Dakle, treći i završni dio naracije o bipolarnim tranzistorima na našoj web stranici =) Danas ćemo govoriti o korištenju ovih divnih uređaja kao pojačala, razmotrite moguće bipolarna tranzistorska sklopna kola i njihove glavne prednosti i nedostatke. Hajde da počnemo!

Ovaj sklop je vrlo dobar u korištenju visokofrekventnih signala. U principu, za to se prvenstveno koristi takvo uključivanje tranzistora. Veoma veliki nedostaci su niska ulazna impedansa i, naravno, nedostatak strujnog pojačanja. Uvjerite se sami, na ulazu imamo struju emitera, na izlazu.

To jest, struja emitera je veća od struje kolektora za malu količinu struje baze. To znači da pojačanje struje nije jednostavno odsutno, štoviše, izlazna struja je nešto manja od ulazne struje. Iako, s druge strane, ovo kolo ima prilično veliki koeficijent prijenosa napona) Ovo su prednosti i nedostaci, nastavljamo….

Shema za uključivanje bipolarnog tranzistora sa zajedničkim kolektorom

Ovako izgleda sklop za uključivanje bipolarnog tranzistora sa zajedničkim kolektorom. Liči li na nešto?) Ako krug pogledate iz malo drugačijeg ugla, onda ovdje prepoznajemo našeg starog prijatelja - sljedbenika emitera. O njemu je postojao gotovo cijeli članak (), tako da smo tamo već razmotrili sve što se odnosi na ovu shemu. U međuvremenu nas čeka najčešće korišteno kolo - sa zajedničkim emiterom.

Šema za uključivanje bipolarnog tranzistora sa zajedničkim emiterom.

Ovo kolo je steklo popularnost zbog svojih svojstava pojačanja. Od svih kola, daje najveće pojačanje struje i napona, respektivno, povećanje signala u smislu snage je također veliko. Nedostatak ovog kola je što su svojstva pojačanja pod velikim utjecajem porasta temperature i frekvencije signala.

Upoznali smo se sa svim krugovima, sada pobliže pogledajmo posljednji (ali ne i najmanje važan) krug pojačala na bipolarnom tranzistoru (sa zajedničkim emiterom). Prvo, hajde da to predstavimo malo drugačije:

Ovdje postoji jedan nedostatak - uzemljeni emiter. Kada se tranzistor uključi na ovaj način, na izlazu su prisutna nelinearna izobličenja protiv kojih se, naravno, mora boriti. Nelinearnost proizlazi iz efekta ulaznog napona na napon spoja emiter-baza. Zaista, nema ničeg "suvišnog" u krugu emitera, sav ulazni napon se primjenjuje upravo na spoj baza-emiter. Da bismo se pozabavili ovim fenomenom, dodajmo otpornik u emitersko kolo. Dakle, dobijamo negativne povratne informacije.

Šta je?

Ukratko, princip negativnog leđa th veze sastoji se u tome da se dio izlaznog napona prenosi na ulaz i oduzima od ulaznog signala. Naravno, to dovodi do smanjenja pojačanja, jer će se na ulaz tranzistora dovoditi niža vrijednost napona zbog utjecaja povratne sprege nego u odsustvu povratne sprege.

Ipak, negativne povratne informacije su vrlo korisne za nas. Hajde da vidimo kako će to pomoći da se smanji efekat ulaznog napona na napon baza-emiter.

Dakle, pretpostavimo da nema povratne informacije, povećanje ulaznog signala za 0,5 V rezultira istim povećanjem. Ovdje je sve jasno 😉 A sada dodajemo povratne informacije! I na isti način povećavamo napon na ulazu za 0,5 V. Nakon toga on raste, što dovodi do povećanja struje emitera. A povećanje dovodi do povećanja napona na povratnom otporniku. Čini se, u čemu je velika stvar? Ali ovaj napon se oduzima od ulaznog napona! Pogledajte šta se desilo:

Napon na ulazu se povećao - struja emitera se povećala - povećao se napon na otporniku negativne povratne sprege - smanjio se ulazni napon (zbog oduzimanja) - napon se smanjio.

To jest, negativna povratna sprega sprječava promjenu napona baza-emiter kada se promijeni ulazni signal.

Kao rezultat toga, naš zajednički krug pojačala emitera dopunjen je otpornikom u krugu emitera:

Postoji još jedan problem sa našim pojačalom. Ako se na ulazu pojavi negativna vrijednost napona, tranzistor će se odmah zatvoriti (bazni napon će postati manji od napona emitera i dioda baza-emiter će se zatvoriti), a na izlazu neće biti ništa. Ovo nekako nije baš dobro) Stoga je potrebno stvoriti pristrasnost... To se može učiniti pomoću djelitelja na sljedeći način:

Dobili smo takvu ljepotu 😉 Ako su otpornici jednaki, onda će napon na svakom od njih biti 6V (12V / 2). Dakle, u nedostatku signala na ulazu, bazni potencijal će biti + 6V. Ako na ulaz dođe negativna vrijednost, na primjer, -4V, tada će bazni potencijal biti + 2V, odnosno vrijednost je pozitivna i ne ometa normalan rad tranzistora. Ovako je korisno kreirati pomak u osnovnom lancu)

Kako drugačije poboljšati našu šemu...

Javite nam koji signal ćemo pojačati, odnosno znamo njegove parametre, posebno frekvenciju. Bilo bi sjajno da na ulazu nema ništa osim korisnog pojačanog signala. Kako se to može osigurati? Naravno, pomoću visokopropusnog filtera) Dodajte kondenzator, koji u kombinaciji sa otpornikom za pristrasnost formira visokopropusni filter:

Ovako je krug, u kojem nije bilo gotovo ničega, osim samog tranzistora, obrastao dodatnim elementima 😉 Možda ćemo se zaustaviti na ovome, uskoro će biti članak posvećen praktičnom proračunu pojačala na bipolarnom tranzistoru . U njemu nećemo samo komponovati dijagram kola pojačala, ali ćemo također izračunati ocjene svih elemenata, a ujedno ćemo odabrati tranzistor koji je pogodan za naše potrebe. Vidimo se uskoro! =)

Bipolarni tranzistori. Preklopni krugovi ovise o tome kakvu provodljivost imaju (otvoreni ili elektronski) i funkcijama koje obavljaju.

Klasifikacija

Tranzistori su podijeljeni u grupe:

1. Na osnovu materijala: najčešće se koriste galij arsenid i silicijum.
2. Po frekvenciji signala: niska (do 3 MHz), srednja (do 30 MHz), visoka (do 300 MHz), ultra visoka (iznad 300 MHz).
3. Prema maksimalnoj disipaciji snage: do 0,3 W, do 3 W, više od 3 W.
4. Po tipu uređaja: tri povezana poluprovodnička sloja sa naizmjeničnim promjenama u pravoj i obrnutoj metodi provodljivosti nečistoća.

Kako tranzistori rade?

Vanjski i unutrašnji sloj tranzistora povezani su sa vodećim elektrodama koje se nazivaju emiter, kolektor i baza.

Emiter i kolektor se ne razlikuju jedni od drugih po vrstama vodljivosti, ali je stupanj dopiranja nečistoćama u potonjem mnogo niži. Time se osigurava povećanje dozvoljenog izlaznog napona.

Baza, koja je srednji sloj, ima visoku otpornost jer je napravljena od lagano dopiranog poluprovodnika. Ima značajnu površinu kontakta sa kolektorom, što poboljšava odvođenje toplote koja nastaje usled obrnutog pristrasnosti prelaza, a takođe olakšava prolaz manjinskih nosilaca - elektrona. Unatoč činjenici da su prijelazni slojevi zasnovani na istom principu, tranzistor je neuravnotežen uređaj. Prilikom mijenjanja mjesta ekstremnih slojeva s istom vodljivošću, nemoguće je dobiti slične parametre poluvodičkog uređaja.

Uključni krugovi mogu ga održavati u dva stanja: može biti otvoren ili zatvoren. U aktivnom načinu rada, kada je tranzistor uključen, emitersko skretanje spoja se vrši u smjeru naprijed. Da biste to jasno vidjeli, na primjer, na poluvodičkoj triodi tipa n-p-n, na nju treba primijeniti napon iz izvora, kao što je prikazano na donjoj slici.

U ovom slučaju, granica na drugom kolektorskom spoju je zatvorena i kroz nju ne bi smjela teći struja. Ali u praksi se događa suprotno zbog bliske lokacije prijelaza jednih prema drugima i njihovog međusobnog utjecaja. Budući da je "minus" baterije povezan s emiterom, otvoreni spoj omogućava elektronima da uđu u zonu baze, gdje se djelimično rekombinuju sa rupama - glavnim nosačima. Formira se bazna struja I b. Što je jači, to je proporcionalno veća izlazna struja. Bipolarna tranzistorska pojačala rade na ovom principu.

Kroz bazu se odvija isključivo difuzno kretanje elektrona, jer nema djelovanja električnog polja. Zbog neznatne debljine sloja (mikrona) i velike količine negativno nabijenih čestica, gotovo sve padaju u područje kolektora, iako je otpor baze prilično visok. Tamo ih uvlači prelazno električno polje, koje potiče njihov aktivni prijenos. Struje kolektora i emitera su praktično jednake jedna drugoj, ako zanemarimo neznatan gubitak naelektrisanja uzrokovan rekombinacijom u bazi: I e = I b + I to.

Parametri tranzistora

1. Faktori pojačanja za napon U eq / U be i struju: β = I to / I b (stvarne vrijednosti). Tipično, β koeficijent ne prelazi 300, ali može doseći 800 i više.
2. Ulazna impedansa.
3. Frekvencijski odziv - rad tranzistora do određene frekvencije, pri prekoračenju koje prelazni procesi u njemu ne idu u korak s promjenama u dostavljenom signalu.

Bipolarni tranzistor: sklopna kola, načini rada

Načini rada se razlikuju ovisno o tome kako je sklop sklopljen. Signal se mora primijeniti i ukloniti na dvije točke za svaki slučaj, a dostupna su samo tri terminala. Iz toga slijedi da jedna elektroda mora istovremeno pripadati ulazu i izlazu. Ovo uključuje sve bipolarne tranzistore. Šeme uključivanja: OB, OE i OK.

1. Šema sa OK

Dijagram povezivanja sa zajedničkim kolektorom: signal se dovodi do otpornika R L, koji je također uključen u kolo kolektora. Ova veza se naziva zajednički kolektorski krug.

Ova opcija stvara samo trenutni dobitak. Prednost emiterskog sljedbenika je stvaranje velikog ulaznog otpora (10-500 kOhm), što omogućava pogodno usklađivanje stupnjeva.

2. Šema sa OB

Šema za uključivanje bipolarnog tranzistora sa zajedničkom bazom: ulazni signal ulazi kroz C 1, a nakon pojačanja se uklanja u izlazni kolektorski krug, gdje je osnovna elektroda zajednička. U ovom slučaju, pojačanje napona se stvara slično radu s OE.

Nedostatak je nizak otpor ulaza (30-100 Ohm), a kolo sa OB se koristi kao oscilator.

3. Šema sa OE

U mnogim slučajevima, kada se koriste bipolarni tranzistori, sklopna kola se uglavnom izrađuju sa zajedničkim emiterom. Napon napajanja se dovodi preko otpornika opterećenja R L, a negativni pol eksternog napajanja je spojen na emiter.

Naizmjenični signal sa ulaza ide na emitersku i baznu elektrodu (V in), au kolektorskom kolu postaje veća vrijednost (V CE). Glavni elementi kola: tranzistor, otpornik R L i izlazni krug pojačala sa vanjskim napajanjem. Pomoćni: kondenzator C 1, koji sprječava prolaz jednosmjerne struje u krug dostavljenog ulaznog signala, i otpornik R 1, kroz koji se tranzistor otvara.

U kolektorskom kolu, naponi na izlazu tranzistora i na otporniku R L zajedno su jednaki EMF vrijednosti: V CC = I C R L + V CE.

Dakle, mali signal V in na ulazu postavlja zakon promjene konstantnog napona napajanja u naizmjenični na izlazu kontroliranog tranzistorskog pretvarača. Krug osigurava povećanje ulazne struje 20-100 puta, a napona - 10-200 puta. Shodno tome, povećava se i snaga.

Nedostatak kola: nizak ulazni otpor (500-1000 oma). Iz tog razloga dolazi do problema u oblikovanju.Izlazna impedansa je 2-20 kOhm.

Ovi dijagrami pokazuju kako radi bipolarni tranzistor. Ako ne preduzmete dodatne mjere, vanjski utjecaji poput pregrijavanja i frekvencije signala uvelike će utjecati na njihov učinak. Također, uzemljenje emitera stvara harmonijsku distorziju na izlazu. Da bi se povećala pouzdanost rada, u krug se povezuju povratne veze, filteri itd. U tom slučaju se pojačanje smanjuje, ali uređaj postaje efikasniji.

Načini rada

Na funkciju tranzistora utiče vrijednost priključenog napona. Svi načini rada mogu se prikazati ako se primjenjuje prethodno prikazano kolo za uključivanje bipolarnog tranzistora sa zajedničkim emiterom.

1. Cutoff mod

Ovaj način rada nastaje kada se vrijednost napona V BE smanji na 0,7 V. U tom slučaju se emiterski spoj zatvara, a kolektorska struja nema, jer u bazi nema slobodnih elektrona. Dakle, tranzistor je zaključan.

2. Aktivan način rada

Ako se na bazu dovede napon dovoljan za otvaranje tranzistora, pojavljuje se mala ulazna struja i povećana izlazna struja, ovisno o veličini pojačanja. Tada će tranzistor djelovati kao pojačalo.

3. Režim zasićenja

Način rada se razlikuje od aktivnog po tome što se tranzistor potpuno otvara i kolektorska struja dostiže maksimalnu moguću vrijednost. Njegovo povećanje može se postići samo promjenom primijenjenog EMF-a ili opterećenja u izlaznom krugu. Kada se struja baze promijeni, struja kolektora se ne mijenja. Režim zasićenja karakteriše činjenica da je tranzistor izuzetno otvoren i ovde služi kao prekidač u uključenom stanju. Krugovi za uključivanje bipolarnih tranzistora pri kombiniranju režima prekida i zasićenja omogućuju stvaranje elektroničkih ključeva uz njihovu pomoć.

Svi načini rada zavise od prirode izlaznih karakteristika prikazanih na grafikonu.

Mogu se jasno demonstrirati ako je sklopljeno kolo za uključivanje bipolarnog tranzistora sa OE.

Ako odvojimo segmente koji odgovaraju maksimalnoj mogućoj struji kolektora i vrijednosti napona napajanja V CC na osi ordinate i apscise, a zatim spojimo njihove krajeve zajedno, dobićemo liniju opterećenja (crvena). Opisuje se izrazom: I C = (V CC - V CE) / R C. Iz slike slijedi da će se radna točka, koja određuje struju kolektora I C i napon V CE, pomjeriti duž linije opterećenja odozdo prema gore sa povećanjem bazne struje I V.

Područje između V CE ose i prve izlazne karakteristike (zasjenjeno), gdje je I B = 0, karakterizira granični mod. U ovom slučaju, reverzna struja I C je zanemarljiva, a tranzistor je zatvoren.

Najgornja karakteristika u tački A siječe se s direktnim opterećenjem, nakon čega se, s daljnjim povećanjem I B, struja kolektora više ne mijenja. Zona zasićenja na grafikonu je zasjenjeno područje između IC ose i najstrmije krive.

Kako se tranzistor ponaša u različitim modovima?

Tranzistor radi s promjenjivim ili konstantnim signalima koji ulaze u ulazni krug.

Bipolarni tranzistor: sklopna kola, pojačalo

Tranzistor uglavnom služi kao pojačalo. Naizmjenični signal na ulazu dovodi do promjene njegove izlazne struje. Ovdje možete primijeniti šeme sa OK ili sa OE. Signal zahtijeva opterećenje u izlaznom kolu. Obično se koristi otpornik ugrađen u krug izlaznog kolektora. Ako je odabran ispravno, izlazni napon će biti znatno veći od ulaznog.

Rad pojačala je jasno vidljiv na vremenskim dijagramima.

Kada se impulsni signali konvertuju, režim ostaje isti kao kod sinusoidnih. Kvalitet transformacije njihovih harmonijskih komponenti određen je frekvencijskim karakteristikama tranzistora.

Prebacivanje načina rada

Dizajniran za beskontaktno prebacivanje priključaka u električnim krugovima. Princip je postepena promjena otpora tranzistora. Bipolarni tip je sasvim prikladan za ključne zahtjeve uređaja.

Zaključak

Poluvodički elementi se koriste u krugovima za konverziju električnih signala. Univerzalne mogućnosti i velika klasifikacija omogućavaju široku upotrebu bipolarnih tranzistora. Dijagrami povezivanja određuju njihove funkcije i načine rada. Mnogo toga zavisi i od karakteristika.

Osnovna kola za uključivanje bipolarnih tranzistora pojačavaju, generišu i pretvaraju ulazne signale, a takođe i prebacuju električna kola.

Ovisno o principu rada i karakteristikama dizajna, tranzistori se dijele u dvije velike klase: bipolarni i polje.

Bipolarni tranzistorje poluvodički uređaj s dva međusobno povezana pn spoja i tri ili više vodova.

Poluprovodnički kristal tranzistora sastoji se od tri područja s naizmjeničnim tipovima električne provodljivosti, između kojih postoje dva pn-tranzicija. Srednji dio je obično vrlo tanak (djelići mikrona), stoga pn-prijelazi su bliski jedan drugom.

Ovisno o redoslijedu izmjenjivanja poluvodičkih područja s različitim vrstama električne provodljivosti, razlikuju se tranzistori p-p-p i p-p-p- vrste . Pojednostavljene strukture i UGO različitih tipova tranzistora prikazani su na slici 1.23, a, b.

Slika 1.23 - Struktura i UGO bipolarnih tranzistora

Bipolarni tranzistor je najčešći aktivni poluvodički uređaj. Silicijum se trenutno koristi kao glavni materijal za proizvodnju bipolarnih tranzistora. U ovom slučaju se uglavnom proizvode tranzistori p-p-p-tip, u kojem su glavni nosioci naboja elektroni, koji imaju pokretljivost dva do tri puta veću od pokretljivosti rupa.

Kontrola količine struje koja teče u izlaznom kolu (u krugu kolektora ili emitera) bipolarnog tranzistora vrši se pomoću struja u krugu kontrolne elektrode - baza. Baza pozvao prosjek sloj u strukturi tranzistora. Najudaljeniji slojevi se nazivaju emiter (emitovati, ejakulirati) i kolektora (okupiti). Koncentracija nečistoća (a samim tim i većine nosilaca naboja) u emiteru je znatno veća nego u bazi i veća nego u kolektoru. Stoga je područje emitera najviše niska impedansa.

Da bismo ilustrirali fizičke procese u tranzistoru, koristit ćemo pojednostavljenu strukturu tranzistora p-p-p- tipa prikazanog na slici 1.24. Da bismo razumjeli princip rada tranzistora, izuzetno je važno to uzeti u obzir pn- tranzicije tranzistora snažno djeluju jedna na drugu. To znači da struja jednog spoja snažno utiče na struju drugog, i obrnuto.

U aktivnom načinu rada (kada tranzistor radi kao pojačavač), dva izvora napajanja su povezana na tranzistor na način da emiter tranzicija je pomjerena smjer naprijed, a kolektora - u suprotnom(Slika 1.24). Pod uticajem električnog polja izvora E BE kroz emiterski spoj teče dovoljno velika struja naprijed I E, koju uglavnom obezbjeđuje injekcija elektrona od emitera do baze Ubrizgavanje rupa od baze do emitera će biti beznačajno zbog gornje razlike u koncentracijama atoma nečistoća.

Slika 1.24 - Fizički procesi u bipolarnom tranzistoru

Protok elektrona koji obezbjeđuje struju I E kroz prelaz emiter - baza prikazan je na slici 1.24 sa širokom strelicom. Dio elektrona ubrizganih u područje baze (1 ... 5%) rekombinovati sa glavnim nosiocima naboja za ovu regiju - rupama, koje formiraju struju u vanjskom kolu baze I B. Zbog velike razlike u koncentracijama većine nosioca naboja u emiteru i bazi, nekompenzirani elektroni ubrizgani u bazu kreću se duboko u bazu prema kolektoru.

Blizu kolektora p-p- prelaznih elektrona podložni su ubrzanom električnom polju ovu obrnutu pristrasnu tranziciju. A pošto su u bazi podataka manji nosioci, onda postoji povlačenje (ekstrakcija ) elektrona u područje kolektora. U kolektoru, elektroni postaju glavni nosioci naboja i lako dolaze do terminala kolektora, stvarajući struju u vanjskom kolu tranzistora.

Na ovaj način, struja kroz bazni terminal tranzistora određena je dvjema suprotno usmjerenim strujnim komponentama... Da nema rekombinacionih procesa u bazi, tada bi ove struje bile jednake jedna drugoj, a rezultujuća bazna struja bila bi nula. Ali budući da postoje procesi rekombinacije u bilo kojem stvarnom tranzistoru, struja emitera p-n- prijelaz je nešto veći od struje kolektora p-n-tranzicija.

Za struju kolektora može se napisati sljedeća jednakost

, (1.9)

gdje a st- statički koeficijent prenosa struje emitera;

I KBO- reverzna struja kolektorskog spoja (toplinska struja) (za tranzistore male snage pri normalnoj temperaturi iznosi 0,015 ... 1 μA).

U praksi, koeficijent prijenosa struje statičkog emitera a st, ovisno o vrsti tranzistora, može imati vrijednosti u rasponu od 0,95 ... 0,998.

Struja emitera u tranzistoru je brojčano najveća i jednaka je

, (1.11)

gdje je koeficijent prijenosa statičke struje baze u kolu sa zajedničkim emiterom (u referentnoj literaturi koristi se oznaka h 21E, obično uzima vrijednost b st= 20 ... 1000 ovisno o vrsti i snazi ​​tranzistora).

Iz navedenog proizilazi da je tranzistor kontrolirani element, jer vrijednost njegove kolektorske (izlazne) struje ovisi o vrijednostima struje emitera i baze.

Završavajući razmatranje principa rada bipolarnog tranzistora, treba napomenuti da je otpor obrnutog prednapona kolektorskog spoja (kada se na njega primjenjuje obrnuti napon) vrlo visok (stotine kilo-oma). Dakle otpornici opterećenja sa vrlo visokim otporom mogu se uključiti u kolektorsko kolo, čime se praktično ne mijenja vrijednost struje kolektora. U skladu s tim, značajna snaga će biti dodijeljena u krugu opterećenja.

Otpor emiterskog spoja usmjerenog prema naprijed je, s druge strane, vrlo mali (desetine - stotine oma). Stoga, s gotovo istim vrijednostima struja emitera i kolektora, snaga potrošena u krugu emitera pokazuje se znatno manjom od snage koja se oslobađa u krugu opterećenja. Ovo ukazuje na to tranzistor je poluvodički uređaj koji pojačava snagu.

Tehnologija proizvodnje bipolarnih tranzistora može biti različita: fuzija, difuziju , epitaksija... To u velikoj mjeri određuje karakteristike uređaja. Tipične strukture bipolarnih tranzistora proizvedenih različitim metodama prikazane su na slici 1.25. Konkretno, na slici 1.25, a prikazuje strukturu plutajući, na slici 1.25, b - epitaksijalno-difuziju, na slici 1.25, v - planar, na slici 1.25, G - mesplanar tranzistori.

Slika 1.25 - Metode proizvodnje bipolarnih tranzistora

Načini rada i sklopovi za uključivanje tranzistora

Za svaki p-p- Spoj tranzistora može se napajati i s prednjim i sa reverznim naponom. U skladu s tim razlikuju se četiri načina rada bipolarnog tranzistora: mod cutoffs, način rada zasićenje, aktivan režim i inverzno način rada.

Aktivan način rada se osigurava primjenom pravog napona na emiterski spoj, a obrnutog napona na kolektorski spoj (glavni način rada tranzistora). Ovaj način rada odgovara maksimalnoj vrijednosti koeficijenta prijenosa struje emitera i osigurava minimalno izobličenje pojačanog signala.

V inverzno modu, na kolektorski spoj se primjenjuje prednji napon, a na spoj emitera primjenjuje se obrnuti napon (a st® min; koristi se vrlo rijetko).

U modu zasićenje oba prijelaza su pod pristrasnošću prema naprijed. U ovom slučaju, izlazna struja ne ovisi o ulaznoj struji i određena je samo parametrima opterećenja.

U modu cutoffs oba prijelaza su pristrasna u suprotnim smjerovima. Izlazna struja je blizu nule.

Načini zasićenja i cutoff se koriste istovremeno u ključne šeme(kada je tranzistor u ključnom modu).

Kada se koristi tranzistor u elektroničkim uređajima, potrebna su dva vodiča za napajanje ulaznog signala i dva vodiča za povezivanje opterećenja (uklanjanje izlaznog signala). Budući da tranzistor ima samo tri pina, jedan od njih mora biti zajednički za ulazne i izlazne signale.

Ovisno o tome koji je terminal tranzistora uobičajen kada su izvor signala i opterećenje povezani, razlikuju se tri sklopna kruga tranzistora: zajednička baza(OB) (Slika 1.26, a); With zajednički emiter(OE) (Slika 1.26, b); With zajednički kolektor(OK) (Slika 1.26, v).

U ovim krugovima izvori konstantnog napona i otpornici osiguravaju načine rada tranzistora za jednosmjernu struju, odnosno potrebne vrijednosti napona i početnih struja. AC ulazne signale generiraju izvori i u. Oni mijenjaju emitersku (baznu) struju tranzistora i, shodno tome, struju kolektora. Povećanja struje kolektora (slika 1.26, a, b) i struju emitera (slika 1.26, v) će se stvoriti na otpornicima R K i R E inkrementi napona, koji su izlazni signali i van.

a B C

Slika 1.26 - Tranzistorska sklopna kola

Prilikom određivanja sklopnog kruga tranzistora potrebno je uzeti u obzir činjenicu da je otpor izvora konstantnog napona za izmjeničnu struju blizu nule.

Strujno-naponske karakteristike tranzistora

Svojstva bipolarnog tranzistora najpotpunije su opisana korištenjem statičkih strujno-naponskih karakteristika. U ovom slučaju razlikuju se ulazne i izlazne I - V karakteristike tranzistora. Kako su sve tri struje (baza, kolektor i emiter) u tranzistoru usko povezane, pri analizi rada tranzistora potrebno je istovremeno koristiti ulazne i izlazne I – V karakteristike.

Svaki tranzistorski sklopni krug ima svoje strujno-naponske karakteristike, koje su funkcionalna ovisnost struja kroz tranzistor o primijenjenim naponima. Zbog nelinearne prirode ovih zavisnosti, one se obično prikazuju u grafičkom obliku.

Tranzistor, kao i četveropolni, karakterizira unos i vikend statičke I - V karakteristike, koje pokazuju ovisnost ulazne struje od ulaznog napona (pri konstantnoj vrijednosti izlaznog napona tranzistora) i izlazne struje od izlaznog napona (pri konstantnoj ulaznoj struji tranzistora ).

Slika 1.27 prikazuje statičke I - V karakteristike p-p-p- tranzistor spojen prema kolu sa OE (najčešće se koristi u praksi).

a b

Slika 1.27 - Statičke I - V karakteristike bipolarnog tranzistora spojenog prema kolu sa OE

Ulazna I - V karakteristika (slika 1.27, a) je sličan direktnoj grani I - V karakteristike diode. Predstavlja zavisnost struje I B od stresa U BE U CE, odnosno zavisnost oblika

. (1.12)

Sa slike 1.27, a vidi se: što je napon veći U CE, što je više udesno pomerena grana ulazne I - V karakteristike. To je zbog činjenice da s povećanjem napona obrnutog prednapona U CE dolazi do povećanja visine potencijalne barijere kolektora R-P-tranzicija. I budući da je u tranzistoru kolektor i emiter R-P-prijelazi snažno djeluju, što zauzvrat dovodi do smanjenja bazne struje pri konstantnom naponu U BE.

Statičke I - V karakteristike, prikazane na slici 1.27, a, snimljen na normalnoj temperaturi (20°C). S povećanjem temperature, ove karakteristike će se pomaknuti ulijevo, a sa smanjenjem udesno. To je zbog činjenice da kako temperatura raste, intrinzična električna provodljivost poluvodiča raste.

Za izlazno kolo tranzistora povezanog prema krugu sa OE, izgrađena je porodica izlaznih I - V karakteristika (slika 1.27, b). To je zbog činjenice da struja kolektora tranzistora ovisi ne samo (i ne toliko, kao što se vidi sa slike) od napona primijenjenog na kolektorski spoj, već i od struje baze. Dakle, izlazna strujno-naponska karakteristika za kolo s OE naziva se strujna ovisnost I K od stresa U CE pri fiksnoj struji I B, odnosno zavisnost oblika

. (1.13)

Svaku od izlaznih I - V karakteristika bipolarnog tranzistora na početku karakterizira naglo povećanje izlazne struje I K sa povećanjem izlaznog napona U CE, a zatim, kako napon dalje raste, neznatna promjena struje.

Na izlaznoj strujno-naponskoj karakteristici tranzistora mogu se razlikovati tri regije, koje odgovaraju različitim načinima rada tranzistora: regija zasićenje, oblast cutoffs i područje aktivan rad(dobitak) , odgovara aktivnom stanju tranzistora kada je ½ U BE½> 0 i ½ U CE½> 0.

Ulazne i izlazne statičke I - V karakteristike tranzistora koriste se za grafičko-analitičko izračunavanje stupnjeva koji sadrže tranzistore.

Statičke ulazne i izlazne I - V karakteristike bipolarnog tranzistora R-P-R-tip za sklopno kolo sa OB prikazani su na slici 1.28, a i 1.28, b respektivno.

a b

Slika 1.28 - Statičke I - V karakteristike bipolarnog tranzistora za sklopno kolo sa OB

Za kolo s OB ulaznom statičkom I - V karakteristikom, strujna ovisnost se naziva I e od stresa U EB na fiksnoj vrijednosti napona U KB, odnosno zavisnost oblika

. (1.14)

Izlazna statička I - V karakteristika za kolo sa OB naziva se strujna ovisnost I K od stresa U KB pri fiksnoj struji I e, odnosno zavisnost oblika

. (1.15)

Na slici 1.28, b mogu se razlikovati dva područja, koja odgovaraju dva načina rada tranzistora: aktivan način rada ( U KB< 0 и коллекторный переход смещен в обратном направлении); режим zasićenje(U KB> 0 i kolektorski spoj je nagnut prema naprijed).

Matematički model bipolarnog tranzistora

Do sada su poznati mnogi električni modeli bipolarnih tranzistora. U sistemima automatizacije projektovanja (CAD) radioelektronskih objekata najčešće se koriste: Ebers-Moll modeli, generalizovani model kontrole naelektrisanja Gummel-Pune, Linvilleov model, kao i lokalni P i T modeli linearnih prirasta Giacolleto.

Razmotrimo, kao primjer, jednu od varijanti Ebers-Moll modela (slika 1.29), koja odražava svojstva strukture tranzistora u linearnom režimu rada i u režimu prekida.

Slika 1.29 - Ekvivalentno kolo bipolarnog tranzistora (Ebers-Moll model)

Slika 1.29 koristi sljedeću notaciju: r e, r b, r to- otpor emitera, baze i kolektora tranzistora i kontakata prema njima; I b , I to - kontrolirani napon i n na ulaznom spoju, izvori struje koji odražavaju prijenos struje kroz tranzistor; R eb- Otpornost na curenje spoja baza-emiter; R kb - Otpornost na curenje spoja baza-kolektor. Izvor struje I b je povezan sa naponom na spoju relacijom

, (1.15)

gdje I BO- struja zasićenja spoja baza-emiter (obrnuta struja);

y To= (0,3 ... 1,2) V - kontaktna razlika potencijala (zavisi od vrste poluprovodničkog materijala);

T- empirijski koeficijent.

Paralelno sa spojem baza-emiter uključen barijera kapacitet Sa bae i difuziju kapacitet Sa de tranzicija. Veličina Sa bae odlučan obrnuti napon na prelazu i n i zavisi od njega po zakonu

, (1.16)

gdje je C 0 b - kapacitet spoja na i n = 0;

g = 0,3 ... 0,5 - koeficijent u zavisnosti od distribucije nečistoća u baznom području tranzistora.

Kapacitet difuzije je funkcija struje I b teče kroz tranziciju i određen je izrazom

gdje A - koeficijent koji zavisi od svojstava prelaza i njegove temperature.

Spoj kolektor-baza je modeliran na sličan način, jedina razlika je što se uzima u obzir samo kapacitet barijere spoja.

, (1.18)

budući da kada tranzistor radi u linearnom režimu i režimu prekida struje kolektora, ovaj spoj je zatvoren. Izraz za struju kontrolirani izvor struje kolektora, koji simulira svojstva pojačanja tranzistora, ima oblik

, (1.19)

gdje b st- statički koeficijent prijenosa struje baze tranzistora u kolu sa zajedničkim emiterom.

Parametri Ebers-Moll modela mogu se dobiti ili proračunom na osnovu analize fizičko-topološkog modela tranzistora, ili izmjereni eksperimentalno. Statički parametri DC modela se najlakše određuju.

Globalno električni model diskretnog bipolarnog tranzistora, uzimajući u obzir induktivnost i kapacitivnost njegovih terminala, prikazan je na slici 1.30.

Slika 1.30 - Globalni model bipolarnog tranzistora

Osnovni parametri bipolarnog tranzistora

Prilikom određivanja naizmjeničnih komponenti struja i napona (tj. prilikom analize električnih kola na naizmjeničnu struju) i pod uvjetom da tranzistor radi u aktivnom načinu rada, često se predstavlja kao linearni četveropolni (slika 1.31, a). Nazivi (fizička suština) ulaznih i izlaznih struja i napona takve dvoportne mreže zavise od sklopnog kola tranzistora.

a b

Slika 1.31 - Prikaz bipolarnog tranzistora sa linearnim četveropolnim

Za sklopni krug tranzistora sa zajedničkim emiterom, struje i naponi četveropolnog sistema (slika 1.31, b) odgovaraju sljedećim strujama i naponima tranzistora:

- i 1 - varijabilna komponenta struje baze;

- u 1 - varijabilna komponenta napona između baze i emitera;

- i 2 - naizmjenična komponenta struje kolektora;

- u 2 - promjenjiva komponenta napona između kolektora i emitera.

Zgodno je opisati tranzistor koristeći tzv h-parametri. U ovom slučaju, sistem jednačina mreže sa četiri priključka u matričnom obliku će poprimiti oblik

. (1.20)

Odds h ij(to je h-parametri) određuju se empirijski, koristeći naizmjenično režim kratkog spoja i praznog hoda na ulazu i izlazu četveropolnog.

Suština h-parametri za sklopni krug tranzistora sa OE su sljedeći:

- - ulazna impedancija tranzistora za naizmjenični signal sa kratkim spojem na izlazu;

- r b je omski otpor osnovnog tijela. U stvarnim tranzistorima dostiže vrijednosti od 100 ... 200 Ohm;

- r e- otpor R-P- prijelaz, čija vrijednost ovisi o načinu rada tranzistora i promjenama u aktivnom načinu rada unutar frakcija - desetine Ohma;

B je diferencijalni koeficijent prijenosa struje baze, određen iz izraza

; (1.25)

Otpor površine kolektora, određen iz izraza

, (1.26)

gdje r to- diferencijalni otpor kolektorskog spoja (obično unutar djelića - desetine megoma), određen iz izraza

(1.27)

Dobar dan prijatelji!

Danas ćemo nastaviti da se upoznajemo sa elektronskim "građevinskim blokovima" računarskog hardvera. Već smo sa vama ispitali kako su raspoređeni tranzistori sa efektom polja, koji su nužno prisutni na svakoj matičnoj ploči računara.

Opustite se - sada ćemo se intelektualno potruditi i pokušati shvatiti kako to funkcionira

Bipolarni tranzistor

Bipolarni tranzistor je poluvodički uređaj koji se široko koristi u elektronskim proizvodima, uključujući i napajanje računara.

Riječ "tranzistor" (tranzistor) formirana je od dvije engleske riječi - "translate" i "resistor", što znači "pretvarač otpora".

Riječ "bipolarna" znači da struju u uređaju uzrokuju nabijene čestice dva polariteta - negativnog (elektroni) i pozitivnog (tzv. "rupe").

"Rupa" nije žargon, već prilično naučni izraz. "Rupa" je nekompenzirani pozitivni naboj, ili, drugim riječima, odsustvo elektrona u kristalnoj rešetki poluvodiča.

Bipolarni tranzistor je troslojna struktura sa naizmjeničnim tipovima poluvodiča.

Budući da postoje dvije vrste poluvodiča, pozitivni (pozitivni, p-tip) i negativni (negativni, n-tip), mogu postojati dvije vrste takve strukture - p-n-p i n-p-n.

Srednji dio takve strukture naziva se baza, a vanjski dio se naziva emiter i kolektor.

Na dijagramima bipolarni tranzistori su naznačeni na određeni način (vidi sliku). Vidimo da je tranzistor u suštini pn spoj povezan serijski.

Pitanje za ponovno punjenje - zašto ne možete zamijeniti tranzistor sa dvije diode? Uostalom, svaki od njih ima pn spoj, zar ne? Upalio sam dvije diode u seriju - i u torbi je!

Ne! Činjenica je da je baza u tranzistoru vrlo tanka tokom proizvodnje, što se ne može postići spajanjem dvije odvojene diode.

Princip rada bipolarnog tranzistora

Osnovni princip tranzistora je da mala bazna struja može pokretati mnogo veću struju kolektora - u rasponu praktično od nule do određene maksimalne moguće vrijednosti.

Odnos struje kolektora i bazne struje naziva se strujni dobitak i može se kretati od nekoliko jedinica do nekoliko stotina.

Zanimljivo je napomenuti da tranzistori male snage imaju više toga od onih velikih (a ne obrnuto, kako bi se moglo misliti).

Razlika je u tome što je, za razliku od DC gejta, tokom upravljanja uvijek prisutna bazna struja, tj. neka vrsta moći se uvijek troši na kontrolu.

Što je veći napon između emitera i baze, to je struja baze veća i, shodno tome, veća je struja kolektora. Međutim, svaki tranzistor ima maksimalni dozvoljeni napon između emitera i baze i između emitera i kolektora. Za prekoračenje ovih parametara, morat ćete platiti novim tranzistorom.

U režimu rada, spoj baza-emiter je obično otvoren, a spoj baza-kolektor zatvoren.

Bipolarni tranzistor, poput releja, također može raditi u ključnom modu. Ako dovedete dovoljno struje na bazu (zatvorite dugme S1), tranzistor će se dobro otvoriti. Lampa će se upaliti.

U tom slučaju otpor između emitera i kolektora bit će mali.

Pad napona na dijelu emiter-kolektor bit će nekoliko desetina volta.

Ako tada prestanete dovod struje u bazu (otvorite S1), tranzistor će se zatvoriti, tj. otpor između emitera i kolektora će postati vrlo velik.

Lampa će se ugasiti.

Kako provjeriti bipolarni tranzistor?

Budući da se bipolarni tranzistor sastoji od dva pn spoja, prilično ga je lako testirati digitalnim testerom.

Prekidač rada testera potrebno je postaviti u položaj spajanjem jedne sonde na bazu, a druge naizmjenično na emiter i kolektor.

U stvari, mi samo sekvencijalno provjeravamo zdravlje p-n spojeva.

Takav prijelaz može biti otvoren ili zatvoren.

Zatim morate promijeniti polaritet sondi i ponoviti mjerenja.

U jednom slučaju, tester će pokazati pad napona na spojevima emiter-baza i kolektor-baza 0,6 - 0,7 V (oba spoja su otvorena).

U drugom slučaju, oba prijelaza će biti zatvorena, a tester će to snimiti.

Treba napomenuti da je u radnom režimu najčešće jedan od prijelaza tranzistora otvoren, a drugi zatvoren.

Mjerenje koeficijenta prijenosa struje bipolarnog tranzistora

Ako tester ima mogućnost mjerenja koeficijenta prijenosa struje, tada možete provjeriti rad tranzistora ugradnjom tranzistorskih vodova u odgovarajuće utičnice.

Omjer prijenosa struje je omjer struje kolektora i bazne struje.

Što je pojačanje veće, to više struje kolektora može podnijeti struja baze, pod uslovom da su sve ostale jednake.

Pinout (naziv pinova) i drugi podaci mogu se uzeti iz listova podataka (referentni podaci) za odgovarajući tranzistor. Podaci se mogu naći na Internetu putem pretraživača.

Tester će na displeju prikazati trenutni odnos prenosa (pojačanja), koji se mora uporediti sa referentnim podacima.

Trenutni koeficijent prijenosa tranzistora male snage može doseći nekoliko stotina.

Za moćne tranzistore, to je znatno manje - nekoliko jedinica ili desetina.

Međutim, postoje moćni tranzistori s koeficijentom prijenosa od nekoliko stotina ili tisuća. To su takozvani Darlington parovi.

Darlingtonov par se sastoji od dva tranzistora. Izlazna struja prvog tranzistora je ulazna struja za drugi.

Ukupni omjer prijenosa struje je proizvod omjera prvog i drugog tranzistora.

Darlington par se pravi u zajedničkom pakovanju, ali se može napraviti i od dva odvojena tranzistora.

Ugrađena diodna zaštita

Neki tranzistori (velike snage i visokog napona) mogu se zaštititi od obrnutog napona ugrađenom diodom.

Dakle, ako povežete sonde testera na emiter i kolektor u režimu testiranja diode, tada će pokazati istih 0,6 - 0,7 V (ako je dioda prednaponska) ili "zaključana dioda" (ako je dioda prednaponska) obrnutom smjeru)...

Ako tester pokaže neki blagi napon, pa čak i u oba smjera, onda tranzistor je definitivno pokvaren i mora se zamijeniti... Kratki spoj se također može odrediti u načinu mjerenja otpora - tester će pokazati nizak otpor.

Javlja se (srećom, prilično rijetko) "podli" kvar tranzistora. Tada u početku radi, a nakon nekog vremena (ili nakon zagrijavanja) mijenja svoje parametre ili potpuno ne radi.

Ako se takav tranzistor ispari i provjeri testerom, tada će imati vremena da se ohladi prije spajanja sondi, a tester će pokazati da je normalan. Najbolje je to provjeriti zamjenom "sumnjivog" tranzistora u uređaju.

U zaključku, recimo da je bipolarni tranzistor jedan od glavnih "komada željeza" u elektronici. Bilo bi lijepo naučiti prepoznati da li su ti "komadi željeza" "živi" ili ne. Naravno, dragi čitaoci, dao sam vam vrlo pojednostavljenu sliku.

Zapravo, rad bipolarnog tranzistora opisan je mnogim formulama, ima ih mnogo varijanti, ali ovo je složena znanost. Za one koji žele da kopaju dublje, mogu preporučiti Horowitzovu i Hillovu divnu knjigu The Art of Circuitry.

Možete kupiti tranzistore za svoje eksperimente

Vidimo se na blogu!

Tranzistor

Tranzistor je poluvodički uređaj koji omogućava da se jači signal kontrolira slabijim signalom. Zbog ovog svojstva često se govori o sposobnosti tranzistora da pojača signal. Iako u stvari, ne pojačava ništa, već vam jednostavno omogućava da uključite i isključite veliku struju s mnogo slabijim strujama. Tranzistori su vrlo česti u elektronici, jer izlaz bilo kojeg kontrolera rijetko može isporučiti struju veću od 40 mA, pa se čak 2-3 LED diode male snage više ne mogu napajati direktno iz mikrokontrolera. Tu u pomoć priskaču tranzistori. U članku se razmatraju glavne vrste tranzistora, razlike između P-N-P i N-P-N bipolarnih tranzistora, P-kanalni od N-kanalnih tranzistora s efektom polja, raspravlja se o glavnim suptilnostima povezivanja tranzistora i otkriva njihova područja primjene.

Nemojte brkati tranzistor sa relejem. Relej je jednostavan prekidač. Suština njegovog rada je u zatvaranju i otvaranju metalnih kontakata. Tranzistor je složeniji i njegov rad se zasniva na spoju elektron-rupa. Ako ste zainteresirani da saznate više o ovome, možete pogledati odličan video koji opisuje kako tranzistor radi od jednostavnog do složenog. Neka vas ne zbuni godina snimanja videa - zakoni fizike se od tada nisu promijenili, a noviji video u kojem je materijal predstavljen u tako visokoj kvaliteti nije se mogao naći:

Vrste tranzistora

Bipolarni tranzistor

Bipolarni tranzistor je dizajniran za kontrolu lakih opterećenja (na primjer, motora male snage i servo motora). On uvek ima tri zaključka:

Kolektor - napaja se visoki napon kojim upravlja tranzistor

• Baza (engleska baza) - struja se dovodi ili isključuje za otvaranje ili zatvaranje tranzistora

Emiter (engleski emitter) - "izlazni" izlaz tranzistora. Kroz njega struja teče iz kolektora i baze.

Bipolarni tranzistor se pokreće strujom. Što se više struje dovede na bazu, to će više struje teći od kolektora do emitera. Odnos struje koja prolazi od emitera do kolektora i struje na bazi tranzistora naziva se pojačanjem. Označeno kao h fe (u engleskoj književnosti naziva dobitak).

Na primjer, ako h fe= 150, a 0,2 mA prolazi kroz bazu, tada će tranzistor proći maksimalno 30 mA kroz sebe. Ako je spojena komponenta koja troši 25mA (kao što je LED), ona će imati 25mA. Ako je spojena komponenta koja troši 150 mA, bit će osigurano samo maksimalno 30 mA. Dokumentacija za kontakt ukazuje na maksimalno dozvoljene vrijednosti struja i napona baza-> emiter i kolektora -> emiter ... Prekoračenje ovih vrijednosti dovodi do pregrijavanja i kvara tranzistora.

smiješne slike:

NPN i PNP bipolarni tranzistori

Postoje 2 vrste polarizovanih tranzistora: NPN i PNP... Razlikuju se po izmjeni slojeva. N (od negativno - negativan) je sloj sa viškom nosilaca negativnog naboja (elektrona), P (od pozitivno - pozitivan) je sloj sa viškom nosilaca pozitivnog naboja (rupa). Za više informacija o elektronima i rupama, pogledajte video iznad.

Ponašanje tranzistora ovisi o izmjeni slojeva. Animacija iznad pokazuje NPN tranzistor. V PNP kontrola tranzistora je raspoređena obrnuto - struja teče kroz tranzistor kada je baza uzemljena i blokirana je kada struja prolazi kroz bazu. Na displeju na dijagramu PNP i NPN razlikuju se u smjeru strelice. Strelica uvijek označava prijelaz sa N To P:

Oznaka NPN (lijevo) i PNP (desno) tranzistora na dijagramu

NPN tranzistori su češći u elektronici jer su efikasniji.

Tranzistor sa efektom polja

Tranzistori sa efektom polja razlikuju se od bipolarnih tranzistora po svojoj unutrašnjoj strukturi. MOSFET-ovi su najčešći u hobi elektronici. MOS je skraćenica za Metal Oxide Conductor. Isto na engleskom: Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor, skraćeno MOSFET. MOS tranzistori vam omogućavaju da kontrolišete velike snage sa relativno malom veličinom samog tranzistora. Tranzistorom upravlja napon, a ne struja. Budući da je tranzistor kontroliran električnim polje, tranzistor je dobio ime - polje urlaj.

Tranzistori sa efektom polja imaju najmanje 3 pina:

Odvod - na njega se napaja visoki napon koji želite da kontrolišete

Gate (engleski gate) - na njega se primjenjuje napon za kontrolu tranzistora

Izvor (engleski izvor) - struja iz odvoda prolazi kroz njega kada je tranzistor "otvoren"

Trebala bi postojati animacija sa tranzistorom sa efektom polja, ali se neće razlikovati od bipolarnog, osim šematski prikaza samih tranzistora, tako da neće biti animacije.

N kanalni i P kanalni tranzistori sa efektom polja

Tranzistori sa efektom polja se također dijele na 2 tipa ovisno o uređaju i ponašanju. N kanal(N kanal) se otvara kada se napon dovede na kapiju i zatvara. kada nema napetosti. P kanal(P kanal) radi obrnuto: dok na gejtu nema napona, struja teče kroz tranzistor. Kada se napon dovede na kapiju, struja prestaje. Na dijagramu su tranzistori s efektom polja prikazani na malo drugačiji način:

Po analogiji s bipolarnim tranzistorima, tranzistori s efektom polja razlikuju se po polaritetu. N-kanalni tranzistor je opisan gore. Oni su najčešći.

P-kanal, kada je označen, razlikuje se u smjeru strelice i opet ima "obrnuto" ponašanje.

Postoji zabluda da tranzistor sa efektom polja može pokretati naizmjeničnu struju. Ovo nije istina. Za kontrolu naizmjenične struje koristite relej.

Darlington tranzistor

Darlingtonov tranzistor nije sasvim ispravno da se odnosi na posebnu vrstu tranzistora. Međutim, nemoguće ih je ne spomenuti u ovom članku. Darlington tranzistor se najčešće nalazi u obliku mikrokola, koji uključuje nekoliko tranzistora. Na primjer ULN2003. Darlington tranzistor se odlikuje sposobnošću brzog otvaranja i zatvaranja (što znači da može raditi s njim) i istovremeno izdržava velike struje. To je vrsta kompozitnog tranzistora i predstavlja kaskadni spoj dva ili, ređe, više tranzistora povezanih na način da je opterećenje u emiteru prethodnog stepena prelaz baza-emiter tranzistora sledećeg stepena, tj. je, tranzistori su povezani kolektorima, a emiter ulaznog tranzistora spojen na bazni vikend. Osim toga, otporno opterećenje emitera prethodnog tranzistora može se koristiti kao dio kola za ubrzanje zatvaranja. Takva veza se općenito smatra jednim tranzistorom, čiji je strujni dobitak, kada su tranzistori u aktivnom modu, približno jednak proizvodu pojačanja svih tranzistora.

Tranzistorska veza

Nije tajna da Arduino ploča može napajati izlaz naponom od 5 V sa maksimalnom strujom do 40 mA. Ova struja nije dovoljna za povezivanje snažnog opterećenja. Na primjer, ako pokušate spojiti LED traku ili motor direktno na izlaz, garantirano ćete oštetiti Arduino izlaz. Moguće je da će cijela ploča otkazati. Osim toga, neke povezane komponente mogu zahtijevati više od 5V za rad. Tranzistor rješava oba ova problema. Pomoći će uz pomoć male struje iz Arduino izlaza za kontrolu moćne struje iz zasebnog izvora napajanja ili s naponom od 5 V za kontrolu velikog napona (čak i najslabiji tranzistori rijetko imaju granicu napona ispod 50 V) . Kao primjer, razmislite o povezivanju motora:

Na gornjem dijagramu, motor je povezan na poseban izvor napajanja. Stavljamo tranzistor između pina motora i napajanja za motor, kojim će upravljati bilo koji digitalni pin na Arduinu. Prilikom primjene VISOKOG signala na izlaz kontrolera sa izlaza kontrolera, mi ćemo uzeti vrlo malu struju da otvorimo tranzistor, a velika struja će teći kroz tranzistor i neće oštetiti kontroler. Obratite pažnju na otpornik instaliran između Arduino pina i baze tranzistora. Potrebno je ograničiti struju koja teče duž putanje mikrokontroler - tranzistor - uzemljenje i spriječiti kratki spoj. Kao što je ranije spomenuto, maksimalna struja koja se može izvući iz Arduino pina je 40mA. Stoga nam je potreban otpornik od najmanje 125 Ohm (5V / 0,04A = 125 Ohm). Možete bezbedno koristiti otpornik od 220 oma. Zapravo, otpornik treba odabrati uzimajući u obzir struju koja se mora dovesti do baze da bi se dobila potrebna struja kroz tranzistor. Za ispravan odabir otpornika, morate uzeti u obzir pojačanje ( h fe).

BITAN!! Ako povežete snažno opterećenje iz zasebnog izvora napajanja, tada morate fizički spojiti uzemljenje ("minus") napajanja opterećenja i uzemljenje (pin "GND") Arduina. U suprotnom, neće raditi za kontrolu tranzistora.

Kada se koristi tranzistor sa efektom polja, otpornik za ograničavanje struje na kapiji nije potreban. Tranzistor se kontrolira isključivo naponom i struja ne teče kroz kapiju.