Διπολικά τρανζίστορ: κύκλωμα μεταγωγής. Το κύκλωμα του διπολικού τρανζίστορ με κοινό πομπό

Ένας τύπος συσκευής ημιαγωγών τριών ηλεκτροδίων είναι τα διπολικά τρανζίστορ. Τα κυκλώματα μεταγωγής εξαρτώνται από το είδος της αγωγιμότητας που έχουν (τρύπα ή ηλεκτρονικά) και τις λειτουργίες που εκτελούν.

Ταξινόμηση

Τα τρανζίστορ χωρίζονται σε ομάδες:

1. Με βάση τα υλικά: το αρσενίδιο του γαλλίου και το πυρίτιο χρησιμοποιούνται συχνότερα.
2. Με συχνότητα σήματος: χαμηλή (έως 3 MHz), μεσαία (έως 30 MHz), υψηλή (έως 300 MHz), εξαιρετικά υψηλή (πάνω από 300 MHz).
3. Σύμφωνα με τη μέγιστη απορρόφηση ισχύος: έως 0,3 W, έως 3 W, περισσότερο από 3 W.
4. Ανά τύπο συσκευής: τρία συνδεδεμένα στρώματα ημιαγωγών με εναλλασσόμενες αλλαγές στις μεθόδους προώθησης και αντίστροφης αγωγιμότητας ακαθαρσίας.

Πώς λειτουργούν τα τρανζίστορ;

Τα εξωτερικά και εσωτερικά στρώματα του τρανζίστορ συνδέονται με τα ηλεκτρόδια μολύβδου, που ονομάζονται αντίστοιχα ο πομπός, ο συλλέκτης και η βάση.

Οι εκπομπές και ο συλλέκτης είναι οι ίδιοιείδη αγωγιμότητας, αλλά ο βαθμός ντόπινγκ με ακαθαρσίες στην τελευταία είναι πολύ χαμηλότερος. Αυτό εξασφαλίζει αύξηση της επιτρεπόμενης τάσης εξόδου.

Η βάση, που είναι το μεσαίο στρώμα, έχει ένα μεγάλοαντοχή, καθώς είναι κατασκευασμένο από ελαφρώς νωπό ημιαγωγό. Έχει μια σημαντική περιοχή επαφής με τον συλλέκτη, η οποία βελτιώνει την απομάκρυνση της θερμότητας που απελευθερώνεται λόγω της αντίστροφης μεροληψίας της μετάβασης και διευκολύνει επίσης τη διέλευση των μειονοτικών φορέων - ηλεκτρονίων. Παρά το γεγονός ότι τα στρώματα μετάβασης βασίζονται στην ίδια αρχή, το τρανζίστορ είναι μια μη ισορροπημένη συσκευή. Όταν αλλάζετε τις θέσεις των ακραίων στρωμάτων με την ίδια αγωγιμότητα, είναι αδύνατο να αποκτήσετε παρόμοιες παραμέτρους μιας συσκευής ημιαγωγών.

Τα κυκλώματα μεταγωγής διπολικών τρανζίστορ είναι ικανάκρατήστε το σε δύο καταστάσεις: μπορεί να είναι ανοιχτό ή κλειστό. Στην ενεργή λειτουργία, όταν το τρανζίστορ είναι ενεργοποιημένο, η πόλωση του πομπού της διασταύρωσης γίνεται προς τα εμπρός. Για να το μελετήσετε ξεκάθαρα, για παράδειγμα, σε μια ημιαγωγό τρίδιο του τύπου n-p-n, πρέπει να εφαρμοστεί τάση σε αυτό από πηγές, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Το όριο στη δεύτερη διασταύρωση συλλεκτών ταυτόχρονακλειστό και δεν πρέπει να ρέει ρεύμα. Στην πράξη, το αντίθετο συμβαίνει λόγω της στενής θέσης των μεταβάσεων μεταξύ τους και της αμοιβαίας επιρροής τους. Δεδομένου ότι το "μείον" της μπαταρίας είναι συνδεδεμένο με τον πομπό, η ανοιχτή σύνδεση επιτρέπει στα ηλεκτρόνια να εισέλθουν στη βασική ζώνη, όπου ανασυνδυάζονται μερικώς με τρύπες - τους κύριους φορείς. Το ρεύμα βάσης Ι σχηματίζεται_β... Όσο ισχυρότερο είναι, το αναλογικά μεγαλύτερο είναι το ρεύμα εξόδου. Οι διπολικοί ενισχυτές τρανζίστορ λειτουργούν σε αυτήν την αρχή.

Μόνο η διάχυση γίνεται μέσω της βάσης.κίνηση ηλεκτρονίων, αφού δεν υπάρχει δράση ηλεκτρικού πεδίου Λόγω του ασήμαντου πάχους στρώσης (μικρά) και της μεγάλης τιμής της βαθμίδας συγκέντρωσης των αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων, σχεδόν όλα πέφτουν στην περιοχή του συλλέκτη, αν και η αντίσταση της βάσης είναι αρκετά υψηλή. Εκεί προσελκύονται από το ηλεκτρικό πεδίο μετάβασης, το οποίο προωθεί την ενεργή μεταφορά τους. Τα ρεύματα συλλέκτη και εκπομπού είναι σχεδόν ισότιμα ​​μεταξύ τους, εάν παραμελούμε την ασήμαντη απώλεια χρεώσεων που προκαλείται από τον ανασυνδυασμό στη βάση: I_εω = Και_β + Εγώ_να.

Παράμετροι τρανζίστορ

1. Αύξηση τάσης U_ισοδ/ U_μπέι και ρεύμα: β = I_να/ ΕΓΩ_β (πραγματικές τιμές). Συνήθως, ο συντελεστής β δεν υπερβαίνει τα 300, αλλά μπορεί να φτάσει τα 800 και υψηλότερα.
2. Αντίσταση εισόδου.
3. Απόκριση συχνότητας - η λειτουργικότητα του τρανζίστορ έως μια δεδομένη συχνότητα, όταν ξεπερνάει τις μεταβατικές διεργασίες σε αυτό δεν συμβαδίζει με τις αλλαγές στο παρεχόμενο σήμα.

Διπολικό τρανζίστορ: κυκλώματα εναλλαγής, τρόποι λειτουργίας

Οι τρόποι λειτουργίας διαφέρουν ανάλογα με τοπώς συναρμολογείται το κύκλωμα. Το σήμα πρέπει να εφαρμοστεί και να αφαιρεθεί σε δύο σημεία για κάθε περίπτωση και υπάρχουν μόνο τρεις ακίδες. Συνεπώς, ένα ηλεκτρόδιο πρέπει ταυτόχρονα να ανήκει στην είσοδο και την έξοδο. Αυτό ενεργοποιεί τα διπολικά τρανζίστορ. Σχέδια ένταξης: OB, OE και OK.

1. Σχέδιο με ΟΚ

Σχέδιο για την ενεργοποίηση ενός διπολικού τρανζίστορ με έναν κοινό συλλέκτη: το σήμα πηγαίνει στην αντίσταση R_L, το οποίο περιλαμβάνεται επίσης στο κύκλωμα συλλεκτών. Αυτή η σύνδεση ονομάζεται κοινό κύκλωμα συλλεκτών.

Αυτή η επιλογή δημιουργεί μόνο τρέχον κέρδος. Το πλεονέκτημα του οπαδού του πομπού είναι η δημιουργία μιας μεγάλης αντίστασης εισόδου (10-500 kOhm), η οποία καθιστά δυνατή την εύκολη αντιστοίχιση των σταδίων.

2. Σχέδιο με OB

Σχέδιο ενεργοποίησης ενός διπολικού τρανζίστορ με κοινή βάση: το σήμα εισόδου έρχεται μέσω του C₁, και αφού αφαιρεθεί η ενίσχυση στο κύκλωμα συλλέκτη εξόδου, όπου το βασικό ηλεκτρόδιο είναι κοινό. Σε αυτήν την περίπτωση, δημιουργείται ένα κέρδος τάσης παρόμοιο με αυτό που λειτουργεί με έναν ΟΕ.

Το μειονέκτημα είναι η χαμηλή αντίσταση της εισόδου (30-100 Ohm) και το κύκλωμα με OB χρησιμοποιείται ως ταλαντωτής.

3. Σχέδιο με ΟΕ

Σε πολλές περιπτώσεις, όταν χρησιμοποιούνται διπολικά τρανζίστορ, τα κυκλώματα μεταγωγής γίνονται κυρίως με έναν κοινό πομπό. Η τάση τροφοδοσίας παρέχεται μέσω της αντίστασης έλξης R_Lκαι ο αρνητικός πόλος της εξωτερικής τροφοδοσίας συνδέεται με τον πομπό.

Ένα εναλλασσόμενο σήμα από την είσοδο πηγαίνει στα ηλεκτρόδια πομπού και βάσης (V_σε), και στο κύκλωμα συλλέκτη γίνεται μεγαλύτερη στην τιμή (V_CE). Βασικά στοιχεία κυκλώματος: τρανζίστορ, αντίσταση R_L και ένα κύκλωμα εξόδου ενισχυτή εξωτερικά. Βοηθητικός: πυκνωτής C₁, που εμποδίζει τη διέλευση συνεχούς ρεύματος στο κύκλωμα του εφαρμοζόμενου σήματος εισόδου, και την αντίσταση R₁μέσω του οποίου ανοίγει το τρανζίστορ.

Στο κύκλωμα συλλέκτη, η τάση στην έξοδο του τρανζίστορ και κατά μήκος της αντίστασης R_L μαζί είναι ίση με την τιμή του EMF: V_CC = Και_ντοP_L + V._CE.

Έτσι, ένα μικρό σήμα V_σε στην είσοδο, ο νόμος της παραλλαγής της σταθεράςπαροχή τάσης σε εναλλαγή στην έξοδο του ελεγχόμενου μετατροπέα τρανζίστορ. Το κύκλωμα παρέχει αύξηση στο ρεύμα εισόδου 20-100 φορές και τάση - 10-200 φορές. Κατά συνέπεια, η ισχύς αυξάνεται επίσης.

Μειονέκτημα του κυκλώματος: χαμηλή αντίσταση εισόδου (500-1000 ohms). Για αυτόν τον λόγο, υπάρχουν προβλήματα στο σχηματισμό των σταδίων ενίσχυσης. Η αντίσταση εξόδου είναι 2-20 kOhm.

Τα παρακάτω διαγράμματα δείχνουν πώςδιπολικό τρανζίστορ. Εάν δεν λάβετε πρόσθετα μέτρα, εξωτερικές επιδράσεις όπως υπερθέρμανση και συχνότητα σήματος θα επηρεάσουν σημαντικά την απόδοσή τους. Επίσης, η γείωση εκπομπής δημιουργεί αρμονική παραμόρφωση στην έξοδο. Για να αυξήσετε την αξιοπιστία της λειτουργίας, τα σχόλια, τα φίλτρα κ.λπ. συνδέονται στο κύκλωμα. Σε αυτήν την περίπτωση, το κέρδος μειώνεται, αλλά η συσκευή γίνεται πιο αποτελεσματική

Λειτουργίες λειτουργίας

Η λειτουργία του τρανζίστορ επηρεάζεται από την τιμή της συνδεδεμένης τάσης. Όλοι οι τρόποι λειτουργίας μπορούν να εμφανιστούν εάν χρησιμοποιείται το κύκλωμα που παρουσιάστηκε προηγουμένως για την ενεργοποίηση ενός διπολικού τρανζίστορ με κοινό πομπό.

1. Λειτουργία αποκοπής

Αυτή η λειτουργία δημιουργείται όταν η τιμή τάσης V_ΕΙΝΑΙ μειώνεται στα 0,7 V. Σε αυτήν την περίπτωση, η σύνδεση του πομπού κλείνει και δεν υπάρχει ρεύμα συλλέκτη, καθώς δεν υπάρχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια στη βάση. Έτσι, το τρανζίστορ είναι κλειδωμένο.

2. Ενεργή λειτουργία

Εάν εφαρμοστεί αρκετή τάση στη βάση,για να ανοίξετε το τρανζίστορ, εμφανίζεται ένα μικρό ρεύμα εισόδου και αυξημένη έξοδος, ανάλογα με το μέγεθος του κέρδους. Τότε το τρανζίστορ θα λειτουργήσει ως ενισχυτής.

3. Λειτουργία κορεσμού

Η λειτουργία διαφέρει από την ενεργή κατάσταση στο ότι το τρανζίστορανοίγει εντελώς και το ρεύμα συλλέκτη φτάνει στη μέγιστη δυνατή τιμή. Η αύξηση του μπορεί να επιτευχθεί μόνο με την αλλαγή του εφαρμοσμένου EMF ή του φορτίου στο κύκλωμα εξόδου. Όταν αλλάζει το ρεύμα βάσης, το ρεύμα συλλέκτη δεν αλλάζει. Η λειτουργία κορεσμού χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι το τρανζίστορ είναι εξαιρετικά ανοιχτό και εδώ χρησιμεύει ως διακόπτης στην κατάσταση ενεργοποίησης. Τα κυκλώματα για την ενεργοποίηση διπολικών τρανζίστορ όταν συνδυάζουν τρόπους κοπής και κορεσμού καθιστούν δυνατή τη δημιουργία ηλεκτρονικών κλειδιών με τη βοήθειά τους.

Όλοι οι τρόποι λειτουργίας εξαρτώνται από τη φύση των χαρακτηριστικών εξόδου που φαίνονται στο γράφημα.

Μπορούν να αποδειχθούν με σαφήνεια εάν συναρμολογηθεί ένα κύκλωμα για την ενεργοποίηση ενός διπολικού τρανζίστορ με ΟΕ.

Εάν αναβάλουμε στους άξονες των τεταγμένων και των τετμημάτων τα τμήματα που αντιστοιχούν στο μέγιστο δυνατό ρεύμα συλλέκτη και την τιμή της τάσης τροφοδοσίας V_CCκαι, στη συνέχεια, συνδέστε τα άκρα τους μεταξύ τους, έχετε μια γραμμή φόρτωσης (κόκκινο) Περιγράφεται από την έκφραση: I_ντο = (V_CC - Β_CE) / Ρ_ντο... Από το σχήμα προκύπτει ότι το σημείο λειτουργίας που καθορίζει το ρεύμα συλλέκτη I_ντο και τάση V_CE, θα μετατοπιστεί κατά μήκος της γραμμής φόρτωσης από κάτω προς τα πάνω με την αύξηση του ρεύματος βάσης I_Στο.

Ζώνη μεταξύ του άξονα V_CE και το πρώτο χαρακτηριστικό εξόδου (σκιασμένο), όπου I_Στο = 0, χαρακτηρίζει τη λειτουργία διακοπής. Σε αυτήν την περίπτωση, το αντίστροφο ρεύμα I_ντο αμελητέο και το τρανζίστορ είναι απενεργοποιημένο.

Το ανώτερο χαρακτηριστικό στο σημείο Α τέμνει με το άμεσο φορτίο, μετά από αυτό, με μια περαιτέρω αύξηση στο I_Στο το ρεύμα συλλέκτη δεν αλλάζει πια. Η ζώνη κορεσμού στο γράφημα είναι η σκιασμένη περιοχή μεταξύ του άξονα Ι_ντο και το πιο όμορφο χαρακτηριστικό.

Πώς συμπεριφέρεται το τρανζίστορ σε διαφορετικούς τρόπους;

Το τρανζίστορ λειτουργεί με μεταβλητά ή σταθερά σήματα που εισέρχονται στο κύκλωμα εισόδου.

Διπολικό τρανζίστορ: κυκλώματα μεταγωγής, ενισχυτής

Ως επί το πλείστον, το τρανζίστορ χρησιμεύει ωςενισχυτής. Ένα εναλλασσόμενο σήμα στην είσοδο οδηγεί σε αλλαγή στο ρεύμα εξόδου του. Εδώ μπορείτε να εφαρμόσετε σχήματα με ΟΚ ή με ΟΕ. Το σήμα απαιτεί φορτίο στο κύκλωμα εξόδου. Συνήθως χρησιμοποιείται μια αντίσταση εγκατεστημένη στο κύκλωμα συλλέκτη εξόδου. Εάν επιλεγεί σωστά, η τάση εξόδου θα είναι σημαντικά υψηλότερη από την τάση εισόδου.

Η λειτουργία του ενισχυτή είναι σαφώς ορατή στα διαγράμματα χρονισμού.

Όταν τα παλμικά σήματα μετατρέπονται, η λειτουργία παραμένει η ίδια με εκείνη των ημιτονοειδών. Η ποιότητα μετατροπής των αρμονικών συστατικών τους καθορίζεται από τα χαρακτηριστικά συχνότητας των τρανζίστορ.

Λειτουργία εναλλαγής

Οι διακόπτες τρανζίστορ έχουν σχεδιαστεί γιαανέπαφη εναλλαγή συνδέσεων σε ηλεκτρικά κυκλώματα. Η αρχή είναι μια σταδιακή αλλαγή στην αντίσταση του τρανζίστορ. Ο διπολικός τύπος είναι αρκετά κατάλληλος για τις βασικές απαιτήσεις της συσκευής.

Συμπέρασμα

Τα στοιχεία ημιαγωγών χρησιμοποιούνται σε κυκλώματαμετατροπή ηλεκτρικών σημάτων. Οι καθολικές δυνατότητες και μια μεγάλη ταξινόμηση επιτρέπουν την ευρεία χρήση διπολικών τρανζίστορ. Τα διαγράμματα σύνδεσης καθορίζουν τις λειτουργίες και τους τρόπους λειτουργίας τους. Πολλά εξαρτώνται επίσης από τα χαρακτηριστικά.

Τα βασικά κυκλώματα για την ενεργοποίηση διπολικών τρανζίστορ ενισχύουν, δημιουργούν και μετατρέπουν σήματα εισόδου, αλλά και αλλάζουν ηλεκτρικά κυκλώματα.