טרנזיסטורים דו קוטביים: מעגלי מיתוג. תוכנית של טרנזיסטור דו קוטבי עם פולט משותף

סוג אחד של התקן מוליך למחצה בעל שלוש אלקטרודות הוא טרנזיסטורים דו קוטביים. מעגלי מיתוג תלויים במוליכות שלהם (חור או אלקטרוני) ובתפקודים שהם מבצעים.

קפה

טרנזיסטורים מחולקים לקבוצות:

1. מבוסס על חומרים: גליום ארסניד וסיליקון הם הנפוצים ביותר.
2. בתדירות האות: נמוך (עד 3 מגה-הרץ), בינוני (עד 30 מגה-הרץ), גבוה (עד 300 מגה-הרץ), גבוה במיוחד (מעל 300 מגה-הרץ).
3. פיזור הספק מרבי: עד 0.3 וואט, עד 3 וואט, יותר מ -3 וואט.
4. לפי סוג התקן: שלוש שכבות מוליכות למחצה מחוברות עם שינויים מתחלפים במצב קדימה ואחור של מוליכות טומאה.

כיצד פועלים טרנזיסטורים?

השכבות החיצוניות והפנימיות של הטרנזיסטור מחוברות לאלקטרודות העופרת, הנקראות בהתאמה פולט, אספן ובסיס.

פולט ואספן אינם נבדלים זה מזהסוגים של מוליכות, אך מידת הסמים עם זיהומים אצל האחרונה נמוכה בהרבה. זה מבטיח עלייה במתח המוצא המותר.

לבסיס, שהוא השכבה האמצעית, יש גדולהתנגדות, מכיוון שהיא עשויה ממוליכים למחצה מסוממים קלות. יש לו שטח מגע משמעותי עם הקולט, מה שמשפר את הסרת החום המשתחרר עקב ההטיה ההפוכה של המעבר, ומאפשר מעבר של נושאי מיעוט - אלקטרונים. למרות העובדה ששכבות המעבר מבוססות על אותו עיקרון, הטרנזיסטור הוא מכשיר לא מאוזן. כאשר משנים את המקומות של השכבות הקיצוניות באותה מוליכות, אי אפשר להשיג פרמטרים דומים של מכשיר מוליך למחצה.

מעגלים למיתוג טרנזיסטור דו קוטבי מסוגליםלשמור אותו בשתי מצבים: הוא יכול להיות פתוח או סגור. במצב פעיל, כאשר הטרנזיסטור פועל, הטיית הפולט של הצומת נעשית בכיוון קדימה. כדי לשקול זאת בבירור, למשל, על טריודה של מוליכים למחצה מסוג n-p-n, יש להחיל עליה מתח ממקורות, כפי שמוצג באיור להלן.

הגבול בצומת האספנים השני הואסגור, ושום זרם לא אמור לזרום דרכו. אך בפועל, ההפך מתרחש עקב קרבת המעברים זה לזה והשפעתם ההדדית. מכיוון ש"מינוס "הסוללה מחובר לפולט, הצומת הפתוח מאפשר לאלקטרונים להיכנס לאזור הבסיס, שם הם מתחברים חלקית מחדש עם חורים - המובילים העיקריים. בסיס זרם I_.ב... ככל שהוא חזק יותר, כך זרם המוצא גדול יותר באופן יחסי. מגברים המבוססים על טרנזיסטורים דו-קוטביים עובדים על עיקרון זה.

רק דיפוזיה מתרחשת דרך הבסיס.תנועה של אלקטרונים, מכיוון שאין פעולה של שדה חשמלי. בשל עובי השכבה הלא משמעותי (מיקרון) והערך הגדול של שיפוע הריכוז של חלקיקים טעונים שלילית, כמעט כולם נופלים לשטח הקולט, אם כי עמידות הבסיס גבוהה למדי. לשם הם נמשכים על ידי השדה החשמלי המעבר, המאפשר את העברם האקטיבי. זרמי האספן והפולט שווים זה לזה כמעט אם אנו מזניחים את אובדן המטענים הבלתי משמעותי שנגרם על ידי רקומבינציה בבסיס: אני_אה = אני_.ב + אני_post.

פרמטרים טרנזיסטורים

1. רווח מתח U_{שווה ערך}/ U_ביי וזרם: β = אני_post/ אני_.ב (ערכים בפועל). בדרך כלל מקדם β אינו עולה על 300, אך יכול להגיע ל 800 ומעלה.
2. עכבת קלט.
3. תגובת תדרים - יכולת ההפעלה של הטרנזיסטור עד לתדר נתון, שמעליו התהליכים החולפים בו אינם עומדים בקצב השינויים באות המסופק.

טרנזיסטור דו קוטבי: החלפת מעגלים, מצבי הפעלה

מצבי ההפעלה שונים בהתאםכיצד מורכב המעגל. יש להחיל את האות ולהסיר אותו בשתי נקודות לכל מקרה, ויש רק שלושה מסופים זמינים. מכאן מכך נובע כי אלקטרודה אחת חייבת להשתייך בו זמנית לקלט ולפלט. זה מפעיל כל טרנזיסטורים דו-קוטביים. תוכניות הכללה: OB, OE ו- OK.

1. תוכנית עם אישור

תוכנית להפעלת טרנזיסטור דו קוטבי עם קולט משותף: האות עובר לנגד R_L, שנכלל גם במעגל האספנים. חיבור זה נקרא מעגל אספנים משותף.

אפשרות זו יוצרת רק רווח נוכחי. היתרון של העוקב הפולט הוא יצירת עמידות קלט גדולה (10-500 kOhm), המאפשרת התאמה נוחה לשלבים.

2. תוכנית עם OB

תוכנית להפעלת טרנזיסטור דו קוטבי עם בסיס משותף: אות הכניסה מגיע דרך C₁, ולאחר הגברה מוסר במעגל אספן הפלט, שם האלקטרודה הבסיסית נפוצה. במקרה זה נוצר רווח מתח בדומה לעבודה עם OE.

החיסרון הוא ההתנגדות הנמוכה של הקלט (30-100 אוהם), והמעגל עם OB משמש כמתנד.

3. תוכנית עם OE

במקרים רבים, כאשר משתמשים בטרנזיסטורים דו-קוטביים, מעגלי מיתוג מיוצרים בעיקר עם פולט נפוץ. מתח האספקה ​​מסופק דרך הנגד המושך R_L, והקוטב השלילי של ספק הכוח החיצוני מחובר לפולט.

אות מתחלף מהכניסה עובר לפולטות ולאלקטרודות הבסיס (V._ב), ובמעגל הקולט הוא הופך להיות גדול יותר בערכו (V_{לִספִירַת הַנוֹצרִים}). אלמנטים מעגל בסיסיים: טרנזיסטור, נגד R_L ומעגל יציאת מגבר המופעל חיצונית. עזר: קבלים C₁, המונע מעבר זרם ישר למעגל אות הכניסה המופעל, והנגד R₁דרכו הטרנזיסטור נפתח.

במעגל הקולט, המתח ביציאת הטרנזיסטור ונגד הנגד R_L יחד שווים לערך EMF: V._CC = אני_עםR_L + ב_{לִספִירַת הַנוֹצרִים}.

לפיכך, אות קטן V._ב בכניסה, חוק השונות של הקבועמתח אספקה ​​למתח מתחלף ביציאת ממיר הטרנזיסטור הנשלט. המעגל מספק עלייה בזרם הכניסה פי 20-100, ומתח - פי 10-200. בהתאם לכך, גם הכוח גדל.

חסרון המעגל: התנגדות קלט נמוכה (500-1000 אוהם). מסיבה זו, ישנן בעיות ביצירת שלבי הגברה. עכבת המוצא היא 2-20 kΩ.

התרשימים שלהלן מראים כיצדטרנזיסטור דו קוטבי. אם לא ננקטים אמצעים נוספים, השפעות חיצוניות כגון התחממות יתר ותדירות האות ישפיעו רבות על ביצועיהם. כמו כן, הארקת פולט יוצרת עיוות הרמוני ביציאה. כדי להגביר את אמינות הפעולה, פידבקים, פילטרים וכו 'מחוברים במעגל. במקרה זה, הרווח פוחת, אך המכשיר הופך ליעיל יותר.

דרכי פעולה

תפקוד הטרנזיסטור מושפע מערך המתח המחובר. ניתן להציג את כל מצבי הפעולה אם משתמשים במעגל שהוצג בעבר להפעלת טרנזיסטור דו קוטבי עם פולט משותף.

1. מצב ניתוק

מצב זה נוצר כאשר ערך המתח V._{לִהיוֹת} יורד ל 0.7 V. במקרה זה, צומת הפולט נסגר, ואין זרם אספן, מכיוון שאין אלקטרונים חופשיים בבסיס. לפיכך, הטרנזיסטור נעול.

2. מצב פעיל

אם מוחל מספיק מתח על הבסיס,לפתיחת הטרנזיסטור מופיע זרם קלט קטן ויציאה מוגברת, תלוי בגודל הרווח. ואז הטרנזיסטור ישמש כמגבר.

3. מצב רוויה

המצב שונה מהמצב הפעיל בכך שהטרנזיסטורנפתח לחלוטין וזרם הקולט מגיע לערך המרבי האפשרי. ניתן להשיג את הגידול שלו רק על ידי שינוי ה- EMF או העומס המופעל במעגל הפלט. כאשר זרם הבסיס משתנה, זרם הקולט אינו משתנה. מצב הרוויה מאופיין בכך שהטרנזיסטור פתוח ביותר, וכאן הוא משמש כמתג במצב פועל. מעגלים להפעלת טרנזיסטורים דו קוטביים בשילוב מצבי חיתוך ורוויה מאפשרים ליצור מפתחות אלקטרוניים בעזרתם.

כל מצבי הפעולה תלויים באופי מאפייני הפלט המוצגים בתרשים.

ניתן להדגים אותם בבירור אם מורכב מעגל להפעלת טרנזיסטור דו קוטבי עם OE.

אם אנו מניחים את צירי האורדנים וההתפלדות של הסגמנטים המתאימים לזרם האספנות המרבי האפשרי ולערך מתח האספקה ​​V_CCואז מחברים את קצותיהם זה לזה, מקבלים קו עומס (אדום). זה מתואר בביטוי: אני_עם = (ב_CC - IN_{לִספִירַת הַנוֹצרִים}) / ר_עם... מהאיור עולה כי נקודת ההפעלה הקובעת את זרם הקולט אני_עם ומתח V._{לִספִירַת הַנוֹצרִים}, יעבור לאורך קו העומס מלמטה למעלה עם זרם הבסיס הגדל אני_ב.

אזור בין ציר V_{לִספִירַת הַנוֹצרִים} ומאפיין הפלט הראשון (מוצל), שבו אני_ב = 0, מאפיין את מצב הניתוק. במקרה זה, הזרם ההפוך אני_עם זניח, והטרנזיסטור סגור.

המאפיין העליון בנקודה A מצטלב עם העומס הישיר, ולאחריו, עם עלייה נוספת ב- I_ב זרם האספן אינו משתנה יותר. אזור הרוויה בגרף הוא האזור המוצלל בין ציר ה- I_עם והמאפיין הכי מגניב.

כיצד הטרנזיסטור מתנהג במצבים שונים?

הטרנזיסטור פועל עם אותות משתנים או קבועים הנכנסים למעגל הקלט.

טרנזיסטור דו קוטבי: מיתוג מעגלים, מגבר

לרוב, הטרנזיסטור משמש כ-מַגבֵּר. אות מתחלף בכניסה מוביל לשינוי בזרם היציאה שלו. כאן אתה יכול ליישם תוכניות עם OK או OE. האות דורש עומס במעגל הפלט. בדרך כלל משתמשים בנגד המותקן במעגל אספן הפלט. אם נבחר כהלכה, מתח המוצא יהיה גבוה משמעותית ממתח הכניסה.

פעולת המגבר נראית בבירור בתרשימי התזמון.

כאשר ממירים אותות פועמים, המצב נשאר זהה לאלה של סינוסים. איכות ההמרה של מרכיביהם ההרמוניים נקבעת על ידי מאפייני התדר של הטרנזיסטורים.

הפעלת מצב מתג

מתגי טרנזיסטור מיועדים למיתוג חיבורים ללא מגע במעגלים חשמליים. העיקרון הוא שינוי שלבי בהתנגדות הטרנזיסטור. הסוג הדו קוטבי מתאים למדי לדרישות המכשירים העיקריות.

מסקנה

משתמשים במרכיבי מוליכים למחצההמרת אותות חשמליים. יכולות אוניברסליות וסיווג גדול מאפשרים שימוש נרחב בטרנזיסטורים דו קוטביים. דיאגרמות חיבור קובעות את פונקציות ומצבי ההפעלה שלהם. הרבה תלוי גם במאפיינים.

מעגלים בסיסיים להפעלת טרנזיסטורים דו קוטביים מגבירים, מייצרים וממירים אותות קלט, וגם מחליפים מעגלים חשמליים.