Bipolarni tranzistorji: stikalna vezja. Shema vklapljanja bipolarnega tranzistorja s skupnim oddajnikom

Ena vrsta tri elektrode polprevodniške naprave

Razvrstitev

Tranzistorji so razdeljeni v skupine:

1. Na osnovi materialov se najpogosteje uporabljajo galijev arzenid in silicij.
2. Z frekvenco signala: nizka (do 3 MHz), srednja (do 30 MHz), visoka (do 300 MHz), ultra visoko (nad 300 MHz).
3. Glede na maksimalno odvajanje moči: do 0,3 W, do 3 W, več kot 3 vati.
4. Glede na vrsto naprave: trije povezani plasti polprevodnika s spremembo variacije neposrednih in inverznih metod prevajanja nečistoč.

Kako delujejo tranzistorji?

Zunanje in notranje plasti tranzistorja sta povezana z elektrodami, ki jih imenujemo oddajnik, zbiralnik in podstavek.

Emiter in kolektor se pri vrstah prevodnosti ne razlikujeta, vendar je stopnja dopinga z nečistočami v slednjem precej nižja. To zagotavlja povečanje dovoljene izhodne napetosti.

Podstavek, ki je srednji sloj, ima veliko upornost, ker je izdelan iz polprevodnika s šibkim dopingom. Ima veliko kontaktno površino s kolektorja, ki izboljša odvod toplote nastane zaradi povratne nagne prehod, in olajšuje prehod manjšinske prevoznikov - elektrone. Kljub dejstvu, da prehodne plasti temeljijo na enem načelu, je tranzistor asimetrična naprava. Pri menjavi mest zunanjih slojev z enako prevodnostjo ni mogoče dobiti analognih parametrov polprevodniške naprave.

Sheme vključitve bipolarni tranzistorji lahko ga podpirajo v dveh državah: lahko je odprt ali zaprt. V aktivnem načinu, ko je tranzistor odprt, je premik v smeri smeri naprej. Za ponazoritev tega menijo, na primer, vrste tranzistor N-p-N, je treba uporabljati napetosti iz vira, kot je prikazano spodaj.

Meja na drugem zbiralnem križišču je zaprta in prek njega tok ne sme teči. Toda v praksi se nasprotno dogaja zaradi tesne lokacije prehodov med seboj in njihovega medsebojnega vpliva. Ker je emitor priključen na "minus" verižnim odprtim prehodom omogoča elektroni teče v osnovnem pasu, kjer so delne rekombinacijo z luknjami - glavni nosilci. Osnovni tok I_b. Čim močnejši je, bolj proporcionalen je izhodni tok. Po tem načelu ojačevalniki delujejo na bipolarni tranzistorji.

Skozi podnožje je izključno difuzijsko gibanje elektronov, saj ni nobenega delovanja električnega polja. Zaradi nepomembne debeline plasti (mikronov) in velike velikosti gradient koncentracije negativno nabiti delci, skoraj vsi od njih spadajo v zbirno regijo, čeprav je odpornost baze dovolj velika. Tam jih vleče električno polje tranzicije, kar prispeva k njihovemu aktivnemu prenosu. Kolektorji in oddajni tokovi so praktično enaki drugemu, če zanemarimo nepomembno izgubo stroškov, ki jih povzroča rekombinacija v osnovni enoti: I_e = Jaz_b + Jaz_do.

Parametri tranzistorjev

1. Faktorji za ojačitev napetosti U_ekv/ U_biti in tok: beta- = jaz_do/ Jaz_b (dejanske vrednosti). Ponavadi razmerje beta- ne presega 300, vendar lahko doseže 800 ali več.
2. Vhodni upor.
3. Frekvenčni odziv - delovanje tranzistorja na določeno frekvenco, pri kateri presežni prehodi v njem ne sledijo spremembam v dobljenem signalu.

Bipolarni tranzistor: stikalna vezja, načini delovanja

Načini delovanja se razlikujejo glede na to, kako je sklop sestavljen. Signal je treba hraniti in fotografirati na dveh točkah za vsak primer, in na voljo so le trije izhodi. Iz tega sledi, da mora ena elektroda hkrati pripadati vhodu in izhodu. To vključuje vse bipolarne tranzistorje. Sheme vključitve: OB, OE in OK.

1. Shema z OK

Povezovalni diagram bipolarni tranzistor s skupnim kolektorjem: signal gre v upor R_L, ki vstopa tudi v kolektorsko vezje. Ta povezava se imenuje skupno kolektorsko vezje.

Ta možnost ustvari samo trenutni dobiček. Prednost sledilca je ustvariti veliko vhodno upornost (10-500 kOhm), zaradi česar je priročno koordinirati kaskade.

2. Shema z OB

Shema vklopa bipolarnega tranzistorja s skupno bazo: vhodni signal se napaja preko C₁, in po ojačitvi se odstrani v kolektorskem izhodnem kolektorju, kjer je osnovna elektroda pogosta. V tem primeru se ustvari napetost, ki je analogna delovanju z MA.

Slabost je majhna vhodna upornost (30-100 ohmov), vezje z OB pa se uporablja kot oscilator.

3. Shema z OE

V mnogih primerih, ko se uporabljajo bipolarni tranzistorji, je stikalna vezja prednostno izdelana s skupnim oddajnikom. Napajalna napetost se napaja prek vlečnega upora R_L, in negativni pol zunanjega dovajanja je povezan z oddajnikom.

Izmenični signal iz vhoda gre na elektrode oddajnika in baze (V_v), v zbirni verigi pa že večja (V_CE). Glavni elementi vezja: tranzistor, upor R_L in izhodno vezje ojačevalnika z zunanjo močjo. Pomožni: kondenzator C₁, preprečevanje prehoda enosmernega toka v vezje dovedenega vhodnega signala in upora R₁, skozi katerega se odpre tranzistor.

V kolektorskem krogu napetost na izhodu tranzistorja in uporu R_L skupaj so enake vrednosti emf: V_CC = Jaz_CR_L + V_CE.

Tako je majhen signal V_v na vhodu je podan zakon o spremembi napajalne napetosti DC na spremenljivko na izhodu krmiljenega tranzistorskega pretvornika. Tokokrog zagotavlja povečanje vhodnega toka 20-100-krat, napetost pa 10-200-krat. V skladu s tem se poveča tudi moč.

Pomanjkljivost vezja: majhna vhodna upornost (500-1000 ohmov). Iz tega razloga nastajajo problemi pri oblikovanju kaskad za ojačitev. Izhodni upor je 2-20 kΩ.

Zgornji diagrami prikazujejo delovanje bipolarnega tranzistorja. Če ne sprejmete dodatnih ukrepov, bodo na njihovo delovanje močno vplivali zunanji vplivi, kot so pregrevanje in frekvenca signala. Tudi na oddajniku nastane nelinearno popačenje na izhodu. Za izboljšanje zanesljivosti dela so v vezje povezani povratni krogi, filtri itd. Hkrati se faktor povečanja zmanjša, vendar pa naprava postane učinkovitejša.

Načini delovanja

Na delovanje tranzistorja vpliva vrednost priključene napetosti. Vsi načini delovanja se lahko prikažejo, če uporabljamo predhodno uvedeno vezje za vklop bipolarnega tranzistorja s skupnim emiterjem.

1. Način izklopa

Ta način se ustvari, ko je vrednost napetosti V_BE se zmanjša na 0,7 V. V tem primeru se stikalo oddajnika zapre, kolektorski tok pa je odsoten, ker v osnovni enoti ni prostih elektronov. Tako je tranzistor zaklenjen.

2. Aktivni način

Če na podnožje nanesemo dovolj napetosti, da odprete tranzistor, obstaja majhen vhodni tok in povečan izhod, odvisno od vrednosti ojačitve. Nato bo tranzistor deloval kot ojačevalnik.

3. Način nasičenja

Način se razlikuje od aktivne v tem, da je tranzistor popolnoma odprt in kolektorski tok doseže največjo možno vrednost. Njeno povečanje lahko dosežemo le s spreminjanjem uporabljenega EMF ali obremenitve v izhodnem vezju. Ko se osnovni tok spremeni, se tok zbiralnika ne spremeni. Način zasičenosti je značilen po tem, da je tranzistor zelo odprt, in tukaj služi kot stikalo v vklopnem stanju. Sheme za preklapljanje bipolarnih tranzistorjev pri kombiniranju prekinitev in zasičenosti omogočajo ustvarjanje elektronskih ključev z njihovo pomočjo.

Vsi načini delovanja so odvisni od značilnosti izhodnih karakteristik, prikazanih na grafu.

Vizualno jih je mogoče prikazati, če je sestavljeno vezje za povezavo bipolarnega tranzistorja z OE.

Če smo na osi koordinatnega in abscisnega odseka, ki ustrezajo največjemu možnemu kolektorskemu toku in velikosti napajalne napetosti V_CC, in nato povežite svoje konce med seboj, dobite tovorno linijo (rdeča). Opisano je z izrazom: I_C = (V_CC - V_CE) / R_C. Iz slike je razvidno, da delovna točka, ki določa tok zbiralnika I_C in napetost V_CE, se bo pomaknil vzdolž nakladalne črte od spodaj navzgor s povečanjem osnovnega toka I_{V Ljubljani}.

Območje med osjo V_CE in prvo značilnost proizvodnje (senčenje), kjer sem_{V Ljubljani} = 0, označuje način prekinitve. V tem primeru obratni tok I_C je zanemarljiv in tranzistor je zaprt.

Najvišja značilnost točke A se preseli z direktno obremenitvijo, po kateri se z nadaljnjim povečanjem I_{V Ljubljani} tok zbiralnika se ne spreminja več. Območje nasičenosti v grafu je zasenčena površina med osjo I_C in najbolj kul značilnosti.

Kako se tranzistor obnaša v različnih načinih?

Tranzistor deluje s spremenljivimi ali konstantnimi signali, ki vstopajo v vhodno vezje.

Bipolarni tranzistor: stikalna vezja, ojačevalnik

Tranzistor večinoma služi kot ojačevalnik. Spremenljiv vhodni signal spremeni svoj izhodni tok. Tukaj lahko uporabite sheme z OK ali z OE. V izhodnem vezju je potreben signal za signal. Običajno je v kolektorju izhodnega kolektorja nameščen upor. Če jo pravilno izberete, bo izhodna napetost veliko višja od vhodne napetosti.

Delo ojačevalnika je jasno vidno na časovnih diagramih.

Ko se impulzni signali pretvorijo, je način ostane enak kot za sinusne signale. Kakovost pretvorbe njihovih harmonskih komponent določajo frekvenčne značilnosti tranzistorjev.

Delovanje v načinu preklopa

Tranzistorski ključi so zasnovane za brezkontaktno preklapljanje priključkov v električnih vezjih. Načelo je koraka sprememba upora tranzistorja. Bipolarni tip je zelo primeren za zahteve ključne naprave.

Zaključek

Polprevodniški elementi se uporabljajo v krogih za pretvorbo električnega signala. Univerzalne zmogljivosti in velika razvrstitev omogočajo široko uporabo bipolarnih tranzistorjev. Preklopna vezja določajo njihove funkcije in načine delovanja. Veliko je tudi odvisno od značilnosti.

Glavna vezja pri vklapljanju bipolarnih tranzistorjev ojačujejo, ustvarjajo in pretvarjajo vhodne signale in tudi preklopijo električne tokokroge.