Wenn Sie einen Transistor als Schalter verwenden, liegt die Last immer am Kollektor

Es ist nicht erforderlich, einen geerdeten Emitter zu verwenden, ziehen Sie jedoch die Alternative in Betracht

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Ein als Schalter (in Sättigung) verwendeter Transistor hat typischerweise eine Kollektor-Emitter-Spannung von etwa 0,2 Volt. Da die Basis-Emitter-Spannung etwa 0,7 Volt beträgt, muss Vs mindestens 0,5 Volt über Vcc liegen, zuzüglich der Spannung, die über R2 erforderlich ist, um den Basisstrom auf das erforderliche Niveau zu bringen. Und dieser Basisstrom wird signifikant sein. Unabhängig von der "normalen" Verstärkung zeigt ein NPN-Transistor in Sättigung eine viel geringere Verstärkung, wobei die typische Faustregel eine Verstärkung von 10 ist, um eine niedrige Vce sicherzustellen. Die gezeigte Schaltung kann also nicht ohne ein zweites, höheres Netzteil verwendet werden, was nicht gerade komfortabel ist.

Damit ist wiederum Ihre dritte Frage beantwortet. Da der Transistor (nach normalen, linearen Maßstäben) stark übersteuert wird, haben Verstärkungsvariationen zwischen Transistoren typischerweise keine offensichtlichen Auswirkungen. In der gezeigten Schaltung führt eine 50%ige Spannungserhöhung dazu, dass die Transistorspannung von 0,2 Volt auf 0,3 Volt ansteigt, wodurch die Lastspannung von 4,8 auf 4,7 Volt abfällt, und für Displays und LEDs und dergleichen wird dies nicht wahrnehmbar sein.

Zu Frage 2 lautet die Antwort definitiv ja. In vielerlei Hinsicht sind FETs und MOSFETs einfacher anzusteuern, da sie sehr wenig Gate-Strom benötigen (außer während Übergängen). Tatsächlich ist CMOS die vorherrschende Technologie für Mikroprozessoren und Grafikchips mit potenziell Millionen von Transistoren pro Chip. Nun, High-End-CPUs und Grafik-ICs haben heutzutage zwischen 1 und 2 Milliarden Transistoren. Dies mit BJTs zu versuchen, wäre aufgrund der aktuellen Anforderungen einfach unmöglich.

Ein einfacher Grund, die Last auf dem Kollektor zu haben, besteht darin, dass der Basisstrom unabhängig von der Last bleibt. Das macht es viel einfacher, den Transistor zuverlässig gesättigt zu halten.

Wenn die Last am Emitter liegt, hängt der Basisstrom von der Last ab. Wenn die Last eine LED ist, steigt die Spannung, die Sie an die Transistorbasis anlegen müssen, um den erforderlichen Strom zu erreichen, um die Durchlassspannung der LED.

Wenn die Last ein Motor ist und mit dem Emitter verbunden ist, hängt der Basisstrom vom Motor ab und variiert überall, wenn sich der Motor dreht.

Es gibt viele Fälle, in denen die Last besser im Emitter platziert wird. Zum Beispiel:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Hier wird ein gemultiplexter LED-Satz von Emitterfolgern für die High-Side-Treiber angesteuert. (Bei einer 8-stelligen 7-Segment + DP-Anzeige hätten Sie 8 High-Side, 8 Low-Side und 8 Widerstände in Reihe mit letzterem) Es sind keine Basiswiderstände erforderlich, wodurch Platz und Teile gespart werden.

Oder hier:

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Hier treibt ein Logikgatter direkt eine 4,5-VDC-Relaisspule an, ohne dass zusätzliche Komponenten erforderlich sind.

Mit einem Emitterfolger erhalten Sie keine Spannungsverstärkung, aber Sie erhalten eine Stromverstärkung ohne Inversion, und manchmal ist genau das erforderlich.

Emitterfolger erlauben im Allgemeinen nicht, dass der Transistor gesättigt wird (es ist möglich, die Basis mit einer höheren Spannung als den Kollektor anzusteuern und einen Basiswiderstand hinzuzufügen, aber das kann nicht passieren, wenn die Basis von der gleichen Spannung oder weniger als der angesteuert wird Kollektor.

Dies bedeutet mindestens 0,6 V Abfall über dem Transistor, was nicht immer so schlimm ist, und weil der Transistor nicht in die Sättigung geht, schaltet er schneller. Schaltkreise mit gemeinsamen Emitterschaltern können den Transistor tief in die Sättigung bringen, mit vielleicht 1/10 der Vce, was die Erwärmung minimiert.

1. Nicht immer. Es gibt Schaltungen, die "Emitter-Follower" genannt werden. Sie verstärken keine Spannung, aber sie verstärken den Eingangsstrom.

2. Ja, für Schaltzwecke werden auch FETs verwendet, n-Kanal für Low-Side-Schalter und p-Kanal für High-Side-Schalter.

3. Wenn Sie einen BJT in den Sättigungsmodus versetzen, spielen unterschiedliche Stromverstärkungen keine Rolle, solange Sie genügend Basisstrom liefern, um den Transistor für die niedrigste vom Hersteller angegebene Verstärkung in Sättigung zu halten.

Wenn Sie eine 7-Segment-LED-Anzeige ansteuern, steuern Sie den Strom nicht, indem Sie den Transistor steuern. Sie steuern den Strom/die Helligkeit, indem Sie einen berechneten Strombegrenzungswiderstand und eine Pulsweitenmodulation von gesättigten Schaltern verwenden. Dieser Ansatz eliminiert die Variabilität des Transistors.