โหมดแอคทีฟผกผันของทรานซิสเตอร์ โหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์

ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์

ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ประกอบด้วยสามบริเวณที่มีการนำไฟฟ้าสลับกัน และออกแบบมาเพื่อขยายสัญญาณ

ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ วัตถุประสงค์สากลและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในแอมพลิฟายเออร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า พัลส์ และอุปกรณ์คีย์ต่างๆ

ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์สามารถจำแนกได้ โดยวัสดุ: เจอร์เมเนียมและซิลิคอนตามประเภทของการนำไฟฟ้า: p-typen-r และ n- พี- n; ในแง่ของพลังงาน: ต่ำ (ปแกว่ง< 0.3W) เฉลี่ย (R แกว่ง= 1.5W) และขนาดใหญ่ (Pแกว่ง> 1.5 วัตต์); ตามความถี่: ความถี่ต่ำ, ความถี่กลาง, ความถี่สูง และไมโครเวฟ

ในทรานซิสเตอร์ดังกล่าว กระแสไฟฟ้าจะถูกกำหนดโดยการเคลื่อนที่ของพาหะประจุสองประเภท: อิเล็กตรอนและรู นี่คือที่มาของชื่อของพวกเขา: ไบโพลาร์

ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์เป็นแผ่นเจอร์เมเนียมหรือซิลิคอนที่สร้างบริเวณ 3 ส่วนที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่างกัน สำหรับประเภททรานซิสเตอร์n-ร- n พื้นที่ตรงกลางมีค่าการนำไฟฟ้าของรู และบริเวณด้านนอกสุดมีค่าการนำไฟฟ้า

ทรานซิสเตอร์ประเภท p-n-p มีพื้นที่ตรงกลางที่มีค่าการนำไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์และส่วนปลายสุดมีค่าการนำไฟฟ้าของรู

บริเวณตรงกลางของทรานซิสเตอร์เรียกว่าฐาน พื้นที่สุดขั้วหนึ่งคือตัวปล่อย และส่วนที่สองคือตัวสะสม ดังนั้นทรานซิสเตอร์จึงมีสองตัวพี- n- การเปลี่ยนแปลง: ตัวส่ง - ระหว่างตัวส่งและฐานและตัวสะสม - ระหว่างฐานและตัวสะสม

ตัวส่งคือพื้นที่ของทรานซิสเตอร์สำหรับฉีดประจุพาหะเข้าไปในฐาน Collector - พื้นที่ที่มีจุดประสงค์เพื่อแยกตัวพาประจุออกจากฐาน ฐานคือบริเวณที่ตัวปล่อยส่งประจุพาหะซึ่งไม่ใช่เสียงส่วนใหญ่ของภูมิภาคนี้เข้าไป

ความเข้มข้นของตัวพาประจุส่วนใหญ่ในตัวปล่อยนั้นมากกว่าความเข้มข้นของตัวพาประจุส่วนใหญ่หลายเท่าประจุในฐานและในตัวสะสมจะน้อยกว่าความเข้มข้นในตัวปล่อยเล็กน้อย ดังนั้นค่าการนำไฟฟ้าของตัวปล่อยจึงสูงกว่าค่าการนำไฟฟ้าพื้นฐานมากและค่าการนำไฟฟ้าของตัวสะสมมีค่าน้อยกว่าค่าการนำไฟฟ้าของตัวปล่อย

มีวงจรสามวงจรสำหรับเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์ ขึ้นอยู่กับว่าขั้วต่อใดที่ใช้ร่วมกับวงจรอินพุตและเอาต์พุต: ด้วยฐานร่วม (CB), ตัวปล่อยร่วม (CE) และตัวสะสมร่วม (CC)

วงจรอินพุตหรือตัวควบคุมทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของทรานซิสเตอร์ ในเอาต์พุตหรือวงจรควบคุม จะมีการสั่นแบบขยาย แหล่งกำเนิดของการสั่นแบบขยายจะรวมอยู่ในวงจรอินพุต และโหลดจะเชื่อมต่อกับวงจรเอาต์พุต

หลักการทำงานของทรานซิสเตอร์โดยใช้ตัวอย่างทรานซิสเตอร์ p-n-p – ประเภทรวมอยู่ในวงจรที่มีฐานร่วม (CB)

แรงดันไฟฟ้าภายนอกของแหล่งจ่ายไฟสองตัว EE และ Eถึงเชื่อมต่อกับทรานซิสเตอร์ในลักษณะที่จุดเชื่อมต่อตัวส่ง P1 มีความเอนเอียงไปในทิศทางไปข้างหน้า และจุดเชื่อมต่อตัวสะสม P2 มีความเอนเอียงไปในทิศทางตรงกันข้าม

ถ้าแรงดันย้อนกลับถูกจ่ายไปที่ทางแยกของตัวสะสมและวงจรตัวปล่อยเปิดอยู่ กระแสไฟฟ้าย้อนกลับขนาดเล็กจะไหลในวงจรตัวรวบรวมฉันร่วม- มันเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของแรงดันย้อนกลับและถูกสร้างขึ้นโดยการเคลื่อนที่โดยตรงของตัวพาประจุส่วนน้อย รูฐาน และอิเล็กตรอนของตัวสะสมผ่านทางชุมทางของตัวสะสม กระแสย้อนกลับไหลผ่านวงจร: +Eถึง, ตัวสะสมฐาน, −Eถึง.

เมื่อเชื่อมต่อกับวงจรอิมิตเตอร์ แรงดันไฟฟ้ากระแสตรง EE ในทิศทางไปข้างหน้า สิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นของจุดเชื่อมต่อตัวปล่อยจะลดลง เริ่มการเจาะรูที่ฐาน

แรงดันไฟฟ้าภายนอกที่ใช้กับทรานซิสเตอร์นั้นส่วนใหญ่จะใช้กับการเปลี่ยน P1 และ P2 เนื่องจาก มีความต้านทานสูงเมื่อเทียบกับความต้านทานของฐาน ตัวปล่อย และบริเวณตัวสะสม ดังนั้นรูที่ฉีดเข้าไปในฐานจะเคลื่อนผ่านฐานโดยการแพร่ ในกรณีนี้ รูจะรวมตัวกันอีกครั้งกับอิเล็กตรอนของฐาน เนื่องจากความเข้มข้นของตัวพาในฐานนั้นต่ำกว่าในตัวส่งสัญญาณมาก จึงมีรูน้อยมากที่รวมตัวกันอีกครั้ง ด้วยความหนาฐานเล็กน้อย เกือบทุกรูจะไปถึงจุดเชื่อมต่อตัวรวบรวม P2 แทนที่อิเล็กตรอนที่รวมตัวกันใหม่ อิเล็กตรอนจากแหล่งพลังงาน E จะเข้าสู่ฐานถึง- รูที่รวมตัวกับอิเล็กตรอนในฐานจะสร้างกระแสเบสฉันบี.

ภายใต้อิทธิพลของแรงดันย้อนกลับ Eถึง,สิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นของทางแยกสะสมจะเพิ่มขึ้น และความหนาของทางแยก P2 จะเพิ่มขึ้น รูที่เข้าสู่บริเวณของทางแยกของตัวสะสมจะตกลงไปในสนามเร่งที่สร้างขึ้นที่ทางแยกโดยแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสม และถูกดึงเข้ามาโดยตัวสะสม ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าของตัวสะสมฉันถึง- กระแสสะสมจะไหลผ่านวงจร: +Eถึง, ตัวสะสมฐาน -Eถึง.

ดังนั้นในขไอโพลาร์ กระแสที่ไหลในทรานซิสเตอร์มีสามประเภท: ตัวปล่อย ตัวสะสม และฐาน

ในสายไฟซึ่งเป็นขั้วฐาน กระแสของตัวปล่อยและตัวสะสมจะมีทิศทางตรงกันข้าม กระแสฐานเท่ากับความแตกต่างระหว่างกระแสตัวปล่อยและตัวสะสม:ฉันบี = ฉันอี - ฉันถึง.

กระบวนการทางกายภาพในประเภททรานซิสเตอร์n-ร- nดำเนินการคล้ายกับกระบวนการในทรานซิสเตอร์ชนิด pn-ร.

กระแสไฟรวมของตัวปล่อยทั้งหมดฉันE ถูกกำหนดโดยจำนวนผู้ให้บริการประจุหลักที่ถูกฉีดโดยตัวปล่อย ส่วนหลักของผู้ให้บริการชาร์จเหล่านี้ไปถึงตัวสะสมจะสร้างกระแสสะสมฉันถึง- ตัวพาประจุส่วนเล็กๆ ที่ถูกฉีดเข้าไปในฐานจะรวมตัวกันอีกครั้งในฐาน ทำให้เกิดกระแสเบสฉันB. ดังนั้นกระแสของตัวปล่อยจะถูกแบ่งออกเป็นกระแสฐานและกระแสสะสมเช่นฉันอี = ฉันบี + ฉันถึง.

กระแสไฟขาออกของทรานซิสเตอร์ขึ้นอยู่กับกระแสไฟเข้า ดังนั้นทรานซิสเตอร์จึงเป็นอุปกรณ์ที่ควบคุมกระแสไฟฟ้า

การเปลี่ยนแปลงของกระแสอิมิตเตอร์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าที่จุดเชื่อมต่อของอิมิตเตอร์จะถูกส่งไปยังวงจรคอลเลคเตอร์โดยสมบูรณ์ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของกระแสคอลเลคเตอร์ และเพราะว่า แรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงานสะสม Eถึงมากกว่าตัวปล่อย E อย่างมีนัยสำคัญเอ่อจากนั้นพลังงานที่ใช้ในวงจรสะสม Pถึงจะมีกำลังมากขึ้นในวงจรตัวส่ง Pเอ่อ- ทำให้สามารถควบคุมได้ พลังงานสูงในวงจรคอลเลคเตอร์ของทรานซิสเตอร์ที่มีกำลังไฟต่ำที่ใช้ในวงจรอิมิตเตอร์คือ มีพลังเพิ่มขึ้น

วงจรสวิตชิ่งสำหรับทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์

ทรานซิสเตอร์รวมอยู่ในวงจรเพื่อให้ขั้วหนึ่งของมันคืออินพุต ขั้วที่สองคือเอาต์พุต และขั้วที่สามคือขั้วร่วมของวงจรอินพุตและเอาต์พุต มีวงจรสามวงจรสำหรับเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์: OB, OE และ OK ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับอิเล็กโทรดทั่วไป- สำหรับทรานซิสเตอร์n-ร- nในวงจรสวิตชิ่งมีเพียงขั้วของแรงดันไฟฟ้าและทิศทางของกระแสเท่านั้นที่เปลี่ยนแปลง สำหรับวงจรสวิตชิ่งทรานซิสเตอร์ใดๆ จะต้องเลือกขั้วของแหล่งจ่ายไฟ โดยให้ทางแยกตัวส่งสัญญาณเปิดในทิศทางไปข้างหน้า และทางแยกของตัวรวบรวมในทิศทางตรงกันข้าม

ลักษณะคงที่ของทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์

โหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์แบบคงที่คือโหมดเมื่อไม่มีโหลดในวงจรเอาต์พุต

ลักษณะคงที่ของทรานซิสเตอร์คือการขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าและกระแสของวงจรอินพุต (ลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสขาเข้า) และวงจรเอาต์พุต (ลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสขาออก) ที่แสดงออกมาเป็นกราฟิก ประเภทของลักษณะขึ้นอยู่กับวิธีการเปิดทรานซิสเตอร์

ลักษณะของทรานซิสเตอร์ที่เชื่อมต่อตามวงจร OB

ฉันอี = ฉ(คุณอีบี) ที่ คุณเคบี = ค่าคงที่(ก)

ฉันเค = ฉ(คุณ KB) ณ ฉันอี = ค่าคงที่(ข)

ลักษณะคงที่ของทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ที่เชื่อมต่อตามวงจร OBลักษณะเฉพาะของแรงดันกระแสไฟขาออกมีลักษณะเฉพาะสามส่วน: 1 – การพึ่งพาอย่างมากฉันถึงจาก คุณเคบี; 2 – การพึ่งพาอาศัยกันที่อ่อนแอฉันถึงจาก คุณเคบี; 3 – การพังทลายของทางแยกสะสมคุณลักษณะของคุณลักษณะในภูมิภาค 2 คือการเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นคุณเคบี.

ลักษณะของทรานซิสเตอร์ที่เชื่อมต่อตามวงจร OE:

ลักษณะอินพุตคือการพึ่งพา:

ฉันบี = ฉ(คุณตี คุณซีอี = ค่าคงที่(ข)

ลักษณะเอาต์พุตคือการพึ่งพา:

ฉันเค = ฉ(คุณซีอี) ณ ฉันบี = ค่าคงที่(ก)

โหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์

ทรานซิสเตอร์สามารถทำงานได้สามโหมด ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่จุดเชื่อมต่อ เมื่อทำงานในโหมดแอคทีฟ แรงดันไฟฟ้าที่ทางแยกของตัวส่งสัญญาณจะเป็นโดยตรง และที่ทางแยกของตัวสะสมจะกลับด้าน

โหมดการตัดหรือการบล็อกทำได้โดยการใช้แรงดันย้อนกลับกับทางแยกทั้งสอง (ทั้ง p-n- ทางแยกถูกปิด)

หากที่ทางแยกทั้งสองมีแรงดันไฟฟ้าตรง (ทั้ง p-n- การเปลี่ยนภาพเปิดอยู่) จากนั้นทรานซิสเตอร์จะทำงานในโหมดความอิ่มตัวในโหมดคัตออฟและโหมดความอิ่มตัว แทบไม่มีการควบคุมทรานซิสเตอร์เลย ในโหมดแอคทีฟการควบคุมดังกล่าวจะดำเนินการอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดและทรานซิสเตอร์สามารถทำหน้าที่ขององค์ประกอบแอคทีฟได้ แผนภาพไฟฟ้า- การขยายการสร้าง

เวทีเครื่องขยายเสียงทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์

วงจรที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือวงจรสวิตชิ่งทรานซิสเตอร์ที่มีตัวปล่อยร่วมองค์ประกอบหลักของวงจรคือแหล่งจ่ายไฟ Eถึง, องค์ประกอบควบคุม - ทรานซิสเตอร์เวอร์มอนต์และตัวต้านทาน รถึง- องค์ประกอบเหล่านี้ก่อให้เกิดวงจรเอาท์พุตของสเตจแอมพลิฟายเออร์ ซึ่งเนื่องจากการไหลของกระแสควบคุม แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่ขยายจะถูกสร้างขึ้นที่เอาท์พุตของวงจรองค์ประกอบอื่นๆ ของวงจรมีบทบาทสนับสนุน ตัวเก็บประจุ Cรเป็นแบบแยกส่วน ในกรณีที่ไม่มีตัวเก็บประจุนี้อยู่ในวงจรแหล่งสัญญาณอินพุต กระแสตรงจะถูกสร้างขึ้นจากแหล่งพลังงาน Eถึง.

ตัวต้านทาน รB ซึ่งรวมอยู่ในวงจรฐานช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานของทรานซิสเตอร์ในกรณีที่ไม่มีสัญญาณอินพุต โหมดเงียบมีให้โดยกระแสฐานนิ่งฉันบี = อี ถึง/ รบี. การใช้ตัวต้านทานรถึงแรงดันไฟขาออกจะถูกสร้างขึ้นรถึงทำหน้าที่สร้างแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันในวงจรเอาท์พุตเนื่องจากการไหลของกระแสที่ควบคุมผ่านวงจรฐาน

สำหรับวงจรสะสมของสเตจแอมพลิฟายเออร์เราสามารถเขียนสมการสถานะทางไฟฟ้าได้ดังต่อไปนี้:

อี ถึง= คุณคิ+ ฉันถึงรถึง,

ผลรวมของแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานรk และแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสม-ตัวปล่อยคุณคิทรานซิสเตอร์จะเท่ากับค่าคงที่เสมอ - แรงเคลื่อนไฟฟ้าของแหล่งพลังงาน Eถึง.

กระบวนการขยายจะขึ้นอยู่กับการแปลงพลังงานของแหล่งจ่ายแรงดันคงที่ Eถึงให้เป็นพลังงานของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับในวงจรเอาท์พุตเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของส่วนประกอบควบคุม (ทรานซิสเตอร์) ตามกฎหมายที่กำหนดโดยสัญญาณอินพุต

ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์เป็นหนึ่งในทรานซิสเตอร์ที่เก่าแก่ที่สุดแต่มากที่สุด ประเภทที่รู้จักทรานซิสเตอร์ และยังคงใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ ทรานซิสเตอร์เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้เมื่อคุณต้องการควบคุมโหลดที่ทรงพลังพอสมควรซึ่งอุปกรณ์ควบคุมไม่สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้เพียงพอ พวกเขาเกิดขึ้น ประเภทต่างๆและกำลังขึ้นอยู่กับงานที่ทำ ความรู้พื้นฐานและสูตรเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์ที่คุณสามารถพบได้ในบทความนี้

การแนะนำ

ก่อนที่จะเริ่มบทเรียน เรามาตกลงกันว่าเรากำลังพูดถึงวิธีเปิดทรานซิสเตอร์เพียงประเภทเดียวเท่านั้น ทรานซิสเตอร์สามารถนำมาใช้ในเครื่องขยายเสียงหรือเครื่องรับได้ และโดยทั่วไปแล้วทรานซิสเตอร์แต่ละรุ่นจะผลิตขึ้นโดยมีลักษณะเฉพาะเพื่อให้มีความเฉพาะทางมากขึ้น ทำงานดีขึ้นในการบูรณาการบางอย่าง

ทรานซิสเตอร์มี 3 ขั้ว ได้แก่ ฐาน ตัวสะสม และตัวปล่อย เป็นไปไม่ได้ที่จะพูดได้อย่างชัดเจนว่าสิ่งใดคืออินพุตและเอาต์พุตใดเนื่องจากพวกมันทั้งหมดเชื่อมโยงกันและมีอิทธิพลซึ่งกันและกันไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง เมื่อทรานซิสเตอร์เปิดอยู่ในโหมดสวิตช์ (ควบคุมโหลด) ทรานซิสเตอร์จะทำหน้าที่ดังนี้: กระแสพื้นฐานจะควบคุมกระแสจากตัวสะสมไปยังตัวส่งสัญญาณหรือในทางกลับกัน ขึ้นอยู่กับประเภทของทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์มีสองประเภทหลัก: NPN และ PNP เพื่อทำความเข้าใจสิ่งนี้ เราสามารถพูดได้ว่าความแตกต่างที่สำคัญระหว่างสองประเภทนี้คือทิศทางของกระแสไฟฟ้า ดังที่เห็นได้ในรูปที่ 1.A ซึ่งระบุทิศทางของกระแส ในทรานซิสเตอร์ NPN กระแสหนึ่งไหลจากฐานเข้าสู่ทรานซิสเตอร์ และกระแสอีกกระแสหนึ่งไหลจากตัวสะสมไปยังตัวปล่อย แต่ในทรานซิสเตอร์ PNP สิ่งที่ตรงกันข้ามจะเป็นจริง จากมุมมองการใช้งาน ความแตกต่างระหว่างทรานซิสเตอร์ทั้งสองประเภทนี้คือแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมโหลด ดังที่คุณเห็นในภาพ ทรานซิสเตอร์ NPN จ่ายไฟ 0V เมื่อเปิดเครื่อง และ PNP จ่ายไฟ 12V คุณจะเข้าใจในภายหลังว่าเหตุใดจึงส่งผลต่อการเลือกทรานซิสเตอร์

เพื่อความง่ายเราจะศึกษาเท่านั้น ทรานซิสเตอร์ชนิด NPNแต่ทั้งหมดนี้ใช้กับ PNP โดยคำนึงว่ากระแสทั้งหมดกลับด้าน

รูปด้านล่างแสดงการเปรียบเทียบระหว่างสวิตช์ (S1) และสวิตช์ทรานซิสเตอร์ โดยจะเห็นได้ว่ากระแสเบสปิดหรือเปิดเส้นทางสำหรับกระแสจากตัวสะสมไปยังตัวปล่อย:

เมื่อรู้ถึงคุณลักษณะของทรานซิสเตอร์อย่างแน่ชัดแล้ว คุณจะได้รับประโยชน์สูงสุดจากทรานซิสเตอร์นั้น พารามิเตอร์หลักคืออัตราขยายของทรานซิสเตอร์ตาม ดี.ซีซึ่งโดยปกติจะเขียนแทนด้วย Hfe หรือ β สิ่งสำคัญคือต้องรู้ กระแสสูงสุดกำลังและแรงดันไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์ พารามิเตอร์เหล่านี้มีอยู่ในเอกสารประกอบของทรานซิสเตอร์ และจะช่วยเรากำหนดค่าของตัวต้านทานฐานซึ่งอธิบายไว้ด้านล่าง

การใช้ทรานซิสเตอร์ NPN เป็นสวิตช์

รูปนี้แสดงการรวมทรานซิสเตอร์ NPN ไว้เป็นสวิตช์ คุณจะพบกับการรวมนี้บ่อยมากเมื่อทำการวิเคราะห์ต่างๆ วงจรอิเล็กทรอนิกส์- เราจะศึกษาวิธีการรันทรานซิสเตอร์ในโหมดที่เลือก คำนวณตัวต้านทานพื้นฐาน อัตราขยายกระแสของทรานซิสเตอร์ และความต้านทานโหลด ฉันเสนอวิธีที่ง่ายและแม่นยำที่สุดในการทำเช่นนี้

1. สมมติว่าทรานซิสเตอร์อยู่ในโหมดความอิ่มตัว:ในกรณีนี้ แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของทรานซิสเตอร์กลายเป็นเรื่องง่ายมาก และเราทราบแรงดันไฟฟ้าที่จุด V c เราจะหาค่าของตัวต้านทานฐานซึ่งทุกอย่างถูกต้อง

2. การหาค่ากระแสอิ่มตัวของตัวสะสม:แรงดันไฟฟ้าระหว่างตัวสะสมและตัวปล่อย (V ce) นำมาจากเอกสารประกอบของทรานซิสเตอร์ ตัวส่งสัญญาณเชื่อมต่อกับ GND ตามลำดับ V ce = V c - 0 = V c เมื่อเราทราบค่านี้แล้ว เราก็สามารถคำนวณค่าความอิ่มตัวของตัวสะสมกระแสไฟฟ้าได้โดยใช้สูตร:

บางครั้ง ไม่ทราบความต้านทานโหลด RL หรือไม่สามารถแม่นยำเท่ากับความต้านทานของคอยล์รีเลย์ ในกรณีนี้ก็เพียงพอที่จะทราบกระแสที่ต้องใช้ในการสตาร์ทรีเลย์
ตรวจสอบให้แน่ใจว่ากระแสโหลดไม่เกินกระแสสะสมสูงสุดของทรานซิสเตอร์

3. การคำนวณกระแสฐานที่ต้องการ:เมื่อทราบกระแสของตัวสะสมแล้ว คุณสามารถคำนวณกระแสฐานขั้นต่ำที่ต้องการเพื่อให้ได้กระแสของตัวสะสมนั้นได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

มันตามมาจากมันว่า:

4. เกินค่าที่อนุญาต:หลังจากที่คุณคำนวณกระแสฐานแล้ว และหากปรากฏว่าต่ำกว่าที่ระบุในเอกสารประกอบ คุณสามารถโอเวอร์โหลดทรานซิสเตอร์ได้โดยการคูณกระแสฐานที่คำนวณได้ เช่น 10 เท่า ดังนั้น, สวิตช์ทรานซิสเตอร์จะยั่งยืนกว่านี้มาก กล่าวอีกนัยหนึ่ง ประสิทธิภาพของทรานซิสเตอร์จะลดลงหากโหลดเพิ่มขึ้น ระวังอย่าให้กระแสไฟเกินฐานสูงสุดที่ระบุไว้ในเอกสารประกอบ

5. การคำนวณค่าที่ต้องการของ R b:เมื่อพิจารณาถึงการโอเวอร์โหลด 10 ครั้ง ความต้านทาน R b สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

โดยที่ V 1 คือแรงดันควบคุมทรานซิสเตอร์ (ดูรูปที่ 2.a)

แต่ถ้าตัวส่งสัญญาณเชื่อมต่อกับกราวด์ และทราบแรงดันไฟฟ้าฐาน-ตัวส่งสัญญาณ (ประมาณ 0.7V สำหรับทรานซิสเตอร์ส่วนใหญ่) และสมมติว่า V 1 = 5V สูตรสามารถถูกทำให้ง่ายขึ้นดังต่อไปนี้:

จะเห็นได้ว่ากระแสฐานคูณด้วย 10 โดยคำนึงถึงการโอเวอร์โหลด
เมื่อทราบค่าของ R b ทรานซิสเตอร์จะถูก "ตั้งค่า" ให้ทำงานเป็นสวิตช์ หรือที่เรียกว่า "โหมดความอิ่มตัวและคัตออฟ" โดยที่ "ความอิ่มตัว" คือเมื่อทรานซิสเตอร์เปิดจนสุดและนำกระแสไฟฟ้า และ "การตัด" คือ เมื่อปิดและไม่นำกระแส

หมายเหตุ: เมื่อเราพูดว่า เราไม่ได้บอกว่ากระแสสะสมจะต้องเท่ากับ นี่ก็หมายความว่ากระแสสะสมของทรานซิสเตอร์สามารถเพิ่มขึ้นถึงระดับนี้ได้ กระแสไฟฟ้าจะเป็นไปตามกฎของโอห์ม เช่นเดียวกับกระแสไฟฟ้าอื่นๆ

การคำนวณโหลด

เมื่อเราพิจารณาว่าทรานซิสเตอร์อยู่ในโหมดความอิ่มตัว เราถือว่าพารามิเตอร์บางตัวไม่เปลี่ยนแปลง สิ่งนี้ไม่เป็นความจริงทั้งหมด ในความเป็นจริงพารามิเตอร์เหล่านี้ส่วนใหญ่เปลี่ยนแปลงโดยการเพิ่มกระแสสะสมดังนั้นจึงปลอดภัยกว่าสำหรับการโอเวอร์โหลด เอกสารประกอบระบุการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ทรานซิสเตอร์ระหว่างการโอเวอร์โหลด ตัวอย่างเช่น ตารางในรูปที่ 2.B แสดงพารามิเตอร์สองตัวที่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ:

H FE (β) แปรผันตามกระแสสะสมและแรงดันไฟฟ้า V CEsat แต่ V CEsat เองก็เปลี่ยนแปลงไปขึ้นอยู่กับตัวสะสมและกระแสฐาน ดังแสดงในตารางด้านล่าง

การคำนวณอาจซับซ้อนมาก เนื่องจากพารามิเตอร์ทั้งหมดมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิดและซับซ้อน ดังนั้นจึงควรดำเนินการดีกว่า ค่าที่เลวร้ายที่สุด- เหล่านั้น. H FE ที่เล็กที่สุด, V CEsat ที่ใหญ่ที่สุด และ V CEsat ที่ใหญ่ที่สุด

การใช้งานทั่วไปของสวิตช์ทรานซิสเตอร์

ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ สวิตช์ทรานซิสเตอร์ใช้ในการควบคุมรีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งกินกระแสสูงสุด 200 mA หากคุณต้องการควบคุมรีเลย์ด้วยชิปลอจิกหรือไมโครคอนโทรลเลอร์ ทรานซิสเตอร์ก็เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ ในรูปที่ 3.A ความต้านทานของตัวต้านทานฐานจะถูกคำนวณโดยขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้าที่ต้องการโดยรีเลย์ ไดโอด D1 ปกป้องทรานซิสเตอร์จากพัลส์ที่คอยล์สร้างขึ้นเมื่อปิดเครื่อง

2. การเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์แบบเปิดสะสม:

อุปกรณ์จำนวนมาก เช่น ไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล 8051 มีพอร์ต open-collector ความต้านทานตัวต้านทานพื้นฐานของทรานซิสเตอร์ภายนอกคำนวณตามที่อธิบายไว้ในบทความนี้ โปรดทราบว่าพอร์ตต่างๆ อาจซับซ้อนกว่า และมักใช้ FET แทนพอร์ตแบบไบโพลาร์ และเรียกว่าเอาต์พุตแบบ open-drain แต่ทุกอย่างยังคงเหมือนเดิมทุกประการดังในรูปที่ 3.B

3. การสร้างองค์ประกอบเชิงตรรกะหรือไม่ (NOR):

บางครั้งคุณจำเป็นต้องใช้เกตเดียวในวงจร และคุณไม่ต้องการใช้ชิป 4 เกต 14 พินเนื่องจากต้นทุนหรือพื้นที่บอร์ด สามารถแทนที่ด้วยทรานซิสเตอร์คู่หนึ่งได้ โปรดทราบว่า ลักษณะความถี่องค์ประกอบดังกล่าวขึ้นอยู่กับลักษณะและประเภทของทรานซิสเตอร์ แต่โดยปกติจะต่ำกว่า 100 kHz การลดความต้านทานเอาท์พุต (Ro) จะทำให้สิ้นเปลืองพลังงานมากขึ้น แต่กระแสไฟเอาท์พุตจะเพิ่มขึ้น
คุณต้องค้นหาการประนีประนอมระหว่างพารามิเตอร์เหล่านี้

รูปด้านบนแสดงเกท NOR ที่สร้างขึ้นโดยใช้ทรานซิสเตอร์ 2N2222 2 ตัว ซึ่งสามารถทำได้ด้วยทรานซิสเตอร์ PNP 2N2907 โดยมีการดัดแปลงเล็กน้อย คุณเพียงแค่ต้องพิจารณาทุกอย่าง กระแสไฟฟ้าแล้วไหลไปในทิศทางตรงกันข้าม

ค้นหาข้อผิดพลาดในวงจรทรานซิสเตอร์

เมื่อเกิดปัญหาในวงจรที่มีทรานซิสเตอร์จำนวนมาก อาจเป็นเรื่องยากที่จะรู้ว่าอันไหนเสีย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อบัดกรีทั้งหมดแล้ว ฉันให้คำแนะนำบางอย่างแก่คุณซึ่งจะช่วยให้คุณพบปัญหาในโครงการดังกล่าวได้อย่างรวดเร็ว:

1. อุณหภูมิ:หากทรานซิสเตอร์ร้อนจัด อาจมีปัญหาอยู่ที่ไหนสักแห่ง ไม่จำเป็นว่าปัญหาคือทรานซิสเตอร์ร้อน โดยปกติแล้วทรานซิสเตอร์ที่ชำรุดจะไม่ร้อนด้วยซ้ำ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นนี้อาจเกิดจากทรานซิสเตอร์ตัวอื่นที่เชื่อมต่ออยู่

2. การวัด V CE ของทรานซิสเตอร์:หากเป็นประเภทเดียวกันและใช้งานได้ทั้งหมด ก็ควรมี VCE เดียวกันโดยประมาณ ค้นหาทรานซิสเตอร์ที่มี V CE ต่างกันคือ วิธีที่รวดเร็วการตรวจจับทรานซิสเตอร์ที่ชำรุด

3. การวัดแรงดันไฟฟ้าคร่อมตัวต้านทานฐาน:แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทานฐานค่อนข้างสำคัญ (หากเปิดทรานซิสเตอร์) สำหรับไดรเวอร์ทรานซิสเตอร์ NPN 5V แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานควรมากกว่า 3V หากไม่มีแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทาน แสดงว่าทรานซิสเตอร์หรืออุปกรณ์ควบคุมทรานซิสเตอร์ชำรุด ในทั้งสองกรณี กระแสฐานคือ 0

ช่างไฟฟ้าและวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสบการณ์รู้ดีว่ามีหัววัดพิเศษสำหรับทดสอบทรานซิสเตอร์อย่างสมบูรณ์

เมื่อใช้สิ่งเหล่านี้ คุณไม่เพียงแต่สามารถตรวจสอบความสามารถในการให้บริการของรุ่นหลังเท่านั้น แต่ยังรวมถึงประโยชน์ที่ได้รับ - h21e.

ความจำเป็นในการสอบสวน

ตัวอย่างจริงๆ ครับ อุปกรณ์ที่จำเป็นแต่ถ้าคุณเพียงต้องตรวจสอบทรานซิสเตอร์เพื่อการบริการ .

อุปกรณ์ทรานซิสเตอร์

ก่อนที่คุณจะเริ่มการทดสอบ คุณต้องเข้าใจว่าทรานซิสเตอร์คืออะไร

มีขั้วสามขั้วที่สร้างไดโอด (เซมิคอนดักเตอร์) ไว้ระหว่างขั้วเหล่านั้น

แต่ละพินมีชื่อของตัวเอง: ตัวสะสม ตัวปล่อย และฐาน ข้อสรุปสองข้อแรก พี-เอ็นการเปลี่ยนผ่านจะเชื่อมต่อกันที่ฐาน

จุดเชื่อมต่อ pn หนึ่งจุดระหว่างฐานและตัวสะสมทำให้เกิดหนึ่งไดโอด หน้าที่สองจุดเชื่อมต่อระหว่างฐานและตัวปล่อยทำให้เกิดไดโอดตัวที่สอง

ไดโอดทั้งสองเชื่อมต่อกันในวงจรแบบ back-to-back ผ่านฐาน และวงจรทั้งหมดนี้คือทรานซิสเตอร์

เรากำลังมองหาฐาน ตัวส่ง และตัวสะสมของทรานซิสเตอร์

วิธีค้นหานักสะสมทันที

หากต้องการค้นหาตัวสะสมทันทีคุณต้องค้นหาว่าทรานซิสเตอร์อยู่ตรงหน้าคุณมากแค่ไหนและสามารถเป็นได้ กำลังปานกลาง, พลังงานต่ำและพลังงานสูง

ทรานซิสเตอร์กำลังปานกลางและกำลังสูงจะร้อนมาก จึงต้องขจัดความร้อนออกไป

ทำได้โดยใช้หม้อน้ำระบายความร้อนแบบพิเศษและความร้อนจะถูกลบออกผ่านขั้วสะสมซึ่งในทรานซิสเตอร์ประเภทนี้จะอยู่ตรงกลางและเชื่อมต่อโดยตรงกับเคส

ผลลัพธ์ที่ได้คือรูปแบบการถ่ายเทความร้อนดังต่อไปนี้: เอาต์พุตของตัวสะสม – ตัวเรือน – หม้อน้ำระบายความร้อน

หากระบุตัวผู้รวบรวมได้ การพิจารณาข้อสรุปอื่นๆ ก็ไม่ใช่เรื่องยาก

มีหลายกรณีที่ทำให้การค้นหาง่ายขึ้นอย่างมาก เมื่ออุปกรณ์มีสัญลักษณ์ที่จำเป็นอยู่แล้ว ดังที่แสดงด้านล่าง

เราทำการวัดที่จำเป็นของความต้านทานไปข้างหน้าและย้อนกลับ

อย่างไรก็ตาม ในทำนองเดียวกัน ขาทั้งสามที่ยื่นออกมาจากทรานซิสเตอร์อาจทำให้วิศวกรอิเล็กทรอนิกส์มือใหม่จำนวนมากตกอยู่ในอาการมึนงง

คุณจะพบฐาน ตัวปล่อย และตัวสะสมได้อย่างไร?

คุณไม่สามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้มัลติมิเตอร์หรือโอห์มมิเตอร์

เอาล่ะ เรามาเริ่มการค้นหากันดีกว่า ก่อนอื่นเราต้องหาฐานก่อน

เราใช้อุปกรณ์และทำการวัดความต้านทานที่ขาของทรานซิสเตอร์ที่จำเป็น

เราใช้โพรบบวกและเชื่อมต่อกับเทอร์มินัลที่ถูกต้อง เราสลับกันนำโพรบลบไปตรงกลางแล้วไปที่เทอร์มินัลด้านซ้าย

ตัวอย่างเช่น ระหว่างด้านขวาและตรงกลาง เราแสดง 1 (อนันต์) และระหว่างด้านขวาและด้านซ้าย 816 โอห์ม.

การอ่านเหล่านี้ไม่ได้บอกอะไรเราเลย เรามาทำการวัดเพิ่มเติมกันดีกว่า

ตอนนี้เราย้ายไปทางซ้าย นำโพรบบวกไปที่เทอร์มินัลตรงกลาง และแตะโพรบลบไปที่เทอร์มินัลซ้ายและขวาอย่างต่อเนื่อง

อันตรงกลางอีกครั้ง - อันทางขวาจะแสดงค่าอนันต์ (1) และอันตรงกลางทางซ้าย 807 โอห์ม.

สิ่งนี้ไม่ได้บอกอะไรเราด้วย มาวัดกันต่อครับ

ตอนนี้เราเคลื่อนไปทางซ้ายมากขึ้น เรานำโพรบเชิงบวกไปที่เทอร์มินัลซ้ายสุด และโพรบลบตามลำดับไปทางขวาและตรงกลาง

หากในทั้งสองกรณีความต้านทานแสดงค่าอนันต์ (1) แสดงว่าเทอร์มินัลด้านซ้ายคือฐาน

แต่จะต้องค้นหาตัวปล่อยและตัวสะสม (ขั้วกลางและขวา) ที่ไหน

ตอนนี้คุณต้องวัดความต้านทานโดยตรง ในการทำเช่นนี้ ตอนนี้เราทำทุกอย่างในแบบย้อนกลับ โดยใช้โพรบลบไปที่ฐาน (เทอร์มินัลด้านซ้าย) และสลับขั้วบวกเข้ากับเทอร์มินัลด้านขวาและตรงกลาง

จำไว้อย่างหนึ่ง จุดสำคัญ, ความต้านทาน p-nจุดเชื่อมต่อตัวปล่อยฐานจะมีขนาดใหญ่กว่าจุดเชื่อมต่อ p-n ของตัวรวบรวมฐานเสมอ

จากการวัดพบว่าความต้านทานของฐาน (ขั้วซ้าย) - ขั้วขวามีค่าเท่ากัน 816 โอห์ม และความต้านทานฐานคือขั้วต่อตรงกลาง 807 โอห์ม.

ซึ่งหมายความว่าพินด้านขวาคือตัวส่งสัญญาณ และพินตรงกลางคือตัวสะสม

ดังนั้นการค้นหาฐาน ตัวปล่อย และตัวสะสมจึงเสร็จสิ้น

วิธีตรวจสอบความสามารถในการซ่อมบำรุงของทรานซิสเตอร์

หากต้องการตรวจสอบความสามารถในการซ่อมบำรุงของทรานซิสเตอร์ด้วยมัลติมิเตอร์ก็จะเพียงพอที่จะวัดความต้านทานย้อนกลับและไปข้างหน้าของเซมิคอนดักเตอร์ (ไดโอด) สองตัวซึ่งเราจะทำตอนนี้

โดยปกติจะมีโครงสร้างทางแยกสองโครงสร้างในทรานซิสเตอร์ พี-เอ็น-พีและ n-p-n.

พี-เอ็น-พี– นี่คือจุดเชื่อมต่อตัวปล่อย คุณสามารถระบุได้โดยลูกศรที่ชี้ไปที่ฐาน

ลูกศรที่ไปจากฐานแสดงว่านี่คือทางแยก n-p-n

จุดเชื่อมต่อ PnP สามารถเปิดได้โดยใช้แรงดันไฟฟ้าลบที่จ่ายให้กับฐาน

เราตั้งสวิตช์โหมดการทำงานของมัลติมิเตอร์ไปที่ตำแหน่งการวัดความต้านทานที่ “ 200 ».

เราเชื่อมต่อสายลบสีดำเข้ากับขั้วฐานและเชื่อมต่อสายบวกสีแดงสลับกับขั้วตัวปล่อยและตัวสะสม

เหล่านั้น. เราตรวจสอบการทำงานของทางแยกตัวส่งและตัวสะสม

การอ่านมัลติมิเตอร์มีตั้งแต่ 0,5 ถึง 1.2 โอห์มพวกเขาจะบอกคุณว่าไดโอดไม่เสียหาย

ตอนนี้เราสลับหน้าสัมผัส เชื่อมต่อสายบวกเข้ากับฐาน และสลับสายลบเข้ากับขั้วตัวปล่อยและตัวสะสม

ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนการตั้งค่ามัลติมิเตอร์

การอ่านครั้งล่าสุดควรสูงกว่าครั้งก่อนมาก หากทุกอย่างเป็นปกติ คุณจะเห็นหมายเลข “1” บนหน้าจออุปกรณ์

นี่แสดงว่ามีความต้านทานสูงมาก อุปกรณ์ไม่สามารถแสดงข้อมูลที่สูงกว่า 2,000 โอห์ม และจุดเชื่อมต่อไดโอดยังเหมือนเดิม

ข้อได้เปรียบ วิธีนี้ประเด็นก็คือสามารถตรวจสอบทรานซิสเตอร์บนอุปกรณ์ได้โดยตรงโดยไม่ต้องถอดออกจากที่นั่น

แม้ว่าจะมีทรานซิสเตอร์ที่บัดกรีตัวต้านทานความต้านทานต่ำเข้ากับจุดเชื่อมต่อ p-n แต่การมีอยู่ของทรานซิสเตอร์อาจทำให้ไม่สามารถวัดความต้านทานได้อย่างถูกต้อง อาจมีเพียงเล็กน้อยทั้งที่จุดเชื่อมต่อตัวปล่อยและตัวสะสม

ในกรณีนี้ ลีดจะต้องไม่ได้รับการบัดกรีและทำการวัดอีกครั้ง

สัญญาณของความผิดปกติของทรานซิสเตอร์

ตามที่ระบุไว้ข้างต้น ถ้าการวัดความต้านทานโดยตรง (สีดำลบบนฐาน และบวกสลับกันที่ตัวสะสมและตัวปล่อย) และย้อนกลับ (บวกสีแดงบนฐาน และลบสีดำสลับกันบนตัวสะสมและตัวปล่อย) ไม่สอดคล้องกับ ตัวบ่งชี้ข้างต้นแสดงว่าทรานซิสเตอร์ล้มเหลว

สัญญาณของปัญหาก็คือเมื่อมีการต่อต้าน ทางแยก p-nในการวัดอย่างน้อยหนึ่งครั้งจะเท่ากับหรือใกล้กับศูนย์

สิ่งนี้บ่งชี้ว่าไดโอดเสียและตัวทรานซิสเตอร์เองก็ผิดปกติ

นี่อาจเป็นสิ่งที่น่าสนใจ:

ในบทความเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์ เราได้กล่าวถึงแนวคิดดังกล่าวว่า "การขยายสัญญาณ" เนื่องจากหลายท่านยังไม่ได้อ่านหรือลืมว่าวลีนี้หมายความว่าอย่างไร เรามาจำกันไว้นะครับ

การขยายสัญญาณหมายถึงการสร้างสำเนาของมัน ซึ่งจะมีขนาดใหญ่กว่าสัญญาณนี้หรือมีประสิทธิภาพมากกว่า

ลองดูตัวอย่างของบุคคล จะเสริมความแข็งแกร่งได้อย่างไร? ที่นี่ฉันเห็นสองตัวเลือก:

ทำให้คนตัวใหญ่ขึ้น

หรือเสริมความแข็งแกร่งด้วยโครงกระดูกภายนอก:

ไม่ใช่เรื่องง่ายเลยที่พลังของตัวละครแต่ละตัวเพียงพอที่จะผ่อนคลายกลุ่มนักรบในการต่อสู้แบบประชิดตัว ในกรณีแรกมันจะง่ายกว่าที่จะบดขยี้ส้นเท้าทั้งสองข้างและถ้าคุณเจอยักษ์ที่มีมารยาทดีด้วย มารยาทที่ดี- จากนั้นใช้นิ้วของคุณ :-) ในกรณีที่สองมีโครงกระดูกภายนอก - ตะขอซ้ายและขวา

ดังนั้น เพื่อที่จะให้สัญญาณมีพลังมากขึ้น เราต้องเพิ่มแอมพลิจูดของมันหรือเพิ่มขึ้น... อืม... ทำไมโทนี่ สตาร์คของเราถึงสร้างสูทให้ตัวเองล่ะ? เพื่อที่เขาจะได้ปกป้องร่างกายของเขานั่นคือการจัดหา ความต้านทานพัด กระสุน ฯลฯ ไม่ว่ากระสุนหรือระเบิดแบบไหนก็ตามเขาจะยืนเหมือนเสาเข็ม (แน่นอนว่าภายในขอบเขตที่สมเหตุสมผล) นั่นคือโครงกระดูกภายนอกของเขาปกป้องเขาจาก หลากหลายชนิด ความต้านทาน.

ปรากฎว่าสำหรับสัญญาณของเราไม่ว่าจะเจอกับความต้านทานใดระหว่างทาง มันก็จะ "ร่าเริงและมีพลัง" เหมือนก่อนจะพบกับภาระ ถ้าโทนี่ สตาร์กรับพลังงานจากการโกหกบนหน้าอกของเขา สัญญาณนั้นจะต้องดึงพลังงานจากแหล่งที่ทรงพลัง ;-) แน่นอนว่าการเปรียบเทียบนั้นค่อนข้างงั้นๆ แต่ฉันคิดว่าคุณคงเข้าใจแนวคิดนี้

ด้วยการเพิ่มแอมพลิจูดของสัญญาณ เราจะเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้า และโดยการทำให้สัญญาณ "คงกระพัน" เราก็เพิ่มความแรงให้กับมัน ความแข็งแกร่งในปัจจุบัน ดังนั้นโดยการเพิ่มแรงดันหรือกระแสหรือพารามิเตอร์สองตัวพร้อมกันเราจะสร้างสัญญาณ มีพลังมากขึ้น.

สำหรับผู้ที่ลืม:

P=IxU

ที่ไหน

ป- นี่คือกำลังซึ่งวัดเป็นวัตต์

ฉัน- ความแรงของกระแสเป็นแอมแปร์

คุณ- แรงดันไฟฟ้า มีหน่วยเป็นโวลต์

และ "ไอคอน" เอ็กซ์" - นี่คือเครื่องหมายคูณ (คุณไม่มีทางรู้)

ในการพัฒนาทางอิเล็กทรอนิกส์ของคุณ คุณต้องตัดสินใจด้วยตัวเองอย่างชัดเจนว่าคุณจะทำอะไรกับสัญญาณ:

- เพิ่มแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าโดยปล่อยให้ความแรงของกระแสไม่เปลี่ยนแปลง

- ปล่อยให้แอมพลิจูดแรงดันไฟฟ้าเท่าเดิม แต่เพิ่มกำลังโดยใช้กระแส

- เพิ่มทั้งแรงดันและกระแส

โดยพื้นฐานแล้ว การขยายเสียงจะใช้สำหรับพารามิเตอร์ทั้งสองพร้อมกัน ดังนั้นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จึงมักใช้วงจรที่มี OE ( ตัวส่งทั่วไป) ซึ่งจะเพิ่มสัญญาณทั้งกระแสและแรงดันพร้อมกัน

สำหรับทรานซิสเตอร์ PNP การเชื่อมต่อของทรานซิสเตอร์กับ OE มีลักษณะดังนี้:

และสำหรับทรานซิสเตอร์ NPN เช่นนี้:

แต่คุณควรจำไว้ด้วยว่าในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เราไม่จำเป็นต้องขยายสัญญาณเท่านั้น แต่ยังขยายอย่างถูกต้องเพื่อไม่ให้รูปลักษณ์ดั้งเดิมหายไป สำเนาสัญญาณที่ทรงพลังจะต้องขยายตามสัดส่วนในแอมพลิจูด ในเวลานี้เราไม่ควรแตะต้องมัน ไม่เช่นนั้น ความถี่ของสัญญาณจะเปลี่ยนไป แต่แล้วมันจะเป็นสัญญาณที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

ในรูปด้านล่างเราจะเห็นว่าสัญญาณอินพุตอ่อนและเอาต์พุต สัญญาณขยายหลังจากระยะทรานซิสเตอร์

ดังที่เราเห็น แอมพลิจูดของสัญญาณมีการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นและเป็นสัดส่วน แต่ระยะเวลาของสัญญาณไม่เปลี่ยนแปลง นั่นก็คือ T1=T2- นี่คือตัวอย่างของแอมพลิฟายเออร์ในอุดมคติ

แล้วคุณจะใช้ทั้งหมดนี้ได้อย่างไร?

แอมพลิฟายเออร์ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่จะขยายแรงดันไฟฟ้า นั่นคือเราขับสัญญาณแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กไปยังอินพุตและที่เอาต์พุตเราควรได้รับสำเนาของสัญญาณที่แน่นอนแล้ว แต่มีแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า แต่จะทำสิ่งนี้จากมุมมองเชิงปฏิบัติได้อย่างไร?

ทำไมเราไม่ใช้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า โดยที่ตัวต้านทานตัวหนึ่งจะคงที่และอีกตัวแปรหนึ่ง:

จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราเปลี่ยนความต้านทานของตัวต้านทานแบบแปรผัน? ขวา! เราจะเปลี่ยนแรงดันเอาต์พุต คุณ- ตอนนี้ลองจินตนาการว่าแทนที่จะเปลี่ยนความต้านทานด้วยตนเอง แรงดันไฟฟ้าจะทำเพื่อเราหรือไม่? ยิ่งเราเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้ามากเท่าใด ความต้านทานก็จะเปลี่ยนแปลงมากขึ้นเท่านั้น นั่นคือความต้านทานของตัวต้านทานปรับค่าจะเปลี่ยนไปตามสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้า นั่นคงจะเจ๋งใช่มั้ย?

จำได้ไหมว่าในบทความหนึ่งเราเปรียบเทียบทรานซิสเตอร์กับ faucet ได้อย่างไร? เปิดนิดหน่อย-แรงดันน้ำอ่อน เปิดเพิ่ม-แรงขึ้น เราเปิดมันอย่างสมบูรณ์ - น้ำไหลเต็ม

กระบวนการที่คล้ายกันเกิดขึ้นในทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ โดยการเปลี่ยนค่าแรงดันไฟฟ้าที่ฐานและกระแสในวงจรตัวปล่อยฐานเราจึงเปลี่ยนความต้านทานระหว่างตัวสะสมและตัวปล่อย ;-) ดังนั้นวงจรของเราจึงเป็นประเภทนี้:

จะมีลักษณะเช่นนี้

ทุกอย่างควรมีลักษณะประมาณนี้ แต่ไม่ใช่แบบนี้... แล้วจะเข้าใจว่าทำไม

ดังนั้นเพื่อที่จะแสดงให้เห็นทั้งหมดนี้ เราต้องการ:

บนออสซิลโลแกรมที่นำมาจากจุดสีเหลือง เราเห็นแต่สัญญาณรบกวนเท่านั้น

โอเค ฉันตั้งค่าแอมพลิจูดเป็น 2 โวลต์แล้ว:

ไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลง...

และเมื่อแอมพลิจูดมากกว่า 2 โวลต์เท่านั้น สัญญาณคาบบางประเภทก็ปรากฏบนออสซิลโลแกรมสีเหลือง

เมื่อแอมพลิจูดเพิ่มขึ้น พัลส์ของมันก็กว้างขึ้น

ดังนั้นสิ่งแรกอันดับแรก:

ปัญหาแรกของวงจรนี้คือเราไม่ได้คำนึงถึงแรงดันไฟฟ้าในการเปิดทรานซิสเตอร์ อย่างที่คุณจำได้คือ 0.6-0.7 โวลต์

วงกบที่สอง เพื่อให้ทรานซิสเตอร์ขยายเราต้องขับมันเข้าไป โหมดแอคทีฟ- นี่เป็นโหมดระดับกลางระหว่างโหมดความอิ่มตัวและโหมดคัตออฟของทรานซิสเตอร์

โหมดตัด- นี่คือตอนที่ทรานซิสเตอร์ปิดสนิท กล่าวคือ ไม่มีแรงดันไบแอสที่ตัวปล่อยฐาน 0.6-0.7 โวลต์ ในกรณีนี้ เรามีความต้านทานสูงมากระหว่างตัวสะสมและตัวปล่อย

โหมดความอิ่มตัว- นี่คือตอนที่ทรานซิสเตอร์เปิดจนสุด ในโหมดนี้ อคติของตัวปล่อยฐานจะมากกว่า 0.6-0.7 โวลต์ และความต้านทานระหว่างตัวสะสมและตัวส่งจะเกือบเป็นศูนย์

สวิตช์ทรานซิสเตอร์ทำงานในโหมดคัตออฟและโหมดอิ่มตัว

ใน โหมดแอคทีฟแรงดันไบแอสมากกว่า 0.6-0.7 โวลต์ แต่ความต้านทานระหว่างตัวสะสมและตัวปล่อยของเรานั้นไม่เป็นศูนย์หรืออนันต์ ในโหมดนี้เราสามารถปรับความต้านทานได้โดยใช้กระแสที่ไหลผ่านระหว่างฐานและตัวปล่อย และเพื่อควบคุมกระแสนี้ เราสามารถใช้แรงดันไฟฟ้าที่ฐานได้ไม่มากก็น้อย

หากคุณอธิบายทุกอย่างด้วยวลีที่เข้าใจง่ายมันจะเป็นดังนี้: การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของกระแสในวงจรตัวปล่อยฐานทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงตามสัดส่วนของกระแสในวงจรตัวสะสม-ตัวส่ง- ค่าสัมประสิทธิ์ที่แสดงจำนวนครั้งที่กระแสของตัวสะสม-ตัวปล่อยเพิ่มขึ้นจากกระแสตัวส่งสัญญาณฐานเรียกว่าอัตราขยายปัจจุบันในวงจรที่มี OE สัมประสิทธิ์นี้มักเรียกว่า h21e หรือเรียกง่ายๆว่า β

ฉันคิดว่าพวกคุณส่วนใหญ่เคยขับรถมาก่อน บางทีคุณอาจเคยใช้คันเร่งด้วยซ้ำ)

สมมุติเราตั้งความเร็วไว้เป็นอันดับแรกและตัดสินใจขับไปตามทางหลวง เราเหยียบคันเร่งลงไปที่พื้นแล้วขับด้วยความเร็วแรกเต็มที่โดยไม่ต้องเปลี่ยนเกียร์ โดยการเปรียบเทียบกับทรานซิสเตอร์ นี่คือโหมดความอิ่มตัว

โดยทั่วไปแล้ว เราจะถอดเท้าของเราออกจากแป้นเหยียบและแผงลอยของรถ นี่คือโหมดการตัดไฟ (เราไม่ได้พูดถึงแนวคิดของการตัดไฟในตัวรถเอง) ในโหมดนี้เราจะไม่แตะแป้นเลย

ในโหมดแอคทีฟเรากดแป้นด้วยแรงที่เราต้องการ ;-) ในโหมดนี้ เราควบคุมความเร็วด้วยตัวเองถ้าเราต้องการ เราก็ไปเร็วขึ้น แต่เราอยากไปช้าลง ;-) นั่นคือเราขับรถระหว่างโหมดคัตออฟและโหมดอิ่มตัว

อยู่ในโหมดนี้ที่ทรานซิสเตอร์ทำงานในโหมดขยายสัญญาณ

พูดตามตรงแล้วแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์นั้นเป็นริดสีดวงทวาร

ประการแรก มันถูกควบคุมโดยกระแส ไม่ใช่แรงดันไฟฟ้า

ประการที่สอง เราต้องจัดให้มีแรงดันไบแอสอย่างแน่นอน

ประการที่สาม วงจรสเตจของแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ค่อนข้างยุ่งยาก

ประการที่สี่แม้ว่าเราจะไม่ได้จ่ายสัญญาณให้กับสเตจทรานซิสเตอร์ แต่วงจรก็ยังคงใช้กระแสอยู่

แผนภาพควรมีลักษณะอย่างไรจึงจะสามารถทำได้ สัญญาณอ่อนรับสำเนาที่ปรับปรุงแล้วใช่ไหม

เราจะต้องคำนึงถึงความคิดเห็นทั้งหมดและสร้างการเรียงซ้อนตั้งแต่เริ่มต้น ซึ่งเราจะทำในบทความหน้า...

ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์- อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ซึ่งเป็นทรานซิสเตอร์ชนิดหนึ่งที่ออกแบบมาเพื่อขยาย สร้าง และแปลงสัญญาณไฟฟ้า ทรานซิสเตอร์มีชื่อว่า ไบโพลาร์เนื่องจากผู้ให้บริการชาร์จสองประเภทมีส่วนร่วมในการทำงานของอุปกรณ์พร้อมกัน - อิเล็กตรอนและ หลุม- นี่คือความแตกต่างจากนี้ ขั้วเดียว(เอฟเฟกต์ภาคสนาม) ทรานซิสเตอร์ ซึ่งมีพาหะประจุเพียงชนิดเดียวเท่านั้นที่เกี่ยวข้อง

หลักการทำงานของทรานซิสเตอร์ทั้งสองประเภทนั้นคล้ายคลึงกับการทำงานของก๊อกน้ำที่ควบคุมการไหลของน้ำมีเพียงอิเล็กตรอนที่ไหลผ่านทรานซิสเตอร์เท่านั้น ในทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ กระแสสองกระแสไหลผ่านอุปกรณ์ - กระแสหลัก "ใหญ่" และกระแสควบคุม "เล็ก" กำลังไฟฟ้ากระแสหลักขึ้นอยู่กับกำลังควบคุม

ด้วยทรานซิสเตอร์แบบเอฟเฟกต์สนามจะมีกระแสไฟฟ้าเพียงกระแสเดียวที่ไหลผ่านอุปกรณ์ซึ่งพลังงานนั้นขึ้นอยู่กับสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

ในบทความนี้เราจะมาดูการทำงานของทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ให้ละเอียดยิ่งขึ้น

การออกแบบทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ประกอบด้วยชั้นเซมิคอนดักเตอร์สามชั้นและจุดเชื่อมต่อ PN สองจุดทรานซิสเตอร์ PNP และ NPN มีความแตกต่างกันตามประเภทของการสลับของรูและการนำไฟฟ้าของอิเล็กตรอน มันคล้ายกับไดโอดสองตัวที่เชื่อมต่อแบบเห็นหน้ากันหรือในทางกลับกันและ ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์มีหน้าสัมผัสสามจุด (อิเล็กโทรด) เรียกว่าหน้าสัมผัสที่ออกมาจากชั้นกลาง (ฐาน.และ ขั้วไฟฟ้าสุดขั้วเรียกว่านักสะสม ตัวส่งนักสะสม

ตัวส่ง

ดังที่ได้กล่าวไว้แล้วในบทความเกี่ยวกับประเภทของการนำไฟฟ้าในเซมิคอนดักเตอร์ สารประเภท P ประกอบด้วยไอออนที่มีประจุบวก - รู สารชนิด N อิ่มตัวด้วยอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ ในทรานซิสเตอร์ ความเข้มข้นของอิเล็กตรอนในบริเวณ N จะสูงกว่าความเข้มข้นของรูในบริเวณ P อย่างมีนัยสำคัญ

มาเชื่อมต่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าระหว่างตัวสะสมและตัวปล่อย V CE (V CE) ภายใต้การกระทำของมัน อิเล็กตรอนจากส่วน N บนจะเริ่มถูกดึงดูดไปยังเครื่องหมายบวกและรวมตัวกันใกล้กับตัวสะสมแต่กระแสน้ำจะไม่สามารถไหลได้เพราะว่า

สนามไฟฟ้า แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าไม่ถึงตัวปล่อยสิ่งนี้ถูกป้องกันโดยชั้นหนาของเซมิคอนดักเตอร์แบบสะสมบวกกับชั้นของเซมิคอนดักเตอร์ฐาน

ทีนี้มาเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าระหว่างฐานและตัวปล่อย V BE แต่ต่ำกว่า V CE อย่างมาก (สำหรับทรานซิสเตอร์ซิลิคอน ขั้นต่ำที่ต้องการ V BE คือ 0.6V) เนื่องจากชั้น P มีความบางมากบวกกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับฐาน จึงจะสามารถ "เข้าถึง" ได้

สนามไฟฟ้า

ไปยังบริเวณ N ของตัวปล่อย ภายใต้อิทธิพลของมัน อิเล็กตรอนจะถูกส่งไปยังฐาน บางส่วนจะเริ่มเติมรูที่อยู่ตรงนั้น (รวมใหม่)อีกส่วนจะไม่พบรูว่างเนื่องจากความเข้มข้นของรูในฐานจะต่ำกว่าความเข้มข้นของอิเล็กตรอนในตัวปล่อยมาก เป็นผลให้ชั้นกลางของฐานอุดมด้วยอิเล็กตรอนอิสระส่วนใหญ่จะไปทางตัวสะสมเนื่องจากแรงดันไฟฟ้านั้นสูงกว่ามาก นอกจากนี้ยังอำนวยความสะดวกด้วยความหนาที่น้อยมากของชั้นกลาง อิเล็กตรอนบางส่วน แม้จะเล็กกว่ามาก แต่ก็ยังไหลไปทางด้านบวกของฐานเป็นผลให้เราได้รับกระแสสองกระแส: กระแสเล็ก - จากฐานถึงตัวปล่อย I BE และกระแสใหญ่ - จากตัวสะสมไปยังตัวปล่อย I CE β , หากคุณเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่ฐาน อิเล็กตรอนก็จะสะสมอยู่ในชั้น P มากขึ้น เป็นผลให้กระแสฐานจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยและกระแสสะสมจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ดังนั้น,โดยมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในกระแสฐาน I บีกระแสสะสมฉันเปลี่ยนแปลงอย่างมาก

เอส นั่นคือสิ่งที่เกิดขึ้น

ให้เราพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับหลักการของการขยายสัญญาณในระนาบไฟฟ้าโดยใช้ตัวอย่างของวงจร

ขอจองล่วงหน้าว่าโครงการนี้ไม่ถูกต้องทั้งหมด ไม่มีใครเชื่อมต่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟ DC เข้ากับแหล่งจ่ายไฟ AC โดยตรง แต่ในกรณีนี้ จะง่ายกว่าและชัดเจนกว่าในการทำความเข้าใจกลไกการขยายสัญญาณโดยใช้ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ นอกจากนี้ เทคนิคการคำนวณในตัวอย่างด้านล่างยังค่อนข้างง่ายอีกด้วย

1.คำอธิบายองค์ประกอบหลักของวงจร

สมมติว่าเรามีทรานซิสเตอร์ที่มีอัตราขยาย 200 (β = 200)

ในด้านตัวสะสมเราจะเชื่อมต่อแหล่งพลังงาน 20V ที่ค่อนข้างทรงพลังเนื่องจากพลังงานที่จะเกิดการขยาย จากฐานของทรานซิสเตอร์เราเชื่อมต่อแหล่งพลังงาน 2V ที่อ่อนแอ เราจะเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับแบบอนุกรมในรูปแบบของคลื่นไซน์โดยมีแอมพลิจูดการสั่น 0.1V นี่จะเป็นสัญญาณที่ต้องขยาย จำเป็นต้องใช้ตัวต้านทาน Rb ใกล้ฐานเพื่อจำกัดกระแสที่มาจากแหล่งสัญญาณ ซึ่งโดยปกติจะมีพลังงานต่ำ 2. การคำนวณกระแสอินพุตฐาน I ข

ทีนี้ลองคำนวณกระแสฐาน I b กัน เนื่องจากเรากำลังเผชิญกับ แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับคุณต้องคำนวณค่าปัจจุบันสองค่า - ที่แรงดันไฟฟ้าสูงสุด (สูงสุด V) และค่าต่ำสุด (V นาที)

ลองเรียกค่าปัจจุบันเหล่านี้ตามลำดับ - ฉัน bmax และฉัน bmin

นอกจากนี้ ในการคำนวณกระแสเบส คุณจำเป็นต้องทราบแรงดันไฟฟ้าเบส-อิมิตเตอร์ V BE มีจุดเชื่อมต่อ PN หนึ่งจุดระหว่างฐานและตัวปล่อย ปรากฎว่ากระแสฐาน "มาบรรจบกัน" ระหว่างทาง

ไดโอดสารกึ่งตัวนำ

- แรงดันไฟฟ้าที่ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์เริ่มดำเนินการคือประมาณ 0.6V เราจะไม่ลงรายละเอียดเกี่ยวกับคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าของไดโอดและเพื่อความง่ายในการคำนวณเราจะใช้แบบจำลองโดยประมาณตามที่แรงดันไฟฟ้าของไดโอดที่มีกระแสไฟฟ้าอยู่ที่ 0.6V เสมอ ซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟฟ้าระหว่างฐานและตัวปล่อยคือ V BE = 0.6V และเนื่องจากตัวส่งสัญญาณเชื่อมต่อกับกราวด์ (V E = 0) แรงดันไฟฟ้าจากฐานถึงกราวด์จึงเป็น 0.6V (V B = 0.6V)

ลองคำนวณ I bmax และฉัน bmin โดยใช้กฎของโอห์ม:

2. การคำนวณกระแสเอาต์พุตของตัวสะสม I C

ดังที่เห็นได้จากผลลัพธ์ V Cmax มีค่าน้อยกว่า V Cmin เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทาน V Rc ถูกลบออกจากแรงดันไฟฟ้า VCC อย่างไรก็ตาม ในกรณีส่วนใหญ่ สิ่งนี้ไม่สำคัญ เนื่องจากเราสนใจส่วนประกอบที่แปรผันของสัญญาณ - แอมพลิจูด ซึ่งเพิ่มขึ้นจาก 0.1V เป็น 1V ความถี่และรูปร่างไซน์ซอยด์ของสัญญาณไม่มีการเปลี่ยนแปลง แน่นอนว่าอัตราส่วน V out / V สิบเท่านั้นยังห่างไกลจากตัวบ่งชี้ที่ดีที่สุดสำหรับแอมพลิฟายเออร์ แต่ค่อนข้างเหมาะสมสำหรับการแสดงกระบวนการขยายสัญญาณ

เรามาสรุปหลักการทำงานของแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์

กระแส I b ไหลผ่านฐาน โดยมีส่วนประกอบคงที่และแปรผัน

จำเป็นต้องมีส่วนประกอบคงที่เพื่อให้จุดเชื่อมต่อ PN ระหว่างฐานและตัวส่งสัญญาณเริ่มดำเนินการ - "เปิด"

ที่จริงแล้วองค์ประกอบตัวแปรก็คือสัญญาณนั่นเอง (ข้อมูลที่เป็นประโยชน์)

• กระแสสะสม-ตัวปล่อยภายในทรานซิสเตอร์เป็นผลมาจากกระแสฐานคูณด้วยอัตราขยาย β
• ในทางกลับกัน แรงดันไฟฟ้าคร่อมตัวต้านทาน Rc เหนือตัวสะสมเป็นผลมาจากการคูณกระแสของตัวสะสมที่ขยายด้วยค่าตัวต้านทาน
• ดังนั้นพิน V out จะรับสัญญาณที่มีแอมพลิจูดการแกว่งเพิ่มขึ้น แต่มีรูปร่างและความถี่เท่ากัน สิ่งสำคัญคือต้องเน้นว่าทรานซิสเตอร์ใช้พลังงานในการขยายจากแหล่งพลังงาน VCC หากแรงดันไฟฟ้าไม่เพียงพอ ทรานซิสเตอร์จะไม่สามารถทำงานได้เต็มที่ และสัญญาณเอาท์พุตอาจผิดเพี้ยน
• โหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์

ตามระดับแรงดันไฟฟ้าบนอิเล็กโทรดของทรานซิสเตอร์มีโหมดการทำงานสี่โหมด:

โหมดตัด. โหมดแอคทีฟ.

โหมดความอิ่มตัว

ใน โหมดแอคทีฟโหมดย้อนกลับ โหมดตัดเมื่อแรงดันไฟฟ้าของตัวส่งสัญญาณฐานต่ำกว่า 0.6V - 0.7V จุดเชื่อมต่อ PN ระหว่างฐานและตัวส่งสัญญาณจะถูกปิด

ในสถานะนี้ ทรานซิสเตอร์ไม่มีกระแสเบส ผลก็คือจะไม่มีกระแสสะสมเช่นกัน เนื่องจากไม่มีอิเล็กตรอนอิสระในฐานที่พร้อมจะเคลื่อนที่ไปสู่แรงดันไฟฟ้าของตัวสะสม

บางครั้งกระแสเบสอาจจะสูงเกินไป เป็นผลให้กำลังจ่ายไม่เพียงพอที่จะให้ขนาดของกระแสสะสมที่จะสอดคล้องกับอัตราขยายของทรานซิสเตอร์ ในโหมดความอิ่มตัว กระแสสะสมจะเป็นค่าสูงสุดที่แหล่งจ่ายไฟสามารถให้ได้ และจะไม่ขึ้นอยู่กับกระแสพื้นฐาน ในสถานะนี้ ทรานซิสเตอร์ไม่สามารถขยายสัญญาณได้ เนื่องจากกระแสสะสมไม่ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของกระแสฐาน

ในโหมดความอิ่มตัว ค่าการนำไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์จะสูงสุดและเหมาะสำหรับการทำงานของสวิตช์ (สวิตช์) ในสถานะ "เปิด" มากกว่า

ในทำนองเดียวกันในโหมดคัตออฟ ค่าการนำไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์จะน้อยที่สุด และสอดคล้องกับสวิตช์ในสถานะปิด

โหมดผกผัน ในโหมดนี้ บทบาทของตัวรวบรวมและตัวส่งตัวส่งจะเปลี่ยนไป: จุดเชื่อมต่อ PN ของตัวรวบรวมจะเอนเอียงไปในทิศทางไปข้างหน้า และจุดเชื่อมต่อตัวส่งจะเอนเอียงไปในทิศทางตรงกันข้ามเป็นผลให้กระแสไหลจากฐานไปยังตัวสะสม ภูมิภาคเซมิคอนดักเตอร์ของตัวสะสมนั้นไม่สมมาตรกับตัวปล่อย และได้รับคือ

โหมดผกผัน

ปรากฎว่าต่ำกว่าในโหมดแอคทีฟปกติทรานซิสเตอร์ได้รับการออกแบบในลักษณะที่ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดในโหมดแอคทีฟ β , หากคุณเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่ฐาน อิเล็กตรอนก็จะสะสมอยู่ในชั้น P มากขึ้น เป็นผลให้กระแสฐานจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยและกระแสสะสมจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ดังนั้น,โดยมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในกระแสฐาน I บีดังนั้นจึงไม่ได้ใช้ทรานซิสเตอร์ในโหมดผกผัน

พารามิเตอร์พื้นฐานของทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์

กำไรปัจจุบัน– อัตราส่วนของกระแสสะสม I C ต่อกระแสฐาน I B กำหนด (ขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของการคำนวณที่ทำกับทรานซิสเตอร์β คือค่าคงที่สำหรับทรานซิสเตอร์หนึ่งตัว และขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางกายภาพของอุปกรณ์ กำไรที่สูงจะคำนวณเป็นหลายร้อยหน่วย กำไรต่ำมีหน่วยเป็นสิบ สำหรับทรานซิสเตอร์ชนิดเดียวกันที่แยกจากกันสองตัว แม้ว่าจะเป็น "เพื่อนบ้านของท่อ" ในระหว่างการผลิต β อาจแตกต่างกันเล็กน้อย ลักษณะของทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์นี้อาจเป็นสิ่งที่สำคัญที่สุด หากมักจะละเลยพารามิเตอร์อื่นของอุปกรณ์ในการคำนวณกำไรที่ได้รับในปัจจุบันก็แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยความต้านทานอินพุต

– ความต้านทานในทรานซิสเตอร์ที่ “ตรงตาม” กระแสเบส กำหนด ทรานซิสเตอร์สนามผลโดยที่อิมพีแดนซ์อินพุตสูงถึงหลายร้อย GΩ (กิกะโอห์ม)

การนำไฟฟ้าขาออก- ค่าการนำไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์ระหว่างตัวสะสมและตัวปล่อย

ยิ่งค่าสื่อกระแสไฟฟ้าเอาต์พุตมากขึ้น กระแสไฟฟ้าของตัวสะสมและตัวปล่อยกระแสไฟฟ้าก็จะสามารถผ่านทรานซิสเตอร์ได้มากขึ้นโดยใช้กำลังไฟน้อยลง นอกจากนี้ เมื่อค่าการนำไฟฟ้าเอาต์พุตเพิ่มขึ้น (หรือความต้านทานเอาต์พุตลดลง)โหลดสูงสุด