TRANZISTORË BIPOLARE
Një transistor bipolar është një pajisje gjysmëpërçuese e përbërë nga tre rajone me lloje të alternuara të përçueshmërisë elektrike dhe e krijuar për të përforcuar një sinjal.
Transistorët bipolarë janë pajisje gjysmëpërçuese qëllim universal dhe përdoren gjerësisht në amplifikatorë të ndryshëm, gjeneratorë, pajisje impulse dhe komutuese.
Transistorët bipolarë mund të klasifikohen sipas materialit: germanium dhe silic;sipas llojit të përcjellshmërisë: tipi pn-r dhe n- fq- n; për sa i përket fuqisë: e ulët (Plëkundje< 0,3 W), mesatare (R lëkundje= 1,5 W) dhe të mëdha (Plëkundje> 1.5 W); sipas frekuencës: me frekuencë të ulët, me frekuencë të mesme, me frekuencë të lartë dhe me mikrovalë.
Në transistorë të tillë, rryma përcaktohet nga lëvizja e bartësve të ngarkesës të dy llojeve: elektroneve dhe vrimave. Nga vjen emri i tyre: bipolar.
Tranzistor bipolarështë një pllakë germaniumi ose silikoni në të cilin krijohen tre rajone me përçueshmëri elektrike të ndryshme. Për llojin e tranzistoritn-R- n zona e mesme ka përçueshmëri vrimash, dhe rajonet më të jashtme kanë përçueshmëri elektronike.
Transistorët e tipit p-n-p kanë një rajon të mesëm me përçueshmëri elektrone, dhe rajonet më të jashtme me përçueshmëri vrimash.
Rajoni i mesëm i tranzistorit quhet bazë, një rajon ekstrem është emetuesi dhe i dyti është kolektori. Kështu, transistori ka dy R- n- tranzicioni: emiter - midis emetuesit dhe bazës dhe kolektorit - midis bazës dhe kolektorit.
Emituesi është zona e tranzitorit për injektimin e transportuesve të ngarkesës në bazë. Kolektor - një zonë qëllimi i së cilës është nxjerrja e bartësve të ngarkesës nga baza. Baza është rajoni në të cilin transportuesit e ngarkesës që janë jo-shumicë për këtë rajon janë injektuar nga emetuesi.
Përqendrimi i shumicës së transportuesve të ngarkesës në emetues është shumë herë më i madh se përqendrimi i transportuesve të shumicësngarkesa në bazë, dhe në kolektor është pak më e vogël se përqendrimi në emetues. Prandaj, përçueshmëria e emetuesit është shumë më e lartë se përçueshmëria e bazës, dhe përçueshmëria e kolektorit është më e vogël se përçueshmëria e emetuesit.
Varësisht se cili nga terminalet është i përbashkët për qarqet hyrëse dhe dalëse, ekzistojnë tre qarqe për lidhjen e transistorit: me një bazë të përbashkët (CB), një emetues të përbashkët (CE) dhe një kolektor të përbashkët (CC).
Qarku i hyrjes ose i kontrollit shërben për të kontrolluar funksionimin e transistorit. Në qarkun e daljes, ose të kontrolluar, fitohen lëkundje të përforcuara. Burimi i lëkundjeve të përforcuara përfshihet në qarkun e hyrjes, dhe ngarkesa është e lidhur me qarkun e daljes.
Parimi i funksionimit të një transistori duke përdorur shembullin e tranzitorit p-n-p – lloji i përfshirë në një qark me një bazë të përbashkët (CB).
Tensionet e jashtme të dy furnizimeve me energji EE dhe Etei lidhur me tranzitorin në mënyrë të tillë që kryqëzimi i emetuesit P1 është i anuar në drejtimin përpara, dhe kryqëzimi i kolektorit P2 është i anuar në drejtim të kundërt.
Nëse aplikohet tension i kundërt në kryqëzimin e kolektorit dhe qarku i emetuesit është i hapur, një rrymë e vogël e kundërt rrjedh në qarkun e kolektoritIbashkë. Ajo lind nën ndikimin e tensionit të kundërt dhe krijohet nga lëvizja e drejtuar e bartësve të ngarkesës së pakicës, vrimave të bazës dhe elektroneve kolektore përmes kryqëzimit të kolektorit. Rryma e kundërt rrjedh nëpër qark: +Ete, bazë-mbledhës, −Ete.
Kur lidhet me qarkun e emetuesit Tensioni DC EE në drejtimin përpara, pengesa potenciale e kryqëzimit të emetuesit zvogëlohet. Fillon injektimi i vrimave në bazë.
Tensioni i jashtëm i aplikuar në tranzistor rezulton të zbatohet kryesisht në tranzicionet P1 dhe P2, sepse kanë rezistencë të lartë në krahasim me rezistencën e rajoneve të bazës, emetuesit dhe kolektorit. Prandaj, vrimat e injektuara në bazë lëvizin përmes saj përmes difuzionit. Në këtë rast, vrimat rikombinohen me elektronet e bazës. Meqenëse përqendrimi i bartësit në bazë është shumë më i ulët se në emetues, shumë pak vrima rikombinohen. Me një trashësi të vogël bazë, pothuajse të gjitha vrimat do të arrijnë në kryqëzimin e kolektorit P2. Në vend të elektroneve të rikombinuar, elektronet nga burimi i energjisë E hyjnë në bazëte. Vrimat që rikombinohen me elektronet në bazë krijojnë një rrymë bazëI B.
Nën ndikimin e tensionit të kundërt Ete,pengesa potenciale e bashkimit kolektor rritet, dhe trashësia e kryqëzimit P2 rritet. Vrimat që hyjnë në rajonin e kryqëzimit të kolektorit bien në fushën e përshpejtimit të krijuar në kryqëzim nga tensioni i kolektorit dhe tërhiqen nga kolektori, duke krijuar një rrymë kolektoriIte. Rryma e kolektorit kalon nëpër qark: +Ete, baza-kolektor, -Ete.
Kështu, në b ipolare Ekzistojnë tre lloje të rrymës që rrjedh në një tranzistor: emetuesi, kolektori dhe baza.
Në telin, i cili është terminali bazë, rrymat e emetuesit dhe kolektorit drejtohen në drejtime të kundërta. Rryma bazë është e barabartë me diferencën midis rrymave të emetuesit dhe kolektorit:I B = I E − I TE.
Proceset fizike në një lloj transistorin-R- nvazhdojnë në mënyrë të ngjashme me proceset në një transistor të tipit pn-R.
Rryma totale e emetuesitIE përcaktohet nga numri i bartësve kryesorë të ngarkesës të injektuar nga emetuesi. Pjesa kryesore e këtyre bartësve të ngarkesës që arrijnë te kolektori krijon një rrymë kolektoriIte. Një pjesë e vogël e transportuesve të ngarkesës të injektuara në bazë rikombinohen në bazë, duke krijuar një rrymë bazëIB. Rrjedhimisht, rryma e emetuesit do të ndahet në rryma bazë dhe kolektore, d.m.th.I E = I B + Ite.
Rryma e daljes së tranzistorit varet nga rryma hyrëse. Prandaj, një transistor është një pajisje e kontrolluar nga rryma.
Ndryshimet në rrymën e emetuesit të shkaktuara nga ndryshimet në tensionin e bashkimit të emetuesit transmetohen plotësisht në qarkun e kolektorit, duke shkaktuar një ndryshim në rrymën e kolektorit. Dhe sepse Tensioni i furnizimit me energji të kolektorit Etedukshëm më shumë se emetuesi Euh, pastaj fuqia e konsumuar në qarkun e kolektorit Pte, do të ketë dukshëm më shumë fuqi në qarkun e emetuesit Puh. Kjo bën të mundur kontrollin fuqi të lartë në qarkun kolektor të tranzistorit me fuqi të ulët të shpenzuar në qarkun e emetuesit, d.m.th. ka një rritje të fuqisë.
Qarqet komutuese për transistorët bipolarë
Transistori përfshihet në qark në mënyrë që një nga terminalet e tij të jetë hyrja, e dyta është dalja dhe e treta është e zakonshme për qarqet hyrëse dhe dalëse. Varësisht se cila elektrodë është e zakonshme, ekzistojnë tre qarqe për lidhjen e transistorëve: OB, OE dhe OK.. Për tranzistorn-R- nnë qarqet komutuese ndryshojnë vetëm polariteti i tensioneve dhe drejtimi i rrymave. Për çdo qark komutues të tranzistorit, polariteti i furnizimit me energji duhet të zgjidhet i tillë që kryqëzimi i emetuesit të ndizet në drejtimin përpara, dhe kryqëzimi i kolektorit në drejtimin e kundërt.
Karakteristikat statike të transistorëve bipolarë
Mënyra statike e funksionimit të tranzistorit është mënyra kur nuk ka ngarkesë në qarkun e daljes.
Karakteristikat statike të transistorëve janë varësitë e shprehura grafikisht të tensionit dhe rrymës së qarkut të hyrjes (karakteristikat e rrymës hyrëse-tensionit) dhe qarkut të daljes (karakteristikat e rrymës së daljes-tensionit). Lloji i karakteristikave varet nga mënyra e ndezjes së tranzistorit.
Karakteristikat e një transistori të lidhur sipas qarkut OB
I E = f(U EB) në U KB = konst(A).
I K = f(U KB) në I E = konst(b).
Karakteristikat statike të një transistori bipolar të lidhur sipas qarkut OB.Karakteristikat e rrymës-tensionit të daljes kanë tre fusha karakteristike: 1 – varësi e fortëIte nga UKB; 2 – varësi e dobëtIte nga UKB; 3 – prishja e kryqëzimit të kolektorit.Një tipar i karakteristikave në rajonin 2 është rritja e tyre e lehtë me rritjen e tensionitU KB.
Karakteristikat e një transistori të lidhur sipas qarkut OE:
Karakteristika e hyrjes është varësia:
I B = f(U BE) në U CE = konst(b).
Karakteristika e prodhimit është varësia:
I K = f(U CE) në I B = konst(A).
Mënyra e funksionimit të tranzistorit bipolar
Transistori mund të funksionojë në tre mënyra në varësi të tensionit në kryqëzimet e tij. Kur punoni në modalitetin aktiv, voltazhi në kryqëzimin e emetuesit është i drejtpërdrejtë, dhe në kryqëzimin e kolektorit është i kundërt.
Modaliteti i ndërprerjes ose i bllokimit arrihet duke aplikuar tension të kundërt në të dy kryqëzimet (të dyja p-n- vendkalimet janë të mbyllura).
Nëse voltazhi në të dy kryqëzimet është i drejtpërdrejtë (të dyja p-n- tranzicionet janë të hapura), atëherë transistori funksionon në modalitetin e ngopjes.Në modalitetin e ndërprerjes dhe mënyrën e ngopjes, nuk ka pothuajse asnjë kontroll të transistorit. Në modalitetin aktiv, një kontroll i tillë kryhet në mënyrë më efikase, dhe transistori mund të kryejë funksionet e një elementi aktiv diagrami elektrik- amplifikimi, gjenerimi.
Faza e amplifikatorit të tranzistorit bipolar
Qarku më i përdorur është qarku i ndërrimit të transistorit me një emetues të përbashkët.Elementet kryesore të qarkut janë furnizimi me energji elektrike Ete, element i kontrolluar - tranzistorVT dhe rezistencë Rte. Këta elementë formojnë qarkun e daljes të fazës së amplifikatorit, në të cilin, për shkak të rrjedhës së rrymës së kontrolluar, krijohet një tension alternativ i përforcuar në daljen e qarkut.Elementët e tjerë të qarkut luajnë një rol mbështetës. Kondensatori CRështë ndarës. Në mungesë të këtij kondensatori në qarkun e burimit të sinjalit të hyrjes, do të krijohej një rrymë e drejtpërdrejtë nga burimi i energjisë E.te.
Rezistencë RB, i përfshirë në qarkun bazë, siguron funksionimin e tranzistorit në mungesë të një sinjali hyrës. Modaliteti i qetësisë sigurohet nga rryma e bazës qetësueseI B = E te/ R B. Duke përdorur një rezistencëRtekrijohet tensioni i daljes.Rtekryen funksionin e krijimit të një tensioni të ndryshueshëm në qarkun e daljes për shkak të rrjedhës së rrymës së kontrolluar përmes qarkut bazë.
Për qarkun kolektor të fazës së amplifikatorit, mund të shkruajmë ekuacionin e mëposhtëm të gjendjes elektrike:
E te= Uke+ IteRte,
shuma e rënies së tensionit në të gjithë rezistencënRk dhe tensioni kolektor-emiterUketransistori është gjithmonë i barabartë me një vlerë konstante - emf i burimit të energjisë Ete.
Procesi i amplifikimit bazohet në shndërrimin e energjisë së një burimi të tensionit konstant Etenë energjinë e tensionit të alternuar në qarkun e daljes për shkak të ndryshimeve në rezistencën e elementit të kontrolluar (tranzistorit) sipas ligjit të specifikuar nga sinjali i hyrjes.
Transistori bipolar është një nga më të vjetrit, por më të shumtët lloj i njohur tranzistorë, dhe ende përdoret në elektronikën moderne. Një tranzistor është i domosdoshëm kur duhet të kontrolloni një ngarkesë mjaft të fuqishme për të cilën pajisja e kontrollit nuk mund të sigurojë rrymë të mjaftueshme. Ata janë tipe te ndryshme dhe fuqia, në varësi të detyrave të kryera. Njohuri baze dhe formulat për transistorët që mund t'i gjeni në këtë artikull.
Prezantimi
Para fillimit të mësimit, le të biem dakord që po diskutojmë vetëm një lloj mënyre për të ndezur një transistor. Një transistor mund të përdoret në një përforcues ose marrës, dhe zakonisht çdo model tranzistori prodhohet me karakteristika specifike për ta bërë atë më të specializuar për punë më të mirë në një përfshirje të caktuar.
Transistori ka 3 terminale: bazë, kolektor dhe emetues. Është e pamundur të thuhet pa mëdyshje se cili prej tyre është inputi dhe cili është dalja, pasi të gjithë janë të lidhur dhe ndikojnë njëri-tjetrin në një mënyrë ose në një tjetër. Kur një transistor ndizet në modalitetin e ndërprerës (kontrolli i ngarkesës), ai vepron kështu: rryma bazë kontrollon rrymën nga kolektori në emetues ose anasjelltas, në varësi të llojit të tranzitorit.
Ekzistojnë dy lloje kryesore të transistorëve: NPN dhe PNP. Për ta kuptuar këtë, mund të themi se ndryshimi kryesor midis këtyre dy llojeve është drejtimi i rrymës elektrike. Kjo mund të shihet në figurën 1.A, ku tregohet drejtimi i rrymës. Në një transistor NPN, një rrymë rrjedh nga baza në tranzistor dhe rryma tjetër rrjedh nga kolektori në emetues, por në një tranzitor PNP është e kundërta. Nga pikëpamja funksionale, ndryshimi midis këtyre dy llojeve të transistorëve është voltazhi në të gjithë ngarkesën. Siç mund ta shihni në foto, transistori NPN siguron 0V kur është i ndezur, dhe PNP siguron 12 V. Do ta kuptoni më vonë pse kjo ndikon në zgjedhjen e tranzistorit.
Për thjeshtësi, ne do të studiojmë vetëm Transistorët NPN, por e gjithë kjo vlen për PNP, duke marrë parasysh që të gjitha rrymat janë të kundërta.
Figura më poshtë tregon analogjinë midis një ndërprerës (S1) dhe një ndërprerës tranzistor, ku mund të shihet se rryma bazë mbyll ose hap rrugën e rrymës nga kolektori në emetues:
Duke ditur saktësisht karakteristikat e një transistori, mund të përfitoni sa më shumë prej tij. Parametri kryesor është fitimi i tranzistorit sipas DC, e cila zakonisht shënohet Hfe ose β. Është gjithashtu e rëndësishme të dihet rryma maksimale, fuqia dhe tensioni i tranzistorit. Këto parametra mund të gjenden në dokumentacionin për tranzistorin, dhe ato do të na ndihmojnë të përcaktojmë vlerën e rezistencës bazë, e cila përshkruhet më poshtë.
Përdorimi i një transistori NPN si ndërprerës
Figura tregon përfshirjen e një transistori NPN si një ndërprerës. Këtë përfshirje do ta hasni shumë shpesh kur analizoni të ndryshme qarqet elektronike. Ne do të studiojmë se si të ekzekutojmë një transistor në modalitetin e zgjedhur, do të llogarisim rezistencën bazë, fitimin e rrymës së tranzitorit dhe rezistencën e ngarkesës. Unë propozoj mënyrën më të thjeshtë dhe më të saktë për ta bërë këtë.
1. Supozoni se transistori është në modalitetin e ngopjes: Në këtë rast, modeli matematikor i tranzistorit bëhet shumë i thjeshtë, dhe ne e dimë tensionin në pikën V c. Ne do të gjejmë vlerën e rezistencës bazë në të cilën gjithçka do të jetë e saktë.
2. Përcaktimi i rrymës së ngopjes së kolektorit: Tensioni ndërmjet kolektorit dhe emetuesit (V ce) merret nga dokumentacioni i transistorit. Emituesi është i lidhur me GND, përkatësisht V ce = V c - 0 = V c. Pasi ta dimë këtë vlerë, mund të llogarisim rrymën e ngopjes së kolektorit duke përdorur formulën:
Ndonjëherë, rezistenca e ngarkesës R L është e panjohur ose nuk mund të jetë aq e saktë sa rezistenca e spirales së stafetës; Në këtë rast, mjafton të dihet rryma e nevojshme për të nisur stafetën.
Sigurohuni që rryma e ngarkesës të mos e kalojë rrymën maksimale të kolektorit të tranzitorit.
3. Llogaritja e rrymës bazë të kërkuar: Duke ditur rrymën e kolektorit, mund të llogarisni rrymën bazë minimale të kërkuar për të arritur atë rrymë kolektori duke përdorur formulën e mëposhtme:
Prej tij rezulton se:
4. Tejkalimi i vlerave të lejuara: Pasi të keni llogaritur rrymën bazë dhe nëse rezulton të jetë më e ulët se ajo e specifikuar në dokumentacion, atëherë mund të mbingarkoni tranzitorin duke shumëzuar rrymën e llogaritur të bazës, për shembull, me 10 herë. Kështu, ndërprerësi i tranzistorit do të jetë shumë më e qëndrueshme. Me fjalë të tjera, performanca e tranzistorit do të ulet nëse ngarkesa rritet. Kini kujdes të mos tejkaloni rrymën bazë maksimale të deklaruar në dokumentacion.
5. Llogaritja e vlerës së kërkuar të R b: Duke marrë parasysh një mbingarkesë prej 10 herë, rezistenca R b mund të llogaritet duke përdorur formulën e mëposhtme:
ku V 1 është tensioni i kontrollit të tranzistorit (shih Fig. 2.a)
Por nëse emetuesi është i lidhur me tokën dhe voltazhi i emetuesit bazë është i njohur (rreth 0.7V për shumicën e transistorëve), dhe duke supozuar se V 1 = 5V, formula mund të thjeshtohet si më poshtë: 
Mund të shihet se rryma bazë shumëzohet me 10 duke marrë parasysh mbingarkimin.
Kur dihet vlera e Rb, transistori "caktohet" të funksionojë si ndërprerës, i quajtur gjithashtu "modaliteti i ngopjes dhe ndërprerjes", ku "ngopje" është kur transistori është plotësisht i hapur dhe përçues rrymë, dhe "prerja" është kur është i mbyllur dhe nuk përcjell rrymë.
Shënim: Kur themi , nuk po themi se rryma e kolektorit duhet të jetë e barabartë me . Kjo thjesht do të thotë që rryma e kolektorit të tranzistorit mund të rritet në këtë nivel. Rryma do të ndjekë ligjet e Ohm-it, ashtu si çdo rrymë elektrike.
Llogaritja e ngarkesës
Kur konsideruam se transistori ishte në modalitetin e ngopjes, supozuam se disa nga parametrat e tij nuk ndryshuan. Kjo nuk është plotësisht e vërtetë. Në fakt, këto parametra u ndryshuan kryesisht duke rritur rrymën e kolektorit, dhe për këtë arsye është më i sigurt për mbingarkesë. Dokumentacioni tregon një ndryshim në parametrat e transistorit gjatë mbingarkesës. Për shembull, tabela në figurën 2.B tregon dy parametra që ndryshojnë ndjeshëm:
H FE (β) ndryshon me rrymën dhe tensionin e kolektorit V CEsat. Por vetë V CEsat ndryshon në varësi të rrymës së kolektorit dhe bazës, siç tregohet në tabelën më poshtë.
Llogaritja mund të jetë shumë komplekse, pasi të gjithë parametrat janë të ndërlidhur ngushtë dhe kompleksisht, kështu që është më mirë të merret vlerat më të këqija. Ato. H FE më e vogël, V CEsat më e madhe dhe V CEsat.
Aplikimi tipik i një ndërprerësi tranzistor
Në elektronikën moderne, një ndërprerës tranzistor përdoret për të kontrolluar reletë elektromagnetike, të cilat konsumojnë deri në 200 mA. Nëse dëshironi të kontrolloni një stafetë me një çip logjik ose mikrokontrollues, atëherë një transistor është i domosdoshëm. Në figurën 3.A, rezistenca e rezistencës bazë llogaritet në varësi të rrymës së kërkuar nga rele. Dioda D1 mbron tranzistorin nga impulset që gjeneron spiralja kur fiket.
2. Lidhja e një tranzistori me kolektor të hapur:
Shumë pajisje, të tilla si familja e mikrokontrolluesve 8051, kanë porte me kolektor të hapur. Rezistenca e rezistencës bazë të tranzistorit të jashtëm llogaritet siç përshkruhet në këtë artikull. Vini re se portat mund të jenë më komplekse dhe shpesh përdorin FET në vend të atyre bipolare dhe quhen dalje të hapura, por gjithçka mbetet saktësisht e njëjtë si në Figurën 3.B
3. Krijimi i një elementi logjik OSE-JO (NOR):
Ndonjëherë ju duhet të përdorni një portë të vetme në një qark dhe nuk dëshironi të përdorni një çip 14-pin me 4 porta as për shkak të kostos ose hapësirës së tabelës. Mund të zëvendësohet me një palë tranzistorë. Vini re se karakteristikat e frekuencës elementë të tillë varen nga karakteristikat dhe lloji i transistorëve, por zakonisht nën 100 kHz. Reduktimi i rezistencës së daljes (Ro) do të rrisë konsumin e energjisë, por do të rrisë rrymën e daljes.
Ju duhet të gjeni një kompromis midis këtyre parametrave.
Figura e mësipërme tregon një portë NOR të ndërtuar duke përdorur 2 transistorë 2N2222. Kjo mund të bëhet me transistorë PNP 2N2907, me modifikime të vogla. Thjesht duhet të keni parasysh gjithçka rrymat elektrike pastaj rrjedhin në drejtim të kundërt.
Gjetja e gabimeve në qarqet e tranzistorit
Kur shfaqet një problem në qarqet që përmbajnë shumë transistorë, mund të jetë mjaft e vështirë të dihet se cili prej tyre është i keq, veçanërisht kur ata janë të bashkuar të gjithë. Unë ju jap disa këshilla që do t'ju ndihmojnë të gjeni shpejt problemin në një skemë të tillë:
1. Temperatura: Nëse transistori nxehet shumë, ndoshta ka një problem diku. Nuk është e nevojshme që problemi të jetë një tranzistor i nxehtë. Zakonisht transistori me defekt as nuk nxehet. Kjo rritje e temperaturës mund të shkaktohet nga një transistor tjetër i lidhur me të.
2. Matja e V CE e transistorëve: Nëse janë të gjithë të njëjtit lloj dhe të gjithë punojnë, atëherë duhet të kenë afërsisht të njëjtin VCE. Kërkimi për transistorë që kanë V CE të ndryshëm është mënyrë e shpejtë zbulimi i transistorëve me defekt.
3. Matja e tensionit në të gjithë rezistencën bazë: Tensioni në të gjithë rezistencën bazë është mjaft i rëndësishëm (nëse transistori është i ndezur). Për një drejtues tranzistor 5V NPN, rënia e tensionit në të gjithë rezistencën duhet të jetë më e madhe se 3V. Nëse nuk ka rënie të tensionit në të gjithë rezistencën, atëherë tranzistori ose pajisja e kontrollit të tranzitorit janë me defekt. Në të dyja rastet, rryma bazë është 0.
Elektricistë dhe inxhinierë elektronikë me përvojë e dinë se ka sonda speciale për të testuar plotësisht transistorët.
Duke përdorur ato, jo vetëm që mund të kontrolloni shërbimin e kësaj të fundit, por edhe përfitimin e tij - h21e.
Nevoja për një sondë
Kampionues vërtet pajisjen e nevojshme, por nëse thjesht duhet të kontrolloni transistorin për shërbim, .
Pajisja me tranzistor
Para se të filloni testimin, duhet të kuptoni se çfarë është një transistor.
Ka tre terminale që formojnë dioda (gjysmëpërçues) ndërmjet tyre.
Çdo kunj ka emrin e vet: kolektor, emetues dhe bazë. Dy përfundimet e para p-n tranzicionet janë të lidhura në bazë.
Një kryqëzim pn midis bazës dhe kolektorit formon një diodë, e dyta p-n kryqëzimi ndërmjet bazës dhe emetuesit formon një diodë të dytë.
Të dyja diodat janë të lidhura në një qark të pasme përmes bazës, dhe i gjithë ky qark është një tranzistor.
Po kërkojmë bazën, emetuesin dhe kolektorin e tranzistorit
Si të gjeni menjëherë një koleksionist.
Për të gjetur menjëherë kolektorin, duhet të zbuloni se çfarë fuqie është transistori para jush, dhe ato mund të jenë fuqi mesatare, me fuqi të ulët dhe me fuqi të lartë.
Transistorët me fuqi mesatare dhe të fuqishëm nxehen shumë, kështu që nxehtësia duhet të hiqet prej tyre.
Kjo bëhet duke përdorur një radiator të posaçëm ftohës, dhe nxehtësia largohet përmes terminalit të kolektorit, i cili në këto lloj tranzistorë ndodhet në mes dhe lidhet drejtpërdrejt me kasë.
Rezultati është skema e mëposhtme e transferimit të nxehtësisë: prodhimi i kolektorit - strehimi - radiatori ftohës.
Nëse kolektori është identifikuar, atëherë përcaktimi i përfundimeve të tjera nuk do të jetë i vështirë.
Ka raste që thjeshtojnë shumë kërkimin, kjo është kur pajisja tashmë ka simbolet e nevojshme, siç tregohet më poshtë.
Ne bëjmë matjet e nevojshme të rezistencës përpara dhe të kundërt.
Megjithatë, në të njëjtën kohë, tre këmbët që dalin jashtë në tranzitor mund të hedhin në hutim shumë inxhinierë fillestarë të elektronikës.
Si mund ta gjeni bazën, emetuesin dhe kolektorin?
Ju nuk mund ta bëni këtë pa një multimetër ose thjesht një ohmmetër.
Pra, le të fillojmë kërkimin. Së pari ne duhet të gjejmë një bazë.
Marrim pajisjen dhe bëjmë matjet e nevojshme të rezistencës në këmbët e tranzitorit.
Marrim sondën pozitive dhe e lidhim me terminalin e duhur. Ne e sjellim në mënyrë alternative sondën negative në mes dhe më pas në terminalet e majtë.
Midis djathtas dhe mesit, për shembull, ne treguam 1 (pafundësi), dhe midis të djathtës dhe të majtës 816 Ohm.
Këto lexime nuk na thonë asgjë ende. Le të bëjmë matje të mëtejshme.
Tani lëvizim majtas, e sjellim sondën pozitive në terminalin e mesëm dhe prekim me radhë sondën negative në terminalet e majtë dhe të djathtë.
Përsëri e mesme - e djathta tregon pafundësinë (1), dhe e mesme e majta 807 Ohm.
Edhe kjo nuk na tregon asgjë. Le të masim më tej.
Tani lëvizim edhe më shumë në të majtë, e sjellim sondën pozitive në terminalin më të majtë, dhe atë negative në mënyrë sekuenciale në të djathtë dhe në mes.
Nëse në të dyja rastet rezistenca tregon pafundësi (1), atëherë kjo do të thotë se terminali i majtë është baza.
Por ku do të duhet ende të gjenden emetuesi dhe kolektori (terminalet e mesëm dhe të djathtë).
Tani ju duhet të matni rezistencën e drejtpërdrejtë. Për ta bërë këtë, tani bëjmë gjithçka në të kundërt, sondën negative në bazë (terminali i majtë) dhe në mënyrë alternative lidhim atë pozitiv në terminalet e djathtë dhe të mesëm.
Mbani mend një pikë e rëndësishme, rezistencë p-n Lidhja bazë-emetues është gjithmonë më e madhe se kryqëzimi bazë-mbledhës p-n.
Si rezultat i matjeve, u zbulua se rezistenca e bazës (terminali i majtë) - terminali i djathtë është i barabartë 816 Ohm, dhe rezistenca bazë është terminali i mesëm 807 Ohm.
Kjo do të thotë se kunja e djathtë është emetuesi, dhe kunja e mesme është kolektori.
Pra, kërkimi për bazën, emetuesin dhe kolektorin ka përfunduar.
Si të kontrolloni një transistor për shërbimin
Për të kontrolluar transistorin me një multimetër për shërbim, do të jetë e mjaftueshme për të matur rezistencën e kundërt dhe përpara të dy gjysmëpërçuesve (diodave), të cilën do ta bëjmë tani.
Zakonisht ka dy struktura kryqëzimi në një tranzistor p-n-p Dhe n-p-n.
P-n-p– ky është një kryqëzim emetues, mund ta përcaktoni këtë me shigjetën që tregon bazën.
Shigjeta që shkon nga baza tregon se kjo është një kryqëzim n-p-n.
Kryqëzimi PnP mund të hapet duke përdorur një tension negativ të aplikuar në bazë.
Ne vendosim çelësin e modalitetit të funksionimit të multimetrit në pozicionin e matjes së rezistencës në " 200 ».
Ne lidhim telin negativ të zi me terminalin bazë dhe lidhim telin e kuq pozitiv nga ana tjetër me terminalet e emetuesit dhe kolektorit.
Ato. Ne kontrollojmë funksionalitetin e kryqëzimeve të emetuesit dhe kolektorit.
Leximet e multimetrave variojnë nga 0,5 përpara 1.2 kOhm Ata do t'ju thonë se diodat janë të paprekura.
Tani ne ndërrojmë kontaktet, lidhim telin pozitiv me bazën dhe në mënyrë alternative lidhim telin negativ me terminalet e emetuesit dhe kolektorit.
Nuk ka nevojë të ndryshoni cilësimet e multimetrit.
Leximi i fundit duhet të jetë shumë më i madh se ai i mëparshmi. Nëse gjithçka është normale, atëherë do të shihni numrin "1" në ekranin e pajisjes.
Kjo sugjeron që rezistenca është shumë e lartë, pajisja nuk mund të shfaqë të dhëna mbi 2000 Ohms dhe kryqëzimet e diodës janë të paprekura.
Avantazhi këtë metodëÇështja është se transistori mund të kontrollohet drejtpërdrejt në pajisje pa e shkëputur atë nga atje.
Edhe pse ka ende tranzistorë ku rezistorët me rezistencë të ulët janë ngjitur në kryqëzimet p-n, prania e të cilave mund të mos lejojë matjet e sakta të rezistencës, si në kryqëzimet e emetuesit ashtu edhe në kolektorin;
Në këtë rast, kapakët do të duhet të mos bashkohen dhe të bëhen matjet përsëri.
Shenjat e një mosfunksionimi të tranzistorit
Siç u përmend më lart, nëse matjet e rezistencës së drejtpërdrejtë (minus i zi në bazë, dhe plus në mënyrë alternative në kolektor dhe emetues) dhe i kundërt (i kuq plus në bazë, dhe i zi minus në mënyrë alternative në kolektor dhe emetues) nuk korrespondojnë me treguesit e mësipërm, atëherë transistori ka dështuar .
Një tjetër shenjë e telasheve është kur rezistenca p-n kryqëzimet në të paktën një matje është e barabartë ose afër zeros.
Kjo tregon që dioda është e prishur dhe vetë transistori është i gabuar.
KJO MUND TË JETË INTERESANTE:
Në artikujt rreth transistorëve, ne prekëm një koncept të tillë si "amplifikimi i sinjalit". Meqenëse shumë prej jush nuk e kanë lexuar ose kanë harruar se çfarë do të thotë kjo frazë, le të kujtojmë.
Të amplifikosh një sinjal do të thotë të krijosh një kopje të tij, e cila do të jetë ose më e madhe se ky sinjal ose më e fuqishme.
Le të shohim shembullin e një personi. Si ta forconi atë? Këtu shoh dy opsione:
Bëje një person më të madh
Ose forcojeni atë me një ekzoskelet:
Këtu është edhe e pamend që fuqia e secilit prej këtyre personazheve është e mjaftueshme për të çliruar një grup të tërë luftëtarësh në luftime trup më dorë. Në rastin e parë, do të jetë më e lehtë t'i shtypni ato ose me thembër, dhe nëse hasni një gjigant të sjellshëm me sjellje te mira- pastaj me gishta :-). Në rastin e dytë, me një ekzoskelet - një goditje e djathtë dhe e majtë.
Pra, për ta bërë sinjalin më të fuqishëm, ose duhet të rrisim amplituda ose ta rrisim atë... Hmm... Pse Tony Stark-u ynë i bëri vetes një kostum? Kështu që ai të mbrojë trupin e tij, domethënë të sigurojë rezistencës goditjet, plumbat etj. Pa marrë parasysh se çfarë plumbi apo goditjeje do ta godiste, ai do të qëndronte si një kunj (brenda kufijve të arsyeshëm, domethënë, ekzoskeleti i tij e mbron atë). lloje te ndryshme rezistencës.
Rezulton se për sinjalin tonë, pavarësisht se çfarë rezistence do të ndeshet në rrugën e tij, ai do të jetë po aq "i gëzuar dhe energjik" sa ishte përpara se të përballonte ngarkesën. Nëse Tony Stark mori energji nga budallallëqet e tij në gjoks, atëherë sinjali duhet të marrë energji nga një burim i fuqishëm ;-) Krahasimi, natyrisht, është kështu, por unë mendoj se e keni idenë.
Duke rritur amplituda e sinjalit, ne ndryshojmë tensionin e tij dhe duke e bërë sinjalin "të paprekshëm", i shtojmë forcë. Forca aktuale. Prandaj, duke rritur ose tensionin ose rrymën, ose dy prej këtyre parametrave në të njëjtën kohë, ne do të bëjmë një sinjal më të fuqishme.
Për ata që kanë harruar:
P=IxU
Ku
P- kjo është fuqia, e matur në Watts
I- forca aktuale, në Amper
U- tension, në Volt
dhe "ikona" X" - kjo është një shenjë shumëzimi (nuk e dini kurrë)
Në zhvillimet tuaja elektronike, ju duhet të vendosni vetë saktësisht se çfarë do të bëni me sinjalin:
- rrit amplituda e tensionit të tij, duke lënë të pandryshuar forcën aktuale
- lini amplituda e tensionit të njëjtë, por rrisni fuqinë duke përdorur rrymën
- rrit tensionin dhe rrymën
Në thelb, amplifikimi përdoret për të dy parametrat menjëherë. Prandaj, në elektronikë, një qark me OE përdoret më shpesh ( Emitues i zakonshëm), i cili rrit sinjalin si në rrymë ashtu edhe në tension në të njëjtën kohë.
Për një transistor PNP, lidhja e një transistori me një OE duket si kjo:
Dhe për një transistor NPN si ky:
Por duhet të keni parasysh gjithashtu se në elektronikë nuk kemi nevojë vetëm për të përforcuar sinjalin, por për ta përforcuar atë në mënyrë korrekte në mënyrë që të mos humbasë pamjen e tij origjinale. Një kopje e fuqishme e sinjalit duhet të përforcohet proporcionalisht në amplitudë. Me kalimin e kohës, nuk duhet ta prekim, përndryshe frekuenca e sinjalit do të ndryshojë. Por atëherë do të jetë një sinjal krejtësisht i ndryshëm.
Në figurën më poshtë mund të shohim se sinjali hyrës është i dobët, dhe dalja sinjal i përforcuar pas fazës së tranzistorit.
Siç mund ta shohim, amplituda e sinjalit ka ndryshuar në mënyrë lineare dhe proporcionale, por periudha e sinjalit nuk ka ndryshuar. Kjo eshte T1=T2. Ky është një shembull i një përforcuesi ideal.
Pra, si i zbatoni të gjitha këto?
Përforcuesit në elektronikë në shumicën e rasteve amplifikojnë tensionin. Kjo do të thotë, ne drejtojmë një sinjal të vogël të tensionit në hyrje, dhe në dalje duhet të marrim tashmë një kopje të saktë të sinjalit, por me një tension më të lartë. Por si ta bëjmë këtë nga pikëpamja praktike?
Pse të mos përdorim një ndarës tensioni, në të cilin një rezistencë do të jetë konstante dhe tjetra e ndryshueshme:
Çfarë ndodh nëse ndryshojmë rezistencën e një rezistence të ndryshueshme? E drejtë! Ne do të ndryshojmë tensionin e daljes U. Tani imagjinoni që në vend që të ndryshoni manualisht rezistencën, voltazhi do ta bënte atë për ne? Sa më shumë të ndryshojmë tensionin, aq më shumë ndryshon rezistenca. Kjo do të thotë, rezistenca e rezistencës së ndryshueshme do të ndryshonte në proporcion të drejtë me tensionin. Do të ishte mirë, apo jo?
Mos harroni se si në një nga artikujt krahasuam një tranzistor me një rubinet? Hapeni pak - presioni i ujit është i dobët, hapeni më shumë - më i fortë. Ne e hapim plotësisht - uji rrjedh me rrjedhë të plotë
Procese të ngjashme ndodhin në një transistor bipolar. Duke ndryshuar vlerën e tensionit në bazë, dhe rrjedhimisht rrymën në qarkun bazë-emetues, ne në këtë mënyrë ndryshojmë rezistencën midis kolektorit dhe emetuesit;-) Prandaj, qarku ynë është i këtij lloji:
do të duket kështu
Gjithçka duhet të duket përafërsisht kështu, por jo plotësisht kështu ... dhe atëherë do ta kuptoni pse.
Pra, për të treguar të gjitha këto ne kemi nevojë:
Në oshilogramin e marrë nga pika e verdhë, shohim vetëm zhurmë.
Në rregull, e vendosa amplitudën në 2 volt:
Asgje nuk ka ndryshuar...
Dhe vetëm kur amplituda u bë më e madhe se 2 volt, një lloj sinjali periodik u shfaq në oshilogramin e verdhë
Ndërsa amplituda rritej, pulset e saj thjesht u bënë më të gjera.
Pra, tani gjërat e para së pari:
Problemi i parë me këtë qark është se nuk kemi marrë parasysh tensionin për hapjen e tranzistorit. Ajo, siç e mbani mend, është 0.6-0.7 volt.
Bllokim i dytë. Në mënyrë që transistori të amplifikohet, ne duhet ta futim atë modaliteti aktiv. Ky është një mënyrë e ndërmjetme midis mënyrës së ngopjes dhe mënyrës së ndërprerjes së transistorit.
Modaliteti i ndërprerjes- kjo është kur transistori është plotësisht i mbyllur, domethënë nuk ka tension të paragjykimit në emetuesin bazë prej 0,6-0,7. Volt. Në këtë rast, kemi një rezistencë shumë të lartë midis kolektorit dhe emetuesit.
Mënyra e ngopjes- kjo është kur transistori është plotësisht i hapur. Në këtë mënyrë, paragjykimi i emetuesit bazë është më shumë se 0,6-0,7 volt dhe rezistenca midis kolektorit dhe emetuesit është pothuajse zero.
Ndërprerësi i tranzistorit funksionon në modalitetin e ndërprerjes dhe ngopjes.
NË modaliteti aktiv Tensioni i paragjykimit është më shumë se 0,6-0,7 volt, por rezistenca jonë midis kolektorit dhe emetuesit nuk është as zero dhe as pafundësi. Në këtë mënyrë, ne mund të rregullojmë rezistencën duke përdorur rrymën që kalon midis bazës dhe emetuesit. Dhe për të rregulluar këtë rrymë, mund të aplikojmë pak a shumë tension në bazë.
Nëse shpjegoni gjithçka me një frazë abstruse, rezulton kështu: një ndryshim i vogël në rrymë në qarkun bazë-emetues çon në një ndryshim proporcional të rrymës në qarkun kolektor-emetues. Koeficienti që tregon se sa herë rritet rryma e kolektorit-emetuesit nga rryma e emetuesit bazë quhet fitim i rrymës në një qark me një OE. Ky koeficient shpesh quhet h21e ose thjesht β.
Unë mendoj se shumica prej jush kanë vozitur një makinë. Ndoshta ju keni përdorur ndonjëherë edhe pedalin e gazit)
Le të themi se vendosëm shpejtësinë në fillim dhe vendosëm të udhëtonim përgjatë autostradës. Ne shtypim pedalin në dysheme dhe ngasim me shpejtësinë e parë të plotë pa e zhvendosur kutinë e marsheve. Për analogji me një transistor, kjo është mënyra e ngopjes.
Në përgjithësi, ne heqim këmbën nga pedali - makina ndalon. Ky është mënyra e ndërprerjes (nuk po flasim për konceptin e ndërprerjes në vetë makinën). Në këtë mënyrë, ne nuk e prekim fare pedalin.
Epo, në modalitetin aktiv shtypim pedalin me forcën që na nevojitet ;-) Në këtë mënyrë, ne e rregullojmë vetë shpejtësinë. Nëse duam, ne ecim më shpejt, por duam të ecim më ngadalë;-) Kjo do të thotë, ne e ngasim makinën midis modaliteteve të ndërprerjes dhe ngopjes.
Është në këtë mënyrë që transistori funksionon në modalitetin e amplifikimit të sinjalit.
Për të qenë i sinqertë, një përforcues i bazuar në një transistor bipolar është një hemorroide.
Së pari, kontrollohet nga rryma, jo nga tensioni.
Së dyti, duhet patjetër të parashikojmë tensionin e paragjykimit.
Së treti, qarku i fazës së amplifikatorit duke përdorur një transistor bipolar është mjaft i rëndë
Së katërti, edhe kur nuk i japim një sinjal një faze të tillë tranzistor, qarku ende konsumon rrymë.
Atëherë si duhet të duket diagrami që të mundemi sinjal i dobët merrni një kopje të përmirësuar?
Do të duhet të marrim parasysh të gjitha komentet dhe të ndërtojmë kaskadën nga e para, të cilën do ta bëjmë në artikullin tjetër...
Tranzistor bipolar- një pajisje gjysmëpërçuese elektronike, një nga llojet e transistorëve, e krijuar për të përforcuar, gjeneruar dhe konvertuar sinjale elektrike. Transistori quhet bipolare, meqenëse dy lloje të transportuesve të ngarkesës marrin pjesë njëkohësisht në funksionimin e pajisjes - elektronet Dhe vrima. Kjo është se si ajo ndryshon nga unipolare transistor (efekt në terren), në të cilin përfshihet vetëm një lloj transportuesi i ngarkesës.
Parimi i funksionimit të të dy llojeve të transistorëve është i ngjashëm me funksionimin e një rubineti uji që rregullon rrjedhën e ujit, vetëm një rrjedhë elektronesh kalon nëpër tranzitor. Në transistorët bipolarë, dy rryma kalojnë nëpër pajisje - rryma kryesore "e madhe" dhe rryma "e vogël" e kontrollit. Fuqia kryesore aktuale varet nga fuqia e kontrollit. Me transistorët me efekt fushë, vetëm një rrymë kalon përmes pajisjes, fuqia e së cilës varet nga fusha elektromagnetike. Në këtë artikull do të hedhim një vështrim më të afërt në funksionimin e një transistori bipolar.
Dizajni i tranzistorit bipolar.
Një tranzistor bipolar përbëhet nga tre shtresa gjysmëpërçuese dhe dy kryqëzime PN. Transistorët PNP dhe NPN dallohen nga lloji i alternimit të përçueshmërisë së vrimës dhe elektronit. Është e ngjashme me dy dioda të lidhura ballë për ballë ose anasjelltas.
Një tranzistor bipolar ka tre kontakte (elektroda). Kontakti që del nga shtresa qendrore quhet bazë. Elektrodat ekstreme quhen koleksionist Dhe emetues (koleksionist Dhe emetues). Shtresa bazë është shumë e hollë në lidhje me kolektorin dhe emetuesin. Përveç kësaj, rajonet gjysmëpërçuese në skajet e tranzistorit janë asimetrike. Shtresa gjysmëpërçuese në anën e kolektorit është pak më e trashë se në anën e emetuesit. Kjo është e nevojshme për funksionimin e duhur tranzistor.
Le të shqyrtojmë proceset fizike që ndodhin gjatë funksionimit të një transistori bipolar. Le të marrim modelin NPN si shembull. Parimi i funksionimit të një transistori PNP është i ngjashëm, vetëm polariteti i tensionit midis kolektorit dhe emetuesit do të jetë i kundërt.
Siç është përmendur tashmë në artikullin mbi llojet e përçueshmërisë në gjysmëpërçuesit, një substancë e tipit P përmban jone - vrima të ngarkuara pozitivisht. Substanca e tipit N është e ngopur me elektrone të ngarkuar negativisht. Në një transistor, përqendrimi i elektroneve në rajonin N tejkalon ndjeshëm përqendrimin e vrimave në rajonin P.
Le të lidhim një burim tensioni midis kolektorit dhe emetuesit V CE (V CE). Nën veprimin e tij, elektronet nga pjesa e sipërme N do të fillojnë të tërhiqen në plus dhe të mblidhen pranë kolektorit. Megjithatë, rryma nuk do të jetë në gjendje të rrjedhë sepse fushe elektrike burimi i tensionit nuk arrin emetuesin. Kjo parandalohet nga një shtresë e trashë e gjysmëpërçuesit kolektor plus një shtresë gjysmëpërçuesi bazë.
Tani le të lidhim tensionin ndërmjet bazës dhe emetuesit V BE , por dukshëm më i ulët se V CE (për transistorët e silikonit, minimumi i kërkuar V BE është 0.6V). Meqenëse shtresa P është shumë e hollë, plus burimin e tensionit të lidhur me bazën, ajo mund të "arrij" fushe elektrike në rajonin N të emetuesit. Nën ndikimin e tij, elektronet do të drejtohen në bazë. Disa prej tyre do të fillojnë të mbushin vrimat e vendosura atje (rikombinohen). Pjesa tjetër nuk do të gjejë një vrimë të lirë, sepse përqendrimi i vrimave në bazë është shumë më i ulët se përqendrimi i elektroneve në emetues.
Si rezultat, shtresa qendrore e bazës pasurohet me elektrone të lira. Shumica e tyre do të shkojnë drejt kolektorit, pasi voltazhi është shumë më i lartë atje. Kjo lehtësohet edhe nga trashësia shumë e vogël e shtresës qendrore. Një pjesë e elektroneve, edhe pse shumë më të vogla, do të rrjedhin sërish drejt anës pozitive të bazës.
Si rezultat, marrim dy rryma: një të vogël - nga baza në emetuesin I BE, dhe një të madhe - nga kolektori në emetuesin I CE.
Nëse rritni tensionin në bazë, atëherë edhe më shumë elektrone do të grumbullohen në shtresën P. Si rezultat, rryma bazë do të rritet pak dhe rryma e kolektorit do të rritet ndjeshëm. Kështu, me një ndryshim të vogël në rrymën bazë I B , rryma e kolektorit I ndryshon shume S. Kjo është ajo që ndodh. amplifikimi i sinjalit në një transistor bipolar. Raporti i rrymës së kolektorit I C me rrymën bazë I B quhet fitim i rrymës. I caktuar β , hfe ose h21e, në varësi të specifikave të llogaritjeve të kryera me transistor.
Përforcuesi më i thjeshtë i tranzistorit bipolar
Le të shqyrtojmë më në detaje parimin e amplifikimit të sinjalit në planin elektrik duke përdorur shembullin e një qarku. Më lejoni të bëj një rezervë paraprakisht se kjo skemë nuk është plotësisht e saktë. Askush nuk e lidh një burim të tensionit DC drejtpërdrejt me një burim AC. Por në këtë rast, do të jetë më e lehtë dhe më e qartë për të kuptuar vetë mekanizmin e amplifikimit duke përdorur një transistor bipolar. Gjithashtu, vetë teknika e llogaritjes në shembullin më poshtë është disi e thjeshtuar.
1.Përshkrimi i elementeve kryesore të qarkut
Pra, le të themi se kemi një tranzistor me një fitim prej 200 (β = 200). Në anën e kolektorit, ne do të lidhim një burim relativisht të fuqishëm të energjisë 20 V, për shkak të energjisë së të cilit do të ndodhë amplifikimi. Nga baza e tranzitorit ne lidhim një burim të dobët të energjisë 2V. Do të lidhim me të në seri një burim tensioni të alternuar në formën e një vale sinus, me një amplitudë lëkundjeje 0.1V. Ky do të jetë një sinjal që duhet të përforcohet. Rezistenca Rb pranë bazës është e nevojshme për të kufizuar rrymën që vjen nga burimi i sinjalit, i cili zakonisht ka fuqi të ulët.
2. Llogaritja e rrymës hyrëse bazë I b
Tani le të llogarisim rrymën bazë I b. Meqenëse kemi të bëjmë me tension alternativ, ju duhet të llogaritni dy vlera aktuale - në tensionin maksimal (V max) dhe minimumin (V min). Le t'i quajmë këto vlera aktuale përkatësisht - I bmax dhe unë bmin.
Gjithashtu, për të llogaritur rrymën bazë, duhet të dini tensionin e emetuesit bazë V BE. Ekziston një kryqëzim PN midis bazës dhe emetuesit. Rezulton se rryma bazë "takohet" në rrugën e saj diodë gjysmëpërçuese. Tensioni në të cilin një diodë gjysmëpërçuese fillon të përçojë është rreth 0.6 V. Ne nuk do të hyjmë në detaje të karakteristikave të tensionit aktual të diodës, dhe për thjeshtësi të llogaritjeve do të marrim një model të përafërt, sipas të cilit tensioni në diodën që mbart rrymë është gjithmonë 0.6V. Kjo do të thotë që tensioni ndërmjet bazës dhe emetuesit është V BE = 0.6V. Dhe meqenëse emetuesi është i lidhur me tokën (V E = 0), voltazhi nga baza në tokë është gjithashtu 0.6V (V B = 0.6V).
Le të llogarisim I bmax dhe I bmin duke përdorur ligjin e Ohmit:
2. Llogaritja e rrymës dalëse të kolektorit I C
Tani, duke ditur fitimin (β = 200), mund të llogaritni lehtësisht vlerat maksimale dhe minimale të rrymës së kolektorit (I cmax dhe I cmin).
3. Llogaritja e tensionit të daljes V jashtë
Rryma e kolektorit rrjedh përmes rezistencës Rc, të cilën e kemi llogaritur tashmë. Mbetet për të zëvendësuar vlerat:
4. Analiza e rezultateve
Siç shihet nga rezultatet, V Cmax doli të ishte më pak se V Cmin. Kjo është për shkak të faktit se voltazhi në të gjithë rezistencën V Rc zbritet nga tensioni i furnizimit VCC. Sidoqoftë, në shumicën e rasteve kjo nuk ka rëndësi, pasi ne jemi të interesuar për komponentin e ndryshueshëm të sinjalit - amplituda, e cila është rritur nga 0.1V në 1V. Frekuenca dhe forma sinusoidale e sinjalit nuk kanë ndryshuar. Sigurisht, V out / V në raport dhjetë herë është larg nga treguesi më i mirë për një përforcues, por është mjaft i përshtatshëm për të ilustruar procesin e amplifikimit.
Pra, le të përmbledhim parimin e funksionimit të një përforcuesi të bazuar në një transistor bipolar. Një rrymë I b rrjedh nëpër bazë, duke mbajtur komponentë konstante dhe të ndryshueshme. Nevojitet një komponent konstant në mënyrë që kryqëzimi PN midis bazës dhe emetuesit të fillojë të kryhet - "hapet". Komponenti i ndryshueshëm është, në fakt, vetë sinjali (informacion i dobishëm). Rryma e kolektor-emetuesit brenda tranzistorit është rezultat i rrymës bazë të shumëzuar me fitimin β. Nga ana tjetër, voltazhi në të gjithë rezistencën Rc mbi kolektor është rezultat i shumëzimit të rrymës së përforcuar të kolektorit me vlerën e rezistencës.
Kështu, kunja V-out merr një sinjal me një amplitudë lëkundjeje të rritur, por me të njëjtën formë dhe frekuencë. Është e rëndësishme të theksohet se transistori merr energji për përforcim nga burimi i energjisë VCC. Nëse voltazhi i furnizimit është i pamjaftueshëm, transistori nuk do të jetë në gjendje të funksionojë plotësisht dhe sinjali i daljes mund të shtrembërohet.
Mënyrat e funksionimit të një transistori bipolar
Në përputhje me nivelet e tensionit në elektrodat e transistorit, ekzistojnë katër mënyra të funksionimit të tij:
- Modaliteti i ndërprerjes.
- Modaliteti aktiv.
- Mënyra e ngopjes.
- Modaliteti i kundërt.
Modaliteti i ndërprerjes
Kur voltazhi i emetuesit bazë është më i ulët se 0.6V - 0.7V, kryqëzimi PN midis bazës dhe emetuesit është i mbyllur. Në këtë gjendje, tranzistori nuk ka rrymë bazë. Si rezultat, nuk do të ketë as rrymë kolektori, pasi nuk ka elektrone të lirë në bazë të gatshme për të lëvizur drejt tensionit të kolektorit. Rezulton se tranzistori është, si të thuash, i kyçur, dhe ata thonë se është brenda modaliteti i ndërprerjes.
Modaliteti aktiv
NË modaliteti aktiv Tensioni në bazë është i mjaftueshëm që kryqëzimi PN ndërmjet bazës dhe emetuesit të hapet. Në këtë gjendje, tranzistori ka rryma bazë dhe kolektori. Rryma e kolektorit është e barabartë me rrymën bazë të shumëzuar me fitimin. Kjo do të thotë, mënyra aktive quhet punë normale modaliteti i tranzistorit, e cila përdoret për përforcim.
Mënyra e ngopjes
Ndonjëherë rryma bazë mund të jetë shumë e lartë. Si rezultat, fuqia e furnizimit thjesht nuk është e mjaftueshme për të siguruar një madhësi të tillë të rrymës së kolektorit që do të korrespondonte me fitimin e tranzistorit. Në modalitetin e ngopjes, rryma e kolektorit do të jetë maksimumi që mund të sigurojë furnizimi me energji elektrike dhe nuk do të varet nga rryma bazë. Në këtë gjendje, transistori nuk është në gjendje të amplifikojë sinjalin, pasi rryma e kolektorit nuk i përgjigjet ndryshimeve në rrymën bazë.
Në modalitetin e ngopjes, përçueshmëria e tranzistorit është maksimale dhe është më e përshtatshme për funksionin e një ndërprerësi (çelësi) në gjendjen "on". Në mënyrë të ngjashme, në modalitetin e ndërprerjes, përçueshmëria e tranzistorit është minimale, dhe kjo korrespondon me ndërprerësin në gjendjen e fikur.
Mënyra e kundërt
Në këtë mënyrë, kolektori dhe emituesi ndryshojnë rolet: kryqëzimi PN i kolektorit është i anuar në drejtimin përpara dhe kryqëzimi i emetuesit është i anuar në drejtim të kundërt. Si rezultat, rryma rrjedh nga baza në kolektor. Rajoni gjysmëpërçues i kolektorit është asimetrik me emetuesin dhe fitimi është mënyra e kundërt rezulton të jetë më e ulët se në modalitetin normal aktiv. Transistori është projektuar në mënyrë të tillë që të funksionojë në mënyrë sa më efikase në modalitetin aktiv. Prandaj, tranzistori praktikisht nuk përdoret në modalitetin e kundërt.
Parametrat bazë të një transistori bipolar.
Fitimi aktual– raporti i rrymës së kolektorit I C ndaj rrymës bazë I B. I caktuar β , hfe ose h21e, në varësi të specifikave të llogaritjeve të kryera me transistorë.
β është një vlerë konstante për një transistor dhe varet nga struktura fizike e pajisjes. Një fitim i lartë llogaritet në qindra njësi, një fitim i ulët - në dhjetëra. Për dy transistorë të veçantë të të njëjtit lloj, edhe nëse ata ishin "fqinj të tubacionit" gjatë prodhimit, β mund të jetë paksa i ndryshëm. Kjo karakteristikë e një transistori bipolar është ndoshta më e rëndësishmja. Nëse parametrat e tjerë të pajisjes shpesh mund të neglizhohen në llogaritjet, atëherë fitimi aktual është pothuajse i pamundur.
Impedanca e hyrjes– rezistenca në tranzitorin që “takon” rrymën bazë. I caktuar Rin (R në). Sa më i madh të jetë, aq më mirë për karakteristikat e amplifikimit të pajisjes, pasi në anën e bazës zakonisht ekziston një burim i një sinjali të dobët, i cili duhet të konsumojë sa më pak rrymë. Opsion perfekt- kjo është kur rezistenca e hyrjes është pafundësi.
Hyrja R për një transistor mesatar bipolar është disa qindra KΩ (kilo-ohms). Këtu tranzistori bipolar humbet shumë tranzistor me efekt fushor, ku impedanca e hyrjes arrin qindra GΩ (gigaohms).
Përçueshmëria e daljes- përçueshmëria e tranzistorit midis kolektorit dhe emetuesit. Sa më e madhe të jetë përçueshmëria e daljes, aq më shumë rrymë kolektor-emetues do të jetë në gjendje të kalojë përmes transistorit me më pak fuqi.
Gjithashtu, me një rritje të përçueshmërisë së daljes (ose një ulje të rezistencës së daljes), ngarkesa maksimale, të cilat amplifikatori mund t'i rezistojë me humbje të vogla në fitimin e përgjithshëm. Për shembull, nëse një transistor me përçueshmëri të ulët dalëse e amplifikon sinjalin 100 herë pa ngarkesë, atëherë kur lidhet një ngarkesë 1 KΩ, ai tashmë do të amplifikohet vetëm 50 herë. Një tranzistor me të njëjtin fitim, por përçueshmëri më të lartë në dalje do të ketë një rënie më të vogël të fitimit. Opsioni ideal është kur përçueshmëria e daljes është pafundësi (ose rezistenca e daljes R out = 0 (R out = 0)).