Транзистор қазіргі микроэлектроникадағы барлық жерде және маңызды компонент болып табылады. Оның мақсаты қарапайым: ол мүмкіндік береді, пайдаланады әлсіз сигналбақылау әлдеқайда күшті.
Атап айтқанда, оны басқарылатын «демпфер» ретінде пайдалануға болады: «қақпада» сигналдың болмауына байланысты ток ағынын блоктаңыз және оны беру арқылы оған рұқсат етіңіз. Басқаша айтқанда: бұл саусақпен емес, кернеу беру арқылы басылатын түйме. Бұл сандық электроникадағы ең көп таралған қолданба.
Транзистор қалай жұмыс істейді?
Алдымен ол вакуумдық триодтың қатты күйдегі нұсқасы деп аталды, бірақ «транзистор» термині аман қалды. Транзистордың бұл түрі мыналардан тұрады. Біз кремний мен германий жартылай өткізгіштердің мысалдары екенін білеміз. Енді неліктен ол түйіспе транзисторы деп аталады? Жауап құрылыста жатыр. Енді транзистордың бұл түрінде жартылай өткізгіштің бір түрі басқа жартылай өткізгіштің арасында қыстырылған. Оларды кейінірек талқылаймыз.
Биполярлы қосылыс транзисторының сипаттамалары
Енді әр түрлі жартылай өткізгіштерден жасалған екі түйіспе болса, оны түйіспе транзисторы деп атайды. Ол биполярлық деп аталады, өйткені өткізгіштік электрондар мен тесіктерге байланысты. 
Эмитенттің жалпы сипаттамасы
Жалпы негізгі режим Жалпы режимэмитент Жалпы коллектор режимі. . Жоғарыда келтірілген сурет диаграммасынан эмитенттің кернеуін жоғарылату эмитенттің түйісуіндегі алға ығысуды азайтатынын, осылайша коллектор тогын төмендететінін көруге болады. Бұл шығыс кернеуі мен кіріс кернеуі фазада екенін білдіреді.
Транзисторлар әртүрлі пакеттерде бар: бір транзистор сыртқы түрі бойынша мүлдем басқаша көрінуі мүмкін. Прототиптеуде ең көп таралған қоршаулар:
TO-92 - ықшам, жеңіл жүктерге арналған
TO-220AB - массивтік, жақсы жылу диссипациясы, ауыр жүктемелер үшін
Диаграммалардағы белгілеу транзистордың түріне және компиляцияда қолданылатын белгілеу стандартына байланысты өзгереді. Бірақ вариацияға қарамастан, оның символы танылатын болып қалады.
Биполярлы қосылыс транзисторларының түрлері
Ұқсас мақалалар. сияқты немқұрайлылық бірполярлы транзисторлар өрістік эффект транзисторлары, заряд тасушының тек бір түрін пайдаланыңыз. Ол транзистордың басқа түрінен ерекшеленеді, яғни шығыс тогы кіріс кернеуімен басқарылады. Көріп отырғанымыздай, жартылай өткізгіш бір бағыттағы ток ағынына аз қарсылықты, ал екінші бағытта жоғары қарсылықты ұсынады және транзисторды жартылай өткізгіш құрылғының режимі деп атауға болады. Биполярлы транзисторлар транзисторлардың екі түрінен тұрады.
Биполярлы транзисторлар
Биполярлы транзисторлардың (BJT, Биполярлық қосылыс транзисторлары) үш контактісі бар:
Коллектор - оған жоғары кернеу қолданылады, оны сіз басқарғыңыз келеді
База – ол арқылы аз мөлшерде жеткізіледі токүлкен құлыпты ашу үшін; оны блоктау үшін негіз жерге тұйықталған
Эмитент - транзистор «ашық» кезде коллектордан және базадан ток өтеді
Нүктелік контакт өтпелі транзистор. . Екі транзисторды салыстыра отырып, түйіндік транзисторлар нүктелік транзисторларға қарағанда көбірек қолданылады. Өтпелі транзисторлар екі түрге бөлінеді, олар төменде келтірілген. Әрбір транзиттік транзистор үшін үш электрод бар: эмитент, коллектор және база.
Негізгі қосылу схемасы
Үш терминал коллектор, база және эмитент және транзистор коммутация және күшейту қосымшалары үшін қолданылады. Әдетте, коллектор терминалы оң терминалға және эмитент теріс қоректендіруге эмиттер немесе коллектор тізбегіндегі резистормен қосылады. Бұл сипатты пайдалана отырып, транзистор қосқыш және күшейткіш сияқты қолданбалардың екеуінде де жұмыс істей алады.
Биполярлы транзистордың негізгі сипаттамасы индикатор болып табылады hfeпайда ретінде де белгілі. Ол коллектор-эмиттер бөлімінде транзистордың базалық эмитент тоғына қатысты қанша есе көп ток өткізе алатынын көрсетеді.
Транзисторларды қайдан сатып алуға болады?
Әдетте коллектор терминалына оң кернеу және резисторы бар эмитент терминалына теріс қуат эмитент немесе коллектор немесе эмитент тізбегі арқылы беріледі. Бұл шартты пайдалана отырып, транзистор күшейткіш және қосқыш болып табылатын қолданбалардың екеуінің де рөлін атқара алады. Төменде көрсетілгендей негізгі таңба және диаграмма.
Ол эмитент пен базалық аймақ үшін әртүрлі жартылай өткізгішті материалдарды пайдаланады және гетеройысуды жасайды. Бұл электрондар мен саңылаулардың қосындысы есебінен негізгі ток ағынын бастайды. Қалды үлкен мөлшерлерЭлектрондар коллекторлық токты бастау үшін кері ығысу коллекторы арқылы өтеді. математикалық теңдеуді бақылай аламыз.
Мысалы, егер hfe= 100, ал 0,1 мА база арқылы өтеді, содан кейін транзистор өзі арқылы ең көбі 10 мА өтеді. Егер бұл жағдайда жоғары ток бөлімінде, мысалы, 8 мА тұтынатын компонент болса, ол 8 мА-мен қамтамасыз етіледі, ал транзистордың «резерві» болады. 20 мА тартатын құрамдас болса, ол тек максималды 10 мАмен қамтамасыз етіледі.
Базалық ток эмитент пен коллектор токымен салыстырғанда өте аз. 
Үміт, бұл ақпаратбұл мақала беруге көмектеседі жақсы ақпаратжәне жобаны түсіну. Сізге сұрақ: егер транзисторлар цифрлық тізбектерде қолданылса, олар әдетте қай аймақта жұмыс істейді?
Электрлік 4-биполярлы транзисторлар. . Кіріспе. «Модельдің» негізгі функциясы құрылғының белгілі бір жағдайдағы әрекетін болжау болып табылады жұмыс аймағы. Келесі мақалалар. Кішкентай айнымалы ток сигналының жауабын екі жолмен сипаттауға болады: жалпы үлгілер: гибридті модель және модель. Модельдер өнімділікті болжау үшін схеманы талдау әдістерін пайдалануға мүмкіндік беретін эквивалентті схемалар болып табылады.
Сондай-ақ, әрбір транзисторға арналған құжаттама контактілердегі рұқсат етілген максималды кернеулер мен токтарды көрсетеді. Бұл мәндерден асып кету шамадан тыс қыздыруға және қызмет ету мерзімін қысқартуға әкеледі, ал күшті асып кету бұзылуға әкелуі мүмкін.
NPN және PNP
Транзистордың гибридті моделі Гибридті транзисторлық модельді көрсету үшін эквивалентті схеманы құру қажет. AC. Сол жақтағы төменгі диаграмма жалғыз жалпы кезеңталдау үшін эмитент. Қуат көзі де айнымалы ток сигналдарына қысқа тұйықталған.
Эквивалентті схема жоғарыда оң жақ диаграммада көрсетілген. Көк тіктөртбұрыш енді эквивалентті сигналдың эквивалентті тізбегін білдіреді және ол енді гибридті эквивалентті схемада жұмыс істей алады. Жалпы эмитент параметрлерінде. Шағын сигналдар үшін қолайлы гибридті модель орта жолақжәне транзистордың әрекетін сипаттайды.
Жоғарыда сипатталған транзистор NPN транзисторы деп аталады. Ол ретімен қосылған кремнийдің үш қабатынан тұратындықтан осылай аталады: Теріс-Оң-Теріс. Мұндағы теріс - теріс заряд тасымалдаушылардың артық мөлшері бар кремний қорытпасы (n-қоспаланған), ал оң - оң заряд тасымалдаушыларының артық қорытпасы (р-қоспаланған).
NPNs тиімдірек және өнеркәсіпте кең таралған.
Осы себепті схеманы құрастырған кезде гибридті параметрлер нақты схема сияқты бірдей жағдайларда өлшенуі керек. Шығу қисықтары өте пайдалы, өйткені олар коллекторлық эмитенттердің кернеулерінің диапазоны үшін коллекторлық токтың өзгеруін көрсетеді. Қисықтардың дерлік тегіс бөлігі транзистордың тұрақты ток генераторы сияқты әрекет ететінін көрсетеді.
Бұл транзисторды коммутатор ретінде пайдалану кезінде ескеру қажет маңызды факт. Модель кернеудің, ток күшінің, кіріс және шығыс кедергісі үшін теңдеулерді құру үшін пайдаланылады. Маңызды жартылай өткізгіш құрылғылардың бірі ретінде транзистор өте кең қолданыс тапты электрондық қосымшаларендірілген жүйелер, сандық схемалар және басқару жүйелері сияқты. Сандық және аналогтық домендерде транзисторлар күшейту, логикалық операциялар, коммутация және т.б. сияқты әртүрлі қолданбалар үшін кеңінен қолданылады. Бұл мақала негізінен транзисторды коммутатор ретінде қолдану туралы қысқаша түсініктеме береді.
PNP транзисторларын белгілеу кезінде олар көрсеткі бағыты бойынша ерекшеленеді. Көрсеткі әрқашан P-ден N-ге дейін көрсетеді. PNP транзисторлары «инверттелген» мінез-құлыққа ие: негіз жерге тұйықталған кезде ток бұғатталмайды және ол арқылы ток өткен кезде блокталады.
Өрістік транзисторлар
Өрістік транзисторлар (FET, Field Effect Transistor) мақсаты бірдей, бірақ ішкі құрылымы бойынша ерекшеленеді. Бұл компоненттердің белгілі бір түрі MOSFET (металл-оксид-жартылай өткізгіш өрістік транзистор) транзисторлары болып табылады. Олар бірдей өлшемдермен әлдеқайда үлкен қуатпен жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Ал «демперді» басқару тек қана жүзеге асырылады кернеуді қолдану: биполярлы транзисторлардан айырмашылығы, қақпадан ток өтпейді.
Биполярлы транзисторлардың жұмыс режимдері
Көптеген қолданбаларда бұл транзисторлар коммутация және күшейту сияқты екі негізгі функция үшін қолданылады. Бұл екі заряд тасымалдаушы саңылаулар мен электрондар болып табылады, онда саңылаулар оң зарядты тасымалдаушылар, ал электрондар теріс заряд тасымалдаушылар болып табылады.
Биполярлы транзистор: коммутациялық тізбектер, жұмыс режимдері
Транзистордың үш аймағы бар: база, эмитент және коллектор. Эмитент қатты легирленген терминал болып табылады және электрондарды негізге шығарады. Негізгі терминал жеңіл легирленген және эмиттер айдайтын электрондардың коллекторға ағуына мүмкіндік береді. Коллектор терминалы аралық легирленген және базадан электрондарды жинайды. Бұл коллектор басқа екі аймақпен салыстырғанда үлкен, сондықтан ол жылуды көбірек таратады.
Өрістік транзисторлардың үш контактісі бар:
Дренаж - оған жоғары кернеу қолданылады, оны сіз басқарғыңыз келеді
Шлюз - ток өтуі үшін оған кернеу беріледі; ағынды бөгеу үшін қақпа жерге тұйықталған.
Көзі - транзистор «ашық» болған кезде ағын ол арқылы ағызу арқылы өтеді.
Транзисторлардың жұмыс режимдері
Бұл екі транзисторды конфигурациялауға болады әртүрлі түрлері, мысалы, жалпы эмитент, жалпы коллектор және жалпы базалық конфигурациялар. Тура немесе кері қозғалыс сияқты ауытқу жағдайларына байланысты транзисторлардың үш негізгі жұмыс режимі бар: кесу, белсенді және қаныққан аймақтар.
Сигналдарды күшейту режиміндегі транзистордың жұмысы
Бұл режимде транзистор әдетте ток күшейткіші ретінде пайдаланылады. Белсенді режимде екі түйіспе әртүрлі икемді болады, яғни эмитент-базалық қосылыс алға ығысқан, ал коллектор-база байланысы кері ығысқан. Бұл режимде эмитент пен коллектор арасында ток өтеді, ал ток ағынының мөлшері базалық токқа пропорционал.
N-арна және P-арна
Биполярлы транзисторларға ұқсастығы бойынша өріс транзисторлары полярлығымен ерекшеленеді. N-арна транзисторы жоғарыда сипатталған. Олар ең көп таралған.
P-арнасы белгіленген кезде көрсеткі бағыты бойынша ерекшеленеді және тағы да «төңкерілген» әрекетке ие.
Бұл режимде базалық коллектор қосылымы да, эмитент қосылымы да кері ығысуға негізделген. Бұл өз кезегінде базалық эмитенттің кернеуі төмен болған кезде ағынның коллектордан эмитентке ағуын болдырмайды. Бұл режимде құрылғы толығымен өшіріледі, нәтижесінде құрылғы арқылы нөлдік ток өтеді.
Бұл жұмыс режимінде негізгі және негізгі байланыстарэмитент алға жылжытылады. Негізгі эмитенттің кернеуі жоғары болған кезде ток коллектордан эмиттерге еркін өтеді. Төмендегі суретте кесу аймағында коллектордың нөлдік шығыс тогы, нөлдік негізгі кіріс тогы және коллектордың максималды кернеуі сияқты жұмыс жағдайлары бар. Бұл параметрлер транзистор арқылы ток ағынын одан әрі болдырмайтын үлкен сарқылу қабатына әкеледі.
Транзисторларды жоғары қуатты компоненттерді басқаруға қосу
Микроконтроллердің типтік міндеті белгілі бір тізбек құрамдас бөлігін қосу және өшіру болып табылады. Микроконтроллердің өзі әдетте қуатты өңдеу сипаттамаларына ие. Осылайша, Arduino, бір түйреуішке 5 В шығысы бар, 40 мА токқа төтеп бере алады. Қуатты қозғалтқыштар немесе ультра жарық диодтар жүздеген миллиамперді тарта алады. Мұндай жүктемелерді тікелей қосқанда, чип тез істен шығуы мүмкін. Сонымен қатар, кейбір компоненттердің жұмысы үшін 5 В-тан жоғары кернеу қажет және Arduino цифрлық шығыс істікшесінен 5 В-тан артық шығара алмайды.
Дәл осылай, қанықтыру аймағында транзистор максималды базалық ток қолданылатындай қиғаш болады, бұл максималды токколлектор және ең аз коллектор-эмиттер кернеуі. Бұл сарқылу қабатының аз болуына әкеледі және транзистор арқылы максималды ток өтуіне мүмкіндік береді.
Коммутацияның бұл түрі қозғалтқыштарды, шам жүктемелерін, электромагниттерді және т.б. басқару үшін қолданылады. Транзистор тізбекті ашу немесе жабу үшін қолданылады. Қатты күйдегі коммутацияның бұл түрі кәдімгі релелерге қарағанда айтарлықтай сенімділік пен төмен бағаны ұсынады. Кейбір қолданбалар коммутациялық құрылғы ретінде қуатты транзисторды пайдаланады, содан кейін жоғары қуатты транзисторды басқару үшін басқа сигнал деңгейіндегі транзисторды пайдалану қажет болуы мүмкін.
Бірақ транзисторды басқару оңай, ол өз кезегінде үлкен токты басқарады. Ұзын жалғау керек делік Жарықдиодты жолақ, ол 12 В қажет және әлі де 100 мА тұтынады:
Енді шығыс логикалық мәнге (жоғары) орнатылғанда, базаға кіретін 5 В транзисторды ашады және ток таспа арқылы өтеді - ол жарқырайды. Шығу логикалық нөлге (төмен) орнатылғанда, база микроконтроллер арқылы жерге қосылады және ток ағыны блокталады.
Ағымдағы шектеу резисторына назар аударыңыз Р. қалыптасуының алдын алу қажет қысқа тұйықталумаршрут бойынша микроконтроллер – транзистор – жерге. Ең бастысы, Arduino контактісі арқылы 40 мА рұқсат етілген токтан аспау, сондықтан кем дегенде мәні бар резисторды пайдалану керек:
Мұнда U d- бұл транзистордағы кернеудің төмендеуі. Ол жасалған материалға байланысты және әдетте 0,3 – 0,6 В.
Бірақ токты рұқсат етілген шектерде ұстау мүлдем қажет емес. Транзистордың күшеюі қажетті токты басқаруға мүмкіндік беруі ғана қажет. Біздің жағдайда бұл 100 мА. Қолданылатын транзистор үшін қолайлы hfe= 100, онда 1 мА бақылау тогы бізге жеткілікті болады
Біз үшін 118 Ом-нан 4,7 кОм-ға дейінгі мәні бар резистор қолайлы. Бір жағынан тұрақты жұмыс істеу үшін және жеңіл жүктемеЕкінші жағынан, чипке 2,2 кОм - жақсы таңдау.
Биполярлы транзистордың орнына өрістік транзисторды пайдалансаңыз, резисторсыз жасай аласыз:
Бұл мұндай транзисторлардағы қақпаның тек кернеумен басқарылатындығына байланысты: микроконтроллер - қақпа - көз бөлімінде ток жоқ. Және оның жоғары сипаттамаларының арқасында MOSFET қолданатын схема өте қуатты компоненттерді басқаруға мүмкіндік береді.
Биполярлы транзистор.
Биполярлы транзистор- электрлік сигналдарды күшейтуге, генерациялауға және түрлендіруге арналған транзисторлардың бір түрі, электронды жартылай өткізгішті құрылғы. транзистор деп аталады биполярлы, өйткені заряд тасымалдаушылардың екі түрі бір уақытта құрылғының жұмысына қатысады - электрондарЖәне тесіктер. Оның айырмашылығы осылай бірполярлы(өріс әсерлі) транзистор, онда заряд тасымалдаушының тек бір түрі қатысады.
Транзисторлардың екі түрінің жұмыс істеу принципі су ағынын реттейтін су шүмегінің жұмысына ұқсас, транзистор арқылы тек электрондар ағыны өтеді. Биполярлы транзисторларда құрылғы арқылы екі ток өтеді - негізгі «үлкен» ток және басқарушы «кіші» ток. Негізгі токтың қуаты контроллердің қуатына байланысты. Өрістік транзисторлармен құрылғы арқылы тек бір ток өтеді, оның қуаты электромагниттік өріске байланысты. Бұл мақалада біз биполярлы транзистордың жұмысын егжей-тегжейлі қарастырамыз.
Биполярлы транзистордың дизайны.
Биполярлы транзистор үш жартылай өткізгіш қабаттан және екі PN өткелінен тұрады. PNP және бар NPN транзисторларыалмастыру түрі бойынша тесік және электрон өткізгіштіктері. Екі сияқты диод, бетпе-бет қосылған немесе керісінше.
Биполярлы транзистордың үш контактісі (электродтары) болады. Орталық қабаттан шығатын контакт деп аталады негіз.Экстремалды электродтар деп аталады коллекторЖәне эмитент (коллекторЖәне эмитент). Негізгі қабат коллектор мен эмитентке қатысты өте жұқа. Бұған қоса, транзистордың шеттеріндегі жартылай өткізгіш аймақтары асимметриялық. Коллектор жағындағы жартылай өткізгіш қабат эмиттер жағына қарағанда сәл қалыңырақ. Бұл транзистордың дұрыс жұмыс істеуі үшін қажет.
Биполярлы транзистордың жұмысы.
Биполярлы транзистордың жұмысы кезінде болатын физикалық процестерді қарастырайық. Мысал ретінде NPN үлгісін алайық. PNP транзисторының жұмыс істеу принципі ұқсас, тек коллектор мен эмитент арасындағы кернеудің полярлығы қарама-қарсы болады.
Қазірдің өзінде айтылғандай жартылай өткізгіштердегі өткізгіштік түрлері туралы мақала, Р-типті затта оң зарядталған иондар – тесіктер болады. N-типті зат теріс зарядты электрондармен қаныққан. Транзисторда N аймағындағы электрон концентрациясы P аймағындағы тесік концентрациясынан айтарлықтай асып түседі.
Коллектор мен эмитент V CE (V CE) арасында кернеу көзін қосамыз. Оның әсерінен жоғарғы N бөлігінен электрондар плюсқа тартыла бастайды және коллектордың жанында жиналады. Бірақ кернеу көзінің электр өрісі эмитентке жетпейтіндіктен ток ағып кете алмайды. Бұған коллекторлық жартылай өткізгіштің қалың қабаты және негізгі жартылай өткізгіш қабаты кедергі келтіреді.
Енді база мен эмитент арасындағы кернеуді қосайық V BE , бірақ V CE-ден айтарлықтай төмен (кремний транзисторлары үшін ең аз қажетті V BE 0,6 В). P қабаты өте жұқа болғандықтан, сонымен қатар базаға қосылған кернеу көзі, ол өзінің электр өрісімен эмитенттің N аймағына «жете» алады. Оның әсерінен электрондар негізге бағытталады. Олардың кейбіреулері сол жерде орналасқан тесіктерді толтыра бастайды (қайта біріктіреді). Басқа бөлігі бос тесік таба алмайды, себебі базадағы тесіктердің концентрациясы эмитенттегі электрондардың концентрациясынан әлдеқайда төмен.
Нәтижесінде негіздің орталық қабаты бос электрондармен байыған. Олардың көпшілігі коллекторға қарай жүреді, өйткені онда кернеу әлдеқайда жоғары. Бұған орталық қабаттың өте аз қалыңдығы да ықпал етеді. Электрондардың кейбір бөлігі, тіпті әлдеқайда аз болса да, базаның плюс жағына қарай ағып кетеді.
Нәтижесінде біз екі ток аламыз: кішісі - базадан I BE эмиттерге дейін, ал үлкені - коллектордан I CE эмиттерге дейін.
Егер сіз базадағы кернеуді арттырсаңыз, онда Р қабатында одан да көп электрондар жиналады. Нәтижесінде базалық ток аздап артады, ал коллекторлық ток айтарлықтай артады. Осылайша, базалық токтың шамалы өзгеруімен I Б , коллекторлық ток I қатты өзгереді МЕН. Дәл солай болады биполярлы транзистордағы сигналды күшейту. Коллектор тогының I С-тың базалық токқа I В қатынасы ток күшеюі деп аталады. Белгіленген β , hfeнемесе h21e, транзистормен жүргізілетін есептеулердің ерекшеліктеріне байланысты.
Ең қарапайым биполярлы транзисторлы күшейткіш
Электрлік жазықтықта сигналды күшейту принципін тізбектің мысалын пайдаланып толығырақ қарастырайық. Бұл схема мүлдем дұрыс емес екенін алдын ала ескертемін. Тұрақты кернеу көзін айнымалы ток көзіне ешкім қоспайды. Бірақ бұл жағдайда биполярлы транзистордың көмегімен күшейту механизмінің өзін түсіну оңайырақ және түсінікті болады. Сондай-ақ, төмендегі мысалдағы есептеу техникасының өзі біршама жеңілдетілген.
1.Тізбектің негізгі элементтерін сипаттау
Сонымен, бізде 200 (β = 200) күшейтетін транзистор бар делік. Коллектор жағында біз салыстырмалы түрде қуатты 20 В қуат көзін қосамыз, оның энергиясы күшейеді. Транзистордың негізінде біз әлсіз 2 В қуат көзін қосамыз. Біз оған көзді тізбектей қосамыз айнымалы ток кернеуісинус түрінде, тербеліс амплитудасы 0,1В. Бұл күшейтуді қажет ететін сигнал болады. Негізге жақын Rb резисторы әдетте қуаты төмен сигнал көзінен келетін токты шектеу үшін қажет.
2. Негізгі кіріс тогын есептеу I б
Енді I b базалық токты есептейік. Біз айнымалы кернеумен айналысатындықтан, біз екі ток мәнін есептеуіміз керек - максималды кернеуде (V макс) және минималды (V мин). Осы ағымдағы мәндерді сәйкесінше деп атаймыз - I bmax және I bmin.
Сондай-ақ базалық токты есептеу үшін базалық эмитент V BE кернеуін білу қажет. База мен эмитент арасында бір PN түйісуі бар. Негізгі ток өз жолында жартылай өткізгіш диодты «кездесетіні» белгілі болды. Жартылай өткізгішті диод өткізе бастаған кернеу шамамен 0,6 В. Мәліметтерге тоқталмай-ақ қояйық диодтың ток-кернеу сипаттамалары, және есептеулердің қарапайымдылығы үшін біз шамамен модельді аламыз, оған сәйкес ток диодындағы кернеу әрқашан 0,6 В. Бұл база мен эмитент арасындағы кернеу V BE = 0,6 В екенін білдіреді. Ал эмитент жерге қосылғандықтан (V E = 0), базадан жерге дейінгі кернеу де 0,6 В (V B = 0,6 В).
Ом заңын пайдаланып I bmax және I bmin есептейік:
2. Шығу коллекторының I тогын есептеу МЕН
Енді күшейтуді (β = 200) біле отырып, сіз коллекторлық токтың максималды және минималды мәндерін оңай есептей аласыз (I cmax және I сммин).
3. V шығыс кернеуін есептеу шығып
Коллектор тогы Rc резисторы арқылы өтеді, біз оны есептеп шығардық. Мәндерді ауыстыру қалады:
4. Нәтижелерді талдау
Нәтижелерден көрініп тұрғандай, V Cmax V Cmin төмен болып шықты. Себебі V Rc резисторындағы кернеу VCC қоректену кернеуінен алынады. Дегенмен, көп жағдайда бұл маңызды емес, өйткені бізді сигналдың айнымалы құрамдас бөлігі - 0,1 В-тан 1 В-қа дейін өскен амплитудасы қызықтырады. Сигналдың жиілігі мен синусоидалы пішіні өзгерген жоқ. Әрине, V out / V он еселік қатынасы күшейткіш үшін ең жақсы көрсеткіштен алыс, бірақ ол күшейту процесін суреттеуге өте қолайлы.
Сонымен, биполярлы транзистор негізіндегі күшейткіштің жұмыс істеу принципін қорытындылайық. А ток I b тұрақты және айнымалы құрамдастарды тасымалдайтын база арқылы өтеді. База мен эмитент арасындағы PN түйісуі жұмыс істей бастауы үшін тұрақты компонент қажет - «ашылады». Айнымалы компонент, шын мәнінде, сигналдың өзі (пайдалы ақпарат). Транзистордың ішіндегі коллектор-эмиттер тогы β күшейтуге көбейтілген базалық токтың нәтижесі болып табылады. Өз кезегінде коллектордың үстіндегі Rc резисторындағы кернеу күшейтілген коллекторлық токты резистордың мәніне көбейтудің нәтижесі болып табылады.
Осылайша, V шығыс түйреуіш тербеліс амплитудасы жоғарылаған, бірақ пішіні мен жиілігі бірдей сигналды алады. Транзистор күшейту үшін энергияны VCC қуат көзінен алатынын атап өткен жөн. Егер қоректену кернеуі жеткіліксіз болса, транзистор толық жұмыс істей алмайды және шығыс сигналы бұрмалануы мүмкін.
Биполярлы транзистордың жұмыс режимдері
Транзистордың электродтарындағы кернеу деңгейіне сәйкес оның жұмыс істеуінің төрт режимі бар:
Кесу режимі.
Белсенді режим.
Қанықтыру режимі.
Кері режим.
Кесу режимі
Базалық эмитенттің кернеуі 0,6 В - 0,7 В төмен болғанда, база мен эмитент арасындағы PN түйісуі жабылады. Бұл күйде транзистордың базалық тогы болмайды. Нәтижесінде коллекторлық ток та болмайды, өйткені негізде коллектор кернеуіне қарай жылжу үшін дайын бос электрондар жоқ. Анықталғандай, транзистор құлыптаулы сияқты, олар оның ішінде екенін айтады кесу режимі.
Белсенді режим
IN белсенді режимНегіздегі кернеу база мен эмитент арасындағы PN өткелінің ашылуы үшін жеткілікті. Бұл күйде транзисторда базалық және коллекторлық токтар болады. Коллектордың тогы негізгі ток күшіне көбейтілгенге тең. Сол белсенді режимкүшейту үшін қолданылатын транзистордың қалыпты жұмыс режимі деп аталады.
Қанықтыру режимі
Кейде базалық ток тым жоғары болуы мүмкін. Нәтижесінде қоректендіру қуаты транзистордың күшеюіне сәйкес келетін коллекторлық токтың осындай шамасын қамтамасыз ету үшін жеткіліксіз. Қанықтыру режимінде коллекторлық ток қуат көзі қамтамасыз ете алатын максималды болады және базалық токқа тәуелді болмайды. Бұл күйде транзистор сигналды күшейте алмайды, өйткені коллекторлық ток базалық токтың өзгеруіне жауап бермейді.
Қанықтыру режимінде транзистордың өткізгіштігі максималды болып табылады және ол «қосулы» күйдегі қосқыштың (қосқыштың) функциясы үшін қолайлы. Сол сияқты, өшіру режимінде транзистордың өткізгіштігі ең аз және бұл өшіру күйіндегі қосқышқа сәйкес келеді.
Кері режим
Бұл режимде коллектор мен эмитент рөлдерін өзгертеді: коллектордың PN түйісуі алға бағытта, ал эмитенттердің өтуі қарама-қарсы бағытта ығысқан. Нәтижесінде ток базадан коллекторға өтеді. Коллектордың жартылай өткізгіш аймағы эмитентке асимметриялы, ал кері режимдегі күшейту қалыпты белсенді режимге қарағанда төмен. Транзистор белсенді режимде мүмкіндігінше тиімді жұмыс істейтін етіп жасалған. Сондықтан транзистор кері режимде іс жүзінде қолданылмайды.
Биполярлы транзистордың негізгі параметрлері.
Ағымдағы пайда– коллекторлық ток I С-тың базалық ток I В қатынасы. Белгіленген β , hfeнемесе h21e, транзисторлармен жүргізілетін есептеулердің ерекшеліктеріне байланысты.
β – бір транзистор үшін тұрақты шама және құрылғының физикалық құрылымына байланысты. Жоғары өсім жүздеген бірлікпен, аз өсім ондықпен есептеледі. Бір типті екі бөлек транзисторлар үшін, тіпті егер олар өндіріс кезінде «құбырдың көршілері» болса да, β сәл өзгеше болуы мүмкін. Биполярлы транзистордың бұл сипаттамасы ең маңыздысы болуы мүмкін. Егер есептеулерде құрылғының басқа параметрлерін жиі елемеуге болатын болса, онда ағымдағы пайда дерлік мүмкін емес.
Кіріс кедергісі– транзистордағы базалық токқа «сәйкес келетін» кедергі. Белгіленген Р жылы (Р енгізу). Ол неғұрлым үлкен болса, құрылғының күшейту сипаттамалары үшін соғұрлым жақсы, өйткені базалық жағында әдетте әлсіз сигнал көзі болады, ол мүмкіндігінше аз токты тұтынуды қажет етеді. Идеал опция- бұл кіріс кедергісі шексіз болғанда.
Орташа биполярлы транзистор үшін R кірісі бірнеше жүз КОм (кило-ом) құрайды. Мұнда биполярлық транзистор өрістік транзисторға өте көп жоғалтады, мұнда кіріс кедергісі жүздеген ГОм (гигаом) жетеді.
Шығу өткізгіштігі- коллектор мен эмитент арасындағы транзистордың өткізгіштігі. Шығу өткізгіштігі неғұрлым көп болса, соғұрлым коллектор-эмиттер тогы аз қуатта транзистор арқылы өте алады.
Сондай-ақ, шығыс өткізгіштігінің жоғарылауымен (немесе шығыс кедергісінің төмендеуі) күшейткіш жалпы күшейтудегі елеусіз жоғалтуларға төтеп бере алатын максималды жүктеме артады. Мысалы, шығыс өткізгіштігі төмен транзистор сигналды жүктемесіз 100 есе күшейтсе, онда 1 КОм жүктеме қосылған кезде ол тек 50 есе күшейеді. Күшейтімі бірдей, бірақ шығыс өткізгіштігі жоғары транзистордың төмендеуі азырақ болады. Идеал опция шығыс өткізгіштігі шексіз болғанда (немесе шығыс кедергісі R out = 0 (R out = 0)).