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바이폴라 트랜지스터 : 스위칭 회로. 공통 에미 터가있는 바이폴라 트랜지스터에서 스위칭하는 기법

3전극 반도체 소자의 한 유형은 바이폴라 트랜지스터입니다. 스위칭 회로는 전도성(홀 또는 전자) 및 수행하는 기능에 따라 다릅니다.

트랜지스터는 어떻게 작동합니까?

트랜지스터의 외부 및 내부 층은 각각 이미 터, 콜렉터 및베이스라고하는 공급 전극에 연결됩니다.

이미 터와 콜렉터는 동일합니다.전도성 유형이지만 후자의 불순물 도핑 정도는 훨씬 낮습니다. 이것은 허용 출력 전압의 증가를 보장합니다.

중간층인 베이스는 큰약하게 도핑 된 반도체로 만들어지기 때문에 저항. 그것은 컬렉터와의 상당한 접촉 영역을 가지고있어 접합의 역 바이어스로 인해 발생하는 열 제거를 개선하고 소수 캐리어 - 전자의 통과를 촉진합니다. 트랜지션 레이어가 동일한 원리를 기반으로 한다는 사실에도 불구하고 트랜지스터는 단일 종단 장치입니다. 동일한 전도성을 가진 극단층의 위치를 바꿀 때 반도체 장치의 유사한 매개 변수를 얻는 것은 불가능합니다.

바이폴라 트랜지스터 스위칭 회로는 다음을 수행할 수 있습니다.두 가지 상태로 유지하십시오. 열리거나 닫힐 수 있습니다. 활성 모드에서 트랜지스터가 켜지면 접합의 이미 터 바이어스가 순방향으로 수행됩니다. 예를 들어 n-p-n형 반도체 3극관에서 이를 시각적으로 고려하려면 아래 그림과 같이 소스에서 전압을 인가해야 합니다.

이 경우 교차하는 두 번째 수집기의 경계닫혀 있고 전류가 흐르지 않아야 합니다. 그러나 실제로는 전환이 서로 가깝고 상호 영향으로 인해 반대 현상이 발생합니다. 배터리의 "마이너스"가 이미 터에 연결되어 있기 때문에 개방 전이를 통해 전자가 기본 영역으로 들어가게되어 기본 캐리어 인 구멍과 부분적으로 재결합합니다. 기본 전류 I이 형성됩니다._비. 강할수록 비례적으로 더 많은 전류가 출력됩니다. 바이폴라 트랜지스터를 기반으로 하는 증폭기는 이 원리에 따라 작동합니다.

베이스를 통해서만 확산이 일어남전기장의 작용이 없기 때문에 전자의 움직임. 층의 미미한 두께(미크론)와 음으로 하전된 입자의 큰 농도 구배로 인해 기본 저항이 상당히 높지만 거의 모든 입자가 컬렉터 영역으로 떨어집니다. 거기에서 그들은 전이의 전기장에 의해 끌어 들여지고 활성 전달에 기여합니다. 컬렉터와 이미 터 전류는베이스에서 재결합으로 인한 약간의 전하 손실을 무시하면 서로 거의 같습니다. 나는_뭐라고 = 나_비 + 나_에.

트랜지스터 매개변수

전압 이득 U_EQ/ 유_배 및 현재: β = 나_에/나_비 (실제 값). 일반적으로 계수 β는 300 값을 초과하지 않지만 800 이상의 값에 도달할 수 있습니다.
입력 임피던스.
주파수 응답 - 주어진 주파수까지 트랜지스터의 성능. 그 이상에서는 과도 상태가 적용된 신호의 변화를 따라가지 못합니다.

바이폴라 트랜지스터: 스위칭 회로, 작동 모드

에 따라 작동 모드가 다릅니다.스키마는 어떻게 조합됩니까? 신호는 각 경우에 대해 두 지점에서 적용 및 제거되어야 하며 사용 가능한 출력은 세 개뿐입니다. 따라서 하나의 전극은 입력과 출력에 동시에 속해야 합니다. 이것이 바이폴라 트랜지스터가 켜는 방식입니다. 포함 계획: ABOUT, OE 및 OK.

1. 확인이 있는 계획

공통 컬렉터가 있는 바이폴라 트랜지스터를 켜는 방식: 신호가 저항 R에 공급됨_L, 컬렉터 회로에도 포함됩니다. 이러한 연결을 공통 컬렉터 회로라고 합니다.

이 옵션은 현재 게인만 생성합니다. 이미터 팔로워의 장점은 큰 입력 저항(10-500kOhm)을 생성하여 캐스케이드를 편리하게 일치시킬 수 있다는 것입니다.

2. OB와 계획

공통 기본 바이폴라 트랜지스터 스위칭 회로: 입력 신호는 C를 통해 옵니다.₁, 그리고 베이스 전극이 공통인 출력 컬렉터 회로에서 증폭이 제거된 후. 이 경우 OE 작업과 유사한 전압 이득이 생성됩니다.

단점은 작은 입력 저항(30~100옴)이며, OB 회로가 발진기로 사용됩니다.

3. OE와 계획

많은 경우 바이폴라 트랜지스터가 사용될 때 스위칭 회로는 주로 공통 이미 터로 만들어집니다. 공급 전압은 종단 저항 R을 통해 적용됩니다._L, 외부 전원 공급 장치의 음극은 이미 터에 연결됩니다.

입력의 가변 신호는 이미 터와 기본 전극 (V_에), 그리고 컬렉터 회로에서는 이미 더 커집니다(V_CE). 기본 회로 요소: 트랜지스터, 저항 R_L 및 외부 전력 증폭기 출력 회로. 보조: 커패시터 C₁, 입력 신호 회로로의 직류 통과를 방지하고 저항 R₁이를 통해 트랜지스터가 열립니다.

컬렉터 회로에서 트랜지스터 출력과 저항 R의 전압_L 함께 EMF의 값과 동일: V_참조 = 나_씨아르 자형_L + V_CE.

따라서 작은 신호 V_에 입력에서 상수의 변화 법칙이 설정됩니다.제어된 트랜지스터 변환기의 출력에서 AC에 전압을 공급합니다. 이 회로는 입력 전류를 20-100배, 전압을 10-200배 증가시킵니다. 따라서 위력도 증가합니다.

회로의 단점: 작은 입력 저항(500-1000옴). 이 때문에 증폭단의 형성에 문제가 생긴다. 출력 임피던스는 2-20kOhm입니다.

아래 다이어그램은 작동 방식을 보여줍니다.바이폴라 트랜지스터. 추가 조치를 취하지 않으면 과열 및 신호 주파수와 같은 외부 영향에 의해 성능이 크게 영향을 받습니다. 또한 이미 터를 접지하면 출력에서 비선형 왜곡이 발생합니다. 동작의 신뢰성을 높이기 위해 피드백, 필터 등을 회로에 연결하면 게인이 감소하지만 장치의 효율이 높아집니다.

작동 모드

트랜지스터의 기능은 연결된 전압 값의 영향을 받습니다. 공통 이미 터가있는 바이폴라 트랜지스터를 켜기 위해 이전에 제시된 회로를 사용하면 모든 작동 모드를 표시 할 수 있습니다.

1. 컷오프 모드

이 모드는 전압 값 V_BE0.7V로 감소합니다. 이 경우 베이스에 자유 전자가 없기 때문에 이미 터 접합이 닫히고 컬렉터 전류가 없습니다. 따라서 트랜지스터가 잠겨 있습니다.

2. 액티브 모드

베이스에 충분한 전압을 인가하면,트랜지스터를 열려면 이득의 크기에 따라 작은 입력 전류가 나타나고 출력 전류가 증가합니다. 그러면 트랜지스터가 증폭기로 작동합니다.

3. 채도 모드

모드는 트랜지스터가 활성과 다릅니다.완전히 열리고 컬렉터 전류가 가능한 최대 값에 도달합니다. 그 증가는 출력 회로에서 적용된 EMF 또는 부하를 변경해야만 달성할 수 있습니다. 베이스 전류가 변해도 컬렉터 전류는 변하지 않습니다. 포화 모드는 트랜지스터가 극도로 개방되어 있다는 사실이 특징이며 여기에서는 온 상태에서 스위치 역할을 합니다. 차단 및 포화 모드를 결합할 때 바이폴라 트랜지스터를 켜는 회로를 사용하면 도움을 받아 전자 키를 만들 수 있습니다.

모든 작동 모드는 그래프에 표시된 출력 특성의 특성에 따라 다릅니다.

OE가 있는 바이폴라 트랜지스터를 켜는 회로를 조립하면 명확하게 시연할 수 있습니다.

가능한 최대 컬렉터 전류와 공급 전압의 크기에 해당하는 세로축과 가로축에 세그먼트를 플로팅하면 V_참조, 그리고 그들의 끝을 함께 연결하면 로드 라인(빨간색)이 생깁니다. 다음과 같은 표현으로 설명됩니다._씨 = (V_참조- V_CE) / R_씨. 그림에서 컬렉터 전류를 결정하는 동작점 I_씨 및 전압 V_CE, 기본 전류가 증가함에 따라 부하 라인을 따라 아래에서 위로 이동합니다._에서.

V축 사이 영역_CE 및 첫 번째 출력 특성(음영 처리), 여기서 I_에서 = 0은 컷오프 모드를 나타냅니다. 이 경우 역전류 I_씨 무시할 수 있고 트랜지스터가 닫힙니다.

점 A에서 가장 높은 특성은 직접 하중과 교차하고 그 후에 I가 추가로 증가합니다._에서 컬렉터 전류는 변하지 않습니다. 그래프의 포화 영역은 I 축 사이의 음영 영역입니다._씨 그리고 가장 멋진 기능.

트랜지스터는 다른 모드에서 어떻게 동작합니까?

트랜지스터는 입력 회로에 들어가는 가변 또는 일정한 신호로 작동합니다.

바이폴라 트랜지스터: 스위칭 회로, 증폭기

대부분의 경우 트랜지스터는 다음과 같은 역할을 합니다.증폭기. 입력의 가변 신호는 출력 전류의 변화로 이어집니다. 여기에서 OK 또는 OE로 구성표를 적용할 수 있습니다. 출력 회로에서 신호에는 부하가 필요합니다. 일반적으로 출력 콜렉터 회로에 설치된 저항을 사용합니다. 올바르게 선택하면 출력 전압이 입력보다 훨씬 높아집니다.

증폭기의 작동은 타이밍 다이어그램에서 명확하게 볼 수 있습니다.