הטרנזיסטור הוא מרכיב בכל מקום וחשוב במיקרו-אלקטרוניקה המודרנית. מטרתו פשוטה: היא מאפשרת, משתמשת אות חלששליטה הרבה יותר חזקה.

בפרט, זה יכול לשמש כ"מנחת" מבוקר: על ידי היעדר אות ב"שער", לחסום את זרימת הזרם, ועל ידי אספקתו, אפשר זאת. במילים אחרות: זהו כפתור שנלחץ לא על ידי אצבע, אלא על ידי הפעלת מתח. זהו היישום הנפוץ ביותר באלקטרוניקה דיגיטלית.

איך עובד טרנזיסטור?

בתחילה היא נקראה גרסת המצב המוצק של טריודת הוואקום, אך המונח "טרנזיסטור" שרד. סוג זה של טרנזיסטור מורכב מ. אנו יודעים שסיליקון וגרמניום הם דוגמאות למוליכים למחצה. עכשיו למה זה נקרא טרנזיסטור צומת? התשובה טמונה בבנייה. כעת בסוג זה של טרנזיסטור, סוג אחד של מוליכים למחצה מוצמד בין סוג אחר של מוליכים למחצה. נדון בהם מאוחר יותר.

מאפיינים של טרנזיסטור צומת דו קוטבי

כעת, כאשר ישנם שני צמתים העשויים מסוגים שונים של מוליכים למחצה, זה נקרא טרנזיסטור צומת. זה נקרא דו קוטבי מכיוון שההולכה נובעת גם מאלקטרונים וגם מחורים.













מאפיינים כלליים של הפולט







מצב בסיסי כללי מצב כלליפולט מצב אספן כללי. . מתרשים האיור לעיל, ניתן לראות כי הגדלת מתח הפולט מפחיתה את ההטיה קדימה בצומת הפולט, ובכך מפחיתה את זרם הקולט. המשמעות היא שמתח המוצא ומתח הכניסה נמצאים בשלב.

טרנזיסטורים זמינים באריזות שונות: אותו טרנזיסטור יכול להיראות שונה לחלוטין במראהו. ביצירת אב טיפוס, המקרים הנפוצים ביותר הם:

    TO-92 - קומפקטי, לעומסים קלים

    TO-220AB - פיזור חום מסיבי, טוב, לעומסים כבדים

הייעוד בדיאגרמות משתנה גם בהתאם לסוג הטרנזיסטור ולתקן הייעוד המשמש בהידור. אבל ללא קשר לווריאציה, הסמל שלה נשאר מוכר.

סוגי טרנזיסטורי צומת דו קוטביים

מאמרים דומים. טרנזיסטורים חד קוטביים של אדישות כגון טרנזיסטורי אפקט שדה, השתמש רק בסוג אחד של מטען מטען. זה שונה מסוג אחר של טרנזיסטור, כלומר, זרם המוצא נשלט על ידי מתח הכניסה. כפי שראינו, מוליך למחצה מציע פחות התנגדות לזרימת הזרם בכיוון אחד והתנגדות גבוהה בכיוון השני ואנחנו יכולים לקרוא לטרנזיסטור כמצב של התקן מוליך למחצה. טרנזיסטורים דו-קוטביים מורכבים משני סוגים של טרנזיסטורים.

טרנזיסטורים דו קוטביים

טרנזיסטורי צומת דו-קוטביים (BJT, Bipolar Junction Transistors) כוללים שלושה מגעים:

    אספן - מופעל עליו מתח גבוה, שבו אתה רוצה לשלוט

    בסיס - כמות קטנה מסופקת דרכו נוֹכְחִילפתוח גדול; הבסיס מקורקע כדי לחסום אותו

    פולט - זרם זורם דרכו מהקולט ומהבסיס כאשר הטרנזיסטור "פתוח"

    מגע נקודתי טרנזיסטור מעבר. . בהשוואה בין שני הטרנזיסטורים, טרנזיסטורי צומת משמשים יותר מאשר טרנזיסטורים מסוג נקודתי. טרנזיסטורי מעבר מסווגים עוד לשני סוגים, המפורטים להלן. לכל טרנזיסטור מעבר יש שלוש אלקטרודות: פולט, קולט ובסיס.

    תרשים חיבור בסיסי

    שלושת המסופים הם קולט, בסיס, פולט וטרנזיסטור משמשים ליישומי מיתוג והגברה. בדרך כלל, מסוף הקולט מחובר למסוף החיובי והפולט לאספקת השליליות עם נגד במעגל הפולט או הקולט. באמצעות תכונה זו, הטרנזיסטור יכול לעבוד בשני היישומים כגון מתג ומגבר.

המאפיין העיקרי של טרנזיסטור דו קוטבי הוא המחוון hfeידוע גם בשם רווח. זה משקף כמה פעמים יותר זרם בקטע הקולטור-פליט שהטרנזיסטור יכול להעביר ביחס לזרם הבסיס-פליט.

איפה אני יכול לקנות טרנזיסטורים?

בדרך כלל, מתח חיובי מופעל על מסוף האספן והספק שלילי על מסוף הפולט עם נגד או על ידי הפולט או מעגל הקולט או הפולט. באמצעות תנאי זה, טרנזיסטור יכול לשמש כשני יישומים, שהם מגבר ומתג. סמל ותרשים בסיסיים כפי שמוצג להלן.




הוא משתמש בחומרים מוליכים למחצה שונים עבור אזור הפולט והבסיס ויוצר הטרוצומת. זה מתחיל את זרימת הזרם הראשי עקב שילוב של אלקטרונים וחורים. עזב ב כמויות גדולותהאלקטרונים יעברו דרך אספן ההטיה ההפוכה כדי להפעיל את זרם האספן. אנו יכולים לראות משוואה מתמטית.

לדוגמה, אם hfe= 100, ו-0.1 mA עובר דרך הבסיס, ואז הטרנזיסטור יעבור בעצמו מקסימום 10 mA. אם במקרה זה יש רכיב בקטע הזרם הגבוה שצורך, למשל, 8 mA, הוא יסופק עם 8 mA, ולטרנזיסטור יהיה "רזרבה". אם יש רכיב השואב 20 mA, הוא יסופק רק עם 10 mA המקסימליים.

זרם הבסיס נמוך מאוד בהשוואה לזרם הפולט והאספן.


לְקַווֹת, המידע הזהמאמר זה יעזור לתת מידע טובולהבין את הפרויקט. הנה שאלה בשבילך, אם משתמשים בטרנזיסטורים במעגלים דיגיטליים, בדרך כלל הם פועלים באיזה אזור?

טרנזיסטורים 4 דו קוטביים חשמליים. . מבוא. הפונקציה העיקרית של ה"דגם" היא לחזות את התנהגות המכשיר בספציפי אזור עבודה. המאמרים הבאים. ניתן לתאר את התגובה של אות AC אות קטן בשתי דרכים: דגמים כלליים: דגם ודגם היברידי. מודלים הם מעגלים שווים המאפשרים להשתמש בטכניקות ניתוח מעגלים כדי לחזות ביצועים.

כמו כן, התיעוד עבור כל טרנזיסטור מציין את המתחים והזרמים המרביים המותרים במגעים. חריגה מהערכים הללו מובילה לחימום מוגזם וחיי שירות מופחתים, ועודף חזק יכול להוביל להרס.

NPN ו-PNP

דגם טרנזיסטור היברידי כדי להדגים את מודל הטרנזיסטור ההיברידי, יש צורך ליצור מעגל שווה ערך זרם חליפין. התרשים התחתון משמאל הוא יחיד שלב כלליפולט לניתוח. ספק הכוח מקוצר גם לאותות AC.

המעגל המקביל מוצג למעלה בתרשים הימני. המלבן הכחול מייצג כעת את מעגל שווה ערך האות המקביל וכעת הוא יכול להתחיל לעבוד על המעגל המקביל ההיברידי. בפרמטרים הכלליים של פולט. דגם היברידי מתאים לאותות קטנים ב נתיב אמצעיומתאר את פעולתו של טרנזיסטור.

הטרנזיסטור שתואר לעיל הוא מה שנקרא טרנזיסטור NPN. זה נקרא כך מכיוון שהוא מורכב משלוש שכבות של סיליקון המחוברות לפי הסדר: שלילי-חיובי-שלילי. כאשר שלילי היא סגסוגת סיליקון עם עודף של נושאי מטען שליליים (n-doped), ו-positive היא סגסוגת עם עודף של נושאי מטען חיובי (p-doped).

NPNs יעילים ונפוצים יותר בתעשייה.

מסיבה זו, בעת תכנון מעגל, יש למדוד פרמטרים היברידיים באותם תנאים כמו המעגל בפועל. עקומות הפלט שימושיות למדי מכיוון שהן מציגות את השינוי בזרם האספן עבור מגוון מתחי פולט האספן. החלק הכמעט שטוח של העקומות מראה שהטרנזיסטור מתנהג כמו גנרטור DC.

זוהי עובדה חשובה שיש לקחת בחשבון בעת ​​שימוש בטרנזיסטור כמתג. המודל ישמש לבניית משוואות עבור רווח מתח, רווח זרם, עכבת כניסה ויציאה. כאחד ממכשירי המוליכים למחצה המשמעותיים, הטרנזיסטור מצא יישום ענק יישומים אלקטרוניים, כגון מערכות משובצות, מעגלים דיגיטליים ומערכות בקרה. בתחומים דיגיטליים ואנלוגיים, טרנזיסטורים נמצאים בשימוש נרחב עבור יישומים שונים כגון הגברה, פעולות לוגיות, מיתוג וכו'. מאמר זה בעיקר מתרכז ונותן הסבר קצר על היישום של טרנזיסטור כמתג.

בעת ייעוד טרנזיסטורי PNP, הם שונים בכיוון החץ. החץ מצביע תמיד מ-P ל-N. לטרנזיסטורי PNP יש התנהגות "הפוכה": הזרם אינו חסום כאשר הבסיס מקורקע וחסום כאשר זרם זורם דרכו.

טרנזיסטורי אפקט שדה

טרנזיסטורי אפקט שדה (FET, Field Effect Transistor) בעלי אותה מטרה, אך שונים במבנה הפנימי. סוג מסוים של רכיבים אלה הם טרנזיסטורי MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor). הם מאפשרים לך לפעול בעוצמה הרבה יותר גדולה עם אותם ממדים. והשליטה ב"מנחת" עצמה מתבצעת באופן בלעדי באמצעות מתח: אין זרם זורם דרך השער, בניגוד לטרנזיסטורים דו-קוטביים.

מצבי פעולה של טרנזיסטורים דו-קוטביים

כמעט ביישומים רבים משמשים טרנזיסטורים אלו לשתי פונקציות עיקריות כמו מיתוג והגברה. שני נושאי מטען אלה הם חורים ואלקטרונים, כאשר חורים הם נושאי מטען חיוביים ואלקטרונים הם נושאי מטען שלילי.

טרנזיסטור דו קוטבי: מעגלי מיתוג, מצבי פעולה

לטרנזיסטור שלושה אזורים: בסיס, פולט וקולטן. הפולט הוא מסוף מסומם מאוד ופולט אלקטרונים לתוך הבסיס. מסוף הבסיס מסומם קלות ומאפשר לאלקטרונים הנשאבים על ידי הפולט לזרום לתוך האספן. מסוף האספן מסומם ביניים ואוסף אלקטרונים מהבסיס. אספן זה גדול בהשוואה לשני האזורים האחרים, ולכן הוא מפזר יותר חום.

לטרנזיסטורי אפקט שדה יש ​​שלושה מגעים:

    ניקוז - מופעל עליו מתח גבוה, שבו אתה רוצה לשלוט

    שער - מופעל עליו מתח כדי לאפשר זרימת זרם; השער מקורקע כדי לחסום את הזרם.

    מקור - זרם זורם דרכו מהניקוז כאשר הטרנזיסטור "פתוח"


מצבי הפעלה של טרנזיסטור

ניתן להגדיר את שני הטרנזיסטורים הללו סוגים שונים, כגון פולט משותף, אספן משותף ותצורות בסיס משותף. בהתאם לתנאי ההטיה כגון קדימה או אחורה, לטרנזיסטורים שלושה מצבי פעולה עיקריים: חיתוך, אזורים פעילים ורוויים.

פעולת טרנזיסטור במצב הגברת אות

במצב זה, הטרנזיסטור משמש בדרך כלל כמגבר זרם. במצב פעיל, שני הצמתים מוטים בצורה שונה, כלומר צומת הפולט-בסיס מוטה קדימה בעוד שצומת האספן-בסיס מוטה לאחור. במצב זה, זרם זורם בין הפולט לקולט, וכמות הזרם זורמת פרופורציונלית לזרם הבסיס.

N-Channel ו-P-Channel

באנלוגיה לטרנזיסטורים דו-קוטביים, טרנזיסטורי שדה שונים בקוטביות. הטרנזיסטור N-Channel תואר לעיל. הם הנפוצים ביותר.

P-Channel כאשר הוא מיועד שונה בכיוון החץ, ושוב, יש לו התנהגות "הפוכה".

במצב זה, גם חיבור אספן הבסיס וגם חיבור הפולט מבוססים על הטיה הפוכה. זה בתורו מונע מהשטף לזרום מהקולט אל הפולט כאשר מתח פולט הבסיס נמוך. במצב זה, המכשיר כבוי לחלוטין, וכתוצאה מכך זרם אפס זורם דרך המכשיר.

במצב הפעלה זה, גם בסיסי וגם קשרים בסיסייםהפלט מוזז קדימה. זרם זורם בחופשיות מהקולט אל הפולט כאשר מתח פולט הבסיס גבוה. באיור שלהלן, לאזור הניתוק יש תנאי פעולה כמו זרם מוצא אפס אספן, זרם כניסה בסיס אפס ומתח אספן מרבי. פרמטרים אלו מביאים לשכבת דלדול גדולה, אשר מונעת עוד יותר את זרימת הזרם דרך הטרנזיסטור.

חיבור טרנזיסטורים להנעת רכיבים בעלי הספק גבוה

משימה טיפוסית של מיקרו-בקר היא להפעיל ולכבות רכיב מעגל מסוים. למיקרו-בקר עצמו יש בדרך כלל מאפייני טיפול בהספק צנועים. אז Arduino, עם פלט של 5 וולט לכל פין, יכול לעמוד בזרם של 40 mA. מנועים חזקים או נוריות LED בהירות במיוחד יכולים למשוך מאות מיליאמפר. כאשר מחברים עומסים כאלה ישירות, השבב יכול להיכשל במהירות. בנוסף, לצורך פעולתם של חלק מהרכיבים, נדרש מתח גדול מ-5 וולט, וארדואינו לא יכול להפיק יותר מ-5 וולט מפין המוצא הדיגיטלי.

באופן דומה, באזור הרוויה, הטרנזיסטור מוטה כך שזרם הבסיס המרבי מופעל, מה שמספק זרם מקסימליאספן ומתח מינימלי של אספן-פולט. זה גורם לשכבת הדלדול להיות קטנה ומאפשרת לזרם מקסימלי לעבור דרך הטרנזיסטור.

סוג זה של יישום מיתוג משמש לשליטה במנועים, עומסי מנורות, סולנואידים וכו'. טרנזיסטור משמש למעבר לפתיחה או סגירה של מעגל. סוג זה של מיתוג מצב מוצק מציע אמינות משמעותית ועלות נמוכה יותר מאשר ממסרים רגילים. יישומים מסוימים משתמשים בטרנזיסטור הספק כהתקן המיתוג, ואז ייתכן שיהיה צורך להשתמש בטרנזיסטור רמת אות אחר כדי לשלוט בטרנזיסטור ההספק הגבוה.

אבל זה מספיק בקלות כדי לשלוט בטרנזיסטור, שבתורו ישלוט בזרם גדול. נניח שאנחנו צריכים להתחבר ארוך רצועת לד, שדורש 12 וולט ועדיין צורך 100 mA:

כעת, כשהפלט מוגדר ל-1 לוגי (גבוה), ה-5 V הנכנסים לבסיס יפתחו את הטרנזיסטור והזרם יזרום דרך הקלטת - הוא יאיר. כאשר הפלט מוגדר לאפס לוגי (נמוך), הבסיס יהיה מוארק דרך המיקרו-בקר וזרימת הזרם תיחסם.

שימו לב לנגד המגביל הנוכחי ר. יש צורך למנוע היווצרות של קצרלאורך המסלול מיקרו-בקר - טרנזיסטור - קרקע. העיקר לא לחרוג מהזרם המותר דרך מגע Arduino של 40 mA, אז אתה צריך להשתמש נגד עם ערך של לפחות:

כאן U d- זוהי ירידת המתח על פני הטרנזיסטור עצמו. זה תלוי בחומר ממנו הוא עשוי והוא בדרך כלל 0.3 - 0.6 V.

אבל זה ממש לא הכרחי לשמור על הזרם בגבול המותר. זה הכרחי רק שהרווח של הטרנזיסטור יאפשר לך לשלוט בזרם הנדרש. במקרה שלנו זה 100 mA. מקובל עבור הטרנזיסטור בשימוש hfe= 100, אז זרם בקרה של 1 mA יספיק לנו

מתאים לנו נגד עם ערך של 118 אוהם עד 4.7 קילו אוהם. לפעולה יציבה בצד אחד ו עומס קללשבב מצד שני, 2.2 קילו אוהם היא בחירה טובה.

אם אתה משתמש בטרנזיסטור אפקט שדה במקום בטרנזיסטור דו קוטבי, אתה יכול להסתדר בלי נגד:

זה נובע מהעובדה שהשער בטרנזיסטורים כאלה נשלט אך ורק על ידי מתח: אין זרם בקטע המיקרו-בקר - שער - מקור. ובזכות המאפיינים הגבוהים שלו, מעגל המשתמש ב-MOSFET מאפשר לך לשלוט ברכיבים חזקים מאוד.

טרנזיסטור דו קוטבי.

טרנזיסטור דו קוטבי- התקן מוליכים למחצה אלקטרוני, אחד מסוגי הטרנזיסטורים, שנועד להגביר, להפיק ולהמיר אותות חשמליים. הטרנזיסטור נקרא דו קוטבי, מכיוון ששני סוגים של נושאי מטען משתתפים בו זמנית בהפעלת המכשיר - אלקטרוניםו חורים. כך זה שונה מ חד קוטביטרנזיסטור (אפקט שדה), שבו מעורב רק סוג אחד של נושא מטען.

עקרון הפעולה של שני סוגי הטרנזיסטורים דומה לפעולת ברז מים המווסת את זרימת המים, רק זרימת אלקטרונים עוברת בטרנזיסטור. בטרנזיסטורים דו-קוטביים עוברים שני זרמים דרך המכשיר - הזרם "הגדול" הראשי והזרם "הקטן" הבקרה. הספק הזרם הראשי תלוי בהספק הבקרה. עם טרנזיסטורי אפקט שדה, רק זרם אחד עובר דרך המכשיר, שעוצמתו תלויה בשדה האלקטרומגנטי. במאמר זה נסקור מקרוב את פעולתו של טרנזיסטור דו קוטבי.

עיצוב טרנזיסטור דו קוטבי.

טרנזיסטור דו קוטבי מורכב משלוש שכבות מוליכים למחצה ושני צמתים PN. יש PNP ו טרנזיסטורי NPNלפי סוג החלפה מוליכות חור ואלקטרונים. זה כמו שניים דיודה, מחובר פנים אל פנים או להיפך.


לטרנזיסטור דו-קוטבי יש שלושה מגעים (אלקטרודות). המגע היוצא מהשכבה המרכזית נקרא בסיס.האלקטרודות הקיצוניות נקראות אַסְפָןו פולט (אַסְפָןו פולט). שכבת הבסיס דקה מאוד ביחס לקולט ולפולט. בנוסף לכך, אזורי המוליכים למחצה בקצוות הטרנזיסטור אינם סימטריים. שכבת המוליכים למחצה בצד הקולט עבה מעט יותר מאשר בצד הפולט. זה הכרחי כדי שהטרנזיסטור יפעל כהלכה.


פעולת טרנזיסטור דו קוטבי.

בואו ניקח בחשבון את התהליכים הפיזיקליים המתרחשים במהלך פעולתו של טרנזיסטור דו קוטבי. ניקח את מודל ה-NPN כדוגמה. עקרון הפעולה של טרנזיסטור PNP דומה, רק הקוטביות של המתח בין הקולט לפולט תהיה הפוכה.

כפי שכבר נאמר ב מאמר על סוגי מוליכות במוליכים למחצה, בחומר מסוג P ישנם יונים בעלי מטען חיובי - חורים. חומר מסוג N רווי באלקטרונים בעלי מטען שלילי. בטרנזיסטור, ריכוז האלקטרונים באזור N עולה באופן משמעותי על ריכוז החורים באזור P.

בואו נחבר מקור מתח בין הקולט לפולט V CE (V CE). תחת פעולתו, אלקטרונים מחלק ה-N העליון יתחילו להימשך לפלוס ולהיאסף ליד הקולט. עם זאת, זרם לא יוכל לזרום מכיוון שהשדה החשמלי של מקור המתח אינו מגיע לפולט. זה נמנע על ידי שכבה עבה של מוליך למחצה אספן בתוספת שכבה של מוליכים למחצה בסיסיים.


עכשיו בואו נחבר את המתח בין הבסיס לפולט V BE , אך נמוך משמעותית מ-V CE (עבור טרנזיסטורי סיליקון המינימום הנדרש V BE הוא 0.6V). מכיוון שהשכבה P דקה מאוד, בתוספת מקור מתח המחובר לבסיס, היא תוכל "להגיע" עם השדה החשמלי שלה לאזור ה-N של הפולט. בהשפעתו, אלקטרונים יופנו אל הבסיס. חלקם יתחילו למלא את החורים הממוקמים שם (לשלב מחדש). החלק השני לא ימצא חור פנוי, כי ריכוז החורים בבסיס נמוך בהרבה מריכוז האלקטרונים בפולט.

כתוצאה מכך, השכבה המרכזית של הבסיס מועשרת באלקטרונים חופשיים. רובם ילכו לכיוון הקולט, מכיוון שהמתח שם הרבה יותר גבוה. זה מקל גם על ידי העובי הקטן מאוד של השכבה המרכזית. חלק מהאלקטרונים, למרות שהוא קטן בהרבה, עדיין יזרום לכיוון הצד החיובי של הבסיס.


כתוצאה מכך, נקבל שני זרמים: אחד קטן - מהבסיס לפולט I BE, ואחד גדול - מהקולט לפולט I CE.

אם תגדיל את המתח בבסיס, אז יצטברו עוד יותר אלקטרונים בשכבת P. כתוצאה מכך, זרם הבסיס יגדל מעט וזרם האספן יגדל באופן משמעותי. לכן, עם שינוי קל בזרם הבסיס I ב , זרם האספנים אני משתנה מאוד עם. מה קרה הגברת אות בטרנזיסטור דו קוטבי. היחס בין זרם האספן I C לזרם הבסיס I B נקרא רווח הזרם. יָעוּדִי β , hfeאוֹ h21e, בהתאם לפרטים הספציפיים של החישובים שבוצעו עם הטרנזיסטור.

מגבר הטרנזיסטור הדו קוטבי הפשוט ביותר

הבה נבחן ביתר פירוט את העיקרון של הגברת האות במישור החשמלי באמצעות דוגמה של מעגל. הרשו לי להסתייג מראש שתכנית זו אינה נכונה לחלוטין. אף אחד לא מחבר מקור מתח DC ישירות למקור AC. אבל במקרה זה, יהיה קל וברור יותר להבין את מנגנון ההגברה עצמו באמצעות טרנזיסטור דו-קוטבי. כמו כן, טכניקת החישוב עצמה בדוגמה להלן מפושטת במקצת.

1.תיאור המרכיבים העיקריים של המעגל

אז, נניח שיש לנו טרנזיסטור עם רווח של 200 (β = 200). בצד הקולט נחבר מקור מתח חזק יחסית של 20V, שבשל האנרגיה שלו תתרחש הגברה. מבסיס הטרנזיסטור אנו מחברים מקור מתח חלש של 2V. אנו מחברים את המקור אליו בסדרה מתח ACבצורת סינוס, עם משרעת תנודה של 0.1V. זה יהיה אות שצריך להגביר. הנגד Rb ליד הבסיס נחוץ על מנת להגביל את הזרם המגיע ממקור האות, שבדרך כלל יש לו הספק נמוך.


2. חישוב זרם הכניסה הבסיסי I ב

כעת נחשב את זרם הבסיס I b. מכיוון שאנו עוסקים במתח חילופין, עלינו לחשב שני ערכי זרם - במתח המרבי (V max) ובמינימום (V min). בואו נקרא לערכים הנוכחיים האלה בהתאמה - I bmax ואני bmin.

כמו כן, על מנת לחשב את זרם הבסיס, עליך לדעת את מתח הבסיס-פולט V BE. יש צומת PN אחד בין הבסיס לפולט. מסתבר שזרם הבסיס "פוגש" את דיודה המוליכה למחצה בדרכה. המתח שבו דיודה מוליכים למחצה מתחילה להוליך הוא בערך 0.6V. בואו לא ניכנס לפרטים מאפייני מתח זרם של הדיודה, ולמען פשטות החישובים, ניקח מודל משוער, לפיו המתח על הדיודה נושאת הזרם הוא תמיד 0.6V. המשמעות היא שהמתח בין הבסיס לפולט הוא V BE = 0.6V. ומכיוון שהפולט מחובר לאדמה (V E = 0), המתח מהבסיס לאדמה הוא גם 0.6V (V B = 0.6V).

בואו נחשב את I bmax ואת I bmin באמצעות חוק אוהם:


2. חישוב זרם אספן פלט I עם

כעת, כאשר אתה יודע את הרווח (β = 200), אתה יכול בקלות לחשב את הערכים המקסימליים והמינימליים של זרם האספן (I cmax ו- I cmin).


3. חישוב מתח המוצא V הַחוּצָה

זרם האספן זורם דרך הנגד Rc, אותו חישבנו כבר. נותר להחליף את הערכים:

4. ניתוח תוצאות

כפי שניתן לראות מהתוצאות, התברר כי V Cmax היה פחות מ-V Cmin. זאת בשל העובדה שהמתח על פני הנגד V Rc מופחת ממתח האספקה ​​VCC. עם זאת, ברוב המקרים זה לא משנה, שכן אנו מעוניינים ברכיב המשתנה של האות – המשרעת, שעלתה מ-0.1V ל-1V. התדר והצורה הסינוסואידאלית של האות לא השתנו. כמובן, ה-V out / V ביחס של פי עשרה רחוק מלהיות האינדיקטור הטוב ביותר למגבר, אבל הוא די מתאים להמחשת תהליך ההגברה.


אז בואו נסכם את עקרון הפעולה של מגבר המבוסס על טרנזיסטור דו קוטבי. זרם I b זורם דרך הבסיס, נושא רכיבים קבועים ומשתנים. יש צורך ברכיב קבוע כדי שצומת ה-PN בין הבסיס לפולט יתחיל להתנהל - "נפתח". המרכיב המשתנה הוא, למעשה, האות עצמו (מידע שימושי). זרם הקולטור-מפיץ בתוך הטרנזיסטור הוא תוצאה של זרם הבסיס מוכפל בהגבר β. בתורו, המתח על פני הנגד Rc מעל הקולט הוא תוצאה של הכפלת זרם הקולט המוגבר בערך הנגד.

לפיכך, פין ה-V out מקבל אות עם משרעת תנודה מוגברת, אך עם אותה צורה ותדירות. חשוב להדגיש שהטרנזיסטור לוקח אנרגיה להגברה ממקור הכוח VCC. אם מתח האספקה ​​אינו מספיק, הטרנזיסטור לא יוכל לפעול במלואו, ואות המוצא עלול להיות מעוות.

מצבי פעולה של טרנזיסטור דו קוטבי

בהתאם לרמות המתח על האלקטרודות של הטרנזיסטור, ישנם ארבעה מצבי פעולתו:

    מצב ניתוק.

    מצב פעיל.

    מצב רוויה.

    מצב הפוך.

מצב ניתוק

כאשר מתח הבסיס-פולט נמוך מ-0.6V - 0.7V, צומת ה-PN בין הבסיס לפולט נסגר. במצב זה, לטרנזיסטור אין זרם בסיס. כתוצאה מכך, גם לא יהיה זרם קולט, שכן אין אלקטרונים חופשיים בבסיס המוכנים לנוע לעבר מתח הקולט. מסתבר שהטרנזיסטור כביכול נעול ואומרים שהוא בפנים מצב ניתוק.

מצב פעיל

IN מצב פעילהמתח בבסיס מספיק כדי שצומת PN בין הבסיס לפולט ייפתח. במצב זה, לטרנזיסטור יש זרמי בסיס ואספן. זרם האספן שווה לזרם הבסיס כפול הרווח. הָהֵן מצב פעילנקרא מצב הפעולה הרגיל של הטרנזיסטור, המשמש להגברה.

מצב רוויה

לפעמים זרם הבסיס עשוי להיות גבוה מדי. כתוצאה מכך, כוח האספקה ​​פשוט אינו מספיק כדי לספק גודל כזה של זרם האספן שיתאים לרווח של הטרנזיסטור. במצב רוויה, זרם האספן יהיה המקסימלי שספק הכוח יכול לספק ולא יהיה תלוי בזרם הבסיס. במצב זה, הטרנזיסטור אינו מסוגל להגביר את האות, שכן זרם האספן אינו מגיב לשינויים בזרם הבסיס.

במצב רוויה, המוליכות של הטרנזיסטור היא מקסימלית, והיא מתאימה יותר לתפקוד של מתג (מתג) במצב "מופעל". באופן דומה, במצב הניתוק, המוליכות של הטרנזיסטור היא מינימלית, וזה מתאים למתג במצב כבוי.

מצב הפוך

במצב זה, הקולט והפולט משנים תפקידים: צומת האספן PN מוטה לכיוון קדימה, וצומת הפולט מוטה בכיוון ההפוך. כתוצאה מכך, זרם זורם מהבסיס לאספן. אזור המוליך למחצה האספן אינו סימטרי לפולט, וההגבר במצב הפוך נמוך יותר מאשר במצב אקטיבי רגיל. הטרנזיסטור מתוכנן בצורה כזו שהוא פועל בצורה יעילה ככל האפשר במצב אקטיבי. לכן, הטרנזיסטור כמעט ואינו משמש במצב הפוך.

פרמטרים בסיסיים של טרנזיסטור דו קוטבי.

רווח נוכחי- היחס בין זרם האספן I C לזרם הבסיס I B. יָעוּדִי β , hfeאוֹ h21e, בהתאם לפרטים הספציפיים של החישובים שבוצעו עם טרנזיסטורים.

β הוא ערך קבוע עבור טרנזיסטור אחד, ותלוי במבנה הפיזי של המכשיר. רווח גבוה מחושב במאות יחידות, רווח נמוך - בעשרות. עבור שני טרנזיסטורים נפרדים מאותו סוג, גם אם הם היו "שכני צינור" במהלך הייצור, β עשוי להיות שונה במקצת. מאפיין זה של טרנזיסטור דו-קוטבי הוא אולי החשוב ביותר. אם לעתים קרובות ניתן להזניח פרמטרים אחרים של המכשיר בחישובים, הרווח הנוכחי הוא כמעט בלתי אפשרי.

עכבת כניסה- התנגדות בטרנזיסטור ש"פוגשת" את זרם הבסיס. יָעוּדִי ר ב (ר קֶלֶט). ככל שהוא גדול יותר, כך טוב יותר עבור מאפייני ההגברה של המכשיר, שכן בצד הבסיס יש בדרך כלל מקור לאות חלש, שצריך לצרוך כמה שפחות זרם. אפשרות מושלמת- זה כאשר התנגדות הכניסה היא אינסוף.

קלט R עבור טרנזיסטור דו קוטבי ממוצע הוא כמה מאות KΩ (קילו אוהם). כאן הטרנזיסטור הדו קוטבי מאבד מאוד לטרנזיסטור אפקט השדה, שם התנגדות הכניסה מגיעה למאות GΩ (גיגה אוהם).

מוליכות פלט- מוליכות הטרנזיסטור בין קולט לפליט. ככל שמוליכות המוצא גדולה יותר, כך יותר זרם קולט-מפיץ יוכל לעבור דרך הטרנזיסטור בפחות הספק.

כמו כן, עם עלייה במוליכות המוצא (או ירידה בהתנגדות המוצא), עולה העומס המקסימלי שהמגבר יכול לעמוד בו עם הפסדים לא משמעותיים בהגבר הכולל. לדוגמה, אם טרנזיסטור עם מוליכות פלט נמוכה מגביר את האות 100 פעמים ללא עומס, אז כאשר עומס 1 KΩ מחובר, הוא כבר יגביר רק פי 50. לטרנזיסטור עם אותו רווח אך מוליכות פלט גבוהה יותר תהיה ירידת רווח קטנה יותר. האפשרות האידיאלית היא כאשר מוליכות הפלט היא אינסוף (או התנגדות הפלט R out = 0 (R out = 0)).



מאמר זה זמין גם בשפות הבאות: תאילנדית

  • הַבָּא

    תודה רבה על המידע המאוד שימושי במאמר. הכל מוצג בצורה מאוד ברורה. זה מרגיש כאילו נעשתה עבודה רבה כדי לנתח את פעולת חנות eBay

    • תודה לך ולשאר הקוראים הקבועים של הבלוג שלי. בלעדיכם, לא היה לי מספיק מוטיבציה להקדיש זמן רב לתחזוקת האתר הזה. המוח שלי בנוי כך: אני אוהב לחפור לעומק, לבצע שיטתיות של נתונים מפוזרים, לנסות דברים שאף אחד לא עשה בעבר או הסתכל עליהם מהזווית הזו. חבל שלבני ארצנו אין זמן לקניות באיביי בגלל המשבר ברוסיה. הם קונים מאליאקספרס מסין, מכיוון שהסחורה שם הרבה יותר זולה (לעיתים קרובות על חשבון האיכות). אבל מכירות פומביות מקוונות eBay, Amazon, ETSY יתנו לסינים בקלות ראש במגוון פריטי מותגים, פריטי וינטג', פריטים בעבודת יד ומוצרים אתניים שונים.

      • הַבָּא

        מה שחשוב במאמרים שלך הוא היחס האישי שלך וניתוח הנושא. אל תוותר על הבלוג הזה, אני מגיע לכאן לעתים קרובות. צריכים להיות הרבה מאיתנו כאלה. תשלח לי אימייל לאחרונה קיבלתי מייל עם הצעה שילמדו אותי איך לסחור באמזון ובאיביי. ונזכרתי במאמרים המפורטים שלך על העסקאות האלה. אֵזוֹר קראתי שוב הכל והגעתי למסקנה שהקורסים הם הונאה. עדיין לא קניתי שום דבר באיביי. אני לא מרוסיה, אלא מקזחסטן (אלמטי). אבל אנחנו גם לא צריכים עוד הוצאות נוספות. אני מאחל לך בהצלחה ותישארי בטוח באסיה.

  • זה גם נחמד שהניסיונות של eBay להרוס את הממשק עבור משתמשים מרוסיה וממדינות חבר העמים החלו להניב פרי. אחרי הכל, הרוב המכריע של אזרחי מדינות ברית המועצות לשעבר אינם בעלי ידע רב בשפות זרות. לא יותר מ-5% מהאוכלוסייה דוברי אנגלית. יש יותר בקרב צעירים. לכן, לפחות הממשק הוא ברוסית - זו עזרה גדולה לקניות מקוונות בפלטפורמת מסחר זו. eBay לא הלכה בדרכה של מקבילתה הסינית Aliexpress, שם מתבצעת תרגום מכונה (מאוד מגושם ולא מובן, לפעמים גורם לצחוק) של תיאורי מוצרים. אני מקווה שבשלב מתקדם יותר של פיתוח הבינה המלאכותית, תרגום מכונה איכותי מכל שפה לכל שפה תוך שניות יהפוך למציאות. עד כה יש לנו את זה (הפרופיל של אחד המוכרים באיביי עם ממשק רוסי, אבל תיאור באנגלית):
    https://uploads.disquscdn.com/images/7a52c9a89108b922159a4fad35de0ab0bee0c8804b9731f56d8a1dc659655d60.png