$ az áramerősítési tényező, $R_C=5\text{ k}\Omega$ a kollektor ellenállás. Behelyettesítve $\left(2\right)$-t $\left(3\right)$-ba, az adatok felhasználásával megkapjuk a kimenő feszültséget: $\begin{array}{c}{\displaystyle U_{\text{ki}}=342\mathrm{,}86\left(U_{\text{be}}-4\mathrm{,}9659\text{ V}\right)\mathrm{.}}\end{array}$     2. ábra   Vizsgáljuk meg, meddig érvényes ez a megoldás. Nyilván addig, amíg a két tranzisztor nyitva van. Ha $U_{\text{be}}\ge 5\text{ V}$, akkor a $T_2$ tranzisztor bázisárama nulla (az osztó $i_B=0$ esetén $5\text{ V}$-ot ad), azaz ekkor a $T_2$ tranzisztor zárva van, mert negatív bázisáram nem folyhat. A lezáráskor $U_{\text{ki}}=U_T$. A nyert kimenő feszültség ‐ bemenő feszültség függvény a $2$. ábrán látható.    Árkossy Ottó (Esztergom, Petőfi S. Ált. Isk. 8. o. t.)