ทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ช่วยให้ สัญญาณอ่อนควบคุมสัญญาณที่แรงกว่า เนื่องจากคุณสมบัตินี้ พวกเขาจึงมักพูดถึงความสามารถของทรานซิสเตอร์ในการขยายสัญญาณ แม้ว่าในความเป็นจริงมันไม่ได้ปรับปรุงอะไรเลย แต่เพียงช่วยให้คุณเปิดและปิดกระแสขนาดใหญ่ที่มีกระแสอ่อนลงมาก ทรานซิสเตอร์เป็นเรื่องธรรมดามากในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากเอาต์พุตของตัวควบคุมใดๆ แทบจะไม่สามารถผลิตกระแสได้มากกว่า 40 mA ดังนั้นแม้แต่ไฟ LED พลังงานต่ำ 2-3 ดวงก็ไม่สามารถจ่ายพลังงานโดยตรงจากไมโครคอนโทรลเลอร์ได้ นี่คือจุดที่ทรานซิสเตอร์เข้ามาช่วยเหลือ บทความนี้กล่าวถึงทรานซิสเตอร์ประเภทหลัก ความแตกต่าง P-N-Pจาก ไบโพลาร์ N-P-Nทรานซิสเตอร์ P-channel จาก N-channel ทรานซิสเตอร์สนามผลมีการพูดคุยถึงรายละเอียดปลีกย่อยหลักของการเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์และขอบเขตของการใช้งานจะถูกเปิดเผย

อย่าสับสนระหว่างทรานซิสเตอร์กับรีเลย์ รีเลย์เป็นสวิตช์ธรรมดา สาระสำคัญของงานคือการปิดและเปิดหน้าสัมผัสโลหะ ทรานซิสเตอร์มีความซับซ้อนมากขึ้นและการทำงานของมันขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของรูอิเล็กตรอน หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ คุณสามารถดูได้ วิดีโอที่ยอดเยี่ยมซึ่งอธิบายการทำงานของทรานซิสเตอร์จากง่ายไปซับซ้อน อย่าสับสนกับปีที่ผลิตวิดีโอ กฎของฟิสิกส์ไม่ได้เปลี่ยนแปลงตั้งแต่นั้นมา และไม่พบวิดีโอใหม่ที่นำเสนอเนื้อหาได้ดีขนาดนี้:

ประเภทของทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์

ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ได้รับการออกแบบมาเพื่อควบคุมโหลดที่อ่อนแอ (เช่น มอเตอร์และเซอร์โวพลังงานต่ำ) มันมีเอาต์พุตสามตัวเสมอ:

ตัวสะสม - จ่ายไฟฟ้าแรงสูงซึ่งทรานซิสเตอร์ควบคุม

• ฐาน - จ่ายกระแสไฟหรือปิดเพื่อเปิดหรือปิดทรานซิสเตอร์

ตัวส่งสัญญาณ (อังกฤษ: ตัวส่งสัญญาณ) - เอาต์พุต "เอาต์พุต" ของทรานซิสเตอร์ กระแสไหลผ่านจากตัวสะสมและฐาน

ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ถูกควบคุมโดยกระแส ยิ่งกระแสจ่ายเข้าฐานมากเท่าไร กระแสก็จะไหลจากตัวสะสมไปยังตัวปล่อยมากขึ้นเท่านั้น อัตราส่วนของกระแสที่ไหลผ่านจากตัวปล่อยไปยังตัวสะสมต่อกระแสที่ฐานของทรานซิสเตอร์เรียกว่าเกน แสดงว่า สวัสดี (วี วรรณคดีอังกฤษเรียกว่ากำไร).

ตัวอย่างเช่น ถ้า สวัสดี= 150 และ 0.2 mA ไหลผ่านฐาน จากนั้นทรานซิสเตอร์จะผ่านตัวมันเองได้สูงสุด 30 mA หากเชื่อมต่อส่วนประกอบที่ใช้กระแสไฟ 25 mA (เช่น LED) จะต้องจ่ายกระแสไฟ 25 mA ให้กับส่วนประกอบนั้น หากเชื่อมต่อส่วนประกอบที่ดึงกระแสไฟ 150 mA ส่วนประกอบนั้นจะได้รับกระแสสูงสุดเพียง 30 mA เท่านั้น เอกสารประกอบสำหรับหน้าสัมผัสระบุค่ากระแสและแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาตสูงสุด ฐาน -> ตัวส่ง และ นักสะสม -> ตัวส่ง - เกินค่าเหล่านี้นำไปสู่ความร้อนสูงเกินไปและความล้มเหลวของทรานซิสเตอร์

ภาพตลก:

ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ NPN และ PNP

โพลาร์ทรานซิสเตอร์มี 2 ประเภท: เอ็นพีเอ็นและ พีเอ็นพี- ต่างกันที่การสลับชั้น N (จากลบ) คือชั้นที่มีพาหะประจุลบ (อิเล็กตรอน) มากเกินไป P (จากบวก) คือชั้นที่มีพาหะประจุบวกมากเกินไป (รู) ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับอิเล็กตรอนและหลุมได้อธิบายไว้ในวิดีโอด้านบน

พฤติกรรมของทรานซิสเตอร์ขึ้นอยู่กับการสลับชั้น ภาพเคลื่อนไหวด้านบนแสดงให้เห็น เอ็นพีเอ็นทรานซิสเตอร์. ใน พีเอ็นพีการควบคุมทรานซิสเตอร์เป็นอีกวิธีหนึ่ง - กระแสจะไหลผ่านทรานซิสเตอร์เมื่อฐานต่อสายดินและถูกบล็อกเมื่อกระแสไหลผ่านฐาน ดังแสดงในแผนภาพ พีเอ็นพีและ เอ็นพีเอ็นต่างกันไปตามทิศทางของลูกศร ลูกศรจะชี้ไปที่การเปลี่ยนจากเสมอ เอ็นถึง ป:

การกำหนดทรานซิสเตอร์ NPN (ซ้าย) และ PNP (ขวา) ในแผนภาพ

ทรานซิสเตอร์ NPN พบได้ทั่วไปในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เนื่องจากมีประสิทธิภาพมากกว่า

ทรานซิสเตอร์สนามผล

ทรานซิสเตอร์สนามผลแตกต่างจากทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ อุปกรณ์ภายใน- ทรานซิสเตอร์ MOS เป็นสิ่งที่พบได้บ่อยที่สุดในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัครเล่น MOS เป็นตัวย่อสำหรับตัวนำโลหะออกไซด์ เช่นเดียวกับในภาษาอังกฤษ: ทรานซิสเตอร์สนามผลโลหะ - ออกไซด์ - เซมิคอนดักเตอร์ ย่อว่า MOSFET ทรานซิสเตอร์ MOS ช่วยให้คุณสามารถควบคุมกำลังสูงได้ค่อนข้างมาก ขนาดเล็กทรานซิสเตอร์นั่นเอง ทรานซิสเตอร์ถูกควบคุมโดยแรงดัน ไม่ใช่กระแส เนื่องจากทรานซิสเตอร์ถูกควบคุมด้วยไฟฟ้า สนามทรานซิสเตอร์มีชื่อ - สนามหอน

ทรานซิสเตอร์สนามผลมีอย่างน้อย 3 ขั้ว:

ท่อระบายน้ำ - ใช้ไฟฟ้าแรงสูงซึ่งคุณต้องการควบคุม

เกต - ใช้แรงดันไฟฟ้าเพื่อควบคุมทรานซิสเตอร์

แหล่งที่มา - กระแสไหลผ่านจากท่อระบายน้ำเมื่อทรานซิสเตอร์ "เปิด"

ควรมีแอนิเมชั่นที่มีทรานซิสเตอร์แบบ field effect แต่จะไม่แตกต่างจากทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์แต่อย่างใด ยกเว้นการแสดงแผนผังของทรานซิสเตอร์เอง ดังนั้นจะไม่มีภาพเคลื่อนไหว

ทรานซิสเตอร์สนามผลช่อง N และช่อง P

ทรานซิสเตอร์สนามผลยังแบ่งออกเป็น 2 ประเภทขึ้นอยู่กับอุปกรณ์และพฤติกรรม เอ็น แชนแนล(ช่อง N) จะเปิดเมื่อมีการจ่ายแรงดันไฟฟ้าไปที่เกตและปิด เมื่อไม่มีแรงดันไฟฟ้า ช่องพี(ช่อง P) ทำงานในทางกลับกัน: แม้ว่าไม่มีแรงดันไฟฟ้าที่เกต แต่กระแสจะไหลผ่านทรานซิสเตอร์ เมื่อจ่ายแรงดันไปที่เกต กระแสจะหยุด ในแผนภาพ ทรานซิสเตอร์สนามผลมีความแตกต่างกันเล็กน้อย:

โดยการเปรียบเทียบกับทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ ทรานซิสเตอร์แบบสนามแม่เหล็กจะมีขั้วต่างกัน ทรานซิสเตอร์ N-Channel อธิบายไว้ข้างต้น เป็นเรื่องธรรมดาที่สุด

เมื่อกำหนด P-Channel จะแตกต่างไปในทิศทางของลูกศรและมีพฤติกรรม "กลับหัว" อีกครั้ง

มีความเข้าใจผิดว่าทรานซิสเตอร์สนามผลสามารถควบคุมกระแสสลับได้ นี่เป็นสิ่งที่ผิด หากต้องการควบคุมกระแสไฟ AC ให้ใช้รีเลย์

ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตัน

การจำแนกทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันเป็นทรานซิสเตอร์ประเภทแยกนั้นไม่ถูกต้องทั้งหมด อย่างไรก็ตาม เป็นไปไม่ได้ที่จะไม่พูดถึงสิ่งเหล่านี้ในบทความนี้ ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันมักพบในรูปแบบของไมโครวงจรที่มีทรานซิสเตอร์หลายตัว ตัวอย่างเช่น ULN2003 ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันมีเอกลักษณ์เฉพาะด้วยความสามารถในการเปิดและปิดอย่างรวดเร็ว (และช่วยให้คุณทำงานด้วย) และในขณะเดียวกันก็ทนต่อกระแสสูงได้ เป็นทรานซิสเตอร์แบบผสมชนิดหนึ่งและเป็นการเชื่อมต่อแบบคาสเคดของทรานซิสเตอร์สองตัวหรือน้อยกว่าที่เชื่อมต่อกันในลักษณะที่โหลดในตัวส่งของสเตจที่แล้วคือจุดเชื่อมต่อเบส-อิมิตเตอร์ของทรานซิสเตอร์ของสเตจถัดไป คือ ทรานซิสเตอร์เชื่อมต่อกันด้วยตัวสะสม และตัวส่งสัญญาณของทรานซิสเตอร์อินพุตเชื่อมต่อกับวันหยุดฐาน นอกจากนี้โหลดความต้านทานของตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์รุ่นก่อนหน้ายังสามารถใช้เป็นส่วนหนึ่งของวงจรเพื่อเร่งการปิดได้อีกด้วย โดยทั่วไปการเชื่อมต่อดังกล่าวจะถือเป็นทรานซิสเตอร์ตัวเดียว ซึ่งอัตราขยายกระแสจะได้รับเมื่อทรานซิสเตอร์ทำงาน โหมดแอคทีฟมีค่าประมาณเท่ากับผลคูณของอัตราขยายของทรานซิสเตอร์ทั้งหมด

การเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์

ไม่มีความลับใดที่บอร์ด Arduino สามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้า 5 V ให้กับเอาต์พุตโดยมีกระแสสูงสุดถึง 40 mA กระแสนี้ไม่เพียงพอที่จะเชื่อมต่อโหลดที่ทรงพลัง เช่นเมื่อพยายามเชื่อมต่อกับพินโดยตรง แถบ LEDหรือมอเตอร์คุณรับประกันว่าจะทำให้พิน Arduino เสียหาย เป็นไปได้ว่าพังทั้งบอร์ด นอกจากนี้ ส่วนประกอบที่เชื่อมต่อบางส่วนอาจต้องใช้ไฟมากกว่า 5V ในการทำงาน ทรานซิสเตอร์ช่วยแก้ปัญหาทั้งสองนี้ จะช่วยโดยใช้กระแสเล็ก ๆ จากพิน Arduino เพื่อควบคุมกระแสที่ทรงพลังจากแหล่งจ่ายไฟแยกต่างหากหรือใช้แรงดันไฟฟ้า 5 V เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น (แม้แต่ทรานซิสเตอร์ที่อ่อนแอที่สุดก็แทบจะไม่มีแรงดันไฟฟ้าสูงสุดต่ำกว่า 50 V) . ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณาการเชื่อมต่อมอเตอร์:

ในแผนภาพด้านบน มอเตอร์เชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานแยกต่างหาก ระหว่างหน้าสัมผัสมอเตอร์กับแหล่งจ่ายไฟของมอเตอร์ เราวางทรานซิสเตอร์ไว้ ซึ่งจะถูกควบคุมโดยใช้พินดิจิทัล Arduino เมื่อเราใช้สัญญาณ HIGH กับเอาต์พุตของตัวควบคุมจากเอาต์พุตของตัวควบคุม เราจะใช้กระแสไฟฟ้าขนาดเล็กมากเพื่อเปิดทรานซิสเตอร์ และกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่จะไหลผ่านทรานซิสเตอร์ และจะไม่ทำให้ตัวควบคุมเสียหาย ให้ความสนใจกับตัวต้านทานที่ติดตั้งระหว่างพิน Arduino และฐานของทรานซิสเตอร์ จำเป็นต้องจำกัดกระแสที่ไหลไปตามเส้นทางไมโครคอนโทรลเลอร์ - ทรานซิสเตอร์ - กราวด์ และป้องกันการลัดวงจร ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น กระแสสูงสุดซึ่งสามารถนำมาจากพิน Arduino - 40 mA ดังนั้น เราจะต้องมีตัวต้านทานอย่างน้อย 125 โอห์ม (5V/0.04A=125 โอห์ม) คุณสามารถใช้ตัวต้านทาน 220 โอห์มได้อย่างปลอดภัย ในความเป็นจริงควรเลือกตัวต้านทานโดยคำนึงถึงกระแสที่ต้องจ่ายให้กับฐานเพื่อรับกระแสที่ต้องการผ่านทรานซิสเตอร์ สำหรับ การเลือกที่ถูกต้องตัวต้านทานจะต้องคำนึงถึงเกน ( สวัสดี).

สำคัญ!! หากคุณเชื่อมต่อโหลดที่ทรงพลังจากแหล่งจ่ายไฟแยกต่างหาก คุณจะต้องเชื่อมต่อกราวด์ (“ลบ”) ของแหล่งจ่ายไฟโหลดและกราวด์ (“พิน GND”) ของ Arduino มิฉะนั้นคุณจะไม่สามารถควบคุมทรานซิสเตอร์ได้

เมื่อใช้ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม ไม่จำเป็นต้องมีตัวต้านทานจำกัดกระแสบนเกต ทรานซิสเตอร์ถูกควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวและไม่มีกระแสไหลผ่านเกต

อาจเป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการถึงทุกวันนี้ โลกสมัยใหม่หากไม่มีทรานซิสเตอร์ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เกือบทุกชนิดตั้งแต่วิทยุและโทรทัศน์ไปจนถึงรถยนต์โทรศัพท์และคอมพิวเตอร์พวกมันจะถูกนำไปใช้ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง

ทรานซิสเตอร์มีสองประเภท: ไบโพลาร์และ สนาม- ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ถูกควบคุมโดยกระแส ไม่ใช่แรงดันไฟฟ้า มีกำลังสูงและกำลังต่ำ, ความถี่สูงและความถี่ต่ำ, p-n-p และ โครงสร้าง n-p-n...ทรานซิสเตอร์มีจำหน่ายในแพ็คเกจต่างๆและได้แก่ ขนาดที่แตกต่างกันตั้งแต่ชิป SMD (จริงๆ แล้วมีชิปน้อยกว่าชิปมาก) ที่ออกแบบมาสำหรับการติดตั้งบนพื้นผิว ไปจนถึงทรานซิสเตอร์ที่ทรงพลังมาก จากการกระจายพลังงานจะแยกแยะพลังงานต่ำที่มีขนาดสูงถึง 100 mW กำลังปานกลางจาก 0.1 ถึง 1 W และทรานซิสเตอร์ที่ทรงพลังมากกว่า 1 W

เมื่อผู้คนพูดถึงทรานซิสเตอร์ พวกเขามักจะหมายถึงทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ทำจากซิลิคอนหรือเจอร์เมเนียม พวกมันถูกเรียกว่าไบโพลาร์เพราะงานของพวกเขาขึ้นอยู่กับการใช้ทั้งอิเล็กตรอนและรูเป็นตัวพาประจุ ทรานซิสเตอร์ในไดอะแกรมถูกกำหนดไว้ดังนี้:

หนึ่งในบริเวณนอกสุดของโครงสร้างทรานซิสเตอร์เรียกว่าตัวปล่อย บริเวณตรงกลางเรียกว่าฐาน และบริเวณสุดขั้วอื่นๆ เรียกว่าตัวสะสม อิเล็กโทรดทั้งสามนี้ประกอบเป็นสอง ทางแยกพีเอ็น: ระหว่างฐานกับตัวสะสม - ตัวสะสม และระหว่างฐานกับตัวปล่อย - ตัวปล่อย ชอบ สวิตช์ปกติทรานซิสเตอร์สามารถมีได้สองสถานะ - "เปิด" และ "ปิด" แต่ไม่ได้หมายความว่ามีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวหรือเป็นกลไก แต่จะสลับจากปิดเป็นเปิดและกลับอีกครั้งโดยใช้สัญญาณไฟฟ้า

ทรานซิสเตอร์ได้รับการออกแบบมาเพื่อขยาย แปลง และสร้างการสั่นทางไฟฟ้า สามารถแสดงการทำงานของทรานซิสเตอร์ได้โดยใช้ตัวอย่างระบบประปา ลองนึกภาพก๊อกน้ำในห้องน้ำ อิเล็กโทรดหนึ่งของทรานซิสเตอร์คือท่อก่อนก๊อกน้ำ (เครื่องผสม) อีกอัน (ที่สอง) คือท่อหลังก๊อกน้ำ ซึ่งน้ำไหลออก และอิเล็กโทรดควบคุมที่สามคือก๊อกน้ำที่ เราจะเปิดน้ำ
ทรานซิสเตอร์สามารถมองได้ว่าเป็นไดโอดสองตัวที่ต่ออนุกรมกัน ในกรณีของ NPN แอโนดจะเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน และในกรณีของ PNP แคโทดจะเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน

มีทรานซิสเตอร์ประเภท PNP และ NPN ทรานซิสเตอร์ PNP จะเปิดขึ้นโดยมีแรงดันไฟฟ้าขั้วลบ NPN - มีขั้วบวก ใน ทรานซิสเตอร์ NPN x ตัวพาประจุหลักคืออิเล็กตรอน และใน PNP พวกมันคือรู ซึ่งเคลื่อนที่ได้น้อยกว่า ดังนั้นทรานซิสเตอร์ NPN จึงเปลี่ยนเร็วขึ้น

Uke = แรงดันสะสม-ตัวปล่อย
Ube = แรงดันเบส-อิมิตเตอร์
Ic = กระแสสะสม
Ib = กระแสฐาน

โหมดการทำงานของมันจะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับสถานะที่การเปลี่ยนผ่านของทรานซิสเตอร์ เนื่องจากทรานซิสเตอร์มีสองช่วงการเปลี่ยนภาพ (ตัวปล่อยและตัวสะสม) และแต่ละช่วงสามารถอยู่ในสองสถานะ: 1) เปิด 2) ปิด ทรานซิสเตอร์มีโหมดการทำงานของสี่โหมด โหมดหลักคือโหมดแอ็คทีฟ ซึ่งทางแยกตัวรวบรวมอยู่ในสถานะปิด และทางแยกตัวส่งสัญญาณอยู่ในสถานะเปิด ทรานซิสเตอร์ที่ทำงานในโหมดแอคทีฟจะใช้ในวงจรขยายสัญญาณ นอกเหนือจากโหมดแอคทีฟแล้ว ยังมีโหมดผกผัน ซึ่งทางแยกของตัวส่งสัญญาณจะถูกปิดและทางแยกของตัวรวบรวมเปิดอยู่ โหมดความอิ่มตัว ซึ่งทางแยกทั้งสองเปิดอยู่ และโหมดตัดออก ซึ่งทางแยกทั้งสองถูกปิด

เมื่อทรานซิสเตอร์ทำงานโดยมีสัญญาณ ความถี่สูงเวลาที่เกิดกระบวนการหลัก (เวลาการเคลื่อนที่ของพาหะจากตัวส่งไปยังตัวสะสม) จะสอดคล้องกับระยะเวลาของการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณอินพุต เป็นผลให้ความสามารถของทรานซิสเตอร์ในการขยายสัญญาณไฟฟ้าลดลงเมื่อความถี่เพิ่มขึ้น

พารามิเตอร์บางอย่างของทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์

ตัวสะสมแรงดันไฟฟ้าคงที่/พัลส์ - ตัวปล่อย
แรงดันไฟฟ้าฐานสะสมคงที่
ตัวส่งแรงดันไฟฟ้าคงที่ - ฐาน
จำกัดความถี่ของสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนกระแสฐาน
กระแสคงที่/ตัวสะสมพัลส์
ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนปัจจุบัน
กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาต
ความต้านทานอินพุต
การกระจายพลังงาน
อุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อ p-n
อุณหภูมิ สิ่งแวดล้อมฯลฯ...

ความเครียดขอบเขต Ukeo gr. คือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาตระหว่างตัวสะสมและตัวปล่อย โดยที่วงจรฐานเปิดและกระแสของตัวสะสม แรงดันไฟฟ้าที่ตัวสะสมน้อยกว่า Ukeo gr ลักษณะเฉพาะของโหมดการทำงานของพัลซิ่งของทรานซิสเตอร์ที่กระแสฐานอื่นที่ไม่ใช่ศูนย์และกระแสฐานที่สอดคล้องกัน (สำหรับทรานซิสเตอร์ n-p-n กระแสฐานคือ >0 และสำหรับ p-n-p ในทางกลับกัน Ib<0).

ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์อาจรวมถึงทรานซิสเตอร์แบบแยกทางเดียว เช่น KT117 ทรานซิสเตอร์ดังกล่าวเป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์สามอิเล็กโทรดที่มีทางแยก p-n หนึ่งจุด ทรานซิสเตอร์แบบแยกเดี่ยวประกอบด้วยสองฐานและตัวปล่อย

เมื่อเร็ว ๆ นี้ทรานซิสเตอร์แบบคอมโพสิตมักถูกนำมาใช้ในวงจรเรียกว่าทรานซิสเตอร์คู่หรือดาร์ลิงตันซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนกระแสที่สูงมากประกอบด้วยทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์สองตัวขึ้นไป แต่ทรานซิสเตอร์สำเร็จรูปก็ผลิตในแพ็คเกจเดียวเช่นกัน เช่น TIP140 พวกมันเปิดใช้งานด้วยตัวสะสมทั่วไปหากคุณเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์สองตัวพวกมันจะทำงานเป็นอันเดียวการเชื่อมต่อจะแสดงในรูปด้านล่าง การใช้ตัวต้านทานโหลด R1 ช่วยให้คุณสามารถปรับปรุงคุณสมบัติบางอย่างของทรานซิสเตอร์คอมโพสิตได้

ข้อเสียของทรานซิสเตอร์แบบผสม: ประสิทธิภาพต่ำ โดยเฉพาะการเปลี่ยนจากสถานะเปิดเป็นสถานะปิด แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมทางแยกระหว่างตัวส่งสัญญาณฐานมีค่าเกือบสองเท่าของทรานซิสเตอร์ทั่วไป แน่นอนว่าคุณจะต้องมีพื้นที่บนกระดานเพิ่มขึ้น

การตรวจสอบทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์

เนื่องจากทรานซิสเตอร์ประกอบด้วยจุดเชื่อมต่อสองจุด ซึ่งแต่ละจุดเป็นไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ คุณจึงสามารถทดสอบทรานซิสเตอร์ได้ในลักษณะเดียวกับที่คุณทดสอบไดโอด โดยปกติจะตรวจสอบทรานซิสเตอร์ด้วยโอห์มมิเตอร์ มีการตรวจสอบรอยต่อ p-n ของทรานซิสเตอร์ทั้งสอง: ตัวสะสม - ฐานและตัวส่ง - ฐาน ในการตรวจสอบความต้านทานโดยตรงของการเปลี่ยน p-n-p ของทรานซิสเตอร์ ขั้วลบของโอห์มมิเตอร์จะเชื่อมต่อกับฐานและขั้วบวกของโอห์มมิเตอร์จะเชื่อมต่อสลับกับตัวสะสมและตัวปล่อย ในการตรวจสอบความต้านทานย้อนกลับของทางแยก ให้เชื่อมต่อขั้วบวกของโอห์มมิเตอร์เข้ากับฐาน เมื่อตรวจสอบทรานซิสเตอร์ n-p-n การเชื่อมต่อจะทำแบบย้อนกลับ: ความต้านทานไปข้างหน้าจะถูกวัดเมื่อเชื่อมต่อกับฐานของขั้วบวกของโอห์มมิเตอร์และความต้านทานย้อนกลับจะถูกวัดเมื่อเชื่อมต่อกับฐานของขั้วลบ ทรานซิสเตอร์สามารถทดสอบด้วยมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลในโหมดการทดสอบไดโอดได้ สำหรับ NPN เราเชื่อมต่อโพรบ “+” สีแดงของอุปกรณ์เข้ากับฐานของทรานซิสเตอร์ และสลับโพรบ “-” สีดำเข้ากับตัวสะสมและตัวปล่อย อุปกรณ์ควรแสดงความต้านทานประมาณ 600 ถึง 1200 จากนั้นเราเปลี่ยนขั้วของการเชื่อมต่อโพรบในกรณีนี้อุปกรณ์ไม่ควรแสดงอะไรเลย สำหรับโครงสร้าง PNP ลำดับการตรวจสอบจะกลับรายการ

ฉันอยากจะพูดสองสามคำเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์ MOSFET (ทรานซิสเตอร์สนามผลโลหะ - ออกไซด์ - เซมิคอนดักเตอร์), (Metal Oxide Semiconductor (MOS)) - เหล่านี้เป็นทรานซิสเตอร์สนามผลอย่าสับสนกับทรานซิสเตอร์สนามแม่เหล็กธรรมดา! ทรานซิสเตอร์สนามผลมีสามขั้ว: G - เกต, D - ท่อระบายน้ำ, S - แหล่งที่มา มีช่อง N และช่อง P ในการกำหนดทรานซิสเตอร์เหล่านี้จะมีไดโอดชอตกีซึ่งจะผ่านกระแสจากแหล่งกำเนิดไปยังท่อระบายน้ำและจำกัดแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งเดรน

ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการเปลี่ยนกระแสสูง พวกมันไม่ได้ถูกควบคุมโดยกระแสเหมือนทรานซิสเตอร์สองขั้ว แต่โดยแรงดันไฟฟ้าและตามกฎแล้วพวกมันมีความต้านทานของช่องสัญญาณเปิดที่ต่ำมาก ความต้านทานของช่องสัญญาณจะคงที่และไม่ขึ้นอยู่กับ ปัจจุบัน. ทรานซิสเตอร์ MOSFET ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับวงจรสำคัญซึ่งอาจกล่าวได้ว่าใช้แทนรีเลย์ แต่ในบางกรณีก็สามารถขยายได้ ใช้ในเครื่องขยายเสียงความถี่ต่ำอันทรงพลัง

ข้อดีของทรานซิสเตอร์เหล่านี้มีดังนี้:
กำลังควบคุมขั้นต่ำและอัตราขยายกระแสสูง
คุณลักษณะที่ดีกว่า เช่น ความเร็วในการสลับที่เร็วขึ้น
ทนทานต่อแรงดันไฟกระชากขนาดใหญ่
วงจรที่ใช้ทรานซิสเตอร์ดังกล่าวมักจะง่ายกว่า

ข้อเสีย:
มีราคาแพงกว่าทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์
พวกเขากลัวไฟฟ้าสถิต
ส่วนใหญ่แล้ว MOSFET ที่มี N-channel จะใช้ในการสลับวงจรไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าควบคุมต้องเกินเกณฑ์ 4V โดยทั่วไป ต้องใช้ 10-12V เพื่อเปิด MOSFET ที่เชื่อถือได้ แรงดันไฟฟ้าควบคุมคือแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ระหว่างเกตและแหล่งกำเนิดเพื่อเปิดทรานซิสเตอร์ MOSFET

ค่าของพารามิเตอร์ทรานซิสเตอร์ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับโหมดการทำงานและอุณหภูมิจริง และเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น พารามิเตอร์ทรานซิสเตอร์อาจเปลี่ยนแปลงได้ หนังสืออ้างอิงตามกฎแล้วมีการพึ่งพาพารามิเตอร์ทรานซิสเตอร์โดยทั่วไป (โดยเฉลี่ย) กับกระแส, แรงดัน, อุณหภูมิ, ความถี่ ฯลฯ

เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่เชื่อถือได้ของทรานซิสเตอร์ จำเป็นต้องใช้มาตรการที่ไม่รวมโหลดไฟฟ้าในระยะยาวใกล้กับค่าสูงสุดที่อนุญาต ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนทรานซิสเตอร์ด้วยอันที่คล้ายกันแต่มีกำลังต่ำกว่านั้นไม่คุ้มค่า สิ่งนี้ใช้ไม่เพียงกับ กำลัง แต่ยังรวมไปถึงพารามิเตอร์อื่นๆ ของทรานซิสเตอร์ด้วย ในบางกรณี เพื่อเพิ่มกำลัง ทรานซิสเตอร์สามารถเชื่อมต่อแบบขนานได้ โดยเชื่อมต่อตัวส่งสัญญาณเข้ากับตัวส่งสัญญาณ ตัวสะสมต่อตัวสะสม และฐานต่อฐาน โอเวอร์โหลดอาจเกิดจากหลายสาเหตุ เช่น จากแรงดันไฟฟ้าเกิน มักใช้ไดโอดความเร็วสูงเพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน

สำหรับการทำความร้อนและความร้อนสูงเกินไปของทรานซิสเตอร์นั้น อุณหภูมิของทรานซิสเตอร์ไม่เพียงส่งผลต่อค่าของพารามิเตอร์เท่านั้น แต่ยังกำหนดความน่าเชื่อถือของการทำงานด้วย คุณควรพยายามให้แน่ใจว่าทรานซิสเตอร์ไม่ร้อนเกินไประหว่างการทำงาน ในขั้นตอนเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ จะต้องวางทรานซิสเตอร์ไว้บนหม้อน้ำขนาดใหญ่ ทรานซิสเตอร์จะต้องได้รับการปกป้องจากความร้อนสูงเกินไปไม่เพียงแต่ระหว่างการทำงานเท่านั้น แต่ยังรวมถึงระหว่างการบัดกรีด้วย เมื่อทำการบัดกรีและบัดกรีควรใช้มาตรการเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไปของทรานซิสเตอร์ขอแนะนำให้จับทรานซิสเตอร์ด้วยแหนบในระหว่างการบัดกรีเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไป

ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์เป็นส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์ที่มีจุดเชื่อมต่อ p-n 2 จุดและขั้วต่อ 3 จุด ซึ่งทำหน้าที่ขยายหรือเปลี่ยนสัญญาณ มีทั้งแบบ p-n-p และ n-p-n รูปที่ 7.1, a และ b แสดงสัญลักษณ์ต่างๆ

รูปที่ 7.1 ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์และวงจรเทียบเท่าไดโอด:ก) p-n-p, b) ทรานซิสเตอร์ n-p-n

ทรานซิสเตอร์ประกอบด้วยไดโอดสองตัวที่เชื่อมต่อกันตรงข้ามกัน ซึ่งมีชั้น p- หรือ n ร่วมกันหนึ่งชั้น อิเล็กโทรดที่เชื่อมต่ออยู่เรียกว่าฐาน B อีกสองอิเล็กโทรดเรียกว่าอิมิตเตอร์ E และตัวสะสม K วงจรสมมูลของไดโอดที่แสดงถัดจากสัญลักษณ์จะอธิบายโครงสร้างการสลับของทางแยกทรานซิสเตอร์ แม้ว่าแผนภาพนี้จะไม่ได้แสดงลักษณะการทำงานของทรานซิสเตอร์อย่างสมบูรณ์ แต่ก็ทำให้สามารถจินตนาการถึงแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับและไปข้างหน้าที่ทำงานอยู่ได้ โดยทั่วไปแล้ว ทางแยกฐานตัวปล่อยจะเอนเอียงไปข้างหน้า (เปิด) และทางแยกฐานตัวสะสมจะมีเอนเอียงย้อนกลับ (ปิด) ดังนั้นจึงต้องเปิดแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าดังแสดงในรูปที่ 7.2

รูปที่ 7.2 การสลับขั้ว: a) n-p-n, b) ทรานซิสเตอร์ p-n-p

ทรานซิสเตอร์ N-p-n อยู่ภายใต้กฎต่อไปนี้ (สำหรับทรานซิสเตอร์ ประเภท พี-เอ็น-พีกฎยังคงเหมือนเดิม แต่ควรสังเกตว่าต้องกลับขั้วแรงดันไฟฟ้า):

1. ตัวสะสมมีศักยภาพเชิงบวกมากกว่าตัวปล่อย

2. วงจรตัวส่งสัญญาณฐานและตัวสะสมฐานทำงานเหมือนไดโอด (รูปที่ 7.1) โดยทั่วไปแล้วทางแยกตัวส่งฐานจะเปิดและทางแยกตัวรวบรวมฐานจะมีอคติแบบย้อนกลับ กล่าวคือ แรงดันไฟฟ้าที่ใช้จะป้องกันไม่ให้กระแสไหลผ่าน เป็นไปตามกฎนี้ว่าแรงดันไฟฟ้าระหว่างฐานและตัวปล่อยไม่สามารถเพิ่มได้อย่างไม่มีกำหนดเนื่องจากศักย์ฐานจะเกินศักย์ของตัวปล่อยมากกว่า 0.6 - 0.8 V ( แรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าไดโอด) ซึ่งส่งผลให้กระแสไฟฟ้ามีขนาดใหญ่มาก ดังนั้นในทรานซิสเตอร์ที่ใช้งานได้ แรงดันไฟฟ้าที่ฐานและตัวปล่อยจึงมีความสัมพันธ์กันโดยความสัมพันธ์ต่อไปนี้: UB µ UE+0.6V; (UB = UE + UBE)

3. ทรานซิสเตอร์แต่ละตัวมีค่าสูงสุดของ IK, IB, UKE หากเกินพารามิเตอร์เหล่านี้ ต้องใช้ทรานซิสเตอร์ตัวอื่น คุณควรจำเกี่ยวกับค่าจำกัดของพารามิเตอร์อื่นๆ ด้วย เช่น กำลังกระจายของ RC อุณหภูมิ UBE เป็นต้น

4. หากปฏิบัติตามกฎข้อ 1-3 กระแสของตัวสะสมจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับกระแสฐาน อัตราส่วนของกระแสสะสมและตัวปล่อยมีค่าเท่ากันโดยประมาณ

IК = αIE โดยที่ α=0.95…0.99 คือสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนกระแสของตัวปล่อย ความแตกต่างระหว่างกระแสตัวปล่อยและกระแสสะสมตามกฎข้อที่หนึ่งของ Kirchhoff (และดังที่เห็นได้จากรูปที่ 7.2, a) คือกระแสฐาน IB = IE - IK กระแสสะสมขึ้นอยู่กับกระแสฐานตามนิพจน์: IK = βIB โดยที่ β=α/(1-α) คือสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนกระแสฐาน β >>1

กฎข้อที่ 4 กำหนดคุณสมบัติพื้นฐานของทรานซิสเตอร์: กระแสเบสขนาดเล็กจะควบคุมกระแสคอลเลคเตอร์ขนาดใหญ่

โหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์ ทุกการเปลี่ยนแปลง ทรานซิสเตอร์สองขั้วสามารถเปิดไปข้างหน้าหรือย้อนกลับได้ โหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์สี่โหมดต่อไปนี้มีความโดดเด่นขึ้นอยู่กับสิ่งนี้

โหมดบูสต์หรือแอคทีฟ- แรงดันไฟฟ้าตรงถูกจ่ายไปที่ทางแยกของตัวปล่อย และแรงดันย้อนกลับถูกจ่ายไปที่ทางแยกของตัวสะสม มันเป็นโหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์ที่สอดคล้องกับค่าสูงสุดของค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนกระแสของตัวปล่อย กระแสคอลเลคเตอร์เป็นสัดส่วนกับกระแสเบส ทำให้สัญญาณที่ขยายมีความผิดเพี้ยนน้อยที่สุด

โหมดผกผัน- แรงดันไฟฟ้าตรงถูกจ่ายให้กับทางแยกของตัวสะสม และแรงดันย้อนกลับจะถูกจ่ายไปที่ทางแยกของตัวปล่อย โหมดผกผันทำให้ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนของกระแสฐานของทรานซิสเตอร์ลดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับการทำงานของทรานซิสเตอร์ในโหมดแอคทีฟ ดังนั้นในทางปฏิบัติจะใช้เฉพาะในวงจรหลักเท่านั้น

โหมดความอิ่มตัว- ทางแยกทั้งสอง (ตัวปล่อยและตัวสะสม) อยู่ภายใต้แรงดันไฟฟ้าโดยตรง กระแสไฟขาออกในกรณีนี้ไม่ขึ้นอยู่กับกระแสไฟเข้าและถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์โหลดเท่านั้น เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าต่ำระหว่างขั้วต่อตัวสะสมและตัวส่งสัญญาณจึงใช้โหมดความอิ่มตัวเพื่อปิดวงจรส่งสัญญาณ

โหมดตัด- ใช้แรงดันย้อนกลับกับทางแยกทั้งสอง เนื่องจากกระแสเอาท์พุตของทรานซิสเตอร์ในโหมดคัตออฟนั้นแทบจะเป็นศูนย์ โหมดนี้จึงใช้เพื่อเปิดวงจรการส่งสัญญาณ

โหมดการทำงานหลักของทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ในอุปกรณ์อะนาล็อกคือโหมดแอคทีฟ ในวงจรดิจิตอล ทรานซิสเตอร์ทำงานที่ โหมดคีย์, เช่น. มันอยู่ในโหมดคัตออฟหรือโหมดความอิ่มตัวเท่านั้น โดยข้ามโหมดแอคทีฟไป

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 ไม่ว่ากระสุนหรือระเบิดจะโดนเขาเขาก็จะยืนเหมือนเสาเข็ม (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- ความแรงของกระแสในหน่วยแอมแปร์

ยู- แรงดันไฟฟ้า มีหน่วยเป็นโวลต์

และ "ไอคอน" เอ็กซ์" - นี่คือเครื่องหมายคูณ (คุณไม่มีทางรู้)

ในการพัฒนาทางอิเล็กทรอนิกส์ของคุณ คุณต้องตัดสินใจด้วยตัวเองอย่างชัดเจนว่าคุณจะทำอะไรกับสัญญาณ:

- เพิ่มแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าในขณะที่ยังคงความแรงของกระแสไว้ไม่เปลี่ยนแปลง

- ปล่อยให้แอมพลิจูดแรงดันเท่าเดิม แต่เพิ่มกำลังโดยใช้กระแส

- เพิ่มทั้งแรงดันและกระแส

โดยพื้นฐานแล้ว การขยายเสียงจะใช้สำหรับพารามิเตอร์ทั้งสองพร้อมกัน ดังนั้นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จึงมักใช้วงจรที่มี CO (Common Emitter) ซึ่งจะเพิ่มสัญญาณทั้งกระแสและแรงดันพร้อมกัน

สำหรับทรานซิสเตอร์ PNP การเชื่อมต่อของทรานซิสเตอร์กับ OE มีลักษณะดังนี้:

และสำหรับทรานซิสเตอร์ NPN เช่นนี้:

แต่คุณควรจำไว้ด้วยว่าในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เราไม่จำเป็นต้องขยายสัญญาณเท่านั้น แต่ยังขยายอย่างถูกต้องเพื่อไม่ให้รูปลักษณ์ดั้งเดิมหายไป สำเนาสัญญาณที่ทรงพลังจะต้องขยายตามสัดส่วนในแอมพลิจูด ในเวลานี้เราไม่ควรแตะต้องมัน ไม่เช่นนั้น ความถี่ของสัญญาณจะเปลี่ยนไป แต่แล้วมันจะเป็นสัญญาณที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

ในรูปด้านล่างเราจะเห็นว่าสัญญาณอินพุตอ่อนและเอาต์พุต สัญญาณขยายหลังจากระยะทรานซิสเตอร์

ดังที่เราเห็น แอมพลิจูดของสัญญาณมีการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นและเป็นสัดส่วน แต่ระยะเวลาของสัญญาณไม่เปลี่ยนแปลง นั่นคือ T1=T2- นี่คือตัวอย่างของแอมพลิฟายเออร์ในอุดมคติ

แล้วคุณจะใช้ทั้งหมดนี้ได้อย่างไร?

แอมพลิฟายเออร์ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่จะขยายแรงดันไฟฟ้า นั่นคือเราขับสัญญาณแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กไปยังอินพุตและที่เอาต์พุตเราควรได้รับสำเนาของสัญญาณที่แน่นอนแล้ว แต่มีแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า แต่จะทำสิ่งนี้จากมุมมองเชิงปฏิบัติได้อย่างไร?

ทำไมเราไม่ใช้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า โดยที่ตัวต้านทานตัวหนึ่งจะคงที่และอีกตัวแปรหนึ่ง:

จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราเปลี่ยนความต้านทานของตัวต้านทานแบบแปรผัน? ขวา! เราจะเปลี่ยนแรงดันเอาต์พุต ยู- 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

ตอนนี้สิ่งแรกสุดก่อน:

ปัญหาแรกของวงจรนี้คือเราไม่ได้คำนึงถึงแรงดันไฟฟ้าในการเปิดทรานซิสเตอร์ อย่างที่คุณจำได้คือ 0.6-0.7 โวลต์

วงกบที่สอง เพื่อให้ทรานซิสเตอร์ขยายเราต้องขับมันเข้าสู่โหมดแอคทีฟ 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: การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยกระแสในวงจรตัวปล่อยฐานทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงตามสัดส่วนของกระแสในวงจรตัวสะสมและตัวปล่อย- ค่าสัมประสิทธิ์ที่แสดงจำนวนครั้งที่กระแสของตัวสะสม-ตัวปล่อยเพิ่มขึ้นจากกระแสตัวปล่อยฐานเรียกว่าอัตราขยายปัจจุบันในวงจรที่มี OE สัมประสิทธิ์นี้มักเรียกว่า h21e หรือเรียกง่ายๆว่า β

ฉันคิดว่าพวกคุณส่วนใหญ่เคยขับรถมาก่อน บางทีคุณอาจเคยใช้คันเร่งด้วยซ้ำ)

สมมติว่าเราตั้งความเร็วไว้เป็นอันดับแรกแล้วตัดสินใจขับไปตามทางหลวง เราเหยียบคันเร่งลงไปที่พื้นแล้วขับด้วยความเร็วแรกเต็มที่โดยไม่ต้องเปลี่ยนเกียร์ โดยการเปรียบเทียบกับทรานซิสเตอร์ นี่คือโหมดความอิ่มตัว

โดยทั่วไปเราจะเอาเท้าออกจากคันเหยียบ - รถจะหยุด นี่คือโหมดการตัดไฟ (เราไม่ได้พูดถึงแนวคิดของการตัดไฟในตัวรถเอง) ในโหมดนี้เราจะไม่แตะแป้นเลย

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

อยู่ในโหมดนี้ที่ทรานซิสเตอร์ทำงานในโหมดขยายสัญญาณ

พูดตามตรงแล้วแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์คือโรคริดสีดวงทวาร

ประการแรก มันถูกควบคุมโดยกระแส ไม่ใช่แรงดันไฟฟ้า

ประการที่สอง เราต้องจัดให้มีแรงดันไบแอสอย่างแน่นอน

ประการที่สาม วงจรสเตจของแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ค่อนข้างยุ่งยาก

ประการที่สี่แม้ว่าเราจะไม่ได้จ่ายสัญญาณให้กับสเตจทรานซิสเตอร์ แต่วงจรก็ยังคงใช้กระแสอยู่

วงจรควรมีลักษณะอย่างไรเพื่อที่เราจะได้สำเนาขยายจากสัญญาณอ่อน?

เราจะต้องคำนึงถึงความคิดเห็นทั้งหมดและสร้างการเรียงซ้อนตั้งแต่เริ่มต้น ซึ่งเราจะทำในบทความหน้า...

การกำหนดทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์บนไดอะแกรม

ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์- อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์สามขั้วซึ่งเป็นหนึ่งในประเภทของทรานซิสเตอร์ ในโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์จะมีการสร้างรอยต่อ 2 p-n และการถ่ายโอนประจุในอุปกรณ์จะดำเนินการโดยพาหะ 2 ประเภท - อิเล็กตรอนและรู นั่นคือสาเหตุที่อุปกรณ์นี้ถูกเรียกว่า "ไบโพลาร์"

มีผลบังคับใช้ใน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อเพิ่มการสร้างการสั่นทางไฟฟ้าและเป็นองค์ประกอบสวิตชิ่งกระแส เช่น ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ลอจิก

อิเล็กโทรดเชื่อมต่อกับเซมิคอนดักเตอร์สามชั้นติดต่อกันโดยมีการนำไฟฟ้าเจือปนสลับกัน ตามวิธีการสลับนี้ พวกเขาแยกแยะได้ n-p-nและ พี-เอ็น-พีทรานซิสเตอร์ ( n (เชิงลบ) - ประเภทอิเล็กทรอนิกส์การนำสิ่งเจือปน พี (เชิงบวก) - รู).

การทำงานของทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ตรงกันข้ามกับทรานซิสเตอร์แบบสนามแม่เหล็กนั้นขึ้นอยู่กับการถ่ายโอนประจุของสองประเภทพร้อมกันโดยพาหะของอิเล็กตรอนและรู (จากคำว่า "bi" - "สอง") โครงสร้างแผนผังของทรานซิสเตอร์แสดงในรูปที่สอง

อิเล็กโทรดที่เชื่อมต่อกับชั้นกลางเรียกว่า ฐานเรียกว่าอิเล็กโทรดที่เชื่อมต่อกับชั้นนอก ตัวส่งและ นักสะสม- จากมุมมองของประเภทการนำไฟฟ้า ไม่สามารถแยกแยะชั้นตัวปล่อยและตัวสะสมได้ แต่ในทางปฏิบัติแล้ว ในการผลิตทรานซิสเตอร์ จะต้องปรับปรุง พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าอุปกรณ์มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในระดับของการเติมสารเจือปน ชั้นตัวปล่อยถูกเจืออย่างหนัก ชั้นตัวสะสมนั้นถูกเจือเล็กน้อย ซึ่งช่วยให้มั่นใจว่าแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมที่อนุญาตจะเพิ่มขึ้น ขนาดของแรงดันพังทลายแบบย้อนกลับของจุดเชื่อมต่อตัวปล่อยไม่สำคัญ เนื่องจากโดยปกติแล้วจะเป็นเช่นนี้ วงจรอิเล็กทรอนิกส์ทรานซิสเตอร์ทำงานด้วยจุดเชื่อมต่อ pn ของตัวส่งสัญญาณเอนเอียงไปข้างหน้า นอกจากนี้ การเติมสารหนักของชั้นตัวส่งสัญญาณยังช่วยให้การฉีดพาหะส่วนน้อยเข้าไปในชั้นฐานได้ดีขึ้น ซึ่งจะเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนกระแสในวงจรฐานทั่วไป นอกจากนี้พื้นที่ของทางแยก p-n ของตัวสะสมในระหว่างการผลิตนั้นมีขนาดใหญ่กว่าพื้นที่ของทางแยกตัวส่งสัญญาณอย่างมีนัยสำคัญซึ่งทำให้มั่นใจได้ คอลเลกชันที่ดีที่สุดการกำจัดพาหะส่วนน้อยออกจากชั้นฐานและปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งผ่าน

เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ ( พารามิเตอร์ความถี่) ของทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ความหนาของชั้นฐานจะต้องบางลง เนื่องจากความหนาของชั้นฐานเหนือสิ่งอื่นใดจะกำหนดเวลาของ "การบิน" (การแพร่กระจายในอุปกรณ์ที่ไม่มีการดริฟท์) ของผู้ให้บริการรายย่อย แต่ เมื่อความหนาของฐานลดลง แรงดันไฟฟ้าสะสมสูงสุดจะลดลง ดังนั้นความหนาของชั้นฐานจึงเลือกตามการประนีประนอมที่สมเหตุสมผล

อุปกรณ์และหลักการทำงาน

ทรานซิสเตอร์ตัวแรกใช้โลหะเจอร์เมเนียมเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ปัจจุบัน (พ.ศ. 2558) ส่วนใหญ่ทำจากซิลิกอนผลึกเดี่ยวและแกลเลียมอาร์เซไนด์ผลึกเดี่ยว เนื่องจากความคล่องตัวที่สูงมากของพาหะในแกลเลียมอาร์เซไนด์อุปกรณ์ที่ใช้มันจึงมีประสิทธิภาพสูงและใช้ในวงจรลอจิกความเร็วสูงพิเศษและในวงจรขยายสัญญาณไมโครเวฟ

ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ประกอบด้วยชั้นเซมิคอนดักเตอร์ที่มีการเจือต่างกันสามชั้น: ตัวปล่อย อี(E) ฐาน บี(B) และนักสะสม ค(ถึง). ขึ้นอยู่กับการสลับประเภทของการนำไฟฟ้าของชั้นเหล่านี้ n-p-n(ตัวปล่อย - n-เซมิคอนดักเตอร์ ฐาน − พี-เซมิคอนดักเตอร์, คอลเลคเตอร์ − n-เซมิคอนดักเตอร์) และ พี-เอ็น-พีทรานซิสเตอร์ หน้าสัมผัสที่ไม่แก้ไขที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเชื่อมต่อกับแต่ละชั้น

ชั้นฐานอยู่ระหว่างชั้นตัวปล่อยและตัวสะสม และมีการเจือเล็กน้อย จึงมีความต้านทานไฟฟ้าสูง พื้นที่สัมผัสของตัวส่งสัญญาณฐานทั้งหมดมีความสำคัญ พื้นที่น้อยลงการติดต่อฐานสะสม (ทำได้ด้วยเหตุผลสองประการ - สี่เหลี่ยมใหญ่ทางแยกฐานสะสมเพิ่มความน่าจะเป็นในการจับตัวพาประจุรายย่อยจากฐานไปยังตัวสะสม และเนื่องจากในโหมดการทำงาน ทางแยกฐานตัวรวบรวมมักจะเปิดโดยมีอคติย้อนกลับ เมื่อใช้งานในจุดต่อตัวรวบรวมส่วนใหญ่ของ ความร้อนที่กระจายออกจากอุปกรณ์จะถูกปล่อยออกมา การเพิ่มพื้นที่มีส่วนช่วยในการระบายความร้อนออกจากจุดเชื่อมต่อสะสมได้ดีขึ้น) ดังนั้นทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์จริง การใช้งานทั่วไปเป็นอุปกรณ์ที่ไม่สมมาตร (เป็นไปไม่ได้ในทางเทคนิคที่จะสลับตัวปล่อยและตัวสะสมและจบลงด้วยทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ที่คล้ายกับของเดิม - การสลับแบบผกผัน)

ในโหมดแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้งานอยู่ ทรานซิสเตอร์จะเปิดขึ้นเพื่อให้ทางแยกของตัวส่งสัญญาณมีความเอนเอียงไปในทิศทางไปข้างหน้า (เปิด) และทางแยกของตัวสะสมจะมีอคติไปในทิศทางตรงกันข้าม (ปิด)

หากต้องการเจาะจง เรามาพิจารณางานกันดีกว่า n-p-nทรานซิสเตอร์ การให้เหตุผลทั้งหมดจะถูกทำซ้ำในลักษณะเดียวกันทุกประการสำหรับเคสนี้ พี-เอ็น-พีทรานซิสเตอร์แทนที่คำว่า "อิเล็กตรอน" ด้วย "รู" และในทางกลับกันรวมถึงการแทนที่แรงดันไฟฟ้าทั้งหมดด้วยเครื่องหมายตรงกันข้าม ใน n-p-nในทรานซิสเตอร์ อิเล็กตรอนซึ่งเป็นพาหะประจุหลักในตัวปล่อยจะผ่านจุดเชื่อมต่อฐานตัวปล่อยแบบเปิด (ถูกฉีด) เข้าไปในบริเวณฐาน อิเล็กตรอนเหล่านี้บางส่วนรวมตัวกันอีกครั้งกับตัวพาประจุส่วนใหญ่ที่ฐาน (รู) อย่างไรก็ตาม เนื่องจากฐานถูกทำให้บางมากและค่อนข้างเจือเล็กน้อย อิเล็กตรอนส่วนใหญ่ที่ถูกฉีดจากตัวปล่อยจะกระจายเข้าสู่บริเวณตัวสะสม เนื่องจากเวลาการรวมตัวใหม่ค่อนข้างยาว แข็งแกร่ง สนามไฟฟ้าจุดเชื่อมต่อตัวสะสมแบบเอนเอียงแบบย้อนกลับจะจับตัวพาหะส่วนน้อยจากฐาน (อิเล็กตรอน) และถ่ายโอนไปยังชั้นตัวรวบรวม ดังนั้นกระแสของตัวสะสมจึงเท่ากับกระแสของตัวปล่อย ยกเว้นการสูญเสียการรวมตัวกันเล็กน้อยในฐาน ซึ่งก่อให้เกิดกระแสฐาน ( ฉัน อี = ฉัน ข + ฉัน เค).

ค่าสัมประสิทธิ์ α เชื่อมต่อกระแสของตัวปล่อยและกระแสสะสม ( ฉัน k = α ฉันจ) ถูกเรียก ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนปัจจุบันของตัวปล่อย- ค่าตัวเลขของสัมประสิทธิ์αคือ 0.9-0.999 ยิ่งค่าสัมประสิทธิ์สูงเท่าใด ทรานซิสเตอร์ก็จะส่งกระแสไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้น สัมประสิทธิ์นี้ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าของฐานสะสมและฐานของตัวปล่อยไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย ดังนั้น ในช่วงแรงดันไฟฟ้าใช้งานที่หลากหลาย กระแสคอลเลกเตอร์จะเป็นสัดส่วนกับกระแสเบส โดยสัมประสิทธิ์สัดส่วนคือ β = α/(1 − α) ตั้งแต่ 10 ถึง 1,000 ดังนั้น กระแสเบสขนาดเล็กจึงสามารถควบคุมได้โดย กระแสสะสมที่ใหญ่กว่ามาก

โหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์

แรงดันไฟฟ้า บนตัวส่งสัญญาณ ฐาน, นักสะสม ()	อคติ การเปลี่ยนแปลง ตัวปล่อยฐาน สำหรับประเภท n-p-n	อคติ การเปลี่ยนแปลง ฐานสะสม สำหรับประเภท n-p-n	โหมด สำหรับประเภท n-p-n
	โดยตรง	ตรงข้าม	ปกติ โหมดแอคทีฟ
	โดยตรง	โดยตรง	โหมดความอิ่มตัว
	ตรงข้าม	ตรงข้าม	โหมดตัด
	ตรงข้าม	โดยตรง	ผกผัน โหมดแอคทีฟ
แรงดันไฟฟ้า บนตัวส่งสัญญาณ ฐาน, นักสะสม ()	อคติ การเปลี่ยนแปลง ตัวปล่อยฐาน สำหรับประเภท p-n-p	อคติ การเปลี่ยนแปลง ฐานสะสม สำหรับประเภท p-n-p	โหมด สำหรับประเภท p-n-p
	ตรงข้าม	โดยตรง	ผกผัน โหมดแอคทีฟ
	ตรงข้าม	ตรงข้าม	โหมดตัด
	โดยตรง	โดยตรง	โหมดความอิ่มตัว
	โดยตรง	ตรงข้าม	ปกติ โหมดแอคทีฟ

โหมดแอคทีฟปกติ

ทางแยกฐานตัวส่งสัญญาณจะเปิดในทิศทางไปข้างหน้า (เปิด) และทางแยกฐานตัวส่งจะเปิดในทิศทางย้อนกลับ (ปิด):

ยู อีบี > 0; คุณเคบี< 0 (สำหรับทรานซิสเตอร์ n-p-nชนิด) สำหรับทรานซิสเตอร์ พี-เอ็น-พีสภาพแบบจะมีลักษณะดังนี้ คุณอีบี<0; ยู เคบี > 0.

โหมดแอคทีฟผกผัน

ชุมทางตัวปล่อยมีความเอนเอียงแบบย้อนกลับ และชุมทางตัวสะสมมีความเอนเอียงไปข้างหน้า: ยู เคบี > 0; คุณอีบี< 0 (สำหรับทรานซิสเตอร์ n-p-nพิมพ์).

โหมดความอิ่มตัว

ทั้งคู่ พี-เอ็นการเปลี่ยนภาพจะเลื่อนไปในทิศทางไปข้างหน้า (เปิดทั้งคู่) ถ้าตัวปล่อยและตัวสะสม ร-n-เชื่อมต่อการเปลี่ยนผ่านไปยังแหล่งภายนอกในทิศทางไปข้างหน้า ทรานซิสเตอร์จะอยู่ในโหมดอิ่มตัว สนามไฟฟ้าการแพร่กระจายของจุดเชื่อมต่อตัวปล่อยและตัวสะสมจะลดลงบางส่วน สนามไฟฟ้า, สร้าง แหล่งข้อมูลภายนอก เว็บและ สหราชอาณาจักร- เป็นผลให้สิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นซึ่งจำกัดการแพร่กระจายของพาหะประจุหลักจะลดลง และการเจาะ (การฉีด) ของรูจากตัวปล่อยและตัวสะสมเข้าไปในฐานจะเริ่มขึ้น นั่นคือกระแสที่เรียกว่ากระแสอิ่มตัวของตัวปล่อยจะไหลผ่าน ตัวส่งและตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ ( ฉัน E. เรา) และนักสะสม ( ฉันเคเรา)

แรงดันอิ่มตัวของตัวสะสมและตัวปล่อย(U KE.us) คือแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมทรานซิสเตอร์แบบเปิด (ซีแมนติกอะนาล็อก อาร์ เอส. เปิดสำหรับทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม) เช่นเดียวกัน แรงดันอิ่มตัวของตัวปล่อยฐาน(U BE. us) คือแรงดันไฟฟ้าตกระหว่างฐานและตัวปล่อยบนทรานซิสเตอร์แบบเปิด

โหมดตัด

ในโหมดนี้ทั้งคู่ พี-เอ็นการเปลี่ยนภาพจะเลื่อนไปในทิศทางตรงกันข้าม โหมดตัดการทำงานสอดคล้องกับเงื่อนไข ยูอีบี<0, ยูเคบี<0.

โหมดสิ่งกีดขวาง

ในโหมดนี้ ฐานทรานซิสเตอร์สำหรับกระแสตรงเชื่อมต่อลัดวงจรหรือผ่านตัวต้านทานขนาดเล็กด้วย นักสะสม, และใน นักสะสมหรือใน ตัวส่งวงจรทรานซิสเตอร์เปิดทำงานโดยตัวต้านทานที่ตั้งค่ากระแสผ่านทรานซิสเตอร์ ในการเชื่อมต่อนี้ ทรานซิสเตอร์เป็นไดโอดชนิดหนึ่งที่ต่ออนุกรมกับตัวต้านทานตั้งค่ากระแส วงจรคาสเคดดังกล่าวมีความโดดเด่นด้วยส่วนประกอบจำนวนเล็กน้อย การแยกความถี่สูงที่ดี ช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้าง และไม่ไวต่อพารามิเตอร์ของทรานซิสเตอร์

แผนการเชื่อมต่อ

วงจรเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์ใด ๆ มีลักษณะเป็นตัวบ่งชี้หลักสองตัว:

• กำไรปัจจุบัน ฉันออก / ฉันป้อนข้อมูล
• ความต้านทานอินพุต รใน = ยูป้อนข้อมูล/ ฉันป้อนข้อมูล

แผนภาพการเชื่อมต่อพร้อมฐานร่วม

แผนภาพการเชื่อมต่อพร้อมฐานร่วม

เครื่องขยายเสียงฐานทั่วไป

• ในบรรดาการกำหนดค่าทั้งสามแบบ มีอินพุตต่ำสุดและอิมพีแดนซ์เอาต์พุตสูงสุด มีอัตราขยายกระแสใกล้เคียงกับความสามัคคีและมีแรงดันไฟฟ้าสูง ไม่กลับเฟสของสัญญาณ
• ฉันออก / ฉันใน = ฉันถึง / ฉันอี = α [α<1].
• ความต้านทานอินพุต รใน = ยูป้อนข้อมูล/ ฉันใน = ยูเอ็บ / ฉันจ.

ความต้านทานอินพุต (อิมพีแดนซ์อินพุต) ของสเตจแอมพลิฟายเออร์ที่มีฐานร่วมมีขนาดเล็ก ขึ้นอยู่กับกระแสของตัวปล่อย และเมื่อกระแสเพิ่มขึ้น จะลดลงและไม่เกินหลายร้อยโอห์มสำหรับสเตจพลังงานต่ำ เนื่องจากวงจรอินพุตของ น้ำตกในกรณีนี้คือทางแยกตัวปล่อยแบบเปิดของทรานซิสเตอร์

ข้อดี

• อุณหภูมิที่ดีและช่วงความถี่กว้าง เนื่องจากเอฟเฟกต์ Miller ถูกระงับในวงจรนี้
• แรงดันไฟฟ้าสะสมที่อนุญาตสูง

ข้อเสียของโครงการพื้นฐานทั่วไป

• อัตราขยายกระแสต่ำเท่ากับ α เนื่องจาก α นั้นน้อยกว่า 1 เล็กน้อยเสมอ
• ความต้านทานอินพุตต่ำ

วงจรเชื่อมต่อกับตัวส่งสัญญาณทั่วไป

วงจรเชื่อมต่อกับตัวปล่อยทั่วไป
ฉันออก = ฉันถึง
ฉันใน = ฉันข
ยูใน = ยูแบ้
ยูออก = ยูคิ

• กำไรปัจจุบัน: ฉันออก / ฉันใน = ฉันถึง / ฉันข = ฉันถึง /( ฉันอี -I k) = α/(1-α) = β [β>>1]
• ความต้านทานอินพุต: รใน = ยูป้อนข้อมูล/ ฉันใน = ยูแบ้/ ฉันข.

ข้อดี

• อัตราขยายกระแสสูง
• อัตราขยายไฟฟ้าแรงสูง
• ได้รับพลังสูงสุด
• คุณสามารถใช้แหล่งพลังงานเดียวได้
• แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเอาต์พุตจะกลับด้านสัมพันธ์กับอินพุต

ข้อบกพร่อง

• มีความคงตัวของอุณหภูมิน้อย คุณสมบัติด้านความถี่ของการเชื่อมต่อดังกล่าวแย่กว่ามากเมื่อเทียบกับวงจรที่มีฐานร่วมซึ่งเกิดจากผลกระทบของมิลเลอร์

วงจรสะสมทั่วไป

แผนภาพการเชื่อมต่อกับตัวสะสมทั่วไป
ฉันออก = ฉันเอ่อ
ฉันใน = ฉันข
ยูใน = ยูบีเค
ยูออก = ยูคิ

• กำไรปัจจุบัน: ฉันออก / ฉันใน = ฉันอี/ ฉันข = ฉันอี/( ฉันอี -I k) = 1/(1-α) = β [β>>1]
• ความต้านทานอินพุต: รใน = ยูป้อนข้อมูล/ ฉันใน = ( ยูแบ้ + ยูคิ)/ ฉันข.

ข้อดี

• ความต้านทานอินพุตสูง
• ความต้านทานเอาต์พุตต่ำ

ข้อบกพร่อง

• แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับจะน้อยกว่า 1 เล็กน้อย

วงจรที่มีการรวมดังกล่าวมักเรียกว่า “ ผู้ติดตามตัวปล่อย».

การตั้งค่าหลัก

• ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนปัจจุบัน
• ความต้านทานอินพุต
• การนำไฟฟ้าขาออก
• กระแสไฟฟ้าสะสมและตัวปล่อยย้อนกลับ
• ตรงเวลา.
• จำกัดความถี่ของสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนกระแสฐาน
• กระแสสะสมย้อนกลับ
• กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาต
• ความถี่คัตออฟของสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนกระแสในวงจรที่มีตัวปล่อยร่วม

พารามิเตอร์ของทรานซิสเตอร์แบ่งออกเป็นภายใน (หลัก) และรอง พารามิเตอร์ที่แท้จริงแสดงคุณสมบัติของทรานซิสเตอร์โดยไม่คำนึงถึงวงจรการเชื่อมต่อ ต่อไปนี้ถือเป็นพารามิเตอร์หลักของตัวเอง:

• กำไรปัจจุบันα;
• ความต้านทานของตัวปล่อย ตัวสะสม และฐานต่อกระแสสลับ รเอ่อ รถึง, รข ซึ่งได้แก่:
  • ร e - ผลรวมของความต้านทานของบริเวณตัวปล่อยและทางแยกของตัวปล่อย
  • ร k คือผลรวมของความต้านทานของพื้นที่ตัวสะสมและจุดต่อตัวสะสม
  • ร b - ความต้านทานตามขวางของฐาน

วงจรสมมูลของทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ที่ใช้ ชม.-พารามิเตอร์

พารามิเตอร์ทุติยภูมิจะแตกต่างกันไปสำหรับวงจรสวิตชิ่งทรานซิสเตอร์ที่แตกต่างกัน และเนื่องจากความไม่เป็นเชิงเส้น จึงใช้ได้กับเท่านั้น ความถี่ต่ำและแอมพลิจูดของสัญญาณน้อย สำหรับพารามิเตอร์รอง มีการเสนอระบบพารามิเตอร์หลายระบบและวงจรสมมูลที่สอดคล้องกัน พารามิเตอร์หลักคือพารามิเตอร์แบบผสม (ไฮบริด) ซึ่งแสดงด้วยตัวอักษร “ ชม.».

ความต้านทานอินพุต- ความต้านทานของทรานซิสเตอร์ต่อกระแสสลับอินพุตที่ ไฟฟ้าลัดวงจรที่ทางออก การเปลี่ยนแปลงกระแสอินพุตเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าอินพุตโดยไม่มีผลกระทบ ข้อเสนอแนะจากแรงดันไฟขาออก

ชม. 11 = ยูม1/ ฉัน m1 ที่ ยูม2 = 0

ปัจจัยป้อนกลับแรงดันไฟฟ้าแสดงเศษส่วนของเอาต์พุต แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับส่งไปยังอินพุตของทรานซิสเตอร์เนื่องจากการป้อนกลับในนั้น ไม่มีกระแสสลับในวงจรอินพุตของทรานซิสเตอร์และการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเกิดขึ้นเฉพาะจากการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟขาออกเท่านั้น

ชม. 12 = ยูม1/ ยู m2 ที่ ฉันม1 = 0

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนปัจจุบัน(อัตราขยายปัจจุบัน) แสดงอัตราขยายของกระแสไฟ AC ที่ความต้านทานโหลดเป็นศูนย์ กระแสไฟขาออกขึ้นอยู่กับกระแสไฟเข้าเท่านั้นโดยไม่มีอิทธิพลจากแรงดันไฟขาออก

ชม. 21 = ฉันตร.ม./ ฉัน m1 ที่ ยูม2 = 0

การนำไฟฟ้าขาออก- ค่าการนำไฟฟ้าภายในสำหรับกระแสสลับระหว่างขั้วเอาต์พุต กระแสไฟขาออกจะเปลี่ยนแปลงไปภายใต้อิทธิพลของแรงดันไฟขาออก

ชม. 22 = ฉันตร.ม./ ยู m2 ที่ ฉันม1 = 0

การพึ่งพาระหว่าง กระแสสลับและแรงดันไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์แสดงโดยสมการ:

ยูม1 = ชม. 11 ฉันม1 + ชม. 12 ยูม2 ; ฉันม2 = ชม. 21 ฉันม1 + ชม. 22 ตร.ม.

ตัวอักษรจะถูกเพิ่มลงในดัชนีดิจิทัลของพารามิเตอร์ h ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวงจรการเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์: "e" - สำหรับวงจร OE, "b" - สำหรับวงจร OB, "k" - สำหรับวงจร OK

สำหรับวงจร OE: ฉันม1 = ฉันเมกะไบต์, ฉันม2 = ฉันเอ็มเค, ยูม1 = ยู mb-e, ยูม2 = ยู mk-e ตัวอย่างเช่น สำหรับโครงการนี้:

ชม. 21e = ฉันเอ็มเค / ฉันเมกะไบต์ = β

สำหรับโครงการ OB: ฉันม1 = ฉันฉัน, ฉันม2 = ฉันเอ็มเค, ยูม1 = ยูฉัน-ข ยูม2 = ยูเอ็มเค-บี

พารามิเตอร์ของทรานซิสเตอร์นั้นสัมพันธ์กัน ชม.-พารามิเตอร์ เช่น สำหรับวงจร OE:

;

;

;

.

ด้วยความถี่ที่เพิ่มขึ้น ความจุทางแยกของตัวสะสมเริ่มส่งผลเสียต่อการทำงานของทรานซิสเตอร์ ค j ความต้านทานของตัวเก็บประจุลดลง กระแสผ่านความต้านทานโหลด และผลที่ตามมาคือค่าที่ได้รับ α และ β ลดลง ความต้านทานความจุทางแยกของตัวส่งสัญญาณ ค e ก็ลดลงเช่นกัน แต่จะถูกแบ่งตามความต้านทานการเปลี่ยนแปลงที่ต่ำ ร e และในกรณีส่วนใหญ่อาจไม่นำมาพิจารณา นอกจากนี้ด้วยความถี่ที่เพิ่มขึ้น ค่าสัมประสิทธิ์ β ลดลงเพิ่มเติมเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากความล่าช้าในเฟสของกระแสตัวสะสมจากเฟสของกระแสตัวปล่อยซึ่งเกิดจากความเฉื่อยของกระบวนการของการเคลื่อนที่พาหะผ่าน ฐานจากจุดเชื่อมต่อตัวปล่อยไปยังตัวสะสมและความเฉื่อยของกระบวนการสะสมและการสลายประจุในฐาน ความถี่ที่เรียกค่าสัมประสิทธิ์αและβลดลง 3 dB การจำกัดความถี่ของค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนปัจจุบันสำหรับแผน OB และ OE ตามลำดับ

ในโหมดพัลส์ พัลส์กระแสสะสมเริ่มต้นด้วยการหน่วงเวลาโดยเวลาหน่วง τ з สัมพันธ์กับพัลส์กระแสอินพุต ซึ่งเกิดจากเวลาการเดินทางอันจำกัดของพาหะผ่านฐาน เมื่อพาหะสะสมอยู่ในฐาน กระแสสะสมจะเพิ่มขึ้นในช่วงเวลาที่เพิ่มขึ้น τ f ตรงเวลาทรานซิสเตอร์เรียกว่า τ on = τ h + τ f

เทคโนโลยีการผลิตทรานซิสเตอร์

• การแพร่กระจายโลหะผสม

การประยุกต์ใช้ทรานซิสเตอร์

• เครื่องขยายเสียง, ขั้นตอนการขยายสัญญาณ
• ดีโมดูเลเตอร์ (เครื่องตรวจจับ)
• อินเวอร์เตอร์ (องค์ประกอบลอจิก)
• วงจรไมโครลอจิกของทรานซิสเตอร์ (ดู