Λουτρά

Ποιο τρανζίστορ παρέχει μεγαλύτερο κέρδος ρεύματος. Τρανζίστορ

διπολικό τρανζίστορ- μια ηλεκτρονική συσκευή ημιαγωγών, ένας από τους τύπους τρανζίστορ, σχεδιασμένη να ενισχύει, να παράγει και να μετατρέπει ηλεκτρικά σήματα. Το τρανζίστορ ονομάζεται διπολικός, αφού δύο τύποι φορέων φόρτισης συμμετέχουν ταυτόχρονα στη λειτουργία της συσκευής - ηλεκτρόνιαΚαι τρύπες. Σε αυτό διαφέρει από μονοπολικήτρανζίστορ (επίδρασης πεδίου), στο οποίο συμμετέχει μόνο ένας τύπος φορέων φορτίου.

Η αρχή λειτουργίας και των δύο τύπων τρανζίστορ είναι παρόμοια με τη λειτουργία μιας βαλβίδας νερού που ρυθμίζει τη ροή του νερού, μόνο η ροή των ηλεκτρονίων διέρχεται από το τρανζίστορ. Στα διπολικά τρανζίστορ, δύο ρεύματα διέρχονται από τη συσκευή - το κύριο "μεγάλο" ρεύμα και το "μικρό" ρεύμα ελέγχου. Η ισχύς του κύριου ρεύματος εξαρτάται από την ισχύ του χειριστηρίου. Στα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, μόνο ένα ρεύμα διέρχεται από τη συσκευή, η ισχύς του οποίου εξαρτάται από το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε λεπτομερέστερα τη λειτουργία ενός διπολικού τρανζίστορ.

Συσκευή διπολικού τρανζίστορ.

Το διπολικό τρανζίστορ αποτελείται από τρία στρώματα ημιαγωγών και δύο συνδέσεις PN. Τα τρανζίστορ PNP και NPN διακρίνονται από τον τύπο της εναλλασσόμενης οπής και την ηλεκτρονική αγωγιμότητα. Είναι σαν δύο δίοδοι συνδεδεμένες πρόσωπο με πρόσωπο ή αντίστροφα.

Ένα διπολικό τρανζίστορ έχει τρεις επαφές (ηλεκτρόδια). Η επαφή που αναδύεται από το κεντρικό στρώμα ονομάζεται βάση (βάση).Τα τελικά ηλεκτρόδια ονομάζονται συλλέκτηςΚαι εκπόμπος (συλλέκτηςΚαι εκπόμπος). Το στρώμα βάσης είναι πολύ λεπτό σε σχέση με τον συλλέκτη και τον πομπό. Επιπλέον, οι περιοχές ημιαγωγών στα άκρα του τρανζίστορ δεν είναι συμμετρικές. Το στρώμα ημιαγωγού στην πλευρά του συλλέκτη είναι ελαφρώς παχύτερο από ό,τι στην πλευρά του εκπομπού. Αυτό είναι απαραίτητο για τη σωστή λειτουργία του τρανζίστορ.

Εξετάστε τις φυσικές διεργασίες που συμβαίνουν κατά τη λειτουργία ενός διπολικού τρανζίστορ. Ας πάρουμε ως παράδειγμα το μοντέλο NPN. Η αρχή λειτουργίας ενός τρανζίστορ PNP είναι παρόμοια, μόνο η πολικότητα τάσης μεταξύ του συλλέκτη και του πομπού θα είναι αντίθετη.

Όπως ήδη αναφέρθηκε στο άρθρο για τους τύπους αγωγιμότητας στους ημιαγωγούς, σε μια ουσία τύπου P υπάρχουν θετικά φορτισμένα ιόντα - τρύπες. Μια ουσία τύπου Ν είναι κορεσμένη με αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια. Σε ένα τρανζίστορ, η συγκέντρωση των ηλεκτρονίων στην περιοχή Ν είναι πολύ μεγαλύτερη από τη συγκέντρωση των οπών στην περιοχή P.

Συνδέστε μια πηγή τάσης μεταξύ του συλλέκτη και του πομπού V CE (V CE). Κάτω από τη δράση του, τα ηλεκτρόνια από το ανώτερο τμήμα N θα αρχίσουν να έλκονται στο συν και θα συγκεντρώνονται κοντά στον συλλέκτη. Ωστόσο, το ρεύμα δεν μπορεί να ρέει επειδή το ηλεκτρικό πεδίο της πηγής τάσης δεν φτάνει στον πομπό. Αυτό αποτρέπεται από ένα παχύ στρώμα ημιαγωγού συλλέκτη συν ένα στρώμα ημιαγωγού βάσης.

Τώρα συνδέουμε την τάση μεταξύ της βάσης και του πομπού V BE , αλλά πολύ χαμηλότερη από την V CE (για τρανζίστορ πυριτίου, το ελάχιστο απαιτούμενο V BE είναι 0,6V). Δεδομένου ότι το στρώμα P είναι πολύ λεπτό, συν μια πηγή τάσης συνδεδεμένη με τη βάση, θα μπορεί να «απλώσει» με το ηλεκτρικό του πεδίο στην περιοχή Ν του πομπού. Κάτω από τη δράση του, τα ηλεκτρόνια θα πάνε στη βάση. Μερικά από αυτά θα αρχίσουν να γεμίζουν τις τρύπες που βρίσκονται εκεί (ανασυνδυάζονται). Το άλλο μέρος δεν θα βρει μια ελεύθερη τρύπα για τον εαυτό του, επειδή η συγκέντρωση των οπών στη βάση είναι πολύ χαμηλότερη από τη συγκέντρωση των ηλεκτρονίων στον πομπό.

Ως αποτέλεσμα, το κεντρικό στρώμα της βάσης εμπλουτίζεται με ελεύθερα ηλεκτρόνια. Τα περισσότερα από αυτά θα πάνε προς τον συλλέκτη, αφού εκεί η τάση είναι πολύ μεγαλύτερη. Αυτό διευκολύνεται επίσης από ένα πολύ μικρό πάχος του κεντρικού στρώματος. Κάποιο μέρος των ηλεκτρονίων, αν και πολύ μικρότερο, θα εξακολουθεί να ρέει προς το συν της βάσης.

Ως αποτέλεσμα, παίρνουμε δύο ρεύματα: ένα μικρό - από τη βάση στον εκπομπό I BE και ένα μεγάλο - από τον συλλέκτη στον πομπό I CE.

Εάν η τάση βάσης αυξηθεί, τότε ακόμη περισσότερα ηλεκτρόνια θα συσσωρευτούν στο στρώμα P. Ως αποτέλεσμα, το ρεύμα βάσης θα αυξηθεί ελαφρώς και το ρεύμα συλλέκτη θα αυξηθεί σημαντικά. Ετσι, με μια μικρή αλλαγή στο ρεύμα βάσης Iσι , το ρεύμα συλλέκτη I ποικίλλει πολύΓ. Έτσι πάει ενίσχυση σήματος σε διπολικό τρανζίστορ. Ο λόγος του ρεύματος συλλέκτη I C προς το ρεύμα βάσης I B ονομάζεται κέρδος ρεύματος. Σημειώνεται β , hfeή h21e, ανάλογα με τις ιδιαιτερότητες των υπολογισμών που πραγματοποιούνται με το τρανζίστορ.

Ο απλούστερος ενισχυτής διπολικού τρανζίστορ

Ας εξετάσουμε λεπτομερέστερα την αρχή της ενίσχυσης του σήματος στο ηλεκτρικό επίπεδο χρησιμοποιώντας το κύκλωμα ως παράδειγμα. Θα κάνω επιφύλαξη εκ των προτέρων ότι ένα τέτοιο σχέδιο δεν είναι απολύτως σωστό. Κανείς δεν συνδέει μια πηγή τάσης DC απευθείας σε μια πηγή AC. Αλλά σε αυτή την περίπτωση, θα είναι ευκολότερο και σαφέστερο να κατανοήσουμε τον ίδιο τον μηχανισμό ενίσχυσης χρησιμοποιώντας ένα διπολικό τρανζίστορ. Επίσης, η ίδια η τεχνική υπολογισμού στο παρακάτω παράδειγμα είναι κάπως απλοποιημένη.

1. Περιγραφή των κύριων στοιχείων της αλυσίδας

Ας υποθέσουμε λοιπόν ότι έχουμε ένα τρανζίστορ με κέρδος 200 (β = 200). Από την πλευρά του συλλέκτη, συνδέουμε μια σχετικά ισχυρή πηγή ισχύος 20 V, λόγω της ενέργειας της οποίας θα προκύψει ενίσχυση. Από την πλευρά της βάσης του τρανζίστορ, συνδέουμε μια ασθενή πηγή ισχύος 2V. Σε αυτό συνδέουμε σε σειρά μια πηγή εναλλασσόμενης τάσης σε μορφή ημιτονοειδούς, με πλάτος ταλάντωσης 0,1V. Αυτό θα είναι το σήμα που θα ενισχυθεί. Η αντίσταση Rb κοντά στη βάση χρειάζεται για να περιοριστεί το ρεύμα που προέρχεται από την πηγή σήματος, η οποία είναι συνήθως χαμηλής ισχύος.

2. Υπολογισμός ρεύματος εισόδου βάσης I β

Τώρα ας υπολογίσουμε το ρεύμα βάσης I b. Δεδομένου ότι έχουμε να κάνουμε με εναλλασσόμενη τάση, πρέπει να υπολογίσουμε δύο τιμές ρεύματος - στη μέγιστη τάση (V max) και στην ελάχιστη (V min). Ας ονομάσουμε αυτές τις τρέχουσες τιμές, αντίστοιχα - I bmax και I bmin.

Επίσης, για να υπολογίσετε το ρεύμα βάσης, πρέπει να γνωρίζετε την τάση βάσης-εκπομπού V BE. Υπάρχει μία διασταύρωση PN μεταξύ της βάσης και του πομπού. Αποδεικνύεται ότι το ρεύμα βάσης "συναντά" μια δίοδο ημιαγωγών στο δρόμο του. Η τάση στην οποία μια δίοδος ημιαγωγών αρχίζει να αγώγει είναι περίπου 0,6 V. Δεν θα υπεισέλθουμε σε λεπτομέρειες των χαρακτηριστικών τάσης ρεύματος της διόδου και για ευκολία υπολογισμού, θα πάρουμε ένα κατά προσέγγιση μοντέλο, σύμφωνα με το οποίο η τάση σε όλη τη δίοδο αγωγιμότητας ρεύματος είναι πάντα 0,6 V. Αυτό σημαίνει ότι η τάση μεταξύ της βάσης και του πομπού είναι V BE = 0,6V. Και δεδομένου ότι ο πομπός είναι συνδεδεμένος στη γείωση (V E = 0), η τάση από τη βάση στη γείωση είναι επίσης 0,6V (V B = 0,6V).

Ας υπολογίσουμε τα I bmax και I bmin χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm:

2. Υπολογισμός του ρεύματος εξόδου του συλλέκτη I C

Τώρα, γνωρίζοντας το κέρδος (β = 200), μπορούμε εύκολα να υπολογίσουμε τις μέγιστες και ελάχιστες τιμές του ρεύματος συλλέκτη (I cmax και I cmin).

3. Υπολογισμός της τάσης εξόδου V out

Το ρεύμα συλλέκτη ρέει μέσω της αντίστασης Rc, την οποία έχουμε ήδη υπολογίσει. Απομένει να αντικαταστήσουμε τις τιμές:

4. Ανάλυση αποτελεσμάτων

Όπως φαίνεται από τα αποτελέσματα, το V Cmax αποδείχθηκε μικρότερο από το V Cmin. Αυτό συμβαίνει επειδή η τάση κατά μήκος του V Rc αφαιρείται από την τάση τροφοδοσίας VCC. Ωστόσο, στις περισσότερες περιπτώσεις αυτό δεν έχει σημασία, αφού μας ενδιαφέρει η μεταβλητή συνιστώσα του σήματος - το πλάτος, το οποίο αυξήθηκε από 0,1V σε 1V. Η συχνότητα και η ημιτονοειδής κυματομορφή δεν έχουν αλλάξει. Φυσικά, η αναλογία V out / V σε δέκα φορές απέχει πολύ από τον καλύτερο δείκτη για έναν ενισχυτή, αλλά είναι αρκετά κατάλληλο για την απεικόνιση της διαδικασίας ενίσχυσης.

Λοιπόν, ας συνοψίσουμε την αρχή λειτουργίας ενός ενισχυτή σε ένα διπολικό τρανζίστορ. Ένα ρεύμα I b ρέει μέσα από τη βάση, μεταφέροντας μια σταθερή και μια μεταβλητή συνιστώσα. Το σταθερό εξάρτημα χρειάζεται έτσι ώστε η διασταύρωση PN μεταξύ της βάσης και του πομπού να αρχίσει να διεξάγει - "ανοίγει". Το μεταβλητό στοιχείο είναι, στην πραγματικότητα, το ίδιο το σήμα (χρήσιμες πληροφορίες). Η ισχύς ρεύματος συλλέκτη-εκπομπού μέσα στο τρανζίστορ είναι το αποτέλεσμα πολλαπλασιασμού του ρεύματος βάσης με το κέρδος β. Με τη σειρά του, η τάση στην αντίσταση Rc πάνω από τον συλλέκτη είναι το αποτέλεσμα του πολλαπλασιασμού του ενισχυμένου ρεύματος συλλέκτη με την τιμή της αντίστασης.

Έτσι, η έξοδος V λαμβάνει ένα σήμα με αυξημένο πλάτος ταλαντώσεων, αλλά με διατηρημένο σχήμα και συχνότητα. Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι το τρανζίστορ παίρνει ενέργεια για ενίσχυση από το τροφοδοτικό VCC. Εάν η τάση τροφοδοσίας δεν είναι αρκετή, το τρανζίστορ δεν θα μπορεί να λειτουργήσει πλήρως και το σήμα εξόδου μπορεί να παραμορφωθεί.

Τρόποι λειτουργίας ενός διπολικού τρανζίστορ

Σύμφωνα με τα επίπεδα τάσης στα ηλεκτρόδια του τρανζίστορ, υπάρχουν τέσσερις τρόποι λειτουργίας του:

Λειτουργία αποκοπής.
Ενεργή λειτουργία (ενεργή λειτουργία).
Λειτουργία κορεσμού.
Αντίστροφη λειτουργία.

Λειτουργία αποκοπής

Όταν η τάση βάσης-εκπομπού είναι χαμηλότερη από 0,6V - 0,7V, η διασταύρωση PN μεταξύ βάσης και εκπομπού είναι κλειστή. Σε αυτή την κατάσταση, το τρανζίστορ δεν έχει ρεύμα βάσης. Ως αποτέλεσμα, δεν θα υπάρχει επίσης ρεύμα συλλέκτη, καθώς δεν υπάρχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια στη βάση έτοιμα να κινηθούν προς την τάση συλλέκτη. Αποδεικνύεται ότι το τρανζίστορ είναι, σαν να λέγαμε, κλειδωμένο και λένε ότι είναι μέσα λειτουργία αποκοπής.

Ενεργή λειτουργία

ΣΕ ενεργή λειτουργίαη τάση στη βάση είναι επαρκής για να ανοίξει η διασταύρωση PN μεταξύ της βάσης και του πομπού. Σε αυτή την κατάσταση, το τρανζίστορ έχει ρεύματα βάσης και συλλέκτη. Το ρεύμα συλλέκτη ισούται με το ρεύμα βάσης πολλαπλασιασμένο με το κέρδος. Δηλαδή, ο ενεργός τρόπος είναι ο κανονικός τρόπος λειτουργίας του τρανζίστορ, ο οποίος χρησιμοποιείται για ενίσχυση.

Λειτουργία κορεσμού

Μερικές φορές το ρεύμα βάσης μπορεί να είναι πολύ μεγάλο. Ως αποτέλεσμα, η ισχύς τροφοδοσίας απλά δεν είναι αρκετή για να παρέχει ένα τέτοιο ρεύμα συλλέκτη που θα αντιστοιχεί στο κέρδος του τρανζίστορ. Στη λειτουργία κορεσμού, το ρεύμα συλλέκτη θα είναι το μέγιστο που μπορεί να παρέχει το τροφοδοτικό και δεν θα επηρεαστεί από το ρεύμα βάσης. Σε αυτή την κατάσταση, το τρανζίστορ δεν είναι σε θέση να ενισχύσει το σήμα, καθώς το ρεύμα συλλέκτη δεν ανταποκρίνεται στις αλλαγές του ρεύματος βάσης.

Στη λειτουργία κορεσμού, η αγωγιμότητα του τρανζίστορ είναι μέγιστη και είναι πιο κατάλληλη για τη λειτουργία του διακόπτη (κλειδί) στην κατάσταση "on". Ομοίως, στη λειτουργία αποκοπής, η αγωγιμότητα του τρανζίστορ είναι ελάχιστη, και αυτό αντιστοιχεί στον διακόπτη στην κατάσταση "off".

Αντίστροφη λειτουργία

Σε αυτήν τη λειτουργία, οι ρόλοι του συλλέκτη και του διακόπτη εκπομπού: η διασταύρωση PN συλλέκτη είναι πολωμένη προς τα εμπρός και η διασταύρωση εκπομπού είναι αντίστροφη πόλωση. Ως αποτέλεσμα, το ρεύμα ρέει από τη βάση στον συλλέκτη. Η περιοχή του ημιαγωγού συλλέκτη δεν είναι συμμετρική με τον πομπό και το κέρδος στον αντίστροφο τρόπο λειτουργίας είναι χαμηλότερο από τον κανονικό ενεργό τρόπο λειτουργίας. Ο σχεδιασμός του τρανζίστορ είναι κατασκευασμένος με τέτοιο τρόπο ώστε να λειτουργεί όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικά στην ενεργή λειτουργία. Επομένως, στην αντίστροφη λειτουργία, το τρανζίστορ πρακτικά δεν χρησιμοποιείται.

Βασικές παράμετροι ενός διπολικού τρανζίστορ.

τρέχον κέρδος- ο λόγος του ρεύματος συλλέκτη I C προς το ρεύμα βάσης I B . Σημειώνεται β , hfeή h21e, ανάλογα με τις ιδιαιτερότητες των υπολογισμών που πραγματοποιούνται με τρανζίστορ.

Το β είναι μια σταθερή τιμή για ένα τρανζίστορ και εξαρτάται από τη φυσική δομή της συσκευής. Το υψηλό κέρδος υπολογίζεται σε εκατοντάδες μονάδες, το χαμηλό - σε δεκάδες. Για δύο ξεχωριστά τρανζίστορ του ίδιου τύπου, ακόμα κι αν ήταν «γείτονες κατά μήκος του αγωγού» κατά την παραγωγή, το β μπορεί να διαφέρει ελαφρώς. Αυτό το χαρακτηριστικό του διπολικού τρανζίστορ είναι ίσως το πιο σημαντικό. Εάν άλλες παράμετροι της συσκευής μπορούν συχνά να παραμεληθούν στους υπολογισμούς, τότε το κέρδος ρεύματος είναι σχεδόν αδύνατο.

Αντίσταση εισόδου- αντίσταση στο τρανζίστορ, που «συναντά» το ρεύμα βάσης. Σημειώνεται R in (R in). Όσο μεγαλύτερο είναι, τόσο το καλύτερο για τα χαρακτηριστικά ενίσχυσης της συσκευής, αφού συνήθως υπάρχει μια αδύναμη πηγή σήματος στην πλευρά της βάσης, από την οποία πρέπει να καταναλώνετε όσο το δυνατόν λιγότερο ρεύμα. Η ιδανική επιλογή είναι όταν η αντίσταση εισόδου είναι ίση με το άπειρο.

Το R in για ένα μέσο διπολικό τρανζίστορ είναι αρκετές εκατοντάδες KΩ (kilo-ohm). Εδώ, το διπολικό τρανζίστορ χάνει πάρα πολύ από το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, όπου η αντίσταση εισόδου φθάνει τις εκατοντάδες GΩ (gigaohms).

Αγωγιμότητα εξόδου- την αγωγιμότητα του τρανζίστορ μεταξύ του συλλέκτη και του πομπού. Όσο μεγαλύτερη είναι η αγωγιμότητα εξόδου, τόσο περισσότερο ρεύμα συλλέκτη-εκπομπού θα μπορεί να περάσει μέσα από το τρανζίστορ με λιγότερη ισχύ.

Επίσης, με αύξηση της αγωγιμότητας εξόδου (ή μείωση της σύνθετης αντίστασης εξόδου), αυξάνεται το μέγιστο φορτίο που μπορεί να αντέξει ο ενισχυτής με μικρή απώλεια στο συνολικό κέρδος. Για παράδειγμα, εάν ένα τρανζίστορ με χαμηλή αγωγιμότητα εξόδου ενισχύει ένα σήμα 100 φορές χωρίς φορτίο, τότε όταν είναι συνδεδεμένο ένα φορτίο 1KΩ, θα ενισχυθεί ήδη μόνο 50 φορές. Ένα τρανζίστορ με το ίδιο κέρδος αλλά υψηλότερη αγωγιμότητα εξόδου θα έχει μικρότερη πτώση απολαβής. Η ιδανική επιλογή είναι όταν η αγωγιμότητα εξόδου είναι ίση με το άπειρο (ή η αντίσταση εξόδου R out \u003d 0 (R out \u003d 0)).

Ίσως σήμερα είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς τον σύγχρονο κόσμο χωρίς τρανζίστορ, σχεδόν σε οποιαδήποτε ηλεκτρονικά είδη, από ραδιόφωνα και τηλεοράσεις μέχρι αυτοκίνητα, τηλέφωνα και υπολογιστές, με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, χρησιμοποιούνται.

Υπάρχουν δύο τύποι τρανζίστορ: διπολικόςΚαι πεδίο. Τα διπολικά τρανζίστορ ελέγχονται από το ρεύμα και όχι από την τάση. Υπάρχουν δομές ισχυρές και χαμηλής κατανάλωσης, υψηλής συχνότητας και χαμηλής συχνότητας, p-n-p και n-p-n... Τα τρανζίστορ είναι διαθέσιμα σε διαφορετικές συσκευασίες και διατίθενται σε διαφορετικά μεγέθη, που κυμαίνονται από τσιπ SMD (στην πραγματικότητα, υπάρχουν πολύ λιγότερα από ένα τσιπ ) που έχουν σχεδιαστεί για επιφανειακή τοποθέτηση και τελειώνουν με πολύ ισχυρά τρανζίστορ. Σύμφωνα με τη διαλυμένη ισχύ, διακρίνονται τρανζίστορ χαμηλής ισχύος έως 100 mW, μεσαίας ισχύος από 0,1 έως 1 W και ισχυρά τρανζίστορ άνω του 1 W.

Όταν μιλάμε για τρανζίστορ, συνήθως εννοούν τα διπολικά τρανζίστορ. Τα διπολικά τρανζίστορ είναι κατασκευασμένα από πυρίτιο ή γερμάνιο. Ονομάζονται διπολικοί επειδή η εργασία τους βασίζεται στη χρήση ηλεκτρονίων και οπών ως φορείς φορτίου. Τα τρανζίστορ στα κυκλώματα υποδεικνύονται ως εξής:

Μία από τις ακραίες περιοχές της δομής του τρανζίστορ ονομάζεται πομπός. Η ενδιάμεση περιοχή ονομάζεται βάση και το άλλο άκρο ονομάζεται συλλέκτης. Αυτά τα τρία ηλεκτρόδια σχηματίζουν δύο συνδέσεις p-n: μεταξύ της βάσης και του συλλέκτη - του συλλέκτη, και μεταξύ της βάσης και του πομπού - του πομπού. Όπως ένας συμβατικός διακόπτης, ένα τρανζίστορ μπορεί να είναι σε δύο καταστάσεις - "on" και "off". Αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι έχουν κινούμενα ή μηχανικά μέρη, αλλάζουν από το off σε on και πίσω χρησιμοποιώντας ηλεκτρικά σήματα.

Τα τρανζίστορ είναι σχεδιασμένα για να ενισχύουν, να μετατρέπουν και να δημιουργούν ηλεκτρικές ταλαντώσεις. Η λειτουργία ενός τρανζίστορ μπορεί να αναπαρασταθεί με το παράδειγμα ενός υδραυλικού συστήματος. Φανταστείτε μια βρύση στο μπάνιο, ένα ηλεκτρόδιο τρανζίστορ είναι ένας σωλήνας στη βρύση (βρύση), το άλλο (δεύτερο) είναι ένας σωλήνας μετά τη βρύση, όπου ρέει το νερό και το τρίτο ηλεκτρόδιο ελέγχου είναι ακριβώς η βρύση με την οποία θα ανάψτε το νερό.
Ένα τρανζίστορ μπορεί να θεωρηθεί ως δύο δίοδοι συνδεδεμένες σε σειρά, στην περίπτωση του NPN οι άνοδοι συνδέονται μεταξύ τους και στην περίπτωση του PNP οι κάθοδοι συνδέονται.

Διακρίνετε μεταξύ τρανζίστορ PNP και NPN, τα τρανζίστορ PNP ανοίγουν με τάση αρνητικής πολικότητας, NPN με θετική πολικότητα. Στα τρανζίστορ NPN, οι κύριοι φορείς φορτίου είναι τα ηλεκτρόνια και στις οπές PNP, οι οποίες είναι λιγότερο κινητές, αντίστοιχα, τα τρανζίστορ NPN αλλάζουν ταχύτερα.

Uke = τάση συλλέκτη-εκπομπού
Ube = τάση βάσης-εκπομπού
Ic = ρεύμα συλλέκτη
Ib = ρεύμα βάσης

Ανάλογα με τις καταστάσεις στις οποίες βρίσκονται οι μεταβάσεις του τρανζίστορ, διακρίνονται οι τρόποι λειτουργίας του. Δεδομένου ότι το τρανζίστορ έχει δύο μεταβάσεις (εκπομπός και συλλέκτης), και καθεμία από αυτές μπορεί να είναι σε δύο καταστάσεις: 1) ανοιχτό 2) κλειστό. Υπάρχουν τέσσερις τρόποι λειτουργίας του τρανζίστορ. Ο κύριος τρόπος λειτουργίας είναι ο ενεργός τρόπος λειτουργίας, στον οποίο η διασταύρωση συλλέκτη βρίσκεται σε κλειστή κατάσταση και η διασταύρωση εκπομπού σε ανοιχτή κατάσταση. Τα τρανζίστορ που λειτουργούν στην ενεργή λειτουργία χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα ενίσχυσης. Εκτός από την ενεργή, υπάρχει μια αντίστροφη λειτουργία, στην οποία η διασταύρωση εκπομπού είναι κλειστή και η διασταύρωση συλλέκτη είναι ανοιχτή, μια λειτουργία κορεσμού, στην οποία και οι δύο διασταυρώσεις είναι ανοιχτές και μια λειτουργία αποκοπής, στην οποία και οι δύο διασταυρώσεις είναι κλειστές .

Όταν το τρανζίστορ λειτουργεί με σήματα υψηλής συχνότητας, ο χρόνος των κύριων διεργασιών (ο χρόνος μετακίνησης των φορέων από τον πομπό στον συλλέκτη) γίνεται ανάλογος με την περίοδο αλλαγής του σήματος εισόδου. Ως αποτέλεσμα, η ικανότητα ενός τρανζίστορ να ενισχύει ηλεκτρικά σήματα επιδεινώνεται με την αύξηση της συχνότητας.

Μερικές παράμετροι διπολικών τρανζίστορ

Συλλέκτης - πομπός σταθερής/παλμικής τάσης.
Συλλέκτης - βάση σταθερής τάσης.
Εκπομπός - βάση σταθερής τάσης.
Οριακή συχνότητα αναλογίας μεταφοράς ρεύματος βάσης
Συνεχές/παλμικό ρεύμα συλλέκτη.
Τρέχουσα αναλογία μεταφοράς
Μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα
Αντίσταση εισόδου
Διασκορπισμένη ισχύς.
p-n θερμοκρασία διασταύρωσης.
Θερμοκρασία περιβάλλοντος, κλπ…

Οριακή τάση Ukeo gr. είναι η μέγιστη επιτρεπόμενη τάση μεταξύ συλλέκτη και εκπομπού, με ανοιχτό κύκλωμα βάσης και ρεύμα συλλέκτη. Η τάση στον συλλέκτη είναι μικρότερη από το Ukeo gr. είναι χαρακτηριστικά των παλμικών τρόπων λειτουργίας του τρανζίστορ σε ρεύματα βάσης διαφορετικά από το μηδέν και τα ρεύματα βάσης που αντιστοιχούν σε αυτά (για n-p-n τρανζίστορ, το ρεύμα βάσης> 0, και για p-n-p, αντίθετα, Ib<0).

Τα διπολικά τρανζίστορ μπορούν να ταξινομηθούν ως τρανζίστορ unjuunction, όπως είναι, για παράδειγμα, το KT117. Ένα τέτοιο τρανζίστορ είναι μια συσκευή ημιαγωγών τριών ηλεκτροδίων με μία σύνδεση p-n. Ένα τρανζίστορ unjuunction αποτελείται από δύο βάσεις και έναν πομπό.

Πρόσφατα, τα σύνθετα τρανζίστορ χρησιμοποιούνται συχνά σε κυκλώματα, ονομάζονται τρανζίστορ ζεύγους ή Darlington, έχουν πολύ υψηλό συντελεστή μεταφοράς ρεύματος, αποτελούνται από δύο ή περισσότερα διπολικά τρανζίστορ, αλλά τα έτοιμα τρανζίστορ παράγονται επίσης σε μία συσκευασία. τέτοιο είναι για παράδειγμα το TIP140. Ανάβουν με έναν κοινό συλλέκτη, εάν συνδέσετε δύο τρανζίστορ, θα λειτουργήσουν ως ένα, η συμπερίληψη φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Η χρήση μιας αντίστασης φορτίου R1 σας επιτρέπει να βελτιώσετε ορισμένα από τα χαρακτηριστικά του σύνθετου τρανζίστορ.

Μερικά μειονεκτήματα του σύνθετου τρανζίστορ: χαμηλή απόδοση, ειδικά η μετάβαση από ανοιχτό σε κλειστό. Η μπροστινή πτώση τάσης στη διασταύρωση βάσης-εκπομπού είναι σχεδόν διπλάσια από αυτή ενός συμβατικού τρανζίστορ. Λοιπόν, φυσικά, χρειάζεστε περισσότερο χώρο στο ταμπλό.

Έλεγχος διπολικών τρανζίστορ

Δεδομένου ότι το τρανζίστορ αποτελείται από δύο συνδέσμους, καθεμία από τις οποίες είναι μια δίοδος ημιαγωγών, μπορείτε να δοκιμάσετε το τρανζίστορ με τον ίδιο τρόπο που δοκιμάζετε μια δίοδο. Το τρανζίστορ ελέγχεται συνήθως με ένα ωμόμετρο, ελέγχονται και οι δύο συνδέσεις p-n του τρανζίστορ: συλλέκτης - βάση και πομπός - βάση. Για να ελέγξετε την άμεση αντίσταση των συνδέσεων τρανζίστορ p-n-p, ο αρνητικός ακροδέκτης του ωμόμετρου συνδέεται με τη βάση και ο θετικός ακροδέκτης του ωμόμετρου συνδέεται με τη σειρά του στον συλλέκτη και τον πομπό. Για να ελέγξετε την αντίστροφη αντίσταση των μεταβάσεων, ο θετικός ακροδέκτης ενός ωμόμετρου συνδέεται στη βάση. Κατά τον έλεγχο των τρανζίστορ n-p-n, η σύνδεση γίνεται αντίστροφα: η άμεση αντίσταση μετράται όταν συνδέεται στη βάση του θετικού ακροδέκτη του ωμόμετρου και η αντίστροφη αντίσταση μετράται όταν συνδέεται στη βάση του αρνητικού ακροδέκτη. Τα τρανζίστορ μπορούν επίσης να κληθούν με ψηφιακό πολύμετρο στη λειτουργία συνέχειας διόδου. Για το NPN, συνδέουμε τον κόκκινο αισθητήρα της συσκευής "+" στη βάση του τρανζίστορ και εναλλάξ αγγίζουμε τον μαύρο αισθητήρα "-" στον συλλέκτη και τον πομπό. Η συσκευή θα πρέπει να παρουσιάζει κάποια αντίσταση, από περίπου 600 έως 1200. Στη συνέχεια αλλάζουμε την πολικότητα σύνδεσης των ανιχνευτών, σε αυτή την περίπτωση η συσκευή δεν πρέπει να δείχνει τίποτα. Για μια δομή PNP, η σειρά επαλήθευσης θα αντιστραφεί.

Θέλω να πω λίγα λόγια για τα τρανζίστορ MOSFET (τρανζίστορ φαινομένου πεδίου μετάλλου-οξειδίου-ημιαγωγού), (Ημιαγωγός οξειδίου μετάλλου (MOS)) - αυτά είναι τρανζίστορ πεδίου, που δεν πρέπει να συγχέονται με τα συνηθισμένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου! Τα τρανζίστορ πεδίου έχουν τρεις ακροδέκτες: G - gate, D - drain, S - source. Υπάρχουν Ν κανάλι και P, στον χαρακτηρισμό αυτών των τρανζίστορ υπάρχει μια δίοδος Schottky, περνά ρεύμα από την πηγή στην αποστράγγιση και περιορίζει την τάση αποστράγγισης προς πηγή.

Χρησιμοποιούνται κυρίως για μεταγωγή υψηλών ρευμάτων, ελέγχονται όχι από ρεύμα, όπως τα διπολικά τρανζίστορ, αλλά από την τάση και κατά κανόνα έχουν πολύ χαμηλή αντίσταση ανοιχτού καναλιού, η αντίσταση του καναλιού είναι σταθερή και δεν εξαρτάται από το ρεύμα. Τα τρανζίστορ MOSFET είναι ειδικά σχεδιασμένα για κυκλώματα κλειδιών, μπορεί να ειπωθεί ως αντικατάσταση ρελέ, αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί επίσης να ενισχυθεί, χρησιμοποιούνται σε ισχυρούς ενισχυτές χαμηλής συχνότητας.

Τα πλεονεκτήματα αυτών των τρανζίστορ είναι τα εξής:
Ελάχιστη ισχύς μετάδοσης κίνησης και υψηλό κέρδος ρεύματος
Καλύτερη απόδοση, όπως μεγαλύτερη ταχύτητα εναλλαγής.
Ανθεκτικό σε παλμούς μεγάλης τάσης.
Τα κυκλώματα που χρησιμοποιούν τέτοια τρανζίστορ είναι συνήθως πιο απλά.

Μειονεκτήματα:
Κοστίζουν περισσότερο από τα διπολικά τρανζίστορ.
Φοβάται τον στατικό ηλεκτρισμό.
Τις περισσότερες φορές, τα MOSFET N-καναλιών χρησιμοποιούνται για τη μεταγωγή κυκλωμάτων ισχύος. Η τάση ελέγχου πρέπει να υπερβαίνει το όριο των 4V, γενικά, χρειάζονται 10-12V για την αξιόπιστη ενεργοποίηση του MOSFET. Η τάση ελέγχου είναι η τάση που εφαρμόζεται μεταξύ της πύλης και της πηγής για την ενεργοποίηση του MOSFET.

Οι τιμές των περισσότερων παραμέτρων τρανζίστορ εξαρτώνται από τον πραγματικό τρόπο λειτουργίας και τη θερμοκρασία και με την αύξηση της θερμοκρασίας, οι παράμετροι του τρανζίστορ μπορεί να αλλάξουν. Το βιβλίο αναφοράς περιέχει, κατά κανόνα, τυπικές (μέσες) εξαρτήσεις των παραμέτρων του τρανζίστορ από το ρεύμα, την τάση, τη θερμοκρασία, τη συχνότητα κ.λπ.

Για να διασφαλιστεί η αξιόπιστη λειτουργία των τρανζίστορ, είναι απαραίτητο να ληφθούν μέτρα που αποκλείουν μακροπρόθεσμα ηλεκτρικά φορτία κοντά στα μέγιστα επιτρεπτά, για παράδειγμα, δεν αξίζει να αντικαταστήσετε ένα τρανζίστορ με παρόμοια αλλά χαμηλότερη ισχύ, αυτό ισχύει όχι μόνο για την ισχύ , αλλά και σε άλλες παραμέτρους του τρανζίστορ. Σε ορισμένες περιπτώσεις, για να αυξηθεί η ισχύς, τα τρανζίστορ μπορούν να συνδεθούν παράλληλα, όταν ο πομπός είναι συνδεδεμένος με τον πομπό, ο συλλέκτης στον συλλέκτη και η βάση στη βάση. Οι υπερφορτώσεις μπορεί να προκληθούν από διάφορους λόγους, για παράδειγμα από υπέρταση, οι γρήγορες δίοδοι χρησιμοποιούνται συχνά για προστασία από υπέρταση.

Όσον αφορά τη θέρμανση και την υπερθέρμανση των τρανζίστορ, το καθεστώς θερμοκρασίας των τρανζίστορ όχι μόνο επηρεάζει την τιμή των παραμέτρων, αλλά καθορίζει επίσης την αξιοπιστία της λειτουργίας τους. Θα πρέπει να προσπαθήσετε να διασφαλίσετε ότι το τρανζίστορ δεν υπερθερμαίνεται κατά τη λειτουργία· στα στάδια εξόδου των ενισχυτών, τα τρανζίστορ πρέπει να τοποθετούνται σε μεγάλα καλοριφέρ. Η προστασία των τρανζίστορ από υπερθέρμανση πρέπει να διασφαλίζεται όχι μόνο κατά τη λειτουργία, αλλά και κατά τη συγκόλληση. Κατά την επικασσιτέρωση και τη συγκόλληση, πρέπει να λαμβάνονται μέτρα για την αποφυγή υπερθέρμανσης του τρανζίστορ· συνιστάται να κρατάτε τρανζίστορ κατά τη συγκόλληση με τσιμπιδάκια για προστασία από υπερθέρμανση.

Ένα τρανζίστορ PNP είναι μια ηλεκτρονική συσκευή, κατά μια ορισμένη έννοια, το αντίθετο από ένα τρανζίστορ NPN. Σε αυτόν τον τύπο σχεδίασης τρανζίστορ, οι διασταυρώσεις PN ανοίγουν με τάσεις αντίστροφης πολικότητας σε σχέση με τον τύπο NPN. Στο σύμβολο της συσκευής, το βέλος, το οποίο ορίζει επίσης το τερματικό του πομπού, αυτή η ώρα δείχνει μέσα στο σύμβολο του τρανζίστορ.

Σχεδιασμός οργάνων

Το δομικό διάγραμμα ενός τρανζίστορ τύπου PNP αποτελείται από δύο περιοχές ημιαγωγού υλικού τύπου p και στις δύο πλευρές μιας περιοχής υλικού τύπου n, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Το βέλος ορίζει τον πομπό και τη γενικά αποδεκτή κατεύθυνση του ρεύματός του ("in" για ένα τρανζίστορ PNP).

Το τρανζίστορ PNP έχει πολύ παρόμοια χαρακτηριστικά με το διπολικό αντίστοιχο NPN, εκτός από το ότι οι κατευθύνσεις των ρευμάτων και οι πολικές τάσεις σε αυτό αντιστρέφονται για οποιοδήποτε από τα τρία πιθανά σχήματα μεταγωγής: κοινή βάση, κοινό πομπό και κοινό συλλέκτη.

Οι κύριες διαφορές μεταξύ των δύο τύπων διπολικών τρανζίστορ

Η κύρια διαφορά μεταξύ τους είναι ότι οι τρύπες είναι οι κύριοι φορείς ρεύματος για τα τρανζίστορ PNP, τα τρανζίστορ NPN έχουν ηλεκτρόνια σε αυτή την ικανότητα. Επομένως, οι πολικότητες των τάσεων που τροφοδοτούν το τρανζίστορ αντιστρέφονται και το ρεύμα εισόδου του ρέει από τη βάση. Αντίθετα, με ένα τρανζίστορ NPN, το ρεύμα βάσης ρέει σε αυτό, όπως φαίνεται παρακάτω στο διάγραμμα καλωδίωσης και για τους δύο τύπους συσκευών με κοινή βάση και κοινό εκπομπό.

Η αρχή λειτουργίας του τρανζίστορ τύπου PNP βασίζεται στη χρήση ενός μικρού (όπως του τύπου NPN) ρεύματος βάσης και μιας αρνητικής (σε αντίθεση με τον τύπο NPN) βασικής τάσης πόλωσης για την κίνηση ενός πολύ μεγαλύτερου ρεύματος εκπομπού-συλλέκτη. Με άλλα λόγια, για ένα τρανζίστορ PNP, ο εκπομπός είναι πιο θετικός ως προς τη βάση και επίσης ως προς τον συλλέκτη.

Εξετάστε τις διαφορές του τύπου PNP στο κύκλωμα μεταγωγής με μια κοινή βάση

Πράγματι, μπορεί να φανεί από αυτό ότι το ρεύμα συλλέκτη IC (στην περίπτωση ενός τρανζίστορ NPN) ρέει έξω από τον θετικό πόλο της μπαταρίας Β2, διέρχεται από τον ακροδέκτη του συλλέκτη, εισέρχεται σε αυτόν και στη συνέχεια πρέπει να εξέλθει από τον ακροδέκτη βάσης για να επιστρέψετε στον αρνητικό πόλο της μπαταρίας. Με τον ίδιο τρόπο, κοιτάζοντας το κύκλωμα εκπομπού, μπορείτε να δείτε πώς το ρεύμα του από τον θετικό πόλο της μπαταρίας Β1 εισέρχεται στο τρανζίστορ μέσω του ακροδέκτη βάσης και στη συνέχεια διεισδύει στον πομπό.

Έτσι, τόσο το ρεύμα συλλέκτη I C όσο και το ρεύμα εκπομπού I E διέρχονται από τον ακροδέκτη βάσης. Δεδομένου ότι κυκλοφορούν σε αντίθετες κατευθύνσεις στα κυκλώματά τους, το ρεύμα βάσης που προκύπτει είναι ίσο με τη διαφορά τους και είναι πολύ μικρό, αφού το I C είναι ελαφρώς μικρότερο από το I E . Αλλά επειδή το τελευταίο είναι ακόμα μεγαλύτερο, η κατεύθυνση ροής του διαφορικού ρεύματος (ρεύμα βάσης) συμπίπτει με το I E, και επομένως το διπολικό τρανζίστορ τύπου PNP έχει ρεύμα που ρέει από τη βάση και ένα διπολικό τρανζίστορ τύπου NPN έχει ρεύμα ρέει μέσα.

Διαφορές τύπου PNP στο παράδειγμα κυκλώματος μεταγωγής με κοινό πομπό

Σε αυτό το νέο κύκλωμα, η διασταύρωση PN βάσης-εκπομπού ενεργοποιείται από την τάση μπαταρίας Β1 και η σύνδεση συλλέκτη-βάσης πολώνεται αντίστροφα από την τάση μπαταρίας Β2. Ο ακροδέκτης εκπομπού μοιράζεται έτσι μεταξύ του κυκλώματος βάσης και συλλέκτη.

Το συνολικό ρεύμα εκπομπού δίνεται από το άθροισμα των δύο ρευμάτων I C και I B. περνώντας από την έξοδο του πομπού προς μία κατεύθυνση. Έτσι, έχουμε I E = I C + I B .

Σε αυτό το κύκλωμα, το ρεύμα βάσης I B απλώς «διακλαδίζεται» από το ρεύμα εκπομπού I E, συμπίπτοντας επίσης με αυτό κατά την κατεύθυνση. Ταυτόχρονα, ένα τρανζίστορ τύπου PNP εξακολουθεί να έχει ρεύμα που ρέει από τη βάση I B και ένα τρανζίστορ τύπου NPN έχει ρεύμα που ρέει μέσα.

Στο τρίτο από τα γνωστά κυκλώματα μεταγωγής τρανζίστορ, με κοινό συλλέκτη, η κατάσταση είναι ακριβώς η ίδια. Επομένως, δεν το παρουσιάζουμε για να εξοικονομήσουμε χώρο και χρόνο στους αναγνώστες.

Τρανζίστορ PNP: σύνδεση πηγών τάσης

Η πηγή τάσης μεταξύ της βάσης και του πομπού (V BE) συνδέεται αρνητικά στη βάση και θετική στον πομπό, επειδή η λειτουργία του τρανζίστορ PNP συμβαίνει όταν η βάση είναι αρνητικά πολωμένη σε σχέση με τον πομπό.

Η τάση τροφοδοσίας του εκπομπού είναι επίσης θετική σε σχέση με τον συλλέκτη (V CE). Έτσι, σε ένα τρανζίστορ τύπου PNP, ο ακροδέκτης του εκπομπού είναι πάντα πιο θετικός σε σχέση με τη βάση και τον συλλέκτη.

Οι πηγές τάσης συνδέονται με το τρανζίστορ PNP όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Αυτή τη φορά ο συλλέκτης συνδέεται με την τάση τροφοδοσίας V CC μέσω μιας αντίστασης φορτίου, R L , η οποία περιορίζει το μέγιστο ρεύμα που διαρρέει τη συσκευή. Η βασική τάση VB, η οποία την ωθεί προς την αρνητική κατεύθυνση ως προς τον πομπό, εφαρμόζεται σε αυτήν μέσω της αντίστασης RB, η οποία χρησιμοποιείται και πάλι για τον περιορισμό του μέγιστου ρεύματος βάσης.

Λειτουργία της βαθμίδας τρανζίστορ PNP

Έτσι, για να προκληθεί ροή ρεύματος βάσης σε ένα τρανζίστορ PNP, η βάση πρέπει να είναι πιο αρνητική από τον πομπό (το ρεύμα πρέπει να φύγει από τη βάση) κατά περίπου 0,7 βολτ για το πυρίτιο ή 0,3 βολτ για το γερμάνιο. Οι τύποι που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της αντίστασης βάσης, του ρεύματος βάσης ή του ρεύματος συλλέκτη είναι οι ίδιοι με αυτούς που χρησιμοποιούνται για το ισοδύναμο τρανζίστορ NPN και φαίνονται παρακάτω.

Βλέπουμε ότι η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ ενός τρανζίστορ NPN και ενός τρανζίστορ PNP είναι η σωστή πόλωση των συνδέσεων pn, αφού οι κατευθύνσεις των ρευμάτων και η πολικότητα των τάσεων σε αυτά είναι πάντα αντίθετες. Άρα για το παραπάνω κύκλωμα: I C = I E - I B αφού το ρεύμα πρέπει να ρέει από τη βάση.

Κατά κανόνα, ένα τρανζίστορ PNP μπορεί να αντικατασταθεί με ένα τρανζίστορ NPN στα περισσότερα ηλεκτρονικά κυκλώματα, η διαφορά είναι μόνο στην πολικότητα της τάσης και στην κατεύθυνση του ρεύματος. Τέτοια τρανζίστορ μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως συσκευές μεταγωγής και ένα παράδειγμα διακόπτη PNP φαίνεται παρακάτω.

Χαρακτηριστικά τρανζίστορ

Τα χαρακτηριστικά εξόδου ενός τρανζίστορ PNP είναι πολύ παρόμοια με αυτά ενός ισοδύναμου τρανζίστορ NPN, εκτός από το ότι περιστρέφονται 180° για να επιτρέψουν την αντίστροφη πολικότητα των τάσεων και των ρευμάτων (τα ρεύματα βάσης και συλλέκτη του τρανζίστορ PNP είναι αρνητικά). Ομοίως, για να βρεθούν τα σημεία λειτουργίας ενός τρανζίστορ PNP, η γραμμή δυναμικού φορτίου του μπορεί να αποτυπωθεί στο 3ο τεταρτημόριο του καρτεσιανού συστήματος συντεταγμένων.

Τα τυπικά χαρακτηριστικά του τρανζίστορ 2N3906 PNP φαίνονται στο παρακάτω σχήμα.

Ζεύγη τρανζίστορ σε στάδια ενισχυτή

Ίσως αναρωτιέστε ποιος είναι ο λόγος να χρησιμοποιείτε τρανζίστορ PNP όταν υπάρχουν πολλά διαθέσιμα τρανζίστορ NPN που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ενισχυτές ή διακόπτες στερεάς κατάστασης; Ωστόσο, η παρουσία δύο διαφορετικών τύπων τρανζίστορ - NPN και PNP - δίνει μεγάλα πλεονεκτήματα στη σχεδίαση κυκλωμάτων ενισχυτή ισχύος. Αυτοί οι ενισχυτές χρησιμοποιούν "συμπληρωματικά" ή "ταιριασμένα" ζεύγη τρανζίστορ (τα οποία είναι ένα τρανζίστορ PNP και ένα NPN συνδεδεμένα μεταξύ τους όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα) στο στάδιο εξόδου.

Δύο αντίστοιχα τρανζίστορ NPN και PNP με κοντινά χαρακτηριστικά ίδια μεταξύ τους ονομάζονται συμπληρωματικά. Για παράδειγμα, το TIP3055 (τύπος NPN) και το TIP2955 (τύπος PNP) είναι καλά παραδείγματα συμπληρωματικών τρανζίστορ ισχύος πυριτίου. Και τα δύο έχουν σταθερό κέρδος ρεύματος β=I C /I B που αντιστοιχεί στο 10% και υψηλό ρεύμα συλλέκτη περίπου 15Α, καθιστώντας τα ιδανικά για έλεγχο κινητήρα ή ρομποτικές εφαρμογές.

Επιπλέον, οι ενισχυτές κατηγορίας Β χρησιμοποιούν ταιριαστά ζεύγη τρανζίστορ και στα στάδια εξόδου ισχύος τους. Σε αυτά, το τρανζίστορ NPN άγει μόνο το θετικό μισό κύμα του σήματος και το τρανζίστορ PNP μόνο το αρνητικό του μισό.

Αυτό επιτρέπει στον ενισχυτή να μεταφέρει την απαιτούμενη ισχύ μέσω του μεγαφώνου και προς τις δύο κατευθύνσεις για μια δεδομένη ονομαστική ισχύ και αντίσταση. Ως αποτέλεσμα, το ρεύμα εξόδου, το οποίο είναι συνήθως της τάξης πολλών αμπέρ, κατανέμεται ομοιόμορφα μεταξύ των δύο συμπληρωματικών τρανζίστορ.

Ζεύγη τρανζίστορ σε κυκλώματα ελέγχου κινητήρα

Χρησιμοποιούνται επίσης σε κυκλώματα ελέγχου γέφυρας H για αναστρέψιμους κινητήρες συνεχούς ρεύματος, που καθιστούν δυνατή τη ρύθμιση του ρεύματος μέσω του κινητήρα ομοιόμορφα και στις δύο κατευθύνσεις περιστροφής του.

Το παραπάνω κύκλωμα γέφυρας H ονομάζεται έτσι επειδή η βασική διαμόρφωση των τεσσάρων διακοπτών τρανζίστορ του μοιάζει με το γράμμα "H" με τον κινητήρα σε εγκάρσια γραμμή. Το τρανζίστορ H-bridge είναι ίσως ένας από τους πιο συχνά χρησιμοποιούμενους τύπους αναστρέψιμου κυκλώματος ελέγχου κινητήρα DC. Χρησιμοποιεί «συμπληρωματικά» ζεύγη τρανζίστορ τύπου NPN και PNP σε κάθε κλάδο, που λειτουργούν ως κλειδιά στον έλεγχο του κινητήρα.

Η είσοδος ελέγχου Α επιτρέπει στον κινητήρα να λειτουργεί προς μία κατεύθυνση, ενώ η είσοδος Β χρησιμοποιείται για αντίστροφη περιστροφή.

Για παράδειγμα, όταν το τρανζίστορ TR1 είναι ενεργοποιημένο και το TR2 είναι απενεργοποιημένο, η είσοδος Α συνδέεται με την τάση τροφοδοσίας (+Vcc) και εάν το τρανζίστορ TR3 είναι απενεργοποιημένο και το TR4 είναι ενεργοποιημένο, τότε η είσοδος Β συνδέεται με 0 βολτ (GND). Επομένως, ο κινητήρας θα περιστρέφεται προς μία κατεύθυνση, που αντιστοιχεί στο θετικό δυναμικό της εισόδου Α και στο αρνητικό της εισόδου Β.

Εάν οι καταστάσεις του διακόπτη αλλάξουν έτσι ώστε το TR1 είναι απενεργοποιημένο, το TR2 είναι ενεργοποιημένο, το TR3 είναι ενεργοποιημένο και το TR4 είναι απενεργοποιημένο, το ρεύμα του κινητήρα θα ρέει προς την αντίθετη κατεύθυνση, προκαλώντας την αναστροφή του.

Χρησιμοποιώντας αντίθετα επίπεδα λογικής "1" ή "0" στις εισόδους Α και Β, μπορεί να ελεγχθεί η φορά περιστροφής του κινητήρα.

Προσδιορισμός του τύπου των τρανζίστορ

Οποιοδήποτε διπολικό τρανζίστορ μπορεί να θεωρηθεί βασικά ως δύο δίοδοι συνδεδεμένες πλάτη με πλάτη.

Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτήν την αναλογία για να προσδιορίσουμε εάν ένα τρανζίστορ είναι τύπου PNP ή NPN δοκιμάζοντας την αντίστασή του στους τρεις ακροδέκτες του. Δοκιμάζοντας κάθε ζεύγος τους και προς τις δύο κατευθύνσεις με ένα πολύμετρο, μετά από έξι μετρήσεις έχουμε το ακόλουθο αποτέλεσμα:

1. Εκπομπός - Βάση.Αυτές οι ακίδες πρέπει να λειτουργούν σαν μια κανονική δίοδος και να μεταφέρουν ρεύμα μόνο προς μία κατεύθυνση.

2.Συλλέκτης - Βάση.Αυτές οι ακίδες πρέπει επίσης να λειτουργούν σαν μια κανονική δίοδος και να μεταφέρουν ρεύμα μόνο προς μία κατεύθυνση.

3. Εκπομπός - Συλλέκτης.Αυτά τα ευρήματα δεν πρέπει να έχουν καμία κατεύθυνση.

Τιμές αντίστασης μετάβασης και των δύο τύπων τρανζίστορ

Τότε μπορούμε να ορίσουμε το τρανζίστορ PNP ως καλό και κλειστό. Ένα μικρό ρεύμα εξόδου και μια αρνητική τάση στη βάση του (Β) σε σχέση με τον πομπό του (Ε) θα το ανοίξουν και θα επιτρέψουν τη ροή ενός πολύ μεγαλύτερου ρεύματος εκπομπού-συλλέκτη. Τα τρανζίστορ PNP φέρουν δυναμικό θετικού εκπομπού. Με άλλα λόγια, ένα διπολικό τρανζίστορ PNP θα άγει μόνο εάν οι ακροδέκτες βάσης και συλλέκτη είναι αρνητικοί σε σχέση με τον πομπό.

Χαιρετισμούς αγαπητοί φίλοι! Σήμερα θα μιλήσουμε για διπολικά τρανζίστορ και οι πληροφορίες θα είναι χρήσιμες κυρίως για αρχάριους. Αν λοιπόν σας ενδιαφέρει τι είναι το τρανζίστορ, η αρχή λειτουργίας του και γενικά με τι τρώγεται, τότε παίρνουμε μια άνετη καρέκλα και ερχόμαστε πιο κοντά.

Ας συνεχίσουμε, και έχουμε περιεχόμενο εδώ, θα είναι πιο βολικό να πλοηγηθείτε στο άρθρο 🙂

Τύποι τρανζίστορ

Τα τρανζίστορ είναι κυρίως δύο τύπων: διπολικά τρανζίστορ και τρανζίστορ φαινομένου πεδίου. Φυσικά, ήταν δυνατό να εξεταστούν όλοι οι τύποι τρανζίστορ σε ένα άρθρο, αλλά δεν θέλω να μαγειρέψω χυλό στο κεφάλι σας. Επομένως, σε αυτό το άρθρο θα εξετάσουμε αποκλειστικά τα διπολικά τρανζίστορ και θα μιλήσω για τρανζίστορ φαινομένου πεδίου σε ένα από τα ακόλουθα άρθρα. Δεν θα επέμβουμε σε όλα σε ένα σωρό, αλλά θα προσέχουμε το καθένα ξεχωριστά.

διπολικό τρανζίστορ

Το διπολικό τρανζίστορ είναι απόγονος των τριοδικών σωλήνων, εκείνων που υπήρχαν στις τηλεοράσεις του 20ου αιώνα. Τα Triodes πέρασαν στη λήθη και έδωσαν τη θέση τους σε πιο λειτουργικά αδέρφια - τρανζίστορ, ή μάλλον διπολικά τρανζίστορ.

Οι τρίοδοι, με σπάνιες εξαιρέσεις, χρησιμοποιούνται σε εξοπλισμό για λάτρεις της μουσικής.

Τα διπολικά τρανζίστορ μπορεί να μοιάζουν με αυτό.

Όπως μπορείτε να δείτε, τα διπολικά τρανζίστορ έχουν τρεις ακροδέκτες και μπορούν να φαίνονται εντελώς διαφορετικά στο σχεδιασμό. Αλλά στα ηλεκτρικά κυκλώματα, φαίνονται απλά και πάντα ίδια. Και όλο αυτό το γραφικό μεγαλείο μοιάζει κάπως έτσι.

Αυτή η εικόνα των τρανζίστορ ονομάζεται επίσης UGO (Γραφική ονομασία υπό όρους).

Επιπλέον, τα διπολικά τρανζίστορ μπορούν να έχουν διαφορετικό τύπο αγωγιμότητας. Υπάρχουν τρανζίστορ τύπου NPN και τύπου PNP.

Η διαφορά μεταξύ ενός τρανζίστορ n-p-n και ενός τρανζίστορ p-n-p είναι μόνο ότι είναι «φορέας» ηλεκτρικού φορτίου (ηλεκτρόνια ή «οπές»). Εκείνοι. για ένα τρανζίστορ p-n-p, τα ηλεκτρόνια μετακινούνται από τον πομπό στον συλλέκτη και ελέγχονται από τη βάση. Για ένα τρανζίστορ npn, τα ηλεκτρόνια πηγαίνουν από τον συλλέκτη στον πομπό και ελέγχονται από τη βάση. Ως αποτέλεσμα, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι για να αντικαταστήσουμε ένα τρανζίστορ ενός τύπου αγωγιμότητας με ένα άλλο στο κύκλωμα, αρκεί να αλλάξουμε την πολικότητα της εφαρμοζόμενης τάσης. Ή αλλάξτε βλακωδώς την πολικότητα του τροφοδοτικού.

Τα διπολικά τρανζίστορ έχουν τρεις ακροδέκτες: συλλέκτη, πομπό και βάση. Νομίζω ότι θα είναι δύσκολο να μπερδευτείς με το UGO, αλλά σε ένα πραγματικό τρανζίστορ είναι εύκολο να μπερδευτείς.

Συνήθως όπου η έξοδος καθορίζεται από τον κατάλογο, αλλά μπορείτε απλά. Οι έξοδοι του τρανζίστορ κουδουνίζουν σαν δύο δίοδοι συνδεδεμένες σε ένα κοινό σημείο (στην περιοχή βάσης του τρανζίστορ).

Αριστερά είναι μια εικόνα για ένα τρανζίστορ τύπου p-n-p, όταν πληκτρολογείτε δημιουργεί την αίσθηση (μέσω των μετρήσεων ενός πολύμετρου) ότι έχετε μπροστά σας δύο διόδους που συνδέονται σε ένα σημείο με τις κάθοδοι τους. Για ένα τρανζίστορ τύπου n-p-n, οι δίοδοι στο σημείο βάσης συνδέονται με τις ανόδους τους. Νομίζω ότι μετά από πειραματισμό με ένα πολύμετρο θα είναι πιο ξεκάθαρο.

Η αρχή της λειτουργίας ενός διπολικού τρανζίστορ

Και τώρα θα προσπαθήσουμε να καταλάβουμε πώς λειτουργεί το τρανζίστορ. Δεν θα υπεισέλθω σε λεπτομέρειες της εσωτερικής δομής των τρανζίστορ, καθώς αυτές οι πληροφορίες μόνο μπερδεύουν. Καλύτερα ρίξτε μια ματιά σε αυτήν την εικόνα.

Αυτή η εικόνα εξηγεί καλύτερα πώς λειτουργεί ένα τρανζίστορ. Σε αυτήν την εικόνα, ένα άτομο ελέγχει το ρεύμα του συλλέκτη μέσω ενός ρεοστάτη. Κοιτάζει το ρεύμα βάσης, εάν το ρεύμα βάσης αυξάνεται, τότε το άτομο αυξάνει επίσης το ρεύμα συλλέκτη, λαμβάνοντας υπόψη το κέρδος του τρανζίστορ h21E. Εάν το ρεύμα βάσης πέσει, τότε το ρεύμα συλλέκτη θα μειωθεί επίσης - ένα άτομο θα το διορθώσει με έναν ρεοστάτη.

Αυτή η αναλογία δεν έχει καμία σχέση με το πώς λειτουργεί πραγματικά ένα τρανζίστορ, αλλά διευκολύνει την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του.

Για τα τρανζίστορ, μπορούν να σημειωθούν κανόνες που αποσκοπούν στη διευκόλυνση της κατανόησης. (Αυτοί οι κανόνες προέρχονται από το βιβλίο).

Ο συλλέκτης είναι σε πιο θετικό δυναμικό από τον πομπό.
Όπως είπα, τα κυκλώματα βάσης-συλλέκτη και βάσης-εκπομπού λειτουργούν σαν δίοδοι.
Κάθε τρανζίστορ χαρακτηρίζεται από όρια όπως ρεύμα συλλέκτη, ρεύμα βάσης και τάση συλλέκτη-εκπομπού.
Στην περίπτωση που τηρούνται οι κανόνες 1-3, τότε το ρεύμα συλλέκτη Ik είναι ευθέως ανάλογο με το ρεύμα βάσης Ib. Αυτή η αναλογία μπορεί να γραφτεί ως τύπος.

Από αυτόν τον τύπο, μπορείτε να εκφράσετε την κύρια ιδιότητα του τρανζίστορ - ένα μικρό ρεύμα βάσης οδηγεί ένα μεγάλο ρεύμα συλλέκτη.

Τρέχον κέρδος.

Αναφέρεται επίσης ως

Τα αποτελέσματα από τα παραπάνω, το τρανζίστορ μπορεί να λειτουργήσει σε τέσσερις τρόπους:

Λειτουργία διακοπής τρανζίστορ- σε αυτήν τη λειτουργία, η διασταύρωση βάσης-εκπομπού είναι κλειστή, αυτό μπορεί να συμβεί όταν η τάση βάσης-εκπομπού είναι ανεπαρκής. Ως αποτέλεσμα, δεν υπάρχει ρεύμα βάσης και επομένως δεν υπάρχει ρεύμα συλλέκτη.
Τρανζίστορ ενεργή λειτουργίαείναι ο κανονικός τρόπος λειτουργίας του τρανζίστορ. Σε αυτή τη λειτουργία, η τάση βάσης-εκπομπού είναι επαρκής για να ανοίξει η διασταύρωση βάσης-εκπομπού. Το ρεύμα βάσης είναι αρκετό και το ρεύμα συλλέκτη είναι επίσης διαθέσιμο. Το ρεύμα συλλέκτη είναι ίσο με το ρεύμα βάσης πολλαπλασιασμένο με το κέρδος.
Λειτουργία κορεσμού τρανζίστορ -το τρανζίστορ αλλάζει σε αυτή τη λειτουργία όταν το ρεύμα βάσης γίνει τόσο μεγάλο που η ισχύς της πηγής ενέργειας απλά δεν είναι αρκετή για να αυξήσει περαιτέρω το ρεύμα συλλέκτη. Σε αυτή τη λειτουργία, το ρεύμα συλλέκτη δεν μπορεί να αυξηθεί μετά από αύξηση του ρεύματος βάσης.
Τρανζίστορ ανεστραμμένη λειτουργία- Αυτή η λειτουργία χρησιμοποιείται σπάνια. Σε αυτή τη λειτουργία, ο συλλέκτης και ο πομπός του τρανζίστορ αντιστρέφονται. Ως αποτέλεσμα τέτοιων χειρισμών, το κέρδος του τρανζίστορ υποφέρει πολύ. Το τρανζίστορ δεν σχεδιάστηκε αρχικά για να λειτουργεί σε μια τέτοια ειδική λειτουργία.

Για να κατανοήσετε πώς λειτουργεί ένα τρανζίστορ, πρέπει να δείτε συγκεκριμένα παραδείγματα κυκλωμάτων, οπότε ας δούμε μερικά από αυτά.

Τρανζίστορ σε λειτουργία κλειδιού

Το τρανζίστορ λειτουργίας διακόπτη είναι ένα από τα κυκλώματα τρανζίστορ κοινού εκπομπού. Το κύκλωμα τρανζίστορ στη λειτουργία κλειδιού χρησιμοποιείται πολύ συχνά. Αυτό το κύκλωμα τρανζίστορ χρησιμοποιείται, για παράδειγμα, όταν χρειάζεται να ελέγξετε ένα ισχυρό φορτίο μέσω ενός μικροελεγκτή. Το πόδι του ελεγκτή δεν είναι ικανό να τραβήξει ένα ισχυρό φορτίο, αλλά το τρανζίστορ μπορεί. Αποδεικνύεται ότι ο ελεγκτής ελέγχει το τρανζίστορ και το τρανζίστορ ελέγχει το ισχυρό φορτίο. Λοιπόν, πρώτα πρώτα.

Η κύρια ουσία αυτής της λειτουργίας είναι ότι το ρεύμα βάσης ελέγχει το ρεύμα συλλέκτη. Επιπλέον, το ρεύμα συλλέκτη είναι πολύ μεγαλύτερο από το ρεύμα βάσης. Εδώ, με γυμνό μάτι, μπορείτε να δείτε ότι συμβαίνει η τρέχουσα ενίσχυση του σήματος. Αυτή η ενίσχυση πραγματοποιείται σε βάρος της ενέργειας του τροφοδοτικού.

Το σχήμα δείχνει ένα διάγραμμα της λειτουργίας ενός τρανζίστορ σε λειτουργία κλειδιού.

Για τα κυκλώματα τρανζίστορ, οι τάσεις δεν παίζουν μεγάλο ρόλο, μόνο τα ρεύματα είναι σημαντικά. Επομένως, εάν ο λόγος του ρεύματος του συλλέκτη προς το ρεύμα βάσης είναι μικρότερος από το κέρδος του τρανζίστορ, τότε όλα είναι εντάξει.

Σε αυτήν την περίπτωση, ακόμα κι αν έχουμε μια τάση 5 βολτ που εφαρμόζεται στη βάση και 500 βολτ στο κύκλωμα συλλέκτη, τότε δεν θα συμβεί τίποτα κακό, το τρανζίστορ θα αλλάξει με υπευθυνότητα το φορτίο υψηλής τάσης.

Το κύριο πράγμα είναι ότι αυτές οι τάσεις δεν υπερβαίνουν τις οριακές τιμές για ένα συγκεκριμένο τρανζίστορ (καθορίζονται στα χαρακτηριστικά του τρανζίστορ).

Από όσο γνωρίζουμε, η τρέχουσα τιμή είναι χαρακτηριστικό του φορτίου.

Δεν γνωρίζουμε την αντίσταση του λαμπτήρα, αλλά γνωρίζουμε ότι το ρεύμα λειτουργίας του λαμπτήρα είναι 100 mA. Για να ανοίξει το τρανζίστορ και να εξασφαλίσει τη ροή ενός τέτοιου ρεύματος, πρέπει να επιλέξετε το κατάλληλο ρεύμα βάσης. Μπορούμε να ρυθμίσουμε το ρεύμα βάσης αλλάζοντας την τιμή της αντίστασης βάσης.

Εφόσον η ελάχιστη τιμή του κέρδους του τρανζίστορ είναι 10, το ρεύμα βάσης πρέπει να γίνει 10 mA για να ανοίξει το τρανζίστορ.

Το ρεύμα που χρειαζόμαστε είναι γνωστό. Η τάση στην αντίσταση βάσης θα είναι Αυτή η τιμή της τάσης στην αντίσταση προέκυψε λόγω του γεγονότος ότι 0,6V-0,7V πέφτουν στη διασταύρωση βάσης-εκπομπού και αυτό δεν πρέπει να λησμονηθεί να ληφθεί υπόψη.

Ως αποτέλεσμα, μπορούμε να βρούμε αρκετά την αντίσταση της αντίστασης

Μένει να επιλέξετε μια συγκεκριμένη τιμή από έναν αριθμό αντιστάσεων και έγινε.

Τώρα μάλλον πιστεύετε ότι ένας διακόπτης τρανζίστορ θα λειτουργήσει όπως θα έπρεπε; Ότι όταν συνδεθεί η αντίσταση βάσης στα +5 V ανάβει το φως, όταν σβήσει το φως σβήνει; Η απάντηση μπορεί να είναι ναι ή όχι.

Το θέμα είναι ότι υπάρχει μια μικρή απόχρωση εδώ.

Η λάμπα θα σβήσει όταν το δυναμικό της αντίστασης είναι ίσο με το δυναμικό γείωσης. Εάν η αντίσταση απλώς αποσυνδεθεί από την πηγή τάσης, τότε όλα δεν είναι τόσο απλά εδώ. Η τάση στην αντίσταση βάσης μπορεί να προκύψει ως εκ θαύματος ως αποτέλεσμα pickups ή άλλων απόκοσμων κακών πνευμάτων 🙂

Για να αποφύγετε αυτό το αποτέλεσμα, κάντε τα εξής. Μια άλλη αντίσταση Rbe συνδέεται μεταξύ της βάσης και του πομπού. Αυτή η αντίσταση επιλέγεται με τιμή τουλάχιστον 10 φορές τη βασική αντίσταση Rb (Στην περίπτωσή μας, πήραμε μια αντίσταση 4,3 kOhm).

Όταν η βάση είναι συνδεδεμένη σε οποιαδήποτε τάση, το τρανζίστορ λειτουργεί όπως θα έπρεπε, η αντίσταση Rbe δεν παρεμβαίνει σε αυτό. Μόνο ένα μικρό μέρος του ρεύματος βάσης καταναλώνεται από αυτή την αντίσταση.

Στην περίπτωση που δεν εφαρμόζεται τάση στη βάση, η βάση έλκεται μέχρι το δυναμικό γείωσης, γεγονός που μας γλιτώνει από κάθε είδους παρεμβολές.

Εδώ, καταρχήν, καταλάβαμε τη λειτουργία του τρανζίστορ στη λειτουργία κλειδιού και όπως θα μπορούσατε να δείτε, ο τρόπος λειτουργίας κλειδιού είναι ένα είδος ενίσχυσης σήματος με τάση. Εξάλλου, με τη βοήθεια μιας μικρής τάσης 5 V, ελέγξαμε μια τάση 12 V.

εκπομπός οπαδός

Ο ακόλουθος πομπού είναι μια ειδική περίπτωση κυκλωμάτων τρανζίστορ κοινού συλλέκτη.

Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα ενός κοινού κυκλώματος συλλέκτη από ένα κοινό κύκλωμα εκπομπού (παραλλαγή διακόπτη τρανζίστορ) είναι ότι αυτό το κύκλωμα δεν ενισχύει το σήμα τάσης. Ότι έμπαινε από τη βάση έβγαινε από τον πομπό, με την ίδια τάση.

Πράγματι, ας πούμε ότι εφαρμόσαμε 10 βολτ στη βάση, ενώ ξέρουμε ότι στη διασταύρωση βάσης-εκπομπού φυτεύονται κάπου 0,6-0,7V. Αποδεικνύεται ότι η έξοδος (στον πομπό, στο φορτίο Rn) θα έχει βασική τάση μείον 0,6V.

Βγήκε 9,4V, με μια λέξη σχεδόν πόσα μπήκαν και έβγαιναν. Φροντίσαμε ότι αυτό το κύκλωμα δεν θα αυξήσει το σήμα προς εμάς από άποψη τάσης.

"Τι νόημα έχει τότε να ανάβεις το τρανζίστορ έτσι;" - ρωτάς. Αλλά αποδεικνύεται ότι αυτό το σύστημα έχει μια άλλη πολύ σημαντική ιδιότητα. Το κύκλωμα μεταγωγής τρανζίστορ κοινού συλλέκτη ενισχύει το σήμα ισχύος. Η ισχύς είναι το γινόμενο ρεύματος και τάσης, αλλά εφόσον η τάση δεν αλλάζει, τότε η ισχύς αυξάνεται μόνο λόγω ρεύματος! Το ρεύμα φορτίου είναι το άθροισμα του ρεύματος βάσης συν το ρεύμα συλλέκτη. Αλλά αν συγκρίνουμε το ρεύμα βάσης και το ρεύμα συλλέκτη, τότε το ρεύμα βάσης είναι πολύ μικρό σε σύγκριση με το ρεύμα συλλέκτη. Το ρεύμα φορτίου είναι ίσο με το ρεύμα συλλέκτη. Και το αποτέλεσμα είναι αυτή η φόρμουλα.

Τώρα νομίζω ότι είναι ξεκάθαρο ποια είναι η ουσία του κυκλώματος ακολούθου εκπομπού, αλλά δεν είναι μόνο αυτό.

Ο ακόλουθος εκπομπού έχει μια άλλη πολύτιμη ποιότητα - υψηλή σύνθετη αντίσταση εισόδου. Αυτό σημαίνει ότι αυτό το κύκλωμα τρανζίστορ δεν αντλεί σχεδόν καθόλου ρεύμα σήματος εισόδου και δεν τοποθετεί φορτίο στο κύκλωμα πηγής σήματος.

Για να κατανοήσουμε την αρχή λειτουργίας του τρανζίστορ, αυτά τα δύο κυκλώματα τρανζίστορ θα είναι αρκετά. Και αν πειραματίζεστε ακόμα με ένα κολλητήρι στα χέρια σας, τότε η διορατικότητα απλά δεν θα σας κρατήσει σε αναμονή, γιατί η θεωρία είναι θεωρία και η πράξη και η προσωπική εμπειρία είναι εκατοντάδες φορές πιο πολύτιμες!

Πού να αγοράσω τρανζίστορ;

Όπως όλα τα άλλα εξαρτήματα ραδιοφώνου, τα τρανζίστορ μπορούν να αγοραστούν σε οποιοδήποτε πλησιέστερο κατάστημα ανταλλακτικών ραδιοφώνου. Εάν ζείτε κάπου στα περίχωρα και δεν έχετε ακούσει για τέτοια καταστήματα (όπως έκανα πριν), τότε η τελευταία επιλογή παραμένει - παραγγείλετε τρανζίστορ σε ένα ηλεκτρονικό κατάστημα. Εγώ ο ίδιος παραγγέλνω συχνά εξαρτήματα ραδιοφώνου μέσω ηλεκτρονικών καταστημάτων, γιατί σε ένα συνηθισμένο κατάστημα εκτός σύνδεσης μπορεί απλώς να μην υπάρχει κάτι.

Ωστόσο, εάν συναρμολογείτε μια συσκευή καθαρά για τον εαυτό σας, τότε δεν μπορείτε να κάνετε ατμόλουτρο, αλλά να το πάρετε από το παλιό και, ας πούμε, να δώσετε νέα ζωή στο παλιό εξάρτημα ραδιοφώνου.

Λοιπόν φίλοι, αυτό είναι όλο για μένα. Όλα όσα σχεδίαζα να σας πω σήμερα. Εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις, τότε ρωτήστε τις στα σχόλια, εάν δεν υπάρχουν ερωτήσεις, τότε γράψτε σχόλια ούτως ή άλλως, η γνώμη σας είναι πάντα σημαντική για μένα. Παρεμπιπτόντως, μην ξεχνάτε ότι όποιος αφήσει σχόλιο για πρώτη φορά θα λάβει ένα δώρο.

Επίσης, φροντίστε να εγγραφείτε σε νέα άρθρα, γιατί σας περιμένουν πολλά ενδιαφέροντα και χρήσιμα πράγματα.

Σας εύχομαι καλή τύχη, επιτυχία και ηλιόλουστη διάθεση!

N/A Vladimir Vasiliev

ΥΣΤΕΡΟΓΡΑΦΟ. Φίλοι, φροντίστε να εγγραφείτε στις ενημερώσεις! Με την εγγραφή σας θα λαμβάνετε νέο περιεχόμενο απευθείας στα εισερχόμενά σας! Και παρεμπιπτόντως, κάθε συνδρομητής θα λάβει ένα χρήσιμο δώρο!

Το όνομα του τρανζίστορ της συσκευής ημιαγωγών σχηματίζεται από δύο λέξεις: μεταφορά - μεταφορά+ αντίσταση - αντίσταση. Επειδή μπορεί πραγματικά να αναπαρασταθεί ως κάποιο είδος αντίστασης, το οποίο θα ρυθμίζεται από την τάση ενός ηλεκτροδίου. Ένα τρανζίστορ μερικές φορές ονομάζεται επίσης τριόδου ημιαγωγών.

Το πρώτο διπολικό τρανζίστορ δημιουργήθηκε το 1947 και το 1956 τρεις επιστήμονες τιμήθηκαν με το βραβείο Νόμπελ Φυσικής για την εφεύρεσή του.

Ένα διπολικό τρανζίστορ είναι μια συσκευή ημιαγωγών που αποτελείται από τρεις ημιαγωγούς με εναλλασσόμενο τύπο αγωγιμότητας ακαθαρσιών. Ένα ηλεκτρόδιο συνδέεται και οδηγείται έξω σε κάθε στρώμα. Σε ένα διπολικό τρανζίστορ, χρησιμοποιούνται ταυτόχρονα φορτία, οι φορείς των οποίων είναι ηλεκτρόνια ( n - "αρνητικό") και τρύπες (p - "θετικό ”), δηλαδή φορείς δύο τύπων, εξ ου και ο σχηματισμός του προθέματος του ονόματος "bi" - δύο.

Τα τρανζίστορ διαφέρουν ως προς τον τύπο της εναλλαγής στρώσης:

P n p -τρανζίστορ (άμεση αγωγιμότητα);

Npn- τρανζίστορ (αντίστροφη αγωγιμότητα).

Βάση (Β) είναι το ηλεκτρόδιο που συνδέεται με το κεντρικό στρώμα του διπολικού τρανζίστορ. Τα ηλεκτρόδια από τα εξωτερικά στρώματα ονομάζονται πομπός (Ε) και συλλέκτης (Κ).

Εικόνα 1 - Η συσκευή ενός διπολικού τρανζίστορ

Τα διαγράμματα φέρουν την ένδειξη " VT », στην παλιά ρωσική τεκμηρίωση μπορείτε να βρείτε τις ονομασίες «T», «PP» και «PT». Τα διπολικά τρανζίστορ απεικονίζονται σε ηλεκτρικά κυκλώματα, ανάλογα με την εναλλαγή της αγωγιμότητας των ημιαγωγών, ως εξής:

Εικόνα 2 - Ονομασία διπολικών τρανζίστορ

Στο σχήμα 1 παραπάνω, η διαφορά μεταξύ συλλέκτη και εκπομπού δεν είναι ορατή. Αν κοιτάξετε μια απλοποιημένη αναπαράσταση ενός τρανζίστορ σε μια τομή, μπορείτε να δείτε ότι η περιοχή p - n Η διασταύρωση του συλλέκτη είναι μεγαλύτερη από αυτή του πομπού.

Εικόνα 3 - Τρανζίστορ σε τομή

Η βάση είναι κατασκευασμένη από ημιαγωγό με χαμηλή αγωγιμότητα, δηλαδή η αντίσταση του υλικού είναι υψηλή. Προϋπόθεση είναι ένα λεπτό στρώμα βάσης για τη δυνατότητα ενός φαινομένου τρανζίστορ. Από την περιοχή επαφής p - n Δεδομένου ότι οι διασταυρώσεις του συλλέκτη και του πομπού είναι διαφορετικές, δεν μπορείτε να αλλάξετε την πολικότητα της σύνδεσης. Αυτό το χαρακτηριστικό ταξινομεί το τρανζίστορ ως ασύμμετρες συσκευές.

Ένα διπολικό τρανζίστορ έχει δύο χαρακτηριστικά I-V (χαρακτηριστικά τάσης): είσοδο και έξοδο.

Το χαρακτηριστικό εισόδου I–V είναι η εξάρτηση του ρεύματος βάσης (Ι Β ) στην τάση βάσης-εκπομπού ( U BE).

Σχήμα 4 - Χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης εισόδου ενός διπολικού τρανζίστορ

Το χαρακτηριστικό I–V εξόδου είναι η εξάρτηση του ρεύματος του συλλέκτη (Ι Κ ) στην τάση συλλέκτη-εκπομπού ( U KE ).

Εικόνα 5 - Έξοδος IV του τρανζίστορ

Η αρχή της λειτουργίας ενός διπολικού τρανζίστορ εξετάζεται στοτύπου npn, για pnp Ομοίως, λαμβάνονται υπόψη μόνο οι τρύπες, όχι τα ηλεκτρόνια.Το τρανζίστορ έχει δύο συνδέσεις p-n. Στον ενεργό τρόπο λειτουργίας, το ένα συνδέεται με εμπρόσθια πόλωση και το άλλο με αντίστροφη πόλωση. Όταν η διασταύρωση EB είναι ανοιχτή, τα ηλεκτρόνια από τον πομπό μετακινούνται εύκολα στη βάση (συμβαίνει ο ανασυνδυασμός). Όμως, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το στρώμα βάσης είναι λεπτό και η αγωγιμότητά του είναι χαμηλή, επομένως μερικά από τα ηλεκτρόνια έχουν χρόνο να μετακινηθούν στη διασταύρωση βάσης-συλλέκτη. Το ηλεκτρικό πεδίο βοηθά να ξεπεραστεί (ενισχύεται) το φράγμα μετάβασης στο στρώμα, αφού τα ηλεκτρόνια εδώ είναι φορείς μειοψηφίας. Καθώς το ρεύμα βάσης αυξάνεται, η διασταύρωση εκπομπού-βάσης θα ανοίγει όλο και περισσότερα ηλεκτρόνια θα μπορούν να γλιστρήσουν από τον πομπό στον συλλέκτη. Το ρεύμα του συλλέκτη είναι ανάλογο με το ρεύμα βάσης και με μια μικρή αλλαγή στο τελευταίο (έλεγχος), το ρεύμα του συλλέκτη αλλάζει σημαντικά. Έτσι γίνεται η ενίσχυση του σήματος σε ένα διπολικό τρανζίστορ.

Εικόνα 6 - Ενεργός τρόπος λειτουργίας του τρανζίστορ

Βλέποντας την εικόνα μπορείτε να εξηγήσετεαρχή λειτουργίας του τρανζίστορ λίγο πιο εύκολο. Φανταστείτε ότι το KE είναι ένας σωλήνας νερού και το B είναι μια βρύση με την οποία μπορείτε να ελέγξετε τη ροή του νερού. Δηλαδή, όσο περισσότερο ρεύμα εφαρμόζετε στη βάση, τόσο περισσότερο λαμβάνετε στην έξοδο.

Η τιμή του ρεύματος του συλλέκτη είναι σχεδόν ίση με το ρεύμα εκπομπού, εξαιρουμένων των απωλειών κατά τον ανασυνδυασμό στη βάση, που σχηματίζει το ρεύμα βάσης, επομένως ισχύει ο τύπος:

І E \u003d І B + І K.

Οι κύριες παράμετροι του τρανζίστορ:

Το κέρδος ρεύματος είναι ο λόγος της πραγματικής τιμής του ρεύματος συλλέκτη προς το ρεύμα βάσης.

Αντίσταση εισόδου - σύμφωνα με το νόμο του Ohm, θα είναι ίση με την αναλογία της τάσης εκπομπού-βάσης U EB για τον έλεγχο του ρεύματος I B .

Συντελεστής ενίσχυσης τάσης - η παράμετρος βρίσκεται από την αναλογία της τάσης εξόδου U EC για εισαγωγή U BE.

Η απόκριση συχνότητας περιγράφει την ικανότητα ενός τρανζίστορ να λειτουργεί μέχρι μια ορισμένη συχνότητα αποκοπής του σήματος εισόδου. Μετά την υπέρβαση της οριακής συχνότητας, οι φυσικές διεργασίες στο τρανζίστορ δεν θα έχουν χρόνο να συμβούν και οι ικανότητές ενίσχυσης του θα μειωθούν σε τίποτα.

Κυκλώματα μεταγωγής για διπολικά τρανζίστορ

Για τη σύνδεση του τρανζίστορ, μόνο οι τρεις έξοδοι του (ηλεκτρόδια) είναι διαθέσιμες σε εμάς. Επομένως, απαιτούνται δύο τροφοδοτικά για την κανονική λειτουργία του. Ένα ηλεκτρόδιο τρανζίστορ θα συνδεθεί σε δύο πηγές ταυτόχρονα. Επομένως, υπάρχουν 3 σχήματα σύνδεσης για ένα διπολικό τρανζίστορ: ΟΕ - με κοινό πομπό, OB - κοινή βάση, ΟΚ - κοινό συλλέκτη. Το καθένα έχει τόσο πλεονεκτήματα όσο και μειονεκτήματα, ανάλογα με την εφαρμογή και τα απαιτούμενα χαρακτηριστικά κάνουν την επιλογή της σύνδεσης.

Το κύκλωμα μεταγωγής με κοινό πομπό (CE) χαρακτηρίζεται από τη μεγαλύτερη ενίσχυση του ρεύματος και της τάσης, αντίστοιχα, και της ισχύος. Με αυτή τη σύνδεση, η τάση AC εξόδου μετατοπίζεται κατά 180 ηλεκτρικούς βαθμούς σε σχέση με την είσοδο. Το κύριο μειονέκτημα είναι η απόκριση χαμηλής συχνότητας, δηλαδή η χαμηλή τιμή της συχνότητας αποκοπής, η οποία καθιστά αδύνατη τη χρήση με σήμα εισόδου υψηλής συχνότητας.

Το (OB) παρέχει εξαιρετική απόκριση συχνότητας. Αλλά δεν δίνει τόσο μεγάλη ενίσχυση σήματος τάσης όπως με την ΟΕ. Και η ενίσχυση του ρεύματος δεν συμβαίνει καθόλου, επομένως αυτό το κύκλωμα ονομάζεται συχνά ακόλουθος ρεύματος, επειδή έχει την ιδιότητα της σταθεροποίησης ρεύματος.

Το κύκλωμα κοινού συλλέκτη (CC) έχει σχεδόν το ίδιο κέρδος ρεύματος με το κύκλωμα OE, αλλά το κέρδος τάσης είναι σχεδόν 1 (ελαφρώς μικρότερο). Η μετατόπιση τάσης δεν είναι τυπική για αυτό το διάγραμμα καλωδίωσης. Το ονομάζω επίσης follower εκπομπού, αφού η τάση εξόδου ( U EB ) αντιστοιχούν στην τάση εισόδου.

Εφαρμογή τρανζίστορ:

Κυκλώματα ενίσχυσης;

Γεννήτριες σήματος;

Ηλεκτρονικά κλειδιά.