Dakle, treći i posljednji dio priče o bipolarnim tranzistorima na našoj web stranici =) Danas ćemo govoriti o korištenju ovih prekrasnih uređaja kao pojačala, razmislite o mogućim bipolarni tranzistorski sklopni sklopovi te njihove glavne prednosti i nedostatke. Započnimo!

Ovaj sklop je vrlo dobar kada se koriste visokofrekventni signali. U principu, za to se prije svega koristi takvo uključivanje tranzistora. Vrlo veliki nedostaci su nizak ulazni otpor 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 bazne struje. A to znači da ne samo da nema strujnog pojačanja, štoviše, izlazna struja je nešto manja od ulazne struje. Iako, s druge strane, ovaj krug ima prilično veliki koeficijent prijenosa napona) Ovo su prednosti i nedostaci, nastavljamo ....

Shema uključivanja bipolarnog tranzistora sa zajedničkim kolektorom

Ovako izgleda sklopni krug bipolarnog tranzistora sa zajedničkim kolektorom. Ne podsjeća li vas ni na što?) Ako sklop pogledate iz malo drugačijeg kuta, onda ćemo ovdje prepoznati našeg starog prijatelja - sljedbenika emitera. O njemu je postojao gotovo cijeli članak (), pa smo već razmotrili sve što se odnosi na ovu shemu. U međuvremenu, čekamo najčešće korišteni krug - sa zajedničkim emiterom.

Shema za uključivanje bipolarnog tranzistora sa zajedničkim emiterom.

Ova shema je stekla popularnost zbog svojih svojstava pojačanja. Od svih sklopova daje najveći dobitak u struji i naponu, odnosno povećanje snage signala je također veliko. Nedostatak sklopa je što na svojstva pojačanja jako utječe porast temperature i frekvencije signala.

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

Postoji jedan minus - uzemljeni emiter. S ovim uključivanjem tranzistora dolazi do nelinearnih izobličenja na izlazu, s kojima se, naravno, mora pozabaviti. Nelinearnost nastaje zbog utjecaja ulaznog napona na napon spoja emiter-baza. Doista, u krugu emitera nema ništa "dodatno", cijeli se ulazni napon primjenjuje upravo na spoj baza-emiter. Kako bismo riješili ovaj fenomen, u krug emitera dodajemo otpornik. Tako ćemo dobiti negativna povratna informacija.

Ali što je to?

Ukratko, dakle princip negativnog leđa th veze je da se neki dio izlaznog napona prenosi na ulaz i oduzima od ulaznog signala. Naravno, to dovodi do smanjenja pojačanja, budući da će ulaz tranzistora, zbog utjecaja povratne sprege, dobiti nižu vrijednost napona nego u nedostatku povratne veze.

Pa ipak, negativne povratne informacije su nam od velike pomoći. Pogledajmo kako će to pomoći smanjiti učinak ulaznog napona na napon između baze i emitera.

Dakle, neka nema povratne informacije, povećanje ulaznog signala za 0,5 V dovodi do istog povećanja. Sve je jasno 😉 A sada dodajemo povratne informacije! I na isti način povećavamo ulazni napon za 0,5 V. Nakon toga on se povećava, što dovodi do povećanja struje emitera. A povećanje dovodi do povećanja napona na povratnom otporniku. Čini se da je to tako? Ali ovaj napon se oduzima od ulaza! Pogledajte što se dogodilo:

Povećao se ulazni napon - povećala se struja emitera - 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 krug pojačala sa zajedničkim emiterom dopunjen je otpornikom u krugu emitera:

Postoji još jedan problem s našim pojačalom. Ako se na ulazu pojavi negativna vrijednost napona, tada će se tranzistor 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 pristranost. To možete učiniti s ovakvim razdjelnikom:

Dobili smo takvu ljepotu 😉 Ako su otpornici i jednaki, tada 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. Evo koliko je korisno stvoriti pomak u osnovnom lancu)

Kako drugačije možemo poboljšati našu shemu...

Javite nam koji ćemo signal pojačati, odnosno znamo njegove parametre, posebice frekvenciju. Bilo bi super da na ulazu nema ništa osim korisnog pojačanog signala. Kako to osigurati? Naravno, uz pomoć visokopropusnog filtra) Dodajmo kondenzator, koji u kombinaciji s otpornikom za prednapon tvori visokopropusni filtar:

Ovako je krug, u kojem nije bilo gotovo ničega, osim samog tranzistora, obrastao dodatnim elementima 😉 Možda ćemo tu stati, uskoro će biti članak posvećen praktičnom proračunu pojačala na bazi bipolarnog tranzistor. U njemu nećemo samo napraviti shema sklopa pojačala, ali i izračunati vrijednosti svih elemenata, a ujedno odabrati tranzistor prikladan za naše potrebe. Vidimo se uskoro! =)

Oni su bipolarni tranzistori. Preklopni krugovi ovise o njihovoj vodljivosti (otvorenoj ili elektroničkoj) i funkcijama koje obavljaju.

Klasifikacija

Tranzistori su podijeljeni u grupe:

1. Prema materijalima: najčešće se koriste galijev arsenid i silicij.
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. Prema vrsti uređaja: tri povezana sloja poluvodiča s izmjeničnim izravnim i obrnutim metodama provođenja nečistoća.

Kako tranzistori rade?

Vanjski i unutarnji sloj tranzistora spojeni su na dovodne elektrode, odnosno emiter, kolektor i baza.

Emiter i kolektor se međusobno ne razlikuju po vrstama vodljivosti, ali je stupanj dopiranja nečistoćama u potonjem znatno niži. Time se osigurava povećanje dopuštenog izlaznog napona.

Baza, koja je srednji sloj, ima visoku otpornost, budući da je izrađena od lagano dopiranog poluvodiča. Ima značajno područje kontakta s kolektorom, što poboljšava odvođenje topline koja nastaje zbog obrnute pristranosti spoja, a također olakšava prolaz manjinskih nosača - elektrona. Unatoč činjenici da se prijelazni slojevi temelje na istom principu, tranzistor je jednostrani uređaj. Pri promjeni mjesta ekstremnih slojeva s istom vodljivošću nemoguće je dobiti slične parametre poluvodičkog uređaja.

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

Granica na drugom kolektorskom spoju je tada zatvorena i kroz nju ne bi smjela teći struja. No u praksi se događa suprotno zbog blizine prijelaza jednih s drugima i njihovog međusobnog utjecaja. Budući da je "minus" baterije spojen na emiter, otvoreni spoj omogućuje elektronima da uđu u baznu zonu, gdje se djelomično rekombiniraju s rupama - glavnim nosačima. Nastaje struja baze I b. Što je jači, to je proporcionalno veća izlazna struja. Po ovom principu rade pojačala bazirana na bipolarnim tranzistorima.

Kroz bazu se događa samo difuzijsko kretanje elektrona, budući da tamo nema djelovanja električnog polja. Zbog neznatne debljine sloja (mikrona) i velike veličine negativno nabijenih čestica, gotovo sve one padaju u područje kolektora, iako je otpor baze prilično velik. Tamo ih uvlači električno polje prijelaza, što pridonosi njihovom aktivnom prijenosu. Struje kolektora i emitera gotovo su jednake jedna drugoj, ako zanemarimo blagi gubitak naboja uzrokovan rekombinacijom u bazi: I e \u003d I b + I k.

Parametri tranzistora

1. Dobitak napona U eq / U be i struja: β = I k / I b (stvarne vrijednosti). Tipično, koeficijent β ne prelazi vrijednost od 300, ali može doseći vrijednost od 800 i više.
2. ulazna impedancija.
3. Frekvencijski odziv - performanse tranzistora do zadane frekvencije, iznad koje tranzijenti u njemu ne prate promjene u primijenjenom signalu.

Bipolarni tranzistor: sklopni krugovi, načini rada

Načini rada razlikuju se ovisno o tome kako je sklop sastavljen. Signal se mora primijeniti i ukloniti u dvije točke za svaki slučaj, a dostupna su samo tri izlaza. Iz toga slijedi da jedna elektroda mora istovremeno pripadati ulazu i izlazu. Ovako se pale svi bipolarni tranzistori. Sheme uključivanja: O, OE i OK.

1. Shema s OK

Preklopni krug sa zajedničkim kolektorom: signal ide na otpornik R L, koji je također uključen u kolektorski krug. Takav spoj naziva se zajednički kolektorski krug.

Ova opcija stvara samo trenutni dobitak. Prednost emitera sljedbenika je stvaranje velikog ulaznog otpora (10-500 kOhm), što omogućuje prikladno usklađivanje kaskada.

2. Shema s OB

Shema 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 stvara se pojačanje napona slično kao u radu s OE.

Nedostatak je mali ulazni otpor (30-100 ohma), a OB krug se koristi kao oscilator.

3. Shema s OE

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

Izmjenični signal s ulaza ide do elektrode emitera i baze (V in), a u krugu kolektora postaje već veći (V CE). Glavni elementi sklopa: tranzistor, otpornik R L i izlazni krug pojačala s vanjskim napajanjem. Pomoćni: kondenzator C 1, koji sprječava prolaz istosmjerne struje u krug ulaznog signala, i otpornik R 1, kroz koji se tranzistor otvara.

U kolektorskom krugu, naponi na izlazu tranzistora i na otporniku R L zajedno su jednaki vrijednosti EMF-a: V CC \u003d I C R L + V CE.

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

Nedostatak kruga: mali ulazni otpor (500-1000 ohma). Iz tog razloga dolazi do problema u formiranju.Izlazna impedancija je 2-20 kOhm.

Donji dijagrami pokazuju kako radi bipolarni tranzistor. Ako ne poduzmete dodatne mjere, na njihov rad uvelike će utjecati vanjski utjecaji, poput pregrijavanja i frekvencije signala. Također uzemljenje emitera stvara nelinearno izobličenje na izlazu. Kako bi se povećala pouzdanost rada, u krug su spojene povratne informacije, filtri itd. U tom slučaju se pojačanje smanjuje, ali uređaj postaje učinkovitiji.

Načini rada

Na funkciju tranzistora utječe vrijednost priključenog napona. Svi načini rada mogu se prikazati ako se koristi prethodno prikazani sklop za uključivanje bipolarnog tranzistora sa zajedničkim emiterom.

1. Režim rada

Ovaj način rada nastaje kada vrijednost napona VBE padne na 0,7 V. U tom slučaju emiterski spoj se zatvara i nema kolektorske struje, budući da u bazi nema slobodnih elektrona. Dakle, tranzistor je zaključan.

2. Aktivni način rada

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

3. Način zasićenja

Način se razlikuje od aktivnog po tome što se tranzistor potpuno otvara, a struja kolektora doseže najveću 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. Način zasićenja karakterizira činjenica da je tranzistor izrazito otvoren, a ovdje služi kao prekidač u uključenom stanju. Krugovi za uključivanje bipolarnih tranzistora pri kombiniranju načina prekida i zasićenja omogućuju stvaranje elektroničkih ključeva uz njihovu pomoć.

Svi načini rada ovise o prirodi izlaznih karakteristika prikazanih na grafikonu.

Mogu se jasno pokazati ako se sklopi sklop za uključivanje bipolarnog tranzistora s OE.

Ako na osi ordinate i apscise odložite segmente koji odgovaraju maksimalnoj mogućoj struji kolektora i vrijednosti napona napajanja V CC, a zatim spojite njihove krajeve jedan na drugi, dobit ćete liniju opterećenja (crvena). Opisuje se izrazom: I C \u003d (V CC - V CE) / R C . Iz slike slijedi da će se radna točka koja određuje struju kolektora I C i napon V CE pomaknuti duž linije opterećenja odozdo prema gore s povećanjem struje baze I V.

Zona između osi V CE i prve izlazne karakteristike (zasjenjena), gdje je I B = 0, karakterizira granični način rada. U ovom slučaju, reverzna struja I C je zanemariva, a tranzistor je zatvoren.

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

Kako se tranzistor ponaša u različitim modovima?

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

Bipolarni tranzistor: sklopni krugovi, pojačalo

Tranzistor uglavnom služi kao pojačalo. Promjenjivi signal na ulazu dovodi do promjene njegove izlazne struje. Ovdje možete primijeniti sheme s OK ili s OE. U izlaznom krugu signal zahtijeva opterećenje. Obično koristite otpornik instaliran u krugu izlaznog kolektora. Ako je ispravno odabran, izlazni napon će biti mnogo veći od ulaznog.

Rad pojačala jasno je vidljiv na vremenskim dijagramima.

Kada se impulsni signali pretvaraju, način rada ostaje isti kao kod sinusoidnih. Kvaliteta pretvorbe njihovih harmonijskih komponenti određena je frekvencijskim karakteristikama tranzistora.

Rad u režimu prekidača

Dizajniran za beskontaktno uključivanje priključaka u električnim krugovima. Princip je postupna promjena otpora tranzistora. Bipolarni tip je sasvim prikladan za zahtjeve ključnog uređaja.

Zaključak

Poluvodički elementi se koriste u krugovima za pretvaranje električnih signala. Svestrane mogućnosti i velika klasifikacija omogućuju široku upotrebu bipolarnih tranzistora. Preklopne sheme određuju njihove funkcije i načine rada. Mnogo ovisi i o karakteristikama.

Osnovni bipolarni tranzistorski sklopni sklopovi pojačavaju, generiraju i pretvaraju ulazne signale, kao i preklapaju električne krugove.

Ovisno o principu rada i značajkama dizajna, tranzistori su podijeljeni u dvije velike klase: bipolarni I polje.

bipolarni tranzistor- Ovo je poluvodički uređaj s dva međusobno povezana pn spoja i tri ili više zaključaka.

Poluvodički kristal tranzistora sastoji se od tri područja s naizmjeničnim vrstama električne vodljivosti, između kojih postoje dva r-p-tranzicija. Srednji dio je obično vrlo tanak (djelići mikrona), tako da r-p prijelazi su tijesno razmaknuti jedan od drugog.

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

Slika 1.23 - Struktura i UGO bipolarnih tranzistora

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

Kontrola vrijednosti struje koja teče u izlaznom krugu (u krugu kolektora ili emitera) bipolarnog tranzistora provodi se pomoću struja u krugu kontrolne elektrode - baza. baza pozvao sredina sloj u strukturi tranzistora. Vanjski slojevi se nazivaju odašiljač (emitirati, izbaciti) i kolektor (skupljati). Koncentracija nečistoća (i, posljedično, glavnih nositelja naboja) u emiteru je mnogo veća nego u bazi i viša nego u kolektoru. Stoga je područje emitera najviše niskog otpora.

Da bismo ilustrirali fizičke procese u tranzistoru, koristimo pojednostavljenu strukturu tranzistora p-r-p- tip prikazan na slici 1.24. Da bismo razumjeli princip rada tranzistora, iznimno je važno to uzeti u obzir r-p Tranzistorski spojevi snažno međusobno djeluju. To znači da struja jednog spoja snažno utječe na struju drugoga, i obrnuto.

U aktivnom načinu rada (kada tranzistor radi kao element za pojačanje), dva izvora napajanja su spojena na tranzistor na način da odašiljač prijelaz je pomaknut naprijed, ali kolektor - u suprotnom(Slika 1.24). Pod djelovanjem električnog polja izvora E BE kroz emiterski spoj teče dovoljno velika struja naprijed ja E, koju uglavnom osigurava injekcija elektrona iz emitera u bazu Ubrizgavanje rupa iz baze u emiter bit će beznačajno zbog gornje razlike u koncentracijama atoma nečistoće.

Slika 1.24 - Fizički procesi u bipolarnom tranzistoru

Protok elektrona koji osigurava struju ja E kroz prijelazni emiter - baza prikazana je na slici 1.24 sa širokom strelicom. Dio elektrona ubrizganih u bazno područje (1 ... 5%) rekombinirati s glavnim nosiocima naboja za ovu regiju - rupama, tvoreći struju u vanjskom krugu baze ja B. Zbog velike razlike u koncentracijama glavnih nositelja naboja u emiteru i bazi, nekompenzirani elektroni ubrizgani u bazu kreću se duboko u nju prema kolektoru.

U blizini kolektora r-p- prijelaznih elektrona podvrgnuti su ubrzanom električnom polju ovaj obrnuti pristrani prijelaz. A budući da su oni manji nositelji u bazi, to se događa povlačenje (izvlačenje ) elektrona u područje kolektora. U kolektoru elektroni postaju glavni nosioci naboja i lako dolaze do terminala kolektora, stvarajući struju u vanjskom krugu tranzistora.

Na ovaj način, struja kroz bazni terminal tranzistora određena je dvjema suprotno usmjerenim strujnim komponentama. Da nema rekombinacijskih procesa u bazi, tada bi te struje bile međusobno jednake, a rezultirajuća bazna struja bila bi jednaka nuli. Ali budući da su procesi rekombinacije prisutni u svakom pravom tranzistoru, struja emitera pn-prijelaz nešto veći od struje kolektora pn-tranzicija.

Za struju kolektora možemo napisati sljedeću jednadžbu

, (1.9)

gdje sv- koeficijent prijenosa struje statičkog 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 sv, ovisno o vrsti tranzistora, može imati vrijednosti u rasponu od 0,95 ... 0,998.

Struja emitera u tranzistoru brojčano je najveća i jednaka je

, (1.11)

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

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

Završavajući razmatranje principa rada bipolarnog tranzistora, treba napomenuti da je otpor kolektorskog spoja s obrnutom pristrasnošću (kada se na njega primjenjuje obrnuti napon) vrlo visok (stotine kilo-oma). Zato otpornici opterećenja s vrlo visokim otporima mogu se uključiti u kolektorski krug, čime se praktički ne mijenja vrijednost struje kolektora. Sukladno tome, značajna snaga bit će dodijeljena u krugu opterećenja.

Otpor emiterskog spoja usmjerenog prema naprijed, naprotiv, vrlo je mali (desetke do stotine ohma). Stoga, pri gotovo identičnim vrijednostima struja emitera i kolektora, snaga potrošena u krugu emitera pokazuje se znatno manjom od snage oslobođene u krugu opterećenja. To ukazuje na to Tranzistor je poluvodički uređaj koji pojačava snagu..

Tehnologija proizvodnje bipolarnih tranzistora može biti različita: fuzije, difuziju , epitaksija. To uvelike određuje karakteristike uređaja. Tipične strukture bipolarnih tranzistora proizvedenih različitim metodama prikazane su na slici 1.25. Konkretno, na slici 1.25, ali prikazana struktura ploveći, na slici 1.25, b - epitaksijalno-difuziju, na slici 1.25, u - planarni, na slici 1.25, G - mesaplanar tranzistori.

Slika 1.25 - Metode izrade bipolarnih tranzistora

Načini rada i sklopovi tranzistora

Za svakoga r-p- tranzistorski spoj može se napajati i naprijed i natrag napon. U skladu s tim razlikuju se četiri načina rada bipolarnog tranzistora: mod odrezati, način rada zasićenje, aktivan način rada i inverzan način rada.

Aktivan način rada se osigurava dovođenjem istosmjernog 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.

U inverzan modu, na kolektorski spoj se primjenjuje prednji napon, a na spoj emitera primjenjuje se obrnuti napon (a sv®min; vrlo rijetko se koristi).

U načinu rada zasićenje oba spoja su pod prednagibom. U tom slučaju izlazna struja ne ovisi o ulaznoj struji i određena je samo parametrima opterećenja.

U načinu rada odrezati oba spoja su obrnuto pristrasna. Izlazna struja je blizu nule.

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

Pri korištenju tranzistora u elektroničkim uređajima potrebna su dva igla za napajanje ulaznog signala i dva pina za spajanje opterećenja (uklanjanje izlaznog signala). Budući da tranzistor ima samo tri pina, jedan od njih mora biti zajednički za ulazni i izlazni signal.

Ovisno o tome koji je izlaz tranzistora uobičajen pri spajanju izvora signala i opterećenja, postoje tri sheme preklapanja tranzistora: s zajednička baza(OB) (Slika 1.26, ali); iz zajednički emiter(OE) (Slika 1.26, b); iz zajednički kolektor(U redu) (Slika 1.26, u).

U tim krugovima izvori konstantnog napona i otpornici osiguravaju načine rada tranzistora za istosmjernu struju, odnosno potrebne vrijednosti napona i početnih struja. AC ulazne signale generiraju izvori i u. Oni mijenjaju emitersku (baznu) struju tranzistora i, sukladno tome, struju kolektora. Povećanja struje kolektora (slika 1.26, ali, b) i struja emitera (slika 1.26, u) stvarat će se, odnosno, na otpornicima R K I R E prirasta napona, koji su izlazni signali i van.

a B C

Slika 1.26 - Preklopni krugovi tranzistora

Prilikom određivanja sklopnog sklopa tranzistora potrebno je uzeti u obzir činjenicu da je otpor izvora istosmjernog 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. Budući da su sve tri struje (baza, kolektor i emiter) u tranzistoru usko povezane, pri analizi rada tranzistora potrebno je koristiti i ulazne i izlazne strujno-naponske karakteristike.

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

Tranzistor je, kao četveropol, karakteriziran ulazni I vikend statičke I-V karakteristike, koje pokazuju ovisnost ulazne struje o ulaznom naponu (pri konstantnoj vrijednosti izlaznog napona tranzistora) i izlazne struje o izlaznom naponu (pri konstantnoj ulaznoj struji tranzistora ).

Slika 1.27 prikazuje statičke I–V karakteristike r-p-r-tranzistor spojen prema shemi s OE (najčešće korišteni u praksi).

a b

Slika 1.27 - Statičke IV karakteristike bipolarnog tranzistora spojenog prema krugu s OE

Unesite CVC (slika 1.27, ali) sličan je izravnoj grani CVC diode. Predstavlja ovisnost struje I B od napona U BITI U CE, odnosno ovisnost oblika

. (1.12)

Sa slike 1.27, ali Vidi se da što je napon veći U CE, što je više udesno pomaknuta grana ulaznog CVC-a. To je zato što kako se napon obrnutog prednapona povećava, U CE dolazi do povećanja visine potencijalne barijere kolektora R-P-tranzicija. I budući da u tranzistoru kolektor i emiter R-P-spojevi snažno međusobno djeluju, što, zauzvrat, dovodi do smanjenja struje baze pri konstantnom naponu U BITI.

Statičke IV karakteristike, prikazane na slici 1.27, ali uzeti na normalnoj temperaturi (20°C). Kako temperatura raste, ove karakteristike će se pomicati ulijevo, a kako padaju, pomiču se udesno. To je zbog činjenice da se s povećanjem temperature povećava intrinzična električna vodljivost poluvodiča.

Za izlazni krug tranzistora spojenog prema OE krugu izgrađena je obitelj izlaznih I–V karakteristika (slika 1.27, b). To je zbog činjenice da kolektorska struja tranzistora ne ovisi samo (i ne toliko, kao što se vidi na slici) o naponu primijenjenom na kolektorski spoj, već i o struji baze. Dakle, izlazna strujna-naponska karakteristika za krug s OE je ovisnost struje I K od napona U CE pri fiksnoj struji I B, odnosno ovisnost oblika

. (1.13)

Svaka od izlaznih I-V karakteristika bipolarnog tranzistora na početku je karakterizirana naglim porastom izlazne struje I K s povećanjem izlaznog napona U CE, a zatim, kako napon dalje raste, neznatna promjena struje.

Na izlaznoj I-V karakteristici tranzistora mogu se razlikovati tri regije, koje odgovaraju različitim načinima rada tranzistora: zasićenje, područje odrezati i područje aktivan rad(dobitak) , što odgovara aktivnom stanju tranzistora, kada je ½ U BITI½ > 0 i ½ U CE½> 0.

Ulazne i izlazne statičke I–V karakteristike tranzistora koriste se u grafsko-analitičkom proračunu kaskada koje sadrže tranzistore.

Statičke ulazne i izlazne IV karakteristike bipolarnog tranzistora R-P-R-tip za sklopni krug s OB prikazan je na slici 1.28, ali i 1.28, b odnosno.

a b

Slika 1.28 - Statičke IV karakteristike bipolarnog tranzistora za sklopni krug s O

Za krug s O ulaznom statičkom I–V karakteristikom naziva se strujna ovisnost ja E od napona U EB pri fiksnoj vrijednosti napona U KB, odnosno ovisnost oblika

. (1.14)

Izlazna statička I–V karakteristika za krug s OB naziva se strujna ovisnost I K od napona U KB pri fiksnoj struji ja E, odnosno ovisnost oblika

. (1.15)

Na slici 1.28, b mogu se razlikovati dvije regije, koje odgovaraju dvama načinima rada tranzistora: aktivan način rada ( U KB< 0 и коллекторный переход смещен в обратном направлении); режим zasićenje(U KB > 0 i kolektorski spoj je prema naprijed pristran).

Matematički model bipolarnog tranzistora

Do danas su poznati mnogi električni modeli bipolarnih tranzistora. U sustavima automatizacije projektiranja (CAD) elektroničkih sredstava najčešće se koriste: Ebers-Moll modeli, generalizirani Hummel-Poonov model kontrole naboja, Linvilleov model, kao i Giacolletovi lokalni P- i T-modeli linearnih prirasta .

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

Slika 1.29 - Bipolarni tranzistorski ekvivalentni krug (Ebers-Moll model)

Slika 1.29 koristi oznaku: r e, r b, r do- otpor emitera, baze i kolektora tranzistora i kontakata na njima; ja b , ja da - kontrolirani naponom na ulaznom spoju, izvori struje koji odražavaju prijenos struje kroz tranzistor; R eb- otpornost na propuštanje spoja baza-emiter; R kb - otpornost na curenje spoja baza-kolektor. Izvor struje ja b povezan je s naponom na spoju relacijom

, (1.15)

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

y do= (0,3 ... 1,2) V - kontaktna razlika potencijala (ovisi o vrsti poluvodičkog materijala);

T- empirijski koeficijent.

Paralelno sa spojem baza-emiter uključen prepreka kapacitet C bae I difuziju kapacitet C de tranzicija. Vrijednost C bae odlučan obrnuti napon na prijelazu i n i pravno ovisna o njemu

, (1.16)

gdje je S 0 b - prijenosni kapacitet pri i n = 0;

g = 0,3 ... 0,5 - koeficijent ovisno o raspodjeli nečistoća u baznom području tranzistora.

Kapacitet difuzije je funkcija struje ja b, teče kroz prijelaz, a određen je izrazom

gdje ALI - koeficijent koji ovisi o svojstvima prijelaza i njegovoj temperaturi.

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

, (1.18)

budući da kada tranzistor radi u linearnom načinu rada i u načinu prekida struje kolektora, ovaj prijelaz je zatvoren. Izraz za struju kontrolirani izvor struje kolektora, modelirajući svojstva pojačanja tranzistora, ima oblik

, (1.19)

gdje b sv- statički koeficijent prijenosa struje baze tranzistora u krugu sa zajedničkim emiterom.

Parametri Ebers-Moll modela mogu se dobiti ili proračunom na temelju analize fizikalno-topološkog modela tranzistora, ili izmjereni eksperimentalno. Statički parametri modela najlakše se određuju pri istosmjernoj struji.

Globalno električni model diskretnog bipolarnog tranzistora, uzimajući u obzir induktivitet i kapacitet njegovih izlaza, prikazan je na slici 1.30.

Slika 1.30 - Globalni model bipolarnog tranzistora

Osnovni parametri bipolarnog tranzistora

Prilikom određivanja varijabilnih komponenti struja i napona (tj. pri analizi električnih krugova na izmjeničnu struju) i pod uvjetom da tranzistor radi u aktivnom načinu rada, često se predstavlja kao linearni četveropol (slika 1.31, ali). Nazivi (fizička bit) ulaznih i izlaznih struja i napona takve mreže s četiri terminala ovise o tranzistorskom sklopnom krugu.

a b

Slika 1.31 - Prikaz bipolarnog tranzistora linearnim četveropolom

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

- i 1 - varijabilna komponenta struje baze;

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

- i 2 - promjenjiva komponenta struje kolektora;

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

Tranzistor se prikladno opisuje pomoću tzv h-parametri. U ovom slučaju, sustav jednadžbi četveropola u matričnom obliku poprima oblik

. (1.20)

Izgledi h ij(tj h-parametri) određuju se empirijski, koristeći naizmjenično modove kratkog spoja i praznog hoda na ulazu i izlazu četveropola.

Esencija h- parametri za sklopni krug tranzistora s OE su sljedeći:

- - ulazni otpor tranzistora za promjenjivi signal s kratkim spojem na izlazu;

- r b- omski otpor osnovnog tijela. Za prave tranzistore dostiže vrijednosti od 100 ... 200 Ohma;

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

B - diferencijalni strujni koeficijent prijenosa baze, određen iz izraza

; (1.25)

Otpor područja kolektora, određen iz izraza

, (1.26)

gdje r do- diferencijalni otpor kolektorskog spoja (obično unutar razlomka - desetine MΩ), određen iz izraza

(1.27)

Dobar dan prijatelji!

Danas ćemo se nastaviti upoznavati s elektroničkim "ciglama" računalnog hardvera. Već smo s vama razmotrili kako su raspoređeni tranzistori s efektom polja, koji su nužno prisutni na matičnoj ploči svake računala.

Sjednite udobno - sada ćemo se intelektualno potruditi i pokušati shvatiti kako

bipolarni tranzistor

Bipolarni tranzistor je poluvodički uređaj koji se široko koristi u elektroničkim proizvodima, uključujući napajanje računala.

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

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

“Rupa” nije žargon, već prilično znanstveni pojam. “Rupa” je nekompenzirani pozitivni naboj, ili, drugim riječima, odsutnost elektrona u kristalnoj rešetki poluvodiča.

Bipolarni tranzistor je troslojna struktura s izmjeničnim vrstama 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.

Srednje područje takve strukture naziva se baza, a ekstremna područja emiter i kolektor.

Na dijagramima su bipolarni tranzistori označeni na određeni način (vidi sliku). Vidimo da je tranzistor u biti serijski spojen p-n spoj.

Pitanje za zatrpavanje - zašto ne možete zamijeniti tranzistor s dvije diode? Uostalom, svaki od njih ima p-n spoj, zar ne? Upalio sam dvije diode u nizu - i to je u torbi!

Ne! Činjenica je da je baza u tranzistoru tijekom proizvodnje vrlo tanka, 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 kolektorsku struju – u rasponu od gotovo nule do neke maksimalne moguće vrijednosti.

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

Zanimljivo je napomenuti da je za tranzistore male snage često veći nego za moćne (a ne obrnuto, kako bi se moglo misliti).

Razlika je u tome što je, za razliku od FET vrata, tijekom upravljanja uvijek prisutna bazna struja, t.j. dio snage uvijek se troši na kontrolu.

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

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

Bipolarni tranzistor, poput releja, također može raditi u ključnom načinu rada. Ako na bazu primijenite dovoljnu struju (tipka za zatvaranje S1), tranzistor će biti dobro otvoren. Lampica će zasvijetliti.

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

Pad napona u dijelu emiter-kolektor bit će nekoliko desetinki volta.

Ako tada prestanete opskrbljivati ​​struju bazi (otvorite S1), tranzistor će se zatvoriti, t.j. otpor između emitera i kolektora postat će vrlo visok.

Lampica će se ugasiti.

Kako testirati bipolarni tranzistor?

Budući da se bipolarni tranzistor sastoji od dva p-n spoja, vrlo ga je jednostavno provjeriti digitalnim testerom.

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

Zapravo, jednostavno 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 od 0,6 - 0,7 V (oba prijelaza su otvorena).

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

Treba napomenuti da je u načinu rada najčešće jedan od tranzistorskih spojeva 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 izlaza u odgovarajuće utičnice.

Omjer prijenosa struje je omjer struje kolektora i struje baze.

Što je veći koeficijent prijenosa, to se većom strujom kolektora može kontrolirati bazna struja, pri svim ostalim jednakim uvjetima.

Pinout (naziv pinova) i drugi podaci mogu se uzeti iz podatkovnih listova (referentni podaci) za odgovarajući tranzistor. Podaci se mogu pronaći online putem tražilica.

Tester će na zaslonu prikazati trenutni omjer prijenosa (pojačanja), koji se mora usporediti s referentnim podacima.

Trenutni koeficijent prijenosa tranzistora male snage može doseći nekoliko stotina.

Za snažne tranzistore, to je znatno manje - nekoliko jedinica ili desetaka.

Međutim, postoje snažni tranzistori s omjerom prijenosa od nekoliko stotina ili tisuća. To su takozvani Darlingtonovi parovi.

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

Ukupni koeficijent prijenosa struje umnožak je koeficijenata prvog i drugog tranzistora.

Darlington par se izrađuje u zajedničkom pakiranju, ali se može napraviti i od dva odvojena tranzistora.

Integrirana diodna zaštita

Neki tranzistori (snažni i visokonaponski) mogu se zaštititi od obrnutog napona ugrađenom diodom.

Dakle, ako spojite sonde testera na emiter i kolektor u načinu testiranja dioda, tada će pokazati isti 0,6 - 0,7 V (ako je dioda prednapeta) ili "zaključana dioda" (ako je dioda pristran u obrnutom smjeru) .

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

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

Ako odlemite takav tranzistor i provjerite ga testerom, tada će se imati vremena ohladiti prije nego što se sonde spoje, a tester će pokazati da je to normalno. Najbolje je to provjeriti zamjenom "sumnjivog" tranzistora u uređaju.

Zaključno, kažemo da je bipolarni tranzistor jedan od glavnih "komada željeza" u elektronici. Bilo bi lijepo naučiti saznati jesu li ti "komadi željeza" "živi" ili ne. Naravno, dao sam vam, dragi čitatelji, vrlo pojednostavljenu sliku.

Zapravo, rad bipolarnog tranzistora opisan je mnogim formulama, ima ih mnogo varijanti, ali ovo je složena znanost. Za one koji žele kopati dublje, mogu preporučiti prekrasnu knjigu Horowitza i Hilla, The Art of Circuitry.

Tranzistori za svoje eksperimente se mogu kupiti

Vidimo se na blogu!

Tranzistor

Tranzistor je poluvodički uređaj koji dopušta slabijem signalu da kontrolira jači signal. Zbog ovog svojstva često govore o sposobnosti tranzistora da pojača signal. Iako zapravo, ne pojačava ništa, već vam jednostavno omogućuje uključivanje i isključivanje velike struje s mnogo slabijim strujama. Tranzistori su vrlo česti u elektronici, jer izlaz bilo kojeg kontrolera rijetko može proizvesti struju veću od 40 mA, stoga se čak 2-3 LED diode male snage više ne mogu napajati izravno 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 s relejem. Relej je jednostavan prekidač. Bit njegovog rada u zatvaranju i otvaranju metalnih kontakata. Tranzistor je složeniji i njegov se rad temelji na prijelazu elektron-rupa. Ako vas zanima više o tome, možete pogledati izvrstan video koji vas vodi kroz rad tranzistora od jednostavnog do složenog. Neka vas ne zbuni godina produkcije videa - zakoni fizike se od tada nisu promijenili, a noviji video u kojem je materijal predstavljen u tako kvalitetnoj izvedbi, nije se mogao pronaći:

Vrste tranzistora

bipolarni tranzistor

Bipolarni tranzistor je dizajniran za pokretanje lakih opterećenja (kao što su motori male snage i servo). Uvijek ima tri izlaza:

Kolektor (engleski collector) - primjenjuje se visoki napon kojim upravlja tranzistor

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

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

Bipolarnim tranzistorom upravlja struja. Što se više struje primjenjuje na bazu, to će više struje teći od kolektora do emitera. Omjer struje koja prolazi od emitera do kolektora i struje kroz bazu tranzistora naziva se pojačanjem. Označeno kao hfe (u engleskoj književnosti naziva se dobitak).

Na primjer, ako hfe= 150, a 0,2 mA prolazi kroz bazu, tada će tranzistor proći maksimalno 30 mA kroz sebe. Ako je spojena komponenta koja troši 25 mA (na primjer, LED), ona će imati 25 mA. Ako je spojena komponenta koja troši 150 mA, bit će joj osigurano samo maksimalno 30 mA. U dokumentaciji za kontakt naznačene su najveće dopuštene vrijednosti struja i napona baza-> odašiljač I kolektor -> odašiljač . Prekoračenje ovih vrijednosti dovodi do pregrijavanja i kvara tranzistora.

Smiješne slike:

NPN i PNP bipolarni tranzistori

Postoje 2 vrste polarnih tranzistora: NPN I PNP. Razlikuju se u izmjeni slojeva. N (od negativno - negativno) je sloj s viškom nositelja negativnog naboja (elektrona), P (od pozitivno - pozitivno) je sloj s viškom nositelja pozitivnog naboja (rupa). Saznajte više o elektronima i rupama u videu iznad.

Ponašanje tranzistora ovisi o izmjeni slojeva. Gornja animacija prikazuje NPN tranzistor. U PNP upravljanje tranzistorom je obrnuto - struja teče kroz tranzistor kada je baza uzemljena i blokirana kada struja prolazi kroz bazu. U dijagramu PNP I NPN razlikuju u smjeru strelice. Strelica uvijek pokazuje na prijelaz iz N do P:

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

NPN tranzistori su češći u elektronici jer su učinkovitiji.

FET

Tranzistori s efektom polja razlikuju se od bipolarnih po svojoj unutarnjoj strukturi. MOS tranzistori su najčešći u amaterskoj elektronici. MOS je skraćenica za metal-oksid-vodič. Isto na engleskom: Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor je skraćeno MOSFET. MOS tranzistori omogućuju vam kontrolu velikih snaga uz relativno malu veličinu samog tranzistora. Tranzistor pokreće napon, a ne struja. Budući da je tranzistor kontroliran električnim polje, tranzistor je dobio ime - polje urlati.

Tranzistori s efektom polja imaju najmanje 3 izlaza:

Odvod - na njega se primjenjuje visoki napon koji želite kontrolirati

Gate (engleski gate) - na njega se primjenjuje napon za upravljanje tranzistorom

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

Trebala bi postojati animacija s tranzistorom s efektom polja, ali se neće ni po čemu razlikovati od bipolarnog osim po shematskom prikazu samih tranzistora, pa neće biti animacije.

N kanalni i P kanalni FET-ovi

Tranzistori s efektom polja također se dijele na 2 vrste ovisno o uređaju i ponašanju. N kanal(N kanal) se otvara kada su vrata pod naponom i zatvaraju se. kada nema napona. P kanal(P kanal) radi obrnuto: sve dok nema napona na vratima, struja teče kroz tranzistor. Kada se napon dovede na kapiju, struja prestaje. Na dijagramu su tranzistori s efektom polja prikazani malo drugačije:

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

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

Postoji zabluda da tranzistor s efektom polja može kontrolirati izmjeničnu struju. Ovo nije istina. Za upravljanje izmjeničnom strujom koristite relej.

Darlington tranzistor

Darlingtonov tranzistor nije sasvim ispravno da se odnosi na zasebnu vrstu tranzistora. Međutim, nemoguće ih je ne spomenuti u ovom članku. Tranzistor Darlington najčešće se nalazi u obliku mikrosklopa koji uključuje nekoliko tranzistora. Na primjer, ULN2003. Darlington tranzistor karakterizira sposobnost brzog otvaranja i zatvaranja (što znači da vam omogućuje rad) i istovremeno izdržavanje velike struje. To je vrsta kompozitnog tranzistora i predstavlja kaskadni spoj dva ili, rijetko, više tranzistora, povezanih na način da je opterećenje u emiteru prethodnog stupnja baza-emiterski spoj tranzistora sljedeće faze, odnosno tranzistori su spojeni kolektorima, a emiter ulaznog tranzistora spojen na bazni vikend. Osim toga, otporno opterećenje emitera prethodnog tranzistora može se koristiti kao dio kruga za ubrzavanje zatvaranja. Takav spoj u cjelini smatra se jednim tranzistorom, čiji je strujni dobitak, kada su tranzistori u aktivnom načinu rada, približno jednak umnošku dobitaka svih tranzistora.

Povezivanje tranzistora

Nije tajna da je Arduino ploča sposobna isporučiti napon od 5 V na izlaz s maksimalnom strujom do 40 mA. Ova struja nije dovoljna za povezivanje snažnog opterećenja. Na primjer, ako pokušate spojiti LED traku ili motor izravno na izlaz, zajamčeno ćete oštetiti Arduino izlaz. Moguće je da će cijela ploča propasti. Osim toga, neke priključne komponente mogu zahtijevati više od 5V za rad. Oba ova problema rješavaju se tranzistorom. Pomoći će, koristeći malu struju iz Arduino izlaza, kontrolirati moćnu struju iz zasebnog izvora napajanja ili koristiti napon od 5 V za kontrolu većeg napona (čak i najslabiji tranzistori rijetko imaju granicu napona ispod 50 V). Kao primjer, razmislite o povezivanju motora:

Na gornjem dijagramu, motor je spojen na zasebni izvor napajanja. Između pina motora i napajanja za motor, postavili smo tranzistor koji će se kontrolirati bilo kojim Arduino digitalnim pinom. Kada se na izlaz kontrolera primijeni VISOK signal s izlaza kontrolera, uzet ćemo vrlo malu struju da otvorimo tranzistor, a velika struja će teći kroz tranzistor i neće oštetiti kontroler. Obratite pažnju na otpornik instaliran između Arduino izlaza i baze tranzistora. Potrebno je ograničiti struju koja teče duž trase mikrokontroler - tranzistor - uzemljenje i spriječiti kratki spoj. Kao što je ranije spomenuto, maksimalna struja koja se može izvući iz Arduino pina je 40 mA. Stoga nam je potreban otpornik od najmanje 125 ohma (5V / 0,04A = 125 ohma). Možete sigurno koristiti otpornik od 220 ohma. Zapravo, otpornik treba odabrati uzimajući u obzir struju koja se mora primijeniti na bazu kako bi se dobila potrebna struja kroz tranzistor. Za ispravan odabir otpornika potrebno je uzeti u obzir pojačanje ( hfe).

VAŽNO!! Ako spojite snažno opterećenje iz zasebnog izvora napajanja, tada morate fizički spojiti uzemljenje ("minus") napajanja opterećenja i uzemljenje ("GND" pin) Arduina. Inače nećete moći kontrolirati tranzistor.

Kada koristite FET, otpornik za ograničavanje struje na vratima nije potreban. Tranzistor se pokreće isključivo naponom i struja ne teče kroz kapiju.