Dispozitiv tranzistor și aplicat prin limbaj simplu. Principiile de funcționare a tranzistorului. Diferența în principiul tranzistoarelor cu diferite structuri

Indiferent de principiul funcționării, tranzistorul semiconductor conține un singur cristal din materialul semiconductor principal, cel mai adesea este siliciu, germaniu, arsenide galiu. Materialul principal adăugat, aditivii de aliere pentru formarea tranziției p-n (tranziții), concluziile metalice.

Cristalul este plasat într-o carcasă din metal, plastic sau ceramică, pentru a proteja împotriva influențelor externe. Cu toate acestea, există și tranzistori inaproprietăți.

Principiul funcționării tranzistorului bipolar.

Tranzistorul bipolar poate fi fie P-N-P sau N-P-N, în funcție de alternarea straturilor semiconductoare din cristal. În orice caz, concluziile sunt numite - bază, colector și emițător. Stratul semiconductor corespunzător la baza este încheiat între straturile emițătorului și colectorului. Are o lățime fundamentală foarte mică. Transportatorii de încărcare se deplasează de la emițător prin bază - la colector. Starea apariției curente între colector și emițător este prezența mediilor libere în zona de bază. Acești transportatori pătrund acolo când apare baza actuală de emițător. A căror cauză poate fi diferența de tensiune între acești electrozi.

Acestea. - Pentru funcționarea normală a tranzistorului bipolar, prezența unui anumit nivel minim este întotdeauna necesară pentru amplificatorul semnal, pentru a schimba tranziția de bază a emițătorului în direcția înainte. Deplasarea directă a tranzistorului de ieșire de bază de bază de tranziție, stabilește așa-numitul punct de funcționare al modului. Pentru a armoniza semnalul de tensiune și curent, modul este utilizat - A. În acest mod, tensiunea dintre colector și sarcină este egală cu jumătate din tensiunea de alimentare - adică rezistența de ieșire a tranzistorului și sarcina este aproximativ egal. Dacă trimiteți acum la tranziția bazei de date - semnalul AC emițător, rezistența la emițător - colectorul se va schimba, repetând grafic formularul de semnal de intrare. În consecință, același lucru va apărea la curent prin emițător către colectorul care curge. Iar amplitudinea curentului va fi mai mult decât amplitudinea semnalului de intrare - se va întâmpla câştig Semnal.

Dacă creșteți mai mult tensiunea părtinitoare a bazei - emițător, acesta va duce la o creștere a curentului în acest lanț și, ca rezultat - o creștere curentă și mai mare a colectorului de emițător. La sfârșit, capetele curentului încetează să crească - tranzistorul trece într-o stare complet deschisă (saturație). Dacă scoateți apoi tensiunea offset - tranzistorul se închide, curentul emițătorului - colectorul va scădea, aproape dispare. Astfel încât tranzistorul poate lucra ca cheie electronică. Acest mod este cel mai eficient din punct de vedere al gestionării energiei, când fluxul curent printr-un tranzistor complet deschis, valoarea scăderii tensiunii este minimă. În consecință, pierderile actuale și încălzirea tranzistorilor.

Există trei tipuri de tranzistor bipolar de conectare. Cu un emițător comun (OE) - se efectuează o consolidare a curentului și a tensiunii - cea mai frecvent utilizată schemă.
Cascadele de amplificare sunt construite într-un mod similar, ele sunt mai ușor în concordanță între ele, deoarece valorile rezistenței lor de intrare și ieșire sunt relativ apropiate, în comparație cu alte două tipuri de incluziune (deși uneori diferă de zece ori).

Cu un colector comun (OK), curentul se efectuează numai după curentul - este utilizat pentru a se potrivi cu sursele semnalului cu rezistență internă ridicată (impedanță) și rezistență la sarcină de joasă tensiune. De exemplu, la cascade de ieșire de amplificatoare și controlere.

Cu o bază comună (OB), o consolidare este efectuată prin tensiune. Are o rezistență scăzută de intrare și o rezistență ridicată la ieșire și o gamă mai largă de frecvență. Acest lucru vă permite să utilizați această includere pentru a negocia sursele semnalului cu rezistență internă scăzută (impedanță) urmată de o cascadă de accident vascular cerebral. De exemplu, în circuitele de intrare ale receptoarelor radio.

Principiul funcționării tranzistorului de câmp.

Tranzistor de câmp, deoarece bipolar are trei electrozi. Ele sunt numite - stoc, sursă și obturator. Dacă nu există o tensiune pe declanșator, iar tensiunea pozitivă este înlocuită pe stoc, atunci curentul maxim curge prin sursă și se scurge prin canal.

Adică, tranzistorul este complet deschis. Pentru ao schimba, se aplică o tensiune negativă a obturatorului față de sursă. Sub acțiunea câmpului electric (prin urmare numele tranzistorului), canalul este îngustat, rezistența sa crește, iar curentul este redus prin el. Cu o anumită valoare a tensiunii, canalul este îngustat într-o asemenea măsură încât actualul practic dispare - tranzistorul este închis.

Figura arată dispozitivul unui tranzistor de câmp cu un declanșator izolat (TIR).

Dacă o tensiune pozitivă nu este trimisă la declanșatorul acestui dispozitiv, canalul dintre sursă și runa lipsește și curentul este zero. Tranzistorul este complet închis. Canalul apare la o anumită tensiune minimă pe poartă (tensiune de prag). Apoi, rezistența canalului scade, până când tranzistorul se deschide complet.

Tranzistoarele de câmp, ambele cu tranziția p-n (canal) și MOP (TIR), au următoarele scheme de incluziune: cu o sursă totală (OI) - un analog al unui tranzistor bipolar; cu un tranzistor bipolar analogic OK; Cu o poartă comună (OZ) - analogă despre tranzistorul bipolar.

În ceea ce privește disiparea căldurii, diferențele de putere:
tranzistoare cu putere redusă - până la 100 MW;
Tranzistoare de putere medie - de la 0,1 la 1 w;
Tranzistorii puternici sunt mai mari de 1 W.

Parametrii importanți ai tranzistoarelor bipolare.

1. Coeficientul curent de transmisie (coeficient de amplificare) - de la 1 la 1000 la un curent constant. Cu o frecvență crescândă, scade treptat.
2. Tensiunea maximă dintre colector și emițător (cu o bază deschisă) în tranzistoare speciale de înaltă tensiune, atinge zeci de mii de volți.
3. Rata la care coeficientul actual de transmisie este mai mare de 1 până la 100.000 Hz. Tranzistoare cu frecvență redusă, peste 100.000 Hz. - La frecvență înaltă.
4. Saturația saturației colectorului de emițător este valoarea scăderii tensiunii dintre acești electrozi într-un tranzistor complet deschis.

Parametrii importanți ai tranzistorilor de câmp.

Proprietățile îmbunătățite ale tranzistorului de câmp sunt determinate de raportul dintre creșterea fluxului debitului tensiunii pentru a determina creșterea obturatorului - sursa, adică.

ΔI d / Δu gs

Această relație este făcută pentru a apela un aparat abrupt și, de fapt, este o conducere de transfer și este măsurată în milliamperes la Volt (MA / B).

Alți parametri majori ai tranzistoarelor de câmp sunt prezentate mai jos:
1. i dmax este curentul maxim de debit.

2.U DSMAX este stresul maxim al sursei de stoc.

3.U GSmax este tensiunea maximă a tensiunii.

4.R Dmax este puterea maximă care poate fi alocată pe instrument.

5.T ON - O creștere tipică a unui curent de curgere la forma perfect dreptunghiulară a semnalului de intrare.

6.T OFF - Timpul tipic Dock Dock de discuție la forma dreptunghiulară perfectă a semnalului de intrare.

7.R DS (ON) MAX - Valoarea maximă a rezistenței sursei este stocul în (starea deschisă).

Utilizarea oricăror materiale din această pagină, permis dacă există un link către site

Cum funcționează tranzistorul?

O orez bun. 93. În partea stângă în această figură, vedeți boom-ul simplificat al amplificatorului de pe tranzistorul structurii p-n-p și ilustrațiile care explică esența acestui amplificator. Aici, ca în cifrele anterioare, găurile regiunilor tip P sunt descrise condiționat cu cercuri, iar electronii din regiunea n-tip sunt bile negre de aceeași dimensiune. Amintiți-vă numele tranzițiilor P-N: între colector și bază - colectorul, între emițător și cel emițător de bază.

Smochin. 93. Circuitul amplificatorului simplificat pe structura tranzistorului P-N-P și grafica care ilustrează funcționarea acesteia.

Între colector și emițător au inclus bateria B K (colector), creând o tensiune negativă a ordinii mai multor volți la colector în raport cu emitentul. În același circuit, numit colector, este inclus în sarcina R N, care poate fi un telefon sau un alt dispozitiv - în funcție de atribuirea amplificatorului.

Dacă baza nu este legată de nimic, va apărea un curent foarte slab în lanțul colector (zecimi de millioșerie), deoarece cu o astfel de polaritate a bateriei B la rezistența colectorului PN de tranziție va fi foarte mare ; Pentru tranziția colectorului va fi un curent invers. Curentul de circuit colector I crește brusc, dacă se utilizează între bază și emițător pentru a include elementul de părtinire B C, trimiterea unui mic la bază cu un mic, cel puțin o tensiune de zece tensiune, tensiune negativă la emițător. Asta se întâmplă. Cu o astfel de includere a elementului BC (ceea ce înseamnă că clemele pentru conectarea sursei semnalului îmbunătățit marcate pe circuitul "~" - sinusoid, sunt conectate prin batere) în acest lanț nou, numit lanțul de bază, vor avea un curent direct de Ib; Ca și în diodă, găurile din emițător și electroni din baza de date vor muta și neutraliza, determina curentul prin tranziția emițătorului.

Dar soarta majorității găurilor introduse de la emițător la bază, altele decât să dispară când se întâlnește cu electroni. Faptul este că, la fabricarea tranzistorilor structurii P-P, saturația găurilor din emițător (și colector) este întotdeauna mai mare decât saturația electronilor din baza de date. Datorită acestui fapt, doar o mică parte a găurilor (mai puțin de 10%), care au întâlnit electroni, dispare. Masa principală a găurilor este fluentă în bază, cade sub o tensiune negativă mai mare la colector, intră în colector și în fluxul total cu găurile sale se deplasează la contactul său negativ. Aici sunt neutralizate de către electronii contorului introduși în bateria polic negativă de colector B. Ca rezultat, rezistența întregului lanț colector scade și fluxul curent în el, de multe ori mai mare decât curentul invers al tranziției colectorului. Tensiunea mai negativă bazată pe bază, cu atât mai multe găuri sunt introduse de la emițător la baza de date, cu atât este mai semnificativă curentul de circuit colector. Și, dimpotrivă, cu atât este mai mică tensiunea negativă bazată pe bază, cu atât circuitul colector de curent mai mic al tranzistorului.

Și dacă circuitul de bază este secvențial cu o sursă de tensiune constantă care alimentează acest lanț, introduceți un semnal electric alternativ? Tranzistorul îl va întări.

Procesul de câștig în termeni generali este după cum urmează. În absența tensiunii de semnal în circuitele bazei și a colectorului, există curenți de o anumită cantitate (secțiunea O și pe graficele din figura 93), determinate de bateriile și proprietățile tranzistorului. De îndată ce circuitul de semnal apare, respectiv, curenții din circuitele tranzistorului încep să se schimbe: în timpul perioadelor negative, atunci când tensiunea negativă totală pe bază crește, curenții de circuit crește și în timpul perioadelor pozitive Tensiunea semnalului și elementul B cu opusul și, prin urmare, tensiunea negativă pe bază este redusă, curenții în ambele lanțuri sunt, de asemenea, reduse. Există o consolidare a tensiunii și a curentului.

Dacă în circuitul de intrare, adică un circuit al bazei, se servește semnalul electric al frecvenței sonore și sarcina de ieșire - lanțul colectorului va fi telefonul, acesta convertește semnalul armat în sunet. Dacă sarcina este rezistența, atunci tensiunea creată pe ea a componentei semnalului îmbunătățit poate fi trimisă la cel de-al doilea circuit de intrare tranzistor pentru amplificare suplimentară. Un tranzistor poate îmbunătăți un semnal de 30 până la 50 de ori.

Tranzistorii structurii N-P-N funcționează, numai în ele principalii purtători curenți nu sunt găuri, ci electroni. În acest sens, polaritatea includerii elementelor și a bateriilor care alimentează circuitul bazei și colectoarele tranzistoarelor N-p-N nu trebuie să fie de așa natură la tranzistoarele P-N-P, ci inversează.

Amintește-te de o circumstanță foarte importantă: la baza tranzistorului (în raport cu emițătorul), împreună cu tensiunea semnalului îmbunătățit, trebuie furnizată o tensiune constantă, numită tensiunea de bias, care deschide tranzistorul.

În amplificator conform schemei din fig. 93 Rolul sursei de tensiune offset efectuează elementul b c. Pentru tranzistorul Germaniei, structura P-N-P ar trebui să fie negativă și să fie 0,1-0,2 V, iar pentru structura tranzistorului N-P-N este pozitivă. Pentru tranzistorii de siliciu, tensiunea offset este de 0,5-0,7 V. Fără tensiunea inițială de părtinire, tranziția emițătorului PN "va fi tăiată", ca o diodă, pozitivă (tranzistor PNP) sau un negativ (tranzistor NPN) al semnalului, care va să fie însoțită de distorsiuni. Tensiunea de bias la baza de date nu este servită numai în cazurile în care tranzistorul de tranziție emițător este utilizat pentru a detecta semnalul modulat de înaltă frecvență.

Bascularea sau bateria au nevoie de un element special sau o baterie pentru alimentarea la baza de date inițială a părtinitoarei? Desigur că nu. În acest scop, se utilizează de obicei o tensiune a bateriei colectorului, conectând baza de date cu această sursă de alimentare prin rezistență. Rezistența unui astfel de rezistor este selectată de un mod experimental, deoarece depinde de proprietățile acestui tranzistor.

La începutul acestei părți a conversației, am spus că tranzistorul bipolar poate fi imaginat ca două pe dioda plană care se apropie într-o singură placă semiconductoare și având un catod comun, rolul care îndeplinește baza tranzistorului. Este ușor să vă asigurați că aveți nevoie de orice exemplar, dar nu răsfățat Germania tranzistor de frecvență joasă a structurii P-N-P, de exemplu, MP39 sau tranzistoarele similare ale MP40 - MP42. Între colector și baza tranzistorului, porniți bateria conectată 3336L și becul de la lampa de buzunar, calculată pe tensiunea de 2,5 V și curentul 0,075 sau 0,15 A. Dacă bateria va fi conectată (printr-o lumină Bulbul) cu un colector și minus - cu baza (fig.94, a), becul va arde. Cu o polaritate diferită a puterii de pe baterie (fig.94, b), becul nu trebuie să fie aprins.

Smochin. 94. Experimente cu tranzistorul.

Cum să explicați aceste fenomene? Mai întâi pe colectorul P-N, tranziția pe care ați trimis-o direct, adică tensiune de transfer. În acest caz, tranziția colectorului este deschisă, rezistența sa este puțin și prin intermediul acestuia curentul direct al colectorului I k. Valoarea acestui curent în acest caz este determinată în principal de rezistența firului becului și de rezistența internă a bateriei. Cu a doua includere a bateriei, tensiunea sa a fost alimentată în tranziția colectorului în direcția opusă. În acest caz, tranziția este închisă, rezistența sa este mare și doar un curent mic invers al colectorului curge prin el. Într-un tranzistor de frecvență scăzută de joasă putere redusă, curentul invers al colectorului I CBO nu depășește 30 μA. Un astfel de curent, în mod natural, nu putea vindeca filamentul becurilor, așa că nu a ars.

Oferiți o experiență similară cu tranziția emițătorului. Rezultatul va fi același: cu tensiune inversă, tranziția va fi închisă - becul nu arde, iar la tensiunea directă va fi deschisă - lumina este aprinsă.

Următoarea experiență ilustrând unul dintre modurile de operare ale tranzistorului, conform diagramei prezentate în fig. 95, a. Între emițător și colector de același tranzistor, porniți bateria conectată 3336 l și becul incandescent. Polul pozitiv al bateriei trebuie conectat la emițător și negativ - cu colectorul (prin filamentul becului). Bec? Nu, nu arde. Conectați baza jumperului de sârmă cu emițătorul, așa cum se arată în diagrama codului de bare. Becul inclus în lanțul colector al tranzistorului nu va arde, de asemenea. Scoateți jumperul și în locul acestuia pentru a vă conecta la acești electrozi un rezistor 200-300 ohmi conectați serii și un element galvanic e B, de exemplu, tip 332, dar astfel încât elementul minus să se bazeze și să fie pe emițător. Acum, lumina ar trebui să ardă. Schimbați polaritatea conexiunii elementului la acești electrozi ai tranzistorului. În acest caz, becul nu va arde. Repetați de mai multe ori această experiență și vă veți asigura că becul din lanțul colector va fi aprins numai atunci când tensiunea negativă este valabilă pe baza tranzistorului față de emițător.

Smochin. 95. Experții care ilustrează funcționarea tranzistorului în modul de comutare (A) și în modul de amplificare (b).

Ne vom da seama în aceste experimente. În primul dintre ele, atunci când conectați baza de jumper cu emițătorul, tranziția emițătorului a fost blocată, tranzistorul a fost pur și simplu o diodă la care a fost furnizat tranzistorul de închidere inversă. Prin tranzistor, doar un curent inversual minor al tranziției colectorului, care nu a putut rula filamentul becului. În acest moment, tranzistorul se afla într-o stare închisă. Apoi, scoaterea jumperului, ați restabilit tranziția emițătorului. Prima includere a elementului dintre bază și emițător pe care ați trimis-o la tensiunea directă a emițătorului. Tranziția emițătorului a fost deschisă, un curent direct a trecut prin el, care a deschis cel de-al doilea colector de tranzistor. Tranzistorul sa dovedit a fi deschis și pe lanțul emițătorului - baza - colectorul a mers curentul tranzistorului, care de multe ori curentul lanțului de emițător este baza. El a lipit filamentul becurilor. Când ați schimbat polaritatea includerii elementului la invers, atunci tensiunea sa închise tranziția emițătorului și, în același timp, tranziția colectorului închis. În același timp, curentul tranzistorului aproape oprit (numai curentul invers al colectorului) și becul nu ardea.

În aceste experimente, tranzistorul se afla într-una din cele două stări: deschise sau închise. Comutarea tranzistorului de la o stare la altul a avut loc sub acțiunea tensiunii bazată pe UB. Acest mod de funcționare a tranzistorului ilustrat cu grafice din fig. 95, dar, se numește modul de comutare sau, care este același, modul cheie. Un astfel de mod de funcționare a tranzistoarelor este utilizat în principal în echipamente electronice electronice.

Care este rolul unui rezistor R B în aceste experimente? În principiu, acest rezistor nu poate fi. Am recomandat să o includeți exclusiv pentru a limita curentul în lanțul de bază. În caz contrar, prin tranziția emițătorului va merge prea mult curent direct, ca rezultat al cărei defalcare de căldură poate apărea și tranzistorul nu reușește.

Dacă, atunci când efectuați aceste experimente, instrumentele de măsurare au fost incluse în circuitul de bază și colector, apoi cu curenți de tranzistor închis în circuitele sale aproape ar fi aproape nu. Cu același tranzistor, baza bazei nu ar fi nu mai mult de 2 până la 3 mA, iar curentul colector al I K a fost de 60 la 75 mA. Aceasta înseamnă că tranzistorul poate fi un amplificator actual.

În cazul receptorului și amplificatoarelor de frecvență a sunetului, tranzistoarele funcționează în modul de amplificare. Acest mod diferă de modul de comutare din acel curenți mici în lanțul de bază, putem controla curenții semnificativ mari în lanțul colector al tranzistorului.

Ilustrează funcționarea tranzistorului în modul de amplificare, puteți o astfel de experiență (figura 95, b). În lanțul colector al tranzistorului T a inclus telefonul electromagnetic TF 2 între baza și minusul sursei de alimentare B - Rezistența rezistenței R B 200 - 250 COM. Al doilea telefon TF1 este inclus între bază și emițător printr-un condensator cu o legătură cu un circuit 0,1 - 0,5 μF. Veți avea cel mai simplu amplificator care poate efectua, de exemplu, rolul unui telefon unilateral. Dacă prietenul dvs. va vorbi în liniște în fața telefonului inclus pe intrarea amplificatorului, veți auzi conversația sa în telefoanele de ieșire a amplificatorului.

Care este rolul unui rezistor R B în acest amplificator? Prin aceasta, o mică tensiune inițială de deplasare, care deschide tranzistorul și asigurându-le astfel în modul de câștig, este furnizată la baza tranzistorului. La intrarea amplificatorului în locul telefonului TF 1, puteți activa pickup-ul și pierdeți capsa de înregistrare. Apoi sunetele melodiei sau vocii cântăreței, înregistrate pe gramilstină, vor fi bine audibile în telefoanele TF2.

În această experiență, o tensiune alternativă a frecvenței sonore a fost servită pe intrarea amplificatorului, a cărei sursă a fost o transformare telefonică, ca microfon, oscilații de sunet într-un electric sau un pickup, convertirea oscilațiilor mecanice ale acului la oscilațiile electrice. Această tensiune creată în circuitul emițătorului - baza este un curent alternativ slab, controlând un curent mult mai mare în lanțul colector: cu semi-limite negative pe baza curentului colector crescut și cu scăderea pozitivă (vezi grafica în fig . 95, b). Câștigul de semnal a apărut și semnalul îmbunătățit de tranzistor a fost transformat prin telefon inclus în lanțul colector, în oscilații de sunet. Tranzistorul a lucrat în modul de amplificare.

Experimente similare pot fi efectuate cu tranzistorul structurii N-P-N, de exemplu, tip MP35. În acest caz, este necesar doar să modificați polaritatea sursei de alimentare a tranzistorului: emițătorul trebuie să fie conectat cu un minus și cu un colector (prin telefon) - plus bateriile.

Pe scurt despre parametrii electrici ai tranzistoarelor bipolare. Proprietățile de calitate și îmbunătățite ale tranzistoarelor bipolare sunt estimate de mai mulți parametri care sunt măsurați utilizând dispozitive speciale. Tu, din punct de vedere practic, în primul rând, ar trebui să fie interesat de trei parametri de bază: colectorul de curent inversă I CBO Coeficient de transmisie curentă cu curent H21E (citiți acest lucru: cenușă două e) și frecvența limită a coeficientului actual de transmisie Gr.

Reverse Collector Colector I CBBO este un curent neangajat printr-o tranziție P-N colector generată de transportatorii curenți de tranzistor non-centrale. Parametrul I CBO caracterizează calitatea tranzistorului: decât este mai mică, cu atât este mai mare calitatea tranzistorului. În tranzistoarele cu frecvență joasă de joasă putere, de exemplu, tipurile MP39 - MP42, I CBO nu trebuie să depășească 30 μA și la tranzistoare de înaltă frecvență de mare putere - nu mai mult de 5 μA. Tranzistorii cu valori mari ale CBO în muncă sunt instabile.

Coeficientul de transmisie statică H 21E caracterizează proprietățile de armare ale tranzistorului. Se numește acest lucru deoarece acest parametru este măsurat la solicitări neschimbate pe electrozii săi și curenți neschimbați în circuitele sale. Scrisoarea "E" mare (titlul) indică faptul că atunci când măsurați tranzistorul este inclusă în funcție de un circuit cu un emițător comun (vă voi spune despre schemele de includere în următoarea conversație). Coeficientul H22E se caracterizează prin raportul dintre curentul direct al colectorului la curentul direct al bazei la o tensiune inversă constantă a colectorului - emițătorul și curentul emițătorului. Cu cât valoarea numerică este mai mare a coeficientului H 21E, cu atât crește câștigul de semnal poate oferi acest tranzistor.

Frecvența limită a coeficientului actual de transmisie GR, exprimată în kiloherts sau megahertz, vă permite să judecați posibilitatea utilizării tranzistorului pentru a spori oscilațiile anumitor frecvențe. Frecvența limită a tranzistoarelor MP39, de exemplu, 500 kHz și tranzistoare P401 - P403 - mai mult de 30 MHz. Practic, tranzistoarele sunt utilizate pentru a spori frecvențele semnificativ mai puțin limită, deoarece cu o creștere a frecvenței, coeficientul de curent al transmisiei H 21E tranzistor scade.

În lucrul practic, este necesar să se țină seama de astfel de parametri ca colector de tensiune maxim admisibil - emițătorul, curentul colector maxim admisibil, precum și puterea colectorului de putere dispersabilă maximă admisibilă - puterea care se transformă în interiorul tranzistorului la căldură.

Informații de bază despre tranzistoarele cu putere redusă a aplicației de masă veți găsi în aplicație. patru.

Numele inițial al componentelor radio este triode, după numărul de contacte. Acest element radio este capabil să controleze curentul în circuitul electric, sub influența semnalului extern. Proprietățile unice sunt utilizate în amplificatoare, generatoare și alte soluții similare de circuit.

Desemnarea tranzistoarelor în diagramă

Pentru o lungă perioadă de timp, triodica lămpii a domnit în electronică. În interiorul balonului ermetic, trei componente principale ale triodei au fost plasate într-un mediu special de gaz sau în vid:

• Catod
• Grilă

Atunci când un semnal de control al puterii de putere a fost servit pe grilă, între catod și anod a fost posibil să se ignore valori mai mari incomparabile. Valoarea curentului de funcționare a trio este de mai multe ori mai mare decât managerul. Această proprietate permite elementului radio să efectueze rolul unui amplificator.

Tratiile bazate pe radiolmps lucrează destul de eficient, în special la putere mare. Cu toate acestea, dimensiunile nu le permit să le aplice în dispozitive compacte moderne.

Imaginați-vă un telefon mobil sau un jucător de buzunar, realizat pe astfel de elemente.

A doua problemă este de a stabili alimente. Pentru funcționarea normală, catodul trebuie să se încălzească puternic la emisia de electroni. Spiralul de încălzire necesită o mulțime de energie electrică. Prin urmare, oamenii de știință din întreaga lume au căutat întotdeauna să creeze un dispozitiv mai compact cu aceleași proprietăți.

Primele eșantioane au apărut în 1928, iar la mijlocul secolului trecut a fost prezentat un triode semiconductor de lucru, realizat conform tehnologiei bipolare. Numele "tranzistor" a fost câștigat în spatele lui.

Ce este un tranzistor?

Tranzistorul este un aparat electric semiconductor în sau fără sau fără ea, având trei contacte pentru funcționare și control. Proprietatea principală este aceeași ca în trio - modificați parametrii curenți dintre electrozii de lucru utilizând semnalul de control.

Datorită absenței nevoii de încălzire, tranzistorii petrec o cantitate slabă de energie pentru a asigura propria capacitate de lucru. Iar dimensiunile compacte ale cristalului semiconductor de lucru vă permit să utilizați componenta radio în structurile de dimensiuni mici.

Datorită independenței față de mediul de lucru, cristalele semiconductoare pot fi utilizate atât într-o carcasă separată, cât și în bucăți. Incluse cu alte elemente radio, tranzistoarele sunt cultivate direct pe cristalul unic.

Proprietățile mecanice remarcabile ale semiconductorului au găsit utilizarea în dispozitive mobile și portabile. Tranzistorii sunt insensibili la vibrații, impacturi ascuțite. Au o rezistență la temperatură bună (radiatoarele de răcire sunt utilizate cu o încărcătură puternică).

Sunt date explicațiile necesare, merg la punct.

Tranzistori. Definiție și istorie

Tranzistor. - Dispozitiv semiconductor electronic în care curentul din circuitul a doi electrozi este controlat de un al treilea electrod. (Tranzistors.ru)

Tranzistorii de teren (1928) au fost inventați și bipolar a apărut în 1947 în laboratorul Bell Labs. Și a fost, fără exagerare, o revoluție în electronică.

Transistors foarte rapid au înlocuit lămpile cu vid în diferite dispozitive electronice. În acest sens, fiabilitatea acestor dispozitive a crescut, iar dimensiunile lor au fost mult mai scăzute. Până în prezent, în ceea ce privește "dracu '" nu a fost un microcircuit, acesta conține încă multe tranzistoare (precum și diode, condensatoare, rezistoare și așa mai departe.). Doar foarte mic.

Apropo, în inițial "tranzistori" numiți rezistori, a cărei rezistență ar putea fi schimbată utilizând valoarea tensiunii furnizate. Dacă vă distrageți de la fizica proceselor, tranzistorul modern poate fi, de asemenea, reprezentat ca o rezistență în funcție de semnalul transmis la acesta.

Care este diferența dintre tranzistoarele de câmp și bipolare? Răspunsul este pus în numele lor în sine. Într-un tranzistor bipolar la transfer de taxă participă și Electronii și găuri ("bis" - de două ori). Și în domeniu (este unipolar) - sau Electronii sau găuri.

De asemenea, aceste tipuri de tranzistori diferă de aplicații. Bipolar sunt folosite în principal în tehnologia analogică și în câmpul digital.

Și, în sfârșit: zona principală de aplicare a oricăror tranzistoare - Consolidarea semnalului slab datorită unei surse suplimentare de alimentare.

Tranzistor bipolar. Principiul de funcționare. Caracteristicile principale

Tranzistorul bipolar este format din trei zone: emițător, bază și colector, pentru fiecare tensiune furnizată. În funcție de tipul de conductivitate a acestor zone, tranzistoarele N-P-N și P-N-P sunt izolate. De obicei, zona colectorului este mai largă decât emițătorul. Baza este făcută dintr-un semiconductor cu palmă (din cauza căruia are o mulțime de rezistență) și o face foarte subțire. Deoarece zona de contact a bazei emițătorului este mult mai mică decât zona de contact a colectorului de bază, este imposibil să se schimbe emițătorul și colectorul cu ajutorul schimbării polarității conexiunii. Astfel, tranzistorul se referă la dispozitive asimetrice.

Înainte de a lua în considerare fizica tranzistorului, conturează sarcina generală.


Este după cum urmează: un flux puternic de curent între emițător și colector ( curent curent) și între emițător și bază - un curent slab de control ( baza de discuții). Curentul colector se va schimba în funcție de schimbarea curentului de bază. De ce?
Luați în considerare tranzițiile de tranziție p-n. Există două dintre ele: Baza de emițător (EB) și colectorul de bază (BC). În modul activ al tranzistorului, primul dintre ele este conectat la Direct, iar al doilea - cu deplasările inverse. Ce se întâmplă pe tranzițiile p-n? Pentru o mai mare definitie, vom lua în considerare tranzistorul N-P-N. Pentru P-N-P, totul este similar, numai cuvântul "electroni" trebuie înlocuit cu "găuri".

Deoarece tranziția EB este deschisă, electronii sunt ușor de "mutați" în baza de date. Acolo se recombine parțial cu găuri, dar b desprepartea lor din cauza grosimii scăzute a bazei și a dopajului său slab, este timpul să ajungem la colectorul de bază. Care, după cum ne amintim, este inclusă cu opusul. Și din moment ce în baza de date, electronii sunt transportatori de taxare non-core, câmpul electric al tranziției îi ajută să o depășească. Astfel, curentul de colletura este obținut doar puțin mai puțin decât curentul emițătorului. Și acum urmăriți mâinile. Dacă creșteți curentul bazei de date, tranziția EB va deschide mai mult și pot exista mai mulți electroni între emițător și colector. Și din moment ce colectorul curent mai mare mai mare curentul de bază, atunci această schimbare va fi destul de și foarte vizibilă. În acest fel, va exista o amplificare a unui semnal slab care sosește la bază. Încă o dată: o schimbare puternică a curentului colector este o reflectare proporțională a unei schimbări curentă a bazei de date slabe.

Îmi amintesc odnogroupul meu, principiul funcționării tranzistorului bipolar a fost explicat prin exemplul unui robinet de apă. Apa din acesta este un curent colector, iar curentul de control al bazei este modul în care rotim mânerul. Un efort suficient de mic (expunerea la control), astfel încât fluxul de apă din macara să crească.

În plus față de procesele luate în considerare, pot apărea o serie de fenomene pe tranzistorul de tranziție p-n. De exemplu, cu o creștere puternică a tensiunii la tranziție, colectorul de bază poate începe reproducerea avalanșă a încărcăturii datorită ionizării șocului. Și împreună cu efectul tunelului, acesta va da mai întâi un electric și apoi (cu o creștere a curentului) și o probă termică. Cu toate acestea, defalcarea termică a tranzistorului poate să apară fără electricitate (adică, fără a mări tensiunea colectorului la perforare). Pentru a face acest lucru, un curent excesiv va fi suficient prin colector.

Unul dintre mai multe fenomene se datorează faptului că atunci când se schimbă stresul asupra tranzițiilor colectorului și a emițătorului, se schimbă grosimea lor. Și dacă baza este subțire, atunci se poate produce efectul unei închideri (așa-numita "puncție" a bazei) este legătura de tranziție a colectorului la emițător. În același timp, zona de bază dispare, iar tranzistorul încetează să lucreze în mod normal.

Curentul colector al tranzistorului în modul normal activ de funcționare al tranzistorului este mai mare decât curentul bazei ca un anumit număr de ori. Acest număr este numit coeficientul de câștig curent Și este unul dintre parametrii principali ai tranzistorului. Este notat h21.. Dacă tranzistorul se aprinde fără o încărcătură pe colector, apoi cu o tensiune constantă, raportul colector de colectare a emițătorului la curentul bazei va da coeficientul de câștig curent static. Poate fi egală cu zeci sau sute de unități, dar merită să luăm în considerare faptul că în schemele reale acest coeficient este mai mic datorită faptului că curentul rezervorului este activat în mod natural scăderi.

Cel de-al doilea parametru important este rezistența la intrare a tranzistorului. Conform legii OHM, este raportul de tensiune dintre bază și emițător la curentul de bază al bazei. Ceea ce este mai mult, cu atât este mai mică curentul de bază și cu atât coeficientul de câștig este mai mare.

Al treilea parametru al tranzistorului bipolar - coeficientul de câștig de tensiune. Este egal cu raportul dintre amplitudinea sau valorile de ieșire valide (colector de emițător) și variabila de tensiune de intrare (bază de bază). Deoarece prima valoare este de obicei foarte mare (unități și zeci de volți), iar al doilea este foarte mic (zeci de volți), atunci acest coeficient poate ajunge la zeci de mii de unități. Este demn de remarcat faptul că fiecare semnal de control al bazei are un câștig de tensiune propriu.

De asemenea, tranzistorii au caracteristică de frecvențăcare caracterizează capacitatea tranzistorului de a spori semnalul a cărui frecvență se apropie de frecvența limită de grad. Faptul este că, cu creșterea frecvenței semnalului de intrare, câștigul este redus. Acest lucru se datorează faptului că timpul proceselor fizice de bază (timpul de mișcare al mass-media de la emițător la colector, încărcătura și descărcarea tranzițiilor capacitive de barieră) devine proporțională cu perioada de schimbare a semnalului de intrare. Acestea. Tranzistorul pur și simplu nu are timp să răspundă la schimbările în semnalul de intrare și la un moment dat o oprește să-l întărească. Frecvența pe care se întâmplă și se numește limite.

De asemenea, parametrii tranzistorului bipolar sunt:

• reverse Emițătorul colectorului curent
• incluziune de timp
• discuție inversă a colectorului
• curent maxim admisibil

Convențiile de N-P-N și P-N-P de tranzistoare diferă numai pe direcția săgeții care indică emițătorul. Acesta arată modul în care fluxul curent în acest tranzistor.

Modurile de operare a tranzistorului bipolar

Opțiunea discutată mai sus este modul normal activ de funcționare al tranzistorului. Cu toate acestea, există mai multe combinații de deschidere / închidere a tranzițiilor p-n, fiecare dintre care reprezintă o operație separată a tranzistorului.

1. Inverse mod activ. Tranziția BC este deschisă aici, iar EB este închis dimpotrivă. Proprietăți îmbunătățite În acest mod, desigur, nu există un loc mai rău, astfel încât tranzistorii din acest mod sunt utilizați foarte rar.
2. Modul de saturație. Ambele tranziții sunt deschise. În consecință, principalele încărcătoare ale colectorului de sarcină și a emițătorului "execută" în baza în care sunt recombate în mod activ cu principalii săi purtători. Datorită redundanței transportatorilor de încărcare, rezistența la bază și tranzițiile p-N scade. Prin urmare, circuitul care conține tranzistorul în modul de saturație poate fi considerat scurtcircuit, iar acest element radio în sine este acela de a reprezenta ca punct de echipament.
3. Modul cutoff.. Ambele tranziții tranzistor sunt închise, adică. Curentul principalilor purtători de încărcare dintre emițător și colector se oprește. Fluxurile transportatorilor de încărcare non-core creează numai curenți termici mici și incontrolabili de tranziții. Din cauza sărăciei bazei și a tranzițiilor de către purtători de acuzații, rezistența lor crește foarte mult. Prin urmare, se crede adesea că tranzistorul care operează în modul Cut-off este o ruptură a lanțului.
4. Modul barieră În acest mod, baza este direct sau prin rezistență scăzută închisă cu un colector. De asemenea, în lanțul colector sau emițător include un rezistor care stabilește curentul prin tranzistor. Astfel, echivalentul diagramei diodei cu rezistența este conectat. Acest mod este foarte util, deoarece permite schemei să lucreze aproape la orice frecvență, într-un interval de temperatură mare și este nedeclarat la parametrii tranzistorului.

Scheme de incluziune ale tranzistoarelor bipolare

Deoarece contactele tranzistorului sunt trei, apoi, în general, puterea de a fi furnizată din două surse, care împreună au patru ieșiri. Prin urmare, unul dintre contactele tranzistorului trebuie să furnizeze tensiunea aceluiași semn din ambele surse. Și, în funcție de ce fel de contact este, există trei scheme de includere a tranzistoarelor bipolare: cu un emițător comun (OE), un colector comun (OK) și o bază comună (OB). Fiecare dintre ele are atât avantaje, cât și dezavantaje. Alegerea dintre ele se face în funcție de parametrii sunt importanți pentru noi și ceea ce puteți veni.

Schema de incluziune cu emițătorul comun

Această schemă oferă cea mai mare creștere a tensiunii și a curentului (și de aici și de putere - până la zeci de mii de unități) și, prin urmare, este cea mai comună. Aici trecerea bazei de emițător este pornită direct, iar tranziția colectorului de bază este înapoi. Și din cauza bazei, iar colectorul primește o tensiune de un semn, schema poate fi alimentată de o singură sursă. În această schemă, faza variabilelor de tensiune de ieșire se modifică în raport cu faza tensiunii alternante de intrare cu 180 de grade.

Dar pentru toate chifle, schema cu OE are un dezavantaj semnificativ. Aceasta constă în faptul că creșterea frecvenței și a temperaturii duce la o deteriorare semnificativă a proprietăților de armare ale tranzistorului. Astfel, dacă tranzistorul ar trebui să funcționeze la frecvențe înalte, este mai bine să se utilizeze o altă schemă de incluziune. De exemplu, cu o bază de date comună.

Schema de incluziune cu o bază de date comună

Această schemă nu îmbunătățește semnificativ semnalul, dar este bun la frecvențe înalte, deoarece vă permite să utilizați mai mult răspunsul de frecvență al tranzistorului. Dacă același tranzistor este inclus în primul rând conform unui circuit cu un emițător comun, apoi cu o bază comună, atunci în cel de-al doilea caz va exista o creștere semnificativă a frecvenței câștigului osos. Deoarece cu o astfel de conexiune, rezistența la intrare este scăzută, iar ieșirea nu este foarte mare, apoi tranzistoarele colectate în funcție de cascadă sunt utilizate în amplificatoarele de antenă, unde rezistența la undă a cablurilor nu depășește de obicei 100 ohmi.

Într-un circuit cu o bază de date comună, nu apare faza semnal, iar nivelul de zgomot la frecvențe înalte este redus. Dar, după cum sa menționat deja, coeficientul actual de câștig este întotdeauna puțin mai mic decât unul. Adevărat, coeficientul de câștig de tensiune aici este același ca în schema cu un emițător comun. Dezavantajele circuitului cu o bază de date comună pot fi, de asemenea, legate de utilizarea a două surse de alimentare.

Schema de incluziune cu colector partajat

Caracteristica acestei scheme este că tensiunea de intrare este complet transmisă înapoi la intrare, adică, feedback-ul negativ este foarte puternic.

Permiteți-mi să vă reamintesc că negativul este numit un astfel de feedback, în care semnalul de ieșire este furnizat înapoi la intrare, ceea ce reduce nivelul de intrare. Astfel, apare o ajustare automată atunci când modificările accidentale ale parametrilor de intrare

Câștigul actual este aproape același ca în circuit cu un emițător comun. Dar coeficientul de câștig este mic (principalul dezavantaj al acestei scheme). Se apropie de unul, dar întotdeauna mai puțin. Astfel, câștigul la putere este obținut egal cu doar câteva zeci de unități.

În circuit cu un colector comun, lipsește viteza de fază dintre tensiunea de intrare și ieșire. Deoarece coeficientul de câștig de tensiune este aproape de unul, tensiunea de ieșire în fază și amplitudinea coincide cu intrarea, adică o repetă. De aceea, o astfel de schemă este numită repetor de emițător. Embrien - deoarece tensiunea de ieșire este îndepărtată de la emițător în raport cu firul comun.

O astfel de incluziune este utilizată pentru a se potrivi cascadelor tranzistorului sau când sursa de intrare are o rezistență ridicată la intrare (de exemplu, un pichip piezoelectric sau microfon condensator).

Două cuvinte despre cascade

Se întâmplă că este necesar să se mărească puterea de ieșire (adică, creșterea curentului colectorului). În acest caz, se utilizează includerea paralelă a numărului necesar de tranzistori.

Firește, ele trebuie să fie aproximativ aceleași în caracteristici. Dar trebuie să se reamintească că curentul total al colectorului total nu trebuie să depășească 1,6-1,7 din curentul limită al colectorului oricărui tranzistoare cascadă.
Cu toate acestea (datorită wrewolfului pentru remarcă), în cazul tranzistoarelor bipolare, nu se recomandă acest lucru. Deoarece cei doi tranzistori chiar pe unul numit cel puțin un pic, dar diferă unul de celălalt. În consecință, cu incluziune paralelă, curenții de diferite valori vor curge prin ele. Pentru a alinia aceste curenți în lanțurile de emițătoare ale tranzistoarelor, au pus rezistențe la echilibru. Cantitatea de rezistență a acestora este calculată astfel încât scăderea tensiunii pe ele în intervalul de curent de funcționare nu a fost mai mică de 0,7 V. Este clar că acest lucru duce la o deteriorare semnificativă a CPD a schemei.

Poate fi, de asemenea, necesar într-un tranzistor cu o sensibilitate bună și, în același timp, cu un coeficient de câștig bun. În astfel de cazuri, o cascadă a unui tranzistor sensibil, dar scăzut (în figură este VT1), care gestionează puterea unui om mai puternic (în figura - VT2).

Alte aplicații ale tranzistoarelor bipolare

Transistorii pot fi aplicați nu numai scheme de amplificare a semnalului. De exemplu, datorită faptului că pot lucra în moduri de saturație și decuplare, acestea sunt utilizate ca taste electronice. De asemenea, este posibilă utilizarea tranzistoarelor în circuitele generatorului de semnale. Dacă lucrează în modul cheie, semnalul dreptunghiular va fi generat și dacă în modul Amplificare, semnalul unei forme arbitrare în funcție de expunerea de control.

Marcare

Deoarece articolul a fost deja rupt până la un volum indecent deosebit, atunci, în acest moment, voi da pur și simplu două legături bune pentru care principalele sisteme de marcare ale dispozitivelor semiconductoare sunt pictate în detaliu (inclusiv tranzistoarele): http://kazus.ru/ Ghid / tranzistoare / Mark_all .html și file.xls (35 kB).

Comentarii utile:
http://habrahar.ru/blogs/easyElectronics/133136/2Comment_4419173.

Tag-uri: Adăugați etichete

Deci, diode de lucru

Aceasta este o figuri atât de complicate, transmiterea unui singur mod. Poate fi comparat cu mamelonul. Se utilizează, de exemplu, în redresoare, când curentul alternativ este constant. Sau când este necesar să se separe tensiunea inversă din partea directă. Uită-te la schema de programator (unde a existat un exemplu cu un divizor). Vedeți diode, așa cum credeți, de ce? Și totul este simplu. Într-un microcontroler, nivelurile logice sunt 0 și 5 volți, iar portul som este un minus 12 volți și zero plus 12 volți. Iată o diodă și reduce acest minus 12, formând 0 volți. Și din moment ce dioda din direcția directă conductivitatea nu este perfectă (în general depinde de tensiunea directă aplicată decât este mai mult, cu atât mai bine diode conduce curentul), apoi aproximativ 0,5-0,7 volți vor cădea la rezistență, reziduul , fiind rezistențe divoroase, vor fi de aproximativ 5,5 volți, ceea ce nu depășește limitele controlerului.
Concluziile diodei sunt numite anod și catod. Curent curge de la anod la catod. Amintiți-vă în cazul în care concluzia este foarte simplă: pe desemnarea condiționată a arogantului și bastonul de la lateral laaTODA ca și cum ar fi pictura scrisorii LA uite - LA| -. K \u003d catod! Și detaliile catodice sunt indicate de o bandă sau un punct.

Există un alt tip de diodă interesant - stabilirton.. Eu folosesc într-unul din articolele din trecut. Caracteristica sa este că în direcția înainte funcționează ca o diodă obișnuită, dar în opusul se rupe pe orice tensiune, de exemplu, cu 3,3 volți. Ca și supapa restrictivă a cazanului de abur, care se deschide când presiunea este depășită și streamingul de abur. Stabiliștii folosesc atunci când doresc să obțină tensiunea unei valori date, indiferent de tensiunile de intrare. Aceasta poate fi, de exemplu, o valoare de referință față de care există o comparație a semnalului de intrare. Acestea pot tăia semnalul de intrare la valoarea dorită sau îl pot folosi ca protecție. În schemele mele, am pus adesea o stabilire a nutriției controlerului la 5,5 volți, astfel încât, în cazul cărora dacă tensiunea va sări brusc, această stabilire a fost declarată prin excesul de el. Există, de asemenea, o astfel de fiară ca un supresor. Aceeași stabilire, doar mult mai puternică și adesea bidirecțională. Folosit pentru a proteja puterea.

Tranzistor.

Un lucru teribil, în copilărie, totul nu a putut înțelege cum funcționează, dar sa dovedit a fi simplu.
În general, tranzistorul poate fi comparat cu o supapă controlată, unde controlează cel mai ușor flux. A întors ușor mânerul și tone de rahat au fost mirosite de-a lungul țevilor, au deschis mai degrabă și acum totul în jurul sufocării necurate. Acestea. Ieșirea este proporțională cu intrarea înmulțită cu o anumită valoare. Această magnitudine este coeficientul de amplificare.
Aceste dispozitive sunt împărțite în câmp și bipolar.
În tranzistorul bipolar de acolo emițător, colector și baza (Consultați designul condițional). Emițătorul El cu săgeata, baza este indicată ca o zonă directă între emițător și colector. Între emițător și colector, există un curent ridicat de sarcină utilă, direcția curentă este determinată de săgeata de pe emițător. Dar între bază și emițător există un curent mic de control. Aproximativ vorbind, magnitudinea curentului de control afectează rezistența dintre colector și emițător. Tranzistorii bipolari sunt două tipuri: p-n-p și n-p-n Diferența principală este numai în direcția curentului prin intermediul acestora.

Tranzistorul de câmp diferă de bipolar deoarece rezistența la canalul dintre sursă și scurgere nu mai este determinată de curent, ci tensiunea de pe poartă. Recent, tranzistorii de teren au primit popularitate imensă (toate microprocesoarele sunt construite pe ele), pentru că Curenții din ele continuă microscopic, rolul crucial joacă tensiunea, ceea ce înseamnă că pierderea și disiparea căldurii sunt minime.

Pe scurt, tranzistorul vă va permite un semnal slab, de exemplu, de la poalele microcontrolerului ,. Dacă nu există suficientă consolidare a unui tranzistor, ele pot fi conectate prin cascade - una câte una, toate puternice și puternice. Și uneori suficient și un câmp puternic MOSFET. tranzistor. Uită-te, de exemplu, ca și în diagramele telefoanelor mobile, alerta vibrator este controlată. Acolo, ieșirea de la procesor merge la supapa de putere MOSFET. cheie