Pra, pjesa e tretë dhe e fundit e rrëfimit për transistorët bipolarë në faqen tonë të internetit =) Sot do të flasim për përdorimin e këtyre pajisjeve të mrekullueshme si amplifikues, merrni parasysh të mundshmen qarqet komutuese të tranzistorit bipolar dhe avantazhet dhe disavantazhet e tyre kryesore. Le të fillojmë!

Ky qark është shumë i mirë në përdorimin e sinjaleve me frekuencë të lartë. Në parim, për këtë, në radhë të parë përdoret një përfshirje e tillë e tranzitorit. Disavantazhet shumë të mëdha janë impedanca e ulët e hyrjes dhe, natyrisht, mungesa e amplifikimit aktual. Shihni vetë, në hyrje kemi rrymën e emetuesit, në dalje.

Kjo do të thotë, rryma e emetuesit është më e madhe se rryma e kolektorit me një sasi të vogël të rrymës bazë. Kjo do të thotë që amplifikimi i rrymës nuk mungon thjesht, për më tepër, rryma e daljes është pak më e vogël se rryma hyrëse. Edhe pse, nga ana tjetër, ky qark ka një koeficient mjaft të madh të transferimit të tensionit) Këto janë avantazhet dhe disavantazhet, ne vazhdojmë….

Skema për ndezjen e një transistori bipolar me një kolektor të përbashkët

Kështu duket qarku për ndezjen e një transistori bipolar me një kolektor të përbashkët. A duket si diçka?) Nëse e shikoni qarkun nga një kënd pak më ndryshe, atëherë ne njohim këtu mikun tonë të vjetër - një ndjekës emetues. Kishte pothuajse një artikull të tërë rreth tij (), kështu që ne kemi shqyrtuar tashmë gjithçka që lidhet me këtë skemë atje. Ndërkohë, qarku më i përdorur na pret - me një emetues të përbashkët.

Skema për ndezjen e një transistori bipolar me një emetues të përbashkët.

Ky qark ka fituar popullaritet për vetitë e tij përforcuese. Nga të gjitha qarqet, ai jep fitimin më të madh të rrymës dhe tensionit, përkatësisht, rritja e sinjalit për sa i përket fuqisë është gjithashtu e madhe. Disavantazhi i këtij qarku është se vetitë e fitimit ndikohen shumë nga rritja e temperaturës dhe frekuenca e sinjalit.

Ne u njohëm me të gjitha qarqet, tani le të hedhim një vështrim më të afërt në qarkun e fundit (por jo më pak të rëndësishëm) të amplifikatorit në një transistor bipolar (me një emetues të përbashkët). Së pari, le ta përshkruajmë atë pak më ndryshe:

Këtu ka një pengesë - një emetues i bazuar. Kur tranzistori ndizet në këtë mënyrë, shtrembërimet jolineare janë të pranishme në dalje, të cilat, natyrisht, duhet të luftohen. Jolineariteti lind nga efekti i tensionit të hyrjes në tensionin e bashkimit emetues-bazë. Në të vërtetë, nuk ka asgjë "të tepërt" në qarkun e emetuesit, i gjithë voltazhi i hyrjes aplikohet pikërisht në kryqëzimin bazë-emetues. Për t'u marrë me këtë fenomen, le të shtojmë një rezistencë në qarkun e emetuesit. Kështu, ne marrim reagime negative.

Çfarë është ajo?

Shkurtimisht, parimi negativ i shpinës th lidhjet konsiston në faktin se një pjesë e tensionit të daljes transferohet në hyrje dhe zbritet nga sinjali i hyrjes. Natyrisht, kjo çon në një ulje të fitimit, pasi një vlerë më e ulët e tensionit do të furnizohet në hyrjen e tranzistorit për shkak të ndikimit të reagimit sesa në mungesë të reagimit.

Sidoqoftë, reagimet negative janë shumë të dobishme për ne. Le të shohim se si do të ndihmojë në zvogëlimin e efektit të tensionit të hyrjes në tensionin bazë në emetues.

Pra, supozoni se nuk ka reagime, rritja e sinjalit të hyrjes me 0,5 V rezulton në të njëjtën rritje. Gjithçka është e qartë këtu 😉 Dhe tani ne shtojmë komente! Dhe në të njëjtën mënyrë, ne e rrisim tensionin në hyrje me 0,5 V. Pas kësaj, ai rritet, gjë që çon në një rritje të rrymës së emetuesit. Dhe një rritje çon në një rritje të tensionit në të gjithë rezistencën e reagimit. Do të duket, cila është puna e madhe? Por ky tension zbritet nga tensioni i hyrjes! Shihni çfarë ndodhi:

Tensioni në hyrje është rritur - rryma e emetuesit është rritur - tensioni në rezistencën e reagimit negativ është rritur - voltazhi i hyrjes është ulur (për shkak të zbritjes) - voltazhi është ulur.

Kjo do të thotë, reagimet negative parandalojnë ndryshimin e tensionit të emetuesit bazë kur ndryshon sinjali i hyrjes.

Si rezultat, qarku ynë i përbashkët i amplifikatorit të emetuesit u rimbushur me një rezistencë në qarkun e emetuesit:

Ka një problem tjetër me amplifikatorin tonë. Nëse në hyrje shfaqet një vlerë negative e tensionit, transistori do të mbyllet menjëherë (tensioni bazë do të bëhet më i vogël se voltazhi i emetuesit dhe dioda e emetuesit bazë do të mbyllet), dhe nuk do të ketë asgjë në dalje. Kjo disi nuk është shumë e mirë) Prandaj, është e nevojshme të krijohet paragjykim... Kjo mund të bëhet duke përdorur një pjesëtues si më poshtë:

Ne morëm një bukuri të tillë 😉 Nëse rezistorët janë të barabartë, atëherë voltazhi në secilën prej tyre do të jetë 6V (12V / 2). Kështu, në mungesë të një sinjali në hyrje, potenciali bazë do të jetë + 6V. Nëse një vlerë negative vjen në hyrje, për shembull, -4V, atëherë potenciali bazë do të jetë + 2V, domethënë vlera është pozitive dhe nuk ndërhyn në funksionimin normal të tranzitorit. Kjo është sa e dobishme është krijimi i një kompensimi në zinxhirin bazë)

Si tjetër të përmirësojmë skemën tonë ...

Na tregoni se cilin sinjal do të përforcojmë, domethënë i dimë parametrat e tij, në veçanti frekuencën. Do të ishte mirë nëse nuk do të kishte asgjë në hyrje përveç sinjalit të dobishëm të përforcuar. Si mund të sigurohet kjo? Sigurisht, duke përdorur një filtër me kalim të lartë) Shtoni një kondensator, i cili, në kombinim me një rezistencë paragjykimi, formon një filtër me kalim të lartë:

Kështu qarku, në të cilin nuk kishte pothuajse asgjë, përveç vetë tranzitorit, u tejmbush me elementë shtesë 😉 Ndoshta do të ndalemi në këtë, së shpejti do të ketë një artikull kushtuar llogaritjes praktike të një përforcuesi në një transistor bipolar . Në të jo vetëm që do të kompozojmë diagrami i qarkut të amplifikatorit, por gjithashtu do të llogarisim vlerësimet e të gjithë elementëve dhe në të njëjtën kohë do të zgjedhim një transistor që është i përshtatshëm për qëllimet tona. Shihemi se shpejti! =)

Janë transistorë bipolarë. Qarqet komutuese varen nga lloji i përçueshmërisë që kanë (vrima ose elektronike) dhe funksionet që kryejnë.

Klasifikimi

Transistorët ndahen në grupe:

1. Në bazë të materialeve: arsenidi i galiumit dhe silici përdoren më së shpeshti.
2. Sipas frekuencës së sinjalit: e ulët (deri në 3 MHz), e mesme (deri në 30 MHz), e lartë (deri në 300 MHz), ultra e lartë (mbi 300 MHz).
3. Sipas shpërndarjes maksimale të fuqisë: deri në 0,3 W, deri në 3 W, më shumë se 3 W.
4. Sipas llojit të pajisjes: tre shtresa gjysmëpërçuese të lidhura me ndryshime të alternuara në metodat e përparme dhe të kundërta të përçueshmërisë së papastërtive.

Si funksionojnë transistorët?

Shtresat e jashtme dhe të brendshme të tranzistorit lidhen me elektrodat e plumbit, të quajtura përkatësisht emetues, kolektor dhe bazë.

Emituesi dhe kolektori nuk ndryshojnë nga njëri-tjetri në llojet e përçueshmërisë, por shkalla e dopingut me papastërtitë në këtë të fundit është shumë më e ulët. Kjo siguron një rritje të tensionit të lejuar të daljes.

Baza, e cila është shtresa e mesme, ka rezistencë të lartë, sepse është bërë nga gjysmëpërçues lehtë i dopuar. Ka një zonë të konsiderueshme kontakti me kolektorin, i cili përmirëson heqjen e nxehtësisë së gjeneruar për shkak të paragjykimit të kundërt të tranzicionit, dhe gjithashtu lehtëson kalimin e transportuesve të pakicës - elektroneve. Përkundër faktit se shtresat e tranzicionit bazohen në të njëjtin parim, transistori është një pajisje e pabalancuar. Kur ndryshoni vendet e shtresave ekstreme me të njëjtën përçueshmëri, është e pamundur të merren parametra të ngjashëm të një pajisjeje gjysmëpërçuese.

Qarqet e përfshirjes janë të afta ta mbajnë atë në dy gjendje: mund të jetë i hapur ose i mbyllur. Në modalitetin aktiv, kur transistori është i ndezur, paragjykimi i emetuesit të kryqëzimit bëhet në drejtimin përpara. Për ta parë qartë këtë, për shembull, në një triodë gjysmëpërçues të tipit n-p-n, duhet të aplikohet tension në të nga burimet, siç tregohet në figurën më poshtë.

Në këtë rast, kufiri në kryqëzimin e dytë të kolektorit është i mbyllur dhe asnjë rrymë nuk duhet të rrjedhë nëpër të. Por në praktikë, e kundërta ndodh për shkak të vendndodhjes së ngushtë të tranzicioneve me njëri-tjetrin dhe ndikimit të tyre të ndërsjellë. Meqenëse "minus" i baterisë është i lidhur me emetuesin, kryqëzimi i hapur lejon që elektronet të hyjnë në zonën bazë, ku ato pjesërisht rikombinohen me vrima - bartësit kryesorë. Formohet një rrymë bazë I b. Sa më i fortë të jetë, aq më i madh është proporcionalisht rryma e daljes. Përforcuesit bipolarë të tranzistorit punojnë në këtë parim.

Përmes bazës ka një lëvizje ekskluzivisht difuzive të elektroneve, pasi nuk ka veprim të një fushe elektrike. Për shkak të trashësisë së parëndësishme të shtresës (mikron) dhe sasisë së madhe të grimcave të ngarkuara negativisht, pothuajse të gjitha bien në zonën e kolektorit, megjithëse rezistenca e bazës është mjaft e lartë. Atje ata tërhiqen nga fusha elektrike e tranzicionit, e cila promovon transferimin e tyre aktiv. Rrymat e kolektorit dhe emetuesit janë praktikisht të barabarta me njëra-tjetrën, nëse neglizhojmë humbjen e parëndësishme të ngarkesave të shkaktuara nga rikombinimi në bazë: I e = I b + I to.

Parametrat e tranzistorit

1. Faktorët e fitimit për tensionin U eq / U të jetë dhe rryma: β = I në / I b (vlerat aktuale). Në mënyrë tipike, koeficienti β nuk kalon 300, por mund të arrijë 800 dhe më lart.
2. Impedanca e hyrjes.
3. Përgjigja e frekuencës - funksionueshmëria e tranzistorit deri në një frekuencë të caktuar, kur e tejkalojnë të cilën proceset kalimtare në të nuk mbajnë ritmin me ndryshimet në sinjalin e furnizuar.

Tranzistor bipolar: qarqet komutuese, mënyrat e funksionimit

Mënyrat e funksionimit ndryshojnë në varësi të mënyrës se si është montuar qarku. Sinjali duhet të aplikohet dhe hiqet në dy pika për secilin rast, dhe ka vetëm tre terminale të disponueshëm. Nga kjo rrjedh se një elektrodë duhet t'i përkasë njëkohësisht hyrjes dhe daljes. Kjo ndez çdo transistor bipolarë. Skemat e përfshirjes: OB, OE dhe OK.

1. Skema me OK

Diagrami i lidhjes me një kolektor të përbashkët: sinjali futet në rezistencën R L, e cila gjithashtu përfshihet në qarkun e kolektorit. Kjo lidhje quhet qark kolektor i përbashkët.

Ky opsion krijon vetëm fitim aktual. Avantazhi i ndjekësit të emituesit është krijimi i një rezistence të madhe hyrëse (10-500 kOhm), e cila bën të mundur përputhjen e përshtatshme të fazave.

2. Skema me OB

Skema për ndezjen e një transistori bipolar me një bazë të përbashkët: sinjali i hyrjes hyn përmes C 1, dhe pas përforcimit hiqet në qarkun e kolektorit të daljes, ku elektroda bazë është e zakonshme. Në këtë rast, krijohet një fitim tensioni i ngjashëm me punën me një OE.

Disavantazhi është rezistenca e ulët e hyrjes (30-100 Ohm), dhe qarku me OB përdoret si oshilator.

3. Skema me OE

Në shumë raste, kur përdoren transistorë bipolarë, qarqet komutuese bëhen kryesisht me një emetues të përbashkët. Tensioni i furnizimit furnizohet përmes rezistencës së ngarkesës R L, dhe poli negativ i furnizimit me energji të jashtme është i lidhur me emetuesin.

Sinjali i alternuar nga hyrja shkon në emetues dhe elektroda bazë (V in), dhe në qarkun e kolektorit bëhet më i madh në vlerë (V CE). Elementet kryesore të qarkut: një tranzistor, një rezistencë R L dhe një qark i daljes së amplifikatorit me furnizim të jashtëm me energji elektrike. Ndihmës: kondensatori C 1, i cili parandalon kalimin e rrymës direkte në qarkun e sinjalit hyrës të furnizuar, dhe rezistenca R 1, përmes së cilës hapet transistori.

Në qarkun e kolektorit, tensionet në daljen e tranzitorit dhe në të gjithë rezistencën R L janë së bashku të barabarta me vlerën e EMF: V CC = I C R L + V CE.

Kështu, një sinjal i vogël V në hyrje vendos ligjin e ndryshimit të tensionit konstant të furnizimit në një të alternuar në daljen e konvertuesit të kontrolluar të transistorit. Qarku siguron një rritje të rrymës së hyrjes 20-100 herë, dhe tensionit - 10-200 herë. Prandaj, fuqia është rritur gjithashtu.

Disavantazhi i qarkut: rezistencë e ulët e hyrjes (500-1000 ohms). Për këtë arsye ka probleme në formësimin.Rezistenca e daljes është 2-20 kOhm.

Këto diagrame tregojnë se si funksionon një transistor bipolar. Nëse nuk merrni masa shtesë, ndikimet e jashtme si mbinxehja dhe frekuenca e sinjalit do të ndikojnë shumë në performancën e tyre. Gjithashtu, tokëzimi i emetuesit krijon shtrembërim harmonik në dalje. Për të rritur besueshmërinë e funksionimit, në qark lidhen reagime, filtra etj.. Në këtë rast, fitimi zvogëlohet, por pajisja bëhet më efikase.

Mënyrat e funksionimit

Funksioni i tranzistorit ndikohet nga vlera e tensionit të lidhur. Të gjitha mënyrat e funksionimit mund të shfaqen nëse aplikohet qarku i paraqitur më parë për ndezjen e një transistori bipolar me një emetues të përbashkët.

1. Modaliteti i ndërprerjes

Kjo mënyrë krijohet kur vlera e tensionit V BE zvogëlohet në 0.7 V. Në këtë rast, kryqëzimi i emetuesit mbyllet dhe nuk ka rrymë kolektori, pasi nuk ka elektrone të lirë në bazë. Kështu, tranzistori është i kyçur.

2. Modaliteti aktiv

Nëse në bazë aplikohet një tension i mjaftueshëm për të hapur tranzistorin, shfaqet një rrymë e vogël hyrëse dhe një rrymë dalëse e rritur, në varësi të madhësisë së fitimit. Pastaj transistori do të veprojë si një përforcues.

3. Mënyra e ngopjes

Modaliteti ndryshon nga mënyra aktive në atë që transistori hapet plotësisht dhe rryma e kolektorit arrin vlerën maksimale të mundshme. Rritja e tij mund të arrihet vetëm duke ndryshuar EMF-në e aplikuar ose ngarkesën në qarkun e daljes. Kur ndryshon rryma bazë, rryma e kolektorit nuk ndryshon. Mënyra e ngopjes karakterizohet nga fakti se transistori është jashtëzakonisht i hapur dhe këtu shërben si një ndërprerës në gjendjen e ndezjes. Qarqet për ndezjen e transistorëve bipolarë kur kombinohen mënyrat e ndërprerjes dhe ngopjes bëjnë të mundur krijimin e çelësave elektronikë me ndihmën e tyre.

Të gjitha mënyrat e funksionimit varen nga natyra e karakteristikave të daljes të paraqitura në grafik.

Ato mund të demonstrohen qartë nëse është montuar një qark për ndezjen e një transistori bipolar me një OE.

Nëse lini mënjanë segmentet që korrespondojnë me rrymën maksimale të mundshme të kolektorit dhe vlerën e tensionit të furnizimit V CC në akset e ordinatave dhe abshisave, dhe më pas lidhni skajet e tyre së bashku, do të merrni një linjë ngarkese (e kuqe). Ai përshkruhet me shprehjen: I C = (V CC - V CE) / R C. Nga figura rezulton se pika e funksionimit, e cila përcakton rrymën e kolektorit I C dhe tensionin V CE, do të zhvendoset përgjatë vijës së ngarkesës nga poshtë lart me rritjen e rrymës bazë I V.

Zona ndërmjet boshtit V CE dhe karakteristikës së parë të daljes (me hije), ku I B = 0, karakterizon modalitetin e ndërprerjes. Në këtë rast, rryma e kundërt I C është e papërfillshme, dhe transistori është i mbyllur.

Karakteristika më e lartë në pikën A kryqëzohet me ngarkesën e drejtpërdrejtë, pas së cilës, me një rritje të mëtejshme në I B, rryma e kolektorit nuk ndryshon më. Zona e ngopjes në grafik është zona e hijezuar midis boshtit IC dhe kurbës më të pjerrët.

Si sillet transistori në mënyra të ndryshme?

Transistori funksionon me sinjale të ndryshueshme ose konstante që hyjnë në qarkun e hyrjes.

Tranzistor bipolar: qarqe komutuese, përforcues

Në pjesën më të madhe, transistori shërben si një përforcues. Një sinjal i alternuar në hyrje çon në një ndryshim në rrymën e tij të daljes. Këtu mund të aplikoni skema me OK ose me OE. Sinjali kërkon një ngarkesë në qarkun e daljes. Zakonisht një rezistencë përdoret i instaluar në qarkun e kolektorit të daljes. Nëse zgjidhet saktë, voltazhi i daljes do të jetë dukshëm më i lartë se tensioni i hyrjes.

Funksionimi i amplifikatorit është qartë i dukshëm në diagramet e kohës.

Kur konvertohen sinjalet pulsuese, modaliteti mbetet i njëjtë si për ato sinusoidale. Cilësia e transformimit të përbërësve të tyre harmonikë përcaktohet nga karakteristikat e frekuencës së transistorëve.

Funksionimi i modalitetit të ndërrimit

Projektuar për ndërrimin pa kontakt të lidhjeve në qarqet elektrike. Parimi është një ndryshim hap pas hapi në rezistencën e tranzistorit. Lloji bipolar është mjaft i përshtatshëm për kërkesat e pajisjes kryesore.

konkluzioni

Elementet gjysmëpërçues përdoren në qarqet e konvertimit të sinjalit elektrik. Aftësitë universale dhe një klasifikim i madh lejojnë përdorimin e gjerë të transistorëve bipolarë. Diagramet e lidhjes përcaktojnë funksionet dhe mënyrat e funksionimit të tyre. Shumë varet gjithashtu nga karakteristikat.

Qarqet bazë për ndezjen e transistorëve bipolarë amplifikojnë, gjenerojnë dhe konvertojnë sinjalet hyrëse, si dhe ndërrojnë qarqet elektrike.

Në varësi të parimit të funksionimit dhe karakteristikave të projektimit, transistorët ndahen në dy klasa të mëdha: bipolare dhe fushë.

Tranzistor bipolarështë një pajisje gjysmëpërçuese me dy nyje pn ndërvepruese dhe tre ose më shumë priza.

Një kristal gjysmëpërçues i një transistori përbëhet nga tre rajone me lloje të alternuara të përçueshmërisë elektrike, midis të cilave ka dy pn-tranzicioni. Prandaj, zona e mesme është zakonisht shumë e hollë (fraksione të një mikroni). pn-Tranzicionet ndodhen afër njëra-tjetrës.

Në varësi të rendit të alternimit të rajoneve gjysmëpërçuese me lloje të ndryshme të përçueshmërisë elektrike, dallohen transistorët p-p-p dhe p-p-p- llojet . Strukturat e thjeshtuara dhe UGO-të e llojeve të ndryshme të transistorëve janë paraqitur në Figurën 1.23, a, b.

Figura 1.23 - Struktura dhe UGO e transistorëve bipolarë

Transistori bipolar është pajisja gjysmëpërçuese aktive më e zakonshme. Aktualisht, silici përdoret si materiali kryesor për prodhimin e transistorëve bipolarë. Në këtë rast, tranzistorët prodhohen kryesisht p-p-p-lloj, në të cilin bartësit kryesorë të ngarkesës janë elektronet, të cilat kanë një lëvizshmëri dy deri tre herë më të madhe se lëvizshmëria e vrimave.

Kontrolli i sasisë së rrymës që rrjedh në qarkun e daljes (në qarkun kolektor ose emetues) të transistorit bipolar kryhet duke përdorur rryma në qarkun e elektrodës së kontrollit - baza. Baza thirrur mesatare shtresa në strukturën e tranzistorit. Shtresat më të jashtme quhen emetues (emetoj, derdh) dhe koleksionist (mbledh). Përqendrimi i papastërtive (dhe, rrjedhimisht, i shumicës së transportuesve të ngarkesës) në emetues është dukshëm më i lartë se në bazë dhe më i lartë se në kolektor. Prandaj, rajoni emitues është më i madhi rezistencë e ulët.

Për të ilustruar proceset fizike në transistor, ne do të përdorim strukturën e thjeshtuar të tranzitorit p-p-p- të tipit të paraqitur në figurën 1.24. Për të kuptuar parimin e funksionimit të tranzistorit, është jashtëzakonisht e rëndësishme të merret parasysh kjo pn- kalimet e tranzistorit ndërveprojnë fuqishëm me njëri-tjetrin. Kjo do të thotë që rryma e njërit kryqëzim ndikon fuqishëm në rrymën e tjetrit dhe anasjelltas.

Në modalitetin aktiv (kur transistori punon si një element përforcues), dy furnizime me energji janë të lidhura me tranzitorin në atë mënyrë që emetues tranzicioni është zhvendosur drejtimi përpara, a koleksionist - në të kundërtën(Figura 1.24). Nën ndikimin e fushës elektrike të burimit E BE përmes kryqëzimit të emetuesit, rrjedh një rrymë mjaft e madhe përpara Unë E, e cila ofrohet kryesisht nga injeksion elektronet nga emetuesi në bazë Injektimi i vrimave nga baza në emetues do të jetë i parëndësishëm për shkak të ndryshimit të mësipërm në përqendrimet e atomeve të papastërtive.

Figura 1.24 - Proceset fizike në një transistor bipolar

Rrjedha e elektroneve që siguron rrymë Unë E përmes emetuesit të tranzicionit - baza është paraqitur në figurën 1.24 me një shigjetë të gjerë. Një pjesë e elektroneve të injektuara në rajonin e bazës (1 ... 5%) rikombinoj me bartësit kryesorë të ngarkesës për këtë rajon - vrima, duke formuar një rrymë në qarkun e jashtëm të bazës Unë B. Për shkak të ndryshimit të madh në përqendrimet e shumicës së bartësve të ngarkesës në emetues dhe bazë, elektronet e pakompensuara të injektuara në bazë lëvizin thellë në bazë drejt kolektorit.

Pranë kolektorit p-p- elektronet kalimtare i nënshtrohen një fushe elektrike të përshpejtuar ky tranzicion i anasjelltë i njëanshëm. Dhe meqenëse në bazën e të dhënave ata janë transportues të vegjël, atëherë ka tërheqje (nxjerrjes ) elektronet në rajonin e kolektorit. Në kolektor, elektronet bëhen bartësit kryesorë të ngarkesës dhe arrijnë lehtësisht në terminalin e kolektorit, duke krijuar një rrymë në qarkun e jashtëm të tranzitorit.

Në këtë mënyrë, Rryma përmes terminalit bazë të tranzistorit përcaktohet nga dy komponentë të rrymës të drejtuar në të kundërt... Nëse nuk do të kishte procese rikombinimi në bazë, atëherë këto rryma do të ishin të barabarta me njëra-tjetrën dhe rryma bazë që rezulton do të ishte zero. Por meqenëse ka procese rikombinimi në çdo tranzistor real, rryma e emetuesit p-n- tranzicioni është pak më shumë se rryma e kolektorit p-n-tranzicioni.

Për rrymën e kolektorit, mund të shkruhet barazia e mëposhtme

, (1.9)

ku a rr- koeficienti statik i transmetimit të rrymës së emetuesit;

Unë KBO- rryma e kundërt e kryqëzimit të kolektorit (rryma termike) (për transistorët me fuqi të ulët në temperaturë normale është 0,015 ... 1 μA).

Në praktikë, koeficienti i transferimit të rrymës së emetuesit statik a rr, në varësi të llojit të transistorit, mund të marrë vlera në rangun 0,95 ... 0,998.

Rryma e emetuesit në tranzistor është numerikisht më e madhja dhe është e barabartë me

, (1.11)

ku është koeficienti i transferimit të rrymës statike të bazës në një qark me një emetues të përbashkët (në literaturën referuese, përdoret shënimi h 21E, zakonisht merr vlerën b rr= 20 ... 1000 në varësi të llojit dhe fuqisë së tranzistorit).

Nga sa më sipër, rrjedh se transistori është një element i kontrolluar, pasi vlera e rrymës së kolektorit (daljes) të tij varet nga vlerat e rrymave të emetuesit dhe bazës.

Duke përfunduar shqyrtimin e parimit të funksionimit të një transistori bipolar, duhet të theksohet se rezistenca e kryqëzimit të kolektorit me anim të kundërt (kur aplikohet një tension i kundërt në të) është shumë i lartë (qindra kilo-ohmë). Kështu që Rezistencat e ngarkesës me rezistenca shumë të larta mund të përfshihen në qarkun e kolektorit, duke mos ndryshuar praktikisht vlerën e rrymës së kolektorit. Prandaj, fuqi e konsiderueshme do të ndahet në qarkun e ngarkesës.

Rezistenca e kryqëzimit të emetuesit të anuar përpara, nga ana tjetër, është shumë e vogël (dhjetëra - qindra ohmë). Prandaj, me pothuajse të njëjtat vlera të rrymave të emetuesit dhe kolektorit, fuqia e konsumuar në qarkun e emetuesit rezulton të jetë dukshëm më e vogël se fuqia e lëshuar në qarkun e ngarkesës. Kjo tregon se një transistor është një pajisje gjysmëpërçuese që amplifikon fuqinë.

Teknologjia e prodhimit të transistorëve bipolarë mund të jetë e ndryshme: shkrirje, difuzionit , epitaksi... Kjo përcakton kryesisht karakteristikat e pajisjes. Strukturat tipike të transistorëve bipolarë të prodhuar me metoda të ndryshme janë paraqitur në figurën 1.25. Në veçanti, në figurën 1.25, a tregon strukturën lundrues, në figurën 1.25, b - në mënyrë epitaksiale-difuzionit, në figurën 1.25, v - planare, në figurën 1.25, G - mesplanare tranzistorë.

Figura 1.25 - Metodat e prodhimit të transistorëve bipolarë

Mënyrat e funksionimit dhe qarqet për ndezjen e tranzistorit

Per cdo p-p- Kryqëzimi i tranzistorit mund të furnizohet si me tension përpara ashtu edhe me tension të kundërt. Në përputhje me këtë, dallohen katër mënyra të funksionimit të transistorit bipolar: modaliteti ndërprerjet, modaliteti ngopje, aktive regjimit dhe anasjelltas modaliteti.

Aktiv modaliteti sigurohet duke aplikuar një tension përpara në kryqëzimin e emetuesit, dhe tensionin e kundërt në kryqëzimin e kolektorit (mënyra kryesore e funksionimit të tranzitorit). Kjo mënyrë korrespondon me vlerën maksimale të koeficientit të transferimit të rrymës së emetuesit dhe siguron shtrembërim minimal të sinjalit të përforcuar.

V anasjelltas modaliteti, një tension përpara aplikohet në kryqëzimin e kolektorit dhe një tension i kundërt aplikohet në kryqëzimin e emetuesit (a rr® min; përdoret shumë rrallë).

Në modalitetin ngopje të dy tranzicionet janë nën paragjykim përpara. Në këtë rast, rryma e daljes nuk varet nga rryma hyrëse dhe përcaktohet vetëm nga parametrat e ngarkesës.

Në modalitetin ndërprerjet të dy tranzicionet janë të njëanshme në drejtime të kundërta. Rryma e daljes është afër zeros.

Modaliteti i ngopjes dhe i ndërprerjes përdoren njëkohësisht në skemat kryesore(kur transistori është në modalitetin kyç).

Kur përdorni një transistor në pajisjet elektronike, nevojiten dy priza për të furnizuar sinjalin hyrës dhe dy priza për të lidhur ngarkesën (hiqni sinjalin e daljes). Meqenëse transistori ka vetëm tre kunja, njëra prej tyre duhet të jetë e zakonshme për sinjalet hyrëse dhe dalëse.

Në varësi të cilës terminal të tranzitorit është i zakonshëm kur burimi i sinjalit dhe ngarkesa janë të lidhura, dallohen tre qarqe kalimi të transistorit: bazë e përbashkët(OB) (Figura 1.26, a); Me emetues i përbashkët(OE) (Figura 1.26, b); Me koleksionist i përbashkët(OK) (Figura 1.26, v).

Në këto qarqe, burimet dhe rezistorët e tensionit konstant sigurojnë mënyrat e funksionimit të transistorëve për rrymën e drejtpërdrejtë, domethënë vlerat e kërkuara të tensioneve dhe rrymave fillestare. Sinjalet e hyrjes AC gjenerohen nga burimet dhe ne. Ata ndryshojnë rrymën e emetuesit (bazës) të tranzistorit, dhe, në përputhje me rrethanat, rrymën e kolektorit. Rritjet e rrymës së kolektorit (Figura 1.26, a, b) dhe rryma e emetuesit (Figura 1.26, v) do të krijojë, përkatësisht, në rezistorët R K dhe R E rritjet e tensionit, të cilat janë sinjalet e daljes dhe jashtë.

a B C

Figura 1.26 - Qarqet komutuese të transistorit

Gjatë përcaktimit të qarkut kalues ​​të tranzistorit, është e nevojshme të merret parasysh fakti që rezistenca e burimit të tensionit konstant për rrymë alternative është afër zeros.

Karakteristikat e tensionit aktual të tranzistorit

Vetitë e një transistori bipolar përshkruhen më plotësisht duke përdorur karakteristikat statike të rrymës-tensionit. Në këtë rast, dallohen karakteristikat hyrëse dhe dalëse I - V të transistorit. Meqenëse të tre rrymat (baza, kolektori dhe emetuesi) në transistor janë të ndërlidhura ngushtë, kur analizohet funksionimi i tranzitorit, është e nevojshme të përdoren njëkohësisht karakteristikat hyrëse dhe dalëse I-V.

Çdo qark komutues i tranzistorit ka karakteristikat e veta të rrymës-tensionit, të cilat janë varësia funksionale e rrymave përmes tranzitorit nga tensionet e aplikuara. Për shkak të natyrës jolineare të këtyre varësive, ato zakonisht paraqiten në formë grafike.

Një tranzistor, si një katërpol, karakterizohet nga hyrje dhe fundjavë karakteristikat statike I - V, duke treguar, përkatësisht, varësinë e rrymës hyrëse nga tensioni i hyrjes (në një vlerë konstante të tensionit të daljes së tranzitorit) dhe rrymës së daljes në tensionin e daljes (në një rrymë konstante hyrëse të tranzitorit ).

Figura 1.27 tregon karakteristikat statike I - V p-p-p- një transistor i lidhur sipas një qarku me një OE (më shpesh përdoret në praktikë).

a b

Figura 1.27 - Karakteristikat statike I - V të një transistori bipolar të lidhur sipas qarkut me OE

Karakteristika e hyrjes I - V (Figura 1.27, a) është e ngjashme me degën e drejtpërdrejtë të karakteristikës I - V të një diode. Ai përfaqëson varësinë e rrymës Unë B nga stresi U BE U CE, pra një varësi e formës

. (1.12)

Nga Figura 1.27, a mund të shihet: sa më i madh të jetë tensioni U CE, aq më në të djathtë zhvendoset dega e karakteristikës hyrëse I - V. Kjo për faktin se me një rritje të tensionit të paragjykimit të kundërt U CE ka një rritje të lartësisë së pengesës së mundshme të kolektorit R-P-tranzicioni. Dhe meqenëse në tranzistor kolektori dhe emetuesi R-P-Tranzicionet ndërveprojnë fuqishëm, kjo, nga ana tjetër, çon në një ulje të rrymës bazë në një tension konstant U BE.

Karakteristikat statike I - V, të paraqitura në Figurën 1.27, a, filmuar në temperaturë normale (20 ° C). Me një rritje të temperaturës, këto karakteristika do të zhvendosen në të majtë, dhe me një ulje, në të djathtë. Kjo është për shkak të faktit se me rritjen e temperaturës rritet përçueshmëria elektrike e brendshme e gjysmëpërçuesve.

Për qarkun e daljes të transistorit të lidhur sipas qarkut me OE, është ndërtuar një familje e karakteristikave të daljes I - V (Figura 1.27, b). Kjo për faktin se rryma e kolektorit të tranzitorit varet jo vetëm (dhe jo aq shumë, siç mund të shihet nga figura) nga tensioni i aplikuar në kryqëzimin e kolektorit, por edhe nga rryma bazë. Kështu, karakteristika e rrymës-tensionit të daljes për një qark me një OE quhet varësia e rrymës Unë K nga stresi U CE në një rrymë fikse Unë B, pra një varësi e formës

. (1.13)

Secila nga karakteristikat e daljes I - V të një transistori bipolar karakterizohet në fillim nga një rritje e mprehtë e rrymës së daljes Unë K me rritjen e tensionit të daljes U CE, dhe më pas, me rritjen e mëtejshme të tensionit, një ndryshim i vogël në rrymë.

Në karakteristikën e rrymës-tensionit të daljes të tranzistorit, mund të dallohen tre rajone, që korrespondojnë me mënyra të ndryshme të funksionimit të transistorit: rajoni ngopje, zonë ndërprerjet dhe zona punë aktive(fitim) , që korrespondon me gjendjen aktive të tranzistorit kur ½ U BE½> 0 dhe ½ U CE½> 0.

Karakteristikat statike hyrëse dhe dalëse I - V të transistorëve përdoren për llogaritjen grafike-analitike të fazave që përmbajnë transistorë.

Karakteristikat statike të hyrjes dhe daljes I - V të një transistori bipolar R-P-R-lloji për qarkun komutues me OB janë paraqitur në figurën 1.28, a dhe 1.28, b përkatësisht.

a b

Figura 1.28 - Karakteristikat statike I - V të një transistori bipolar për një qark komutues me OB

Për një qark me karakteristikë statike të hyrjes OB I - V, quhet varësia e rrymës Unë e nga stresi U EB me një vlerë fikse të tensionit U KB, pra një varësi e formës

. (1.14)

Karakteristika statike e daljes I - V për një qark me OB quhet varësia e rrymës Unë K nga stresi U KB në një rrymë fikse Unë e, pra një varësi e formës

. (1.15)

Në figurën 1.28, b mund të dallohen dy zona, që korrespondojnë me dy mënyra të funksionimit të transistorit: aktive modaliteti ( U KB< 0 и коллекторный переход смещен в обратном направлении); режим ngopje(U KB> 0 dhe kryqëzimi i kolektorit është i njëanshëm përpara).

Modeli matematikor i një transistori bipolar

Deri më tani, janë të njohura shumë modele elektrike të transistorëve bipolarë. Në sistemet e automatizimit të projektimit (CAD) të objekteve radioelektronike, më shpesh përdoren: modelet Ebers-Moll, modeli i përgjithësuar i kontrollit të ngarkimit Gummel-Pune, modeli i Linville, si dhe modelet lokale në formë P dhe T të rritjeve lineare të Giacolleto.

Le të shqyrtojmë, si shembull, një nga variantet e modelit Ebers-Moll (Figura 1.29), i cili pasqyron vetitë e strukturës së tranzitorit në mënyrën lineare të funksionimit dhe në mënyrën e ndërprerjes.

Figura 1.29 - Qarku ekuivalent i një transistori bipolar (modeli Ebers-Moll)

Figura 1.29 përdor shënimin e mëposhtëm: r e, r b, r te- rezistenca, përkatësisht, e rajoneve të emetuesit, bazës dhe kolektorit të transistorit dhe kontakteve me to; Unë b , Unë të - tension i kontrolluar dhe n në kryqëzimin e hyrjes, burimet e rrymës që pasqyrojnë transferimin e rrymës përmes tranzistorit; R eb- Rezistenca ndaj rrjedhjes së kryqëzimit bazë-emiter; R kb - Rezistenca ndaj rrjedhjes së kryqëzimit bazë-kolektor. Rryma e burimit Unë b lidhet me tensionin në kryqëzim nga relacioni

, (1.15)

ku Unë BO- rryma e ngopjes së bashkimit bazë-emiter (rryma e kundërt);

y për të= (0.3 ... 1.2) V - ndryshimi i potencialit të kontaktit (varet nga lloji i materialit gjysmëpërçues);

T- koeficienti empirik.

Paralelisht me kryqëzimin bazë-emetues të përfshirë pengesë kapaciteti Me bae dhe difuzionit kapaciteti Me de tranzicionit. Madhësia Me bae të përcaktuara tension i kundërt në vendkalim dhe n dhe varet nga ai me ligj

, (1.16)

ku C 0 b - kapaciteti i kryqëzimit në dhe n = 0;

g = 0.3 ... 0.5 - koeficienti në varësi të shpërndarjes së papastërtive në rajonin bazë të tranzistorit.

Kapaciteti i difuzionitështë një funksion i rrymës Unë b që rrjedh nëpër tranzicion dhe përcaktohet nga shprehja

ku A - koeficienti në varësi të vetive të tranzicionit dhe temperaturës së tij.

Kryqëzimi kolektor-bazë është modeluar në mënyrë të ngjashme, i vetmi ndryshim është se merret parasysh vetëm kapaciteti pengues i kryqëzimit.

, (1.18)

meqenëse kur transistori funksionon në modalitetin linear dhe në modalitetin e ndërprerjes së rrymës së kolektorit, ky kryqëzim mbyllet. Shprehje për rrymën burimi i rrymës së kontrolluar të kolektorit, i cili simulon vetitë amplifikuese të tranzistorit, ka formën

, (1.19)

ku b rr- koeficienti i transferimit të rrymës statike të bazës së tranzitorit në një qark me një emetues të përbashkët.

Parametrat e modelit Ebers-Moll mund të merren ose me llogaritje bazuar në analizën e modelit fiziko-topologjik të tranzistorit, ose të maten eksperimentalisht. Parametrat statikë të modelit DC përcaktohen më lehtë.

globale modeli elektrik i një transistori bipolar diskret, duke marrë parasysh induktivitetin dhe kapacitetin e terminaleve të tij, është paraqitur në Figurën 1.30.

Figura 1.30 - Modeli global i një transistori bipolar

Parametrat bazë të tranzistorit bipolar

Gjatë përcaktimit të përbërësve të alternuar të rrymave dhe tensioneve (d.m.th., kur analizohen qarqet elektrike në rrymë alternative) dhe me kusht që transistori të funksionojë në një mënyrë aktive, ai shpesh përfaqësohet si një katërpolësh linear (Figura 1.31. a). Emrat (esenca fizike) e rrymave dhe tensioneve hyrëse dhe dalëse të një rrjeti të tillë me dy porte varen nga qarku i kalimit të tranzistorit.

a b

Figura 1.31 - Paraqitja e një transistori bipolar me një katërpole lineare

Për qarkun komutues të një transistori me një emetues të përbashkët, rrymat dhe tensionet e sistemit me katër pole (Figura 1.31, b) korrespondojnë me rrymat dhe tensionet e mëposhtme të tranzistorit:

- i 1 - komponent i ndryshueshëm i rrymës bazë;

- u 1 - komponent i ndryshueshëm i tensionit midis bazës dhe emetuesit;

- i 2 - komponenti alternativ i rrymës së kolektorit;

- u 2 - komponenti i ndryshueshëm i tensionit midis kolektorit dhe emetuesit.

Është i përshtatshëm për të përshkruar tranzitorin duke përdorur të ashtuquajturat h-parametrat. Në këtë rast, sistemi i ekuacioneve të një rrjeti me katër porta në formë matrice do të marrë formën

. (1.20)

Shanset h ij(kjo eshte h-parametrat) përcaktohen në mënyrë empirike, duke përdorur në mënyrë alternative mënyrat e qarkut të shkurtër dhe pa ngarkesë në hyrje dhe dalje të katërpoleve.

Thelbi h-parametrat për qarkun komutues të tranzistorit me OE janë si më poshtë:

- - impedanca e hyrjes së tranzistorit për një sinjal alternativ me një qark të shkurtër në dalje;

- r bështë rezistenca omike e trupit bazë. Në transistorët e vërtetë, ai arrin vlerat 100 ... 200 Ohm;

- r e- rezistencë R-P- një tranzicion, vlera e të cilit varet nga mënyra e funksionimit të tranzitorit dhe ndryshimet në modalitetin aktiv brenda fraksioneve - dhjetëra Ohms;

B është koeficienti diferencial i transferimit të rrymës bazë, i përcaktuar nga shprehja

; (1.25)

Rezistenca e zonës së kolektorit, e përcaktuar nga shprehja

, (1.26)

ku r te- rezistenca diferenciale e kryqëzimit të kolektorit (zakonisht brenda një fraksioni - dhjetëra megohm), e përcaktuar nga shprehja

(1.27)

Mirëdita miq!

Sot do të vazhdojmë të njihemi me "blloqet ndërtuese" elektronike të pajisjeve kompjuterike. Ne kemi ekzaminuar tashmë me ju se si janë rregulluar transistorët me efekt në terren, të cilët janë domosdoshmërisht të pranishëm në çdo motherboard kompjuteri.

Uluni duarkryq - tani do të bëjmë një përpjekje intelektuale dhe do të përpiqemi të kuptojmë se si funksionon

Tranzistor bipolar

Një transistor bipolar është një pajisje gjysmëpërçuese që përdoret gjerësisht në produktet elektronike, duke përfshirë furnizimin me energji kompjuterike.

Fjala "tranzistor" (transistor) është formuar nga dy fjalë angleze - "përkthe" dhe "rezistencë", që do të thotë "konvertues i rezistencës".

Fjala "bipolare" do të thotë që rryma në pajisje shkaktohet nga grimcat e ngarkuara me dy polaritete - negative (elektrone) dhe pozitive (të ashtuquajturat "vrima").

"Vrima" nuk është zhargon, por një term mjaft shkencor. Një "vrimë" është një ngarkesë pozitive e pakompensuar, ose, me fjalë të tjera, mungesa e një elektroni në rrjetën kristalore të një gjysmëpërçuesi.

Transistori bipolar është një strukturë me tre shtresa me lloje të alternuara të gjysmëpërçuesve.

Meqenëse ekzistojnë dy lloje të gjysmëpërçuesve, pozitivë (pozitiv, tip p) dhe negativ (negativ, tip n), mund të ketë dy lloje të një strukture të tillë - p-n-p dhe n-p-n.

Rajoni i mesëm i një strukture të tillë quhet bazë, dhe rajonet e jashtme quhen emitues dhe kolektor.

Në diagrame, transistorët bipolarë tregohen në një mënyrë të caktuar (shih figurën). Ne shohim se transistori është në thelb një kryqëzim pn i lidhur në seri.

Pyetja e mbushjes - pse nuk mund ta zëvendësoni tranzistorin me dy dioda? Në fund të fundit, secila prej tyre ka një kryqëzim pn, apo jo? Kam ndezur dy dioda në seri - dhe është në çantë!

Jo! Fakti është se baza në tranzistor është bërë shumë e hollë gjatë prodhimit, gjë që nuk mund të arrihet duke lidhur dy dioda të veçanta.

Parimi i funksionimit të një transistori bipolar

Parimi bazë i tranzistorit është se një rrymë e vogël bazë mund të drejtojë një rrymë kolektori shumë më të madhe - në intervalin praktikisht nga zero në një vlerë të caktuar maksimale të mundshme.

Raporti i rrymës së kolektorit ndaj rrymës bazë quhet fitim aktual dhe mund të variojë nga disa njësi në disa qindra.

Është interesante të theksohet se transistorët me fuqi të ulët kanë më shumë se ata me fuqi të lartë (dhe jo anasjelltas, siç mund të mendohet).

Dallimi është se, ndryshe nga porta DC, gjatë kontrollit, rryma bazë është gjithmonë e pranishme, d.m.th. një lloj pushteti shpenzohet gjithmonë për kontroll.

Sa më i lartë të jetë voltazhi midis emetuesit dhe bazës, aq më e madhe është rryma e bazës dhe, në përputhje me rrethanat, aq më e madhe është rryma e kolektorit. Sidoqoftë, çdo tranzistor ka një tension maksimal të lejuar midis emetuesit dhe bazës dhe midis emetuesit dhe kolektorit. Për tejkalimin e këtyre parametrave, do të duhet të paguani me një tranzistor të ri.

Në modalitetin e funksionimit, kryqëzimi bazë-emetues është zakonisht i hapur dhe kryqëzimi bazë-mbledhës është i mbyllur.

Një tranzistor bipolar, si një stafetë, mund të funksionojë gjithashtu në një modalitet kyç. Nëse aplikoni një rrymë të mjaftueshme në bazë (mbyllni butonin S1), transistori do të hapet mirë. Llamba do të ndizet.

Në këtë rast, rezistenca midis emetuesit dhe kolektorit do të jetë e vogël.

Rënia e tensionit në seksionin e emetuesit-kolektorit do të jetë disa të dhjetat e një volt.

Nëse më pas ndaloni furnizimin me rrymë në bazë (hap S1), transistori do të mbyllet, d.m.th. rezistenca midis emetuesit dhe kolektorit do të bëhet shumë e madhe.

Llamba do të fiket.

Si të kontrolloni një transistor bipolar?

Meqenëse një transistor bipolar përbëhet nga dy nyje pn, është mjaft e lehtë ta testosh atë me një testues dixhital.

Është e nevojshme të vendosni çelësin e funksionimit të testuesit në pozicion duke lidhur një sondë me bazën, dhe të dytën në mënyrë alternative me emetuesin dhe kolektorin.

Në fakt, ne thjesht kontrollojmë në mënyrë sekuenciale shëndetin e kryqëzimeve p-n.

Një tranzicion i tillë mund të jetë i hapur ose i mbyllur.

Pastaj ju duhet të ndryshoni polaritetin e sondave dhe të përsërisni matjet.

Në një rast, testuesi do të tregojë një rënie të tensionit në kryqëzimet e emetuesit-bazë dhe kolektorit-bazë 0,6 - 0,7 V (të dy kryqëzimet janë të hapura).

Në rastin e dytë, të dy tranzicionet do të mbyllen, dhe testuesi do ta regjistrojë këtë.

Duhet të theksohet se në mënyrën e funksionimit, më shpesh një nga tranzicionet e tranzitorit është i hapur, dhe i dyti është i mbyllur.

Matja e koeficientit të transferimit aktual të një transistori bipolar

Nëse testuesi ka aftësinë për të matur koeficientin e transferimit aktual, atëherë mund të kontrolloni funksionimin e tranzitorit duke instaluar telat e tranzitorit në prizat përkatëse.

Raporti i transferimit të rrymës është raporti i rrymës së kolektorit ndaj rrymës bazë.

Sa më i lartë të jetë fitimi, aq më shumë rrymë kolektori mund të përballojë rryma bazë, të gjitha gjërat e tjera janë të barabarta.

Pinout (emrat e pineve) dhe të dhëna të tjera mund të merren nga fletët e të dhënave (të dhënat e referencës) për transistorin përkatës. Fletët e të dhënave mund të gjenden në internet përmes motorëve të kërkimit.

Testuesi do të tregojë në ekran raportin aktual të transferimit (fitimit), i cili duhet të krahasohet me të dhënat e referencës.

Koeficienti aktual i transferimit të transistorëve me fuqi të ulët mund të arrijë disa qindra.

Për transistorët e fuqishëm, është dukshëm më pak - disa njësi ose dhjetëra.

Sidoqoftë, ka transistorë të fuqishëm me një koeficient transmetimi prej disa qindra ose mijëra. Këta janë çiftet e ashtuquajtur Darlington.

Një çift Darlington përbëhet nga dy transistorë. Rryma e daljes së transistorit të parë është rryma hyrëse për të dytin.

Raporti i përgjithshëm i transferimit të rrymës është produkti i raportit të transistorëve të parë dhe të dytë.

Një palë Darlington është bërë në një paketë të përbashkët, por mund të bëhet edhe nga dy transistorë të veçantë.

Mbrojtje e integruar e diodës

Disa transistorë (të fuqisë së lartë dhe të tensionit të lartë) mund të mbrohen nga tensioni i kundërt me një diodë të integruar.

Kështu, nëse lidhni sondat e testuesit me emetuesin dhe kolektorin në modalitetin e provës së diodës, atëherë ajo do të tregojë të njëjtën 0,6 - 0,7 V (nëse dioda është e anuar përpara) ose një "diodë e bllokuar" (nëse dioda është e anuar në drejtimi i kundërt) ...

Nëse testuesi tregon një tension të lehtë, madje edhe në të dy drejtimet, atëherë transistori është i prishur patjetër dhe duhet të zëvendësohet... Një qark i shkurtër mund të përcaktohet gjithashtu në modalitetin e matjes së rezistencës - testuesi do të tregojë një rezistencë të ulët.

Ndodh (për fat të mirë, mjaft rrallë) mosfunksionim "i poshtër" i transistorëve. Kjo është kur fillimisht funksionon, dhe pas njëfarë kohe (ose pas ngrohjes) ndryshon parametrat e saj ose dështon krejtësisht.

Nëse një transistor i tillë avullohet dhe kontrollohet me një testues, atëherë do të ketë kohë të ftohet përpara se të lidhni sondat, dhe testuesi do të tregojë se është normal. Është mirë ta verifikoni këtë duke zëvendësuar transistorin "të dyshimtë" në pajisje.

Si përfundim, le të themi se transistori bipolar është një nga "copat e hekurit" kryesore në elektronikë. Do të ishte mirë të mësoje të dallonte nëse këto "copa hekuri" janë "të gjalla" apo jo. Sigurisht, të dashur lexues, ju kam dhënë një pamje shumë të thjeshtuar.

Në fakt, puna e një transistori bipolar përshkruhet nga shumë formula, ka shumë lloje të tyre, por kjo është një shkencë komplekse. Për ata që dëshirojnë të gërmojnë më thellë, unë mund të rekomandoj librin e mrekullueshëm të Horowitz dhe Hill, Arti i qarkut.

Ju mund të blini transistorë për eksperimentet tuaja

Shihemi në blog!

Transistor

Një transistor është një pajisje gjysmëpërçuese që lejon që një sinjal më i fortë të kontrollohet me një sinjal të dobët. Për shkak të kësaj vetie, shpesh thuhet për aftësinë e një transistori për të përforcuar një sinjal. Edhe pse në fakt, ai nuk amplifikon asgjë, por thjesht ju lejon të ndizni dhe fikni një rrymë të madhe me rryma shumë më të dobëta. Transistorët janë shumë të zakonshëm në elektronikë, sepse prodhimi i çdo kontrolluesi rrallë mund të japë një rrymë prej më shumë se 40 mA, prandaj, edhe 2-3 LED me fuqi të ulët nuk mund të furnizohen më drejtpërdrejt nga mikrokontrolluesi. Këtu vijnë në shpëtim transistorët. Artikulli diskuton llojet kryesore të transistorëve, ndryshimet midis transistorëve bipolarë P-N-P dhe N-P-N, kanali P nga transistorët me efekt në terren të kanalit N, diskuton hollësitë kryesore të lidhjes së transistorëve dhe zbulon fushat e tyre të aplikimit.

Mos e ngatërroni një tranzistor me një stafetë. Një stafetë është një ndërprerës i thjeshtë. Thelbi i punës së tij është mbyllja dhe hapja e kontakteve metalike. Transistori është më kompleks dhe funksionimi i tij bazohet në një kryqëzim elektron-vrimë. Nëse jeni të interesuar të mësoni më shumë rreth kësaj, mund të shikoni një video të shkëlqyer që përshkruan se si funksionon transistori nga i thjeshtë në kompleks. Mos u ngatërroni nga viti kur u prodhua video - ligjet e fizikës nuk kanë ndryshuar që atëherë, dhe një video më e re, në të cilën materiali është paraqitur në një cilësi kaq të lartë, nuk mund të gjendej:

Llojet e tranzistorëve

Tranzistor bipolar

Transistori bipolar është projektuar për të kontrolluar ngarkesat e lehta (p.sh. motorët me fuqi të ulët dhe servo). Ai gjithmonë ka tre përfundime:

Kolektor - furnizohet një tension i lartë, të cilin transistori e kontrollon

• Baza (baza angleze) - rryma furnizohet ose shkëputet për të hapur ose mbyllur tranzistorin

Emitter (emitter anglisht) - dalja "dalje" e tranzistorit. Përmes tij, rryma rrjedh nga kolektori dhe baza.

Transistori bipolar është i drejtuar nga rryma. Sa më shumë rrymë të aplikohet në bazë, aq më shumë rrymë do të rrjedhë nga kolektori në emetues. Raporti i rrymës që kalon nga emetuesi në kolektor ndaj rrymës në bazën e tranzitorit quhet fitim. Shënohet si h fe (në literaturën angleze quhet fitim).

Për shembull, nëse h fe= 150, dhe 0,2 mA kalon përmes bazës, atëherë transistori do të kalojë një maksimum prej 30 mA përmes vetvetes. Nëse lidhet një komponent që konsumon 25 mA (siç është një LED), ai do të pajiset me 25 mA. Nëse lidhet një komponent që tërheq 150 mA, do të sigurohet vetëm maksimumi 30 mA. Dokumentacioni për kontaktin tregon vlerat maksimale të lejueshme të rrymave dhe tensioneve bazë-> emetues dhe koleksionist -> emetues ... Tejkalimi i këtyre vlerave çon në mbinxehje dhe dështim të transistorit.

Foto qesharake:

Tranzistorë bipolarë NPN dhe PNP

Ekzistojnë 2 lloje të transistorëve të polarizuar: NPN dhe PNP... Ato ndryshojnë në alternimin e shtresave. N (nga negativ - negativ) është një shtresë me një tepricë të bartësve të ngarkesës negative (elektrone), P (nga pozitive - pozitive) është një shtresë me një tepricë të bartësve të ngarkesës pozitive (vrima). Për më shumë informacion mbi elektronet dhe vrimat, shihni videon e mësipërme.

Sjellja e transistorëve varet nga alternimi i shtresave. Animacioni i mësipërm tregon NPN tranzistor. V PNP kontrolli i tranzistorit është rregulluar anasjelltas - rryma rrjedh nëpër tranzitor kur baza është e tokëzuar dhe bllokohet kur rryma kalon nëpër bazë. Në ekranin në diagram PNP dhe NPN ndryshojnë në drejtimin e shigjetës. Shigjeta tregon gjithmonë kalimin nga N për të P:

Përcaktimi i transistorëve NPN (majtas) dhe PNP (djathtas) në diagram

Transistorët NPN janë më të zakonshëm në elektronikë sepse janë më efikas.

Tranzistor me efekt në terren

Transistorët me efekt në terren ndryshojnë nga transistorët bipolarë në strukturën e tyre të brendshme. MOSFET-et janë më të zakonshmet në elektronikën hobi. MOS është një shkurtim për Përçues Oksidi Metal. E njëjta gjë në anglisht: Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor, shkurtuar si MOSFET. Transistorët MOS ju lejojnë të kontrolloni fuqi të larta me një madhësi relativisht të vogël të vetë tranzitorit. Transistori kontrollohet nga tensioni, jo nga rryma. Meqenëse transistori kontrollohet nga një elektrik fushë, transistori mori emrin e tij - fushë ulërimë.

Transistorët me efekt në terren kanë të paktën 3 kunja:

Kullimi - i furnizohet me tension të lartë, të cilin dëshironi ta kontrolloni

Porta (porta angleze) - voltazhi aplikohet në të për të kontrolluar tranzistorin

Burimi (burimi anglez) - rryma nga kullimi kalon nëpër të kur transistori është "i hapur"

Duhet të ketë një animacion me një transistor me efekt në terren, por nuk do të jetë ndryshe nga ai bipolar, përveç një shfaqjeje skematike të vetë transistorëve, kështu që nuk do të ketë animacion.

Transistorë me efekt të fushës së kanalit N dhe kanalit P

Transistorët me efekt në terren ndahen gjithashtu në 2 lloje në varësi të pajisjes dhe sjelljes. Kanali N(Kanali N) hapet kur voltazhi aplikohet në portë dhe mbyllet. kur nuk ka tension. Kanali P(Kanali P) funksionon anasjelltas: ndërsa nuk ka tension në portë, rryma rrjedh nëpër tranzistor. Kur voltazhi aplikohet në portë, rryma ndalon. Në diagram, transistorët me efekt në terren përshkruhen në një mënyrë paksa të ndryshme:

Për analogji me transistorët bipolarë, transistorët me efekt në terren ndryshojnë në polaritet. Transistori N-Channel u përshkrua më sipër. Ato janë më të zakonshmet.

P-Channel, kur etiketohet, ndryshon në drejtimin e shigjetës dhe, përsëri, ka një sjellje "të përmbysur".

Ekziston një ide e gabuar se një transistor me efekt në terren mund të drejtojë rrymë alternative. Kjo nuk eshte e vertete. Për të kontrolluar rrymën AC, përdorni një stafetë.

Tranzistor Darlington

Transistori Darlington nuk është plotësisht i saktë për t'iu referuar një lloji të veçantë tranzistori. Sidoqoftë, është e pamundur të mos përmenden ato në këtë artikull. Transistori Darlington më së shpeshti gjendet në formën e një mikroqarku, i cili përfshin disa transistorë. Për shembull ULN2003. Transistori Darlington karakterizohet nga aftësia për të hapur dhe mbyllur shpejt (që do të thotë se ju lejon të punoni me të) dhe në të njëjtën kohë i reziston rrymave të larta. Është një lloj transistori i përbërë dhe është një lidhje kaskade e dy ose, rrallë, më shumë transistorëve të lidhur në atë mënyrë që ngarkesa në emetuesin e fazës së mëparshme të jetë kalimi bazë-emiter i tranzitorit të fazës tjetër, që është, transistorët janë të lidhur me kolektorë, dhe emetuesi i transistorit hyrës është i lidhur me fundjavën bazë. Përveç kësaj, ngarkesa rezistente e emetuesit të transistorit të mëparshëm mund të përdoret si pjesë e qarkut për të përshpejtuar mbylljen. Një lidhje e tillë përgjithësisht konsiderohet si një transistor i vetëm, fitimi aktual i të cilit, kur transistorët janë në modalitetin aktiv, është afërsisht i barabartë me produktin e fitimeve të të gjithë transistorëve.

Lidhja e tranzistorit

Nuk është sekret që bordi Arduino është i aftë të furnizojë daljen me një tension prej 5 V me një rrymë maksimale deri në 40 mA. Kjo rrymë nuk është e mjaftueshme për të lidhur një ngarkesë të fuqishme. Për shembull, nëse përpiqeni të lidhni një shirit LED ose një motor direkt në një dalje, ju garantohet se do të dëmtoni daljen Arduino. Është e mundur që i gjithë bordi të dështojë. Përveç kësaj, disa komponentë të lidhur mund të kërkojnë më shumë se 5 V për të funksionuar. Transistori zgjidh të dyja këto probleme. Do të ndihmojë me ndihmën e një rryme të vogël nga dalja Arduino për të kontrolluar një rrymë të fuqishme nga një furnizim i veçantë me energji elektrike ose me një tension prej 5 V për të kontrolluar një tension të madh (edhe transistorët më të dobët rrallë kanë një kufi të tensionit nën 50 V) . Si shembull, merrni parasysh lidhjen e një motori:

Në diagramin e mësipërm, motori është i lidhur me një burim të veçantë energjie. Ne vendosim një transistor midis kunjit të motorit dhe furnizimit me energji për motorin, i cili do të kontrollohet nga çdo kunj dixhital në Arduino. Kur aplikojmë një sinjal HIGH në daljen e kontrolluesit nga dalja e kontrolluesit, do të marrim një rrymë shumë të vogël për të hapur transistorin dhe një rrymë e madhe do të rrjedhë nëpër tranzitor dhe nuk do ta dëmtojë kontrolluesin. Kushtojini vëmendje rezistencës së instaluar midis pinit Arduino dhe bazës së tranzitorit. Është e nevojshme për të kufizuar rrymën që rrjedh përgjatë rrugës së mikrokontrolluesit - transistorit - tokëzimit dhe për të parandaluar një qark të shkurtër. Siç u përmend më herët, rryma maksimale që mund të nxirret nga pini Arduino është 40 mA. Prandaj, na duhet një rezistencë prej të paktën 125 Ohm (5V / 0.04A = 125 Ohm). Ju mund të përdorni me siguri një rezistencë 220 ohm. Në fakt, rezistenca duhet të zgjidhet duke marrë parasysh rrymën që duhet të furnizohet në bazë për të marrë rrymën e kërkuar përmes tranzistorit. Për zgjedhjen e saktë të rezistencës, duhet të merrni parasysh fitimin ( h fe).

E RËNDËSISHME!! Nëse lidhni një ngarkesë të fuqishme nga një furnizim i veçantë me energji elektrike, atëherë duhet të lidhni fizikisht tokën ("minus") të furnizimit me energji të ngarkesës dhe tokën (pin "GND") të Arduino. Përndryshe, nuk do të funksionojë për të kontrolluar transistorin.

Kur përdorni një transistor me efekt në terren, nuk nevojitet një rezistencë kufizuese e rrymës në portë. Transistori kontrollohet vetëm nga voltazhi dhe asnjë rrymë nuk kalon nëpër portë.