Naučili jsme se, jak funguje tranzistor obecně řečeno uvažované výrobní technologie germanium a křemík tranzistory a přišel na to, jak na to jsou označeny.

Dnes provedeme několik experimentů a ujistíme se, že se bipolární tranzistor skutečně skládá z dvě diody připojeny zády k sobě a že tranzistor je zesilovač signálu.

Potřebujeme germaniový tranzistor s nízkým výkonem p-n-p struktur z řady MP39 - MP42, žárovka dimenzovaná na napětí 2,5 V a zdroj 4 - 5 V. Obecně pro začínající radioamatéry doporučuji sestavit malý nastavitelný, kterým budete své návrhy napájet.

1. Tranzistor se skládá ze dvou diod.

Abychom to ověřili, sestavme malý obvod: základnu tranzistoru VT1 připojte k mínusu zdroje energie a výstup kolektoru s jedním z výstupů žárovky EL. Nyní, pokud je druhý výstup lampy připojen ke kladnému zdroji napájení, lampa se rozsvítí.

Žárovka se rozsvítila, protože jsme aplikovali na kolektorový přechod tranzistoru Přímo- propustné napětí, které otevřelo kolektorový přechod a protékalo jím stejnosměrný proud kolektor Ik. Velikost tohoto proudu závisí na odporu vlákno lampy a vnitřní odpor zdroj energie.

A nyní uvažujme stejný obvod, ale znázorníme tranzistor ve formě polovodičové desky.

Hlavní nosiče náboje v základně elektrony, překonávající p-n přechod, spadnout do oblasti díry kolektor a stanou se irelevantními. Když se základní elektrony stanou minoritními, jsou absorbovány majoritními nosiči v oblasti otvoru kolektoru díry. Stejným způsobem se díry z oblasti kolektoru, spadající do oblasti elektroniky základny, stávají menšími a jsou absorbovány většinou nosičů náboje v základně. elektrony.

Základní kolík připojený k zápornému pólu napájecího zdroje bude akt téměř neomezený počet elektrony, doplnění rozpadu elektronů z oblasti báze. A kolektorový kontakt, připojený ke kladnému pólu zdroje energie přes vlákno lampy, je schopen přijmout stejný počet elektronů, díky kterému se obnoví koncentrace děr v oblasti základny.

Takže vodivost p-n křižovatka se zvětší a proudový odpor bude malý, což znamená, že kolektorový proud bude protékat kolektorovým přechodem Ik. A pak více tento proud bude jasnější lampa bude svítit.

Žárovka bude také hořet, pokud je součástí emitorového spojovacího obvodu. Níže uvedený obrázek ukazuje přesně tuto verzi schématu.

A nyní mírně změníme obvod a bázi tranzistoru VT1 připojit k Plus zdroj energie. V tomto případě lampa nebude hořet, protože jsme zahrnuli p-n přechod tranzistoru zvrátit směr. A to znamená, že p-n odpor přechod se stal skvělý a protéká jím jen velmi malá zpětný proud kolektor Ikbo neschopný vlákna žárovky EL. Ve většině případů tento proud nepřesahuje několik mikroampérů.

A abychom si to konečně ověřili, uvažujeme opět obvod s tranzistorem znázorněným jako polovodičová deska.

Elektrony umístěné v regionu základny, se přesune do Plus zdroj energie, vzdalující se od p-n přechodu. díry v oblasti kolektor, se také vzdálí od p-n přechodu a přesune se do negativní napájecí sloup. V důsledku toho je hranice regionů jakoby se rozšíří, což má za následek vytvoření zóny ochuzené o díry a elektrony, která bude poskytovat velkou odolnost vůči proudu.

Ale protože v každé z oblastí základny a kolektoru jsou Méně důležitý nosiče náboje, pak malé výměna elektrony a díry mezi oblastmi se budou stále vyskytovat. Kolektorovým přechodem tedy poteče proud mnohonásobně menší než stejnosměrný a tento proud nebude stačit k rozsvícení vlákna žárovky.

2. Tranzistorový provoz ve spínacím režimu.

Udělejme další experiment ukazující jeden z provozních režimů tranzistoru.
Mezi kolektorem a emitorem tranzistoru zapneme sériově zapojený zdroj energie a stejnou žárovku. Připojíme plus zdroje energie k emitoru a mínus přes vlákno lampy ke kolektoru. Lampa nesvítí. Proč?

Všechno je velmi jednoduché: pokud přivedete napájecí napětí mezi emitor a kolektor, pak pro jakoukoli polaritu bude jeden z přechodů v propustném směru a druhý v opačném směru a bude rušit průchod proudu. To není těžké zjistit, když se podíváte na následující obrázek.

Obrázek ukazuje, že je zahrnut přechod báze emitoru a emitoru Přímo směru a je otevřená a připravená přijmout neomezený počet elektronů. Přechod mezi základnou kolektoru a kolektorem je naopak zahrnut zvrátit směru a brání průchodu elektronů do báze.

Z toho vyplývá, že většina nosičů náboje je v oblasti emitoru díry, odpuzované plusem zdroje energie, spěchají do oblasti báze a tam se vzájemně absorbují (rekombinují) s hlavními nosiči náboje v bázi elektrony. V okamžiku saturace, kdy na žádné straně nezůstanou volné nosiče náboje, se jejich pohyb zastaví, což znamená, že přestane procházet proud. Proč? Protože ze strany kolektoru nebude makeup elektrony.

Ukazuje se, že hlavní nosiče náboje v kolektoru díry přitahován záporným pólem zdroje energie a některé z nich jsou vzájemně absorbovány elektrony přicházející z mínusové strany napájecího zdroje. A to v okamžiku nasycení, kdy na obou stranách nezbývá volný, uvolnit nosiče náboje, díry, díky své převaze v oblasti kolektoru, budou blokovat další průchod elektronů do báze.

Mezi kolektorem a základnou se tak vytvoří zóna ochuzená o díry a elektrony, která bude poskytovat velký odpor proudu.

Samozřejmě, díky magnetické pole a tepelných účinků, bude stále protékat slabý proud, ale síla tohoto proudu je tak malá, že není schopen zahřát vlákno žárovky.

Nyní přidejte do diagramu drátová propojka a uzavřeme základnu s emitorem k ní. Žárovka obsažená v kolektorovém obvodu tranzistoru se opět nerozsvítí. Proč?

Protože při uzavření báze a emitoru propojkou se z kolektorového přechodu stane pouze dioda, na kterou zvrátit Napětí. Tranzistor je v sepnutém stavu a protéká jím jen malý zpětný kolektorový proud. Ikbo.

A nyní ještě trochu změníme obvod a přidáme rezistor Rb odpor 200 - 300 Ohm, a jiný zdroj napětí GB ve formě prstové baterie.
Připojte zápornou baterii přes odpor Rb s tranzistorovou bází a plus baterie s emitorem. Lampa svítí.

Lampa se rozsvítila, protože jsme připojili baterii mezi základnu a emitor, a tím jsme ji připojili ke spoji emitoru Přímo uvolnit napětí. Spojení emitoru se otevřelo a prošlo jím rovný proud, který otevřel kolektorový přechod tranzistoru. Tranzistor se otevřel a podél obvodu emitor-základna-kolektor kapací kolektorový proud Ik, mnohonásobně větší proud obvodu základna emitoru. A díky tomuto proudu se žárovka rozsvítila.

Pokud změníme polaritu baterie a aplikujeme plus na základnu, uzavře se přechod emitoru a s ním se uzavře přechod kolektoru. Tranzistorem bude protékat zpětný kolektorový proud Ikbo a lampa zhasne.

Rezistor Rb omezuje proud v základním obvodu. Pokud proud není omezen a všech 1,5 voltů je aplikováno na základnu, pak přes přechod emitoru proteče příliš mnoho. vysoký proud, což může mít za následek tepelný průraz přechod a tranzistor selže. Zpravidla pro germanium tranzistorů, spouštěcí napětí není větší než 0,2 volt a pro křemík už ne 0,7 volt.

A znovu budeme analyzovat stejný obvod, ale představíme tranzistor ve formě polovodičové desky.

Když je na bázi tranzistoru přivedeno spouštěcí napětí, emitor přechod a volné otvory z emitoru se začnou vzájemně pohlcovat elektrony základny, což vytváří malý dopředný základní proud Ib.

Ale ne všechny díry zavedené z emitoru do báze se rekombinují s jeho elektrony. Obvykle je základní plocha hotová tenký a při výrobě tranzistorů struktury koncentrace p-n-p díry v emitor a kolektor dělat mnohonásobně větší, než je koncentrace elektronů v základna, proto je pouze malá část děr absorbována základními elektrony.

Převážná část otvorů emitoru prochází bází a působením vyššího záporného napětí působícího v kolektoru spadá a již spolu s otvory kolektoru se dostává ke svému zápornému kontaktu, kde je vzájemně pohlcována vstupními elektrony. záporný pól zdroje energie GB.

V důsledku toho odpor kolektorového obvodu emitor-základna-kolektor klesá a protéká v něm přímý kolektorový proud Ik mnohonásobek základního proudu Ibřetězy základna emitoru.

Jak více více otvory jsou zavedeny z emitoru do základny, významnější proudu v kolektorovém okruhu. A naopak méně odblokovací napětí na základně, méně proudu v kolektorovém okruhu.

Pokud by v době provozu tranzistoru byl v obvodech báze a kolektoru zařazen miliampérmetr, pak by při uzavřeném tranzistoru nebyly v těchto obvodech prakticky žádné proudy.

S otevřeným tranzistorem proud báze Ib by byl 2-3 mA a kolektorový proud Ik bude kolem 60-80 mA. To vše naznačuje, že tranzistor může být proudový zesilovač.

V těchto experimentech byl tranzistor v jednom ze dvou stavů: otevřený nebo zavřený. K přepnutí tranzistoru z jednoho stavu do druhého došlo působením spouštěcího napětí na bázi Ub. Tento typ tranzistoru se nazývá přepínací režim nebo klíč. Tento režim činnosti tranzistoru se používá v přístrojích a automatizačních zařízeních.

Toto dokončíme a v další části rozebereme činnost tranzistoru na příkladu jednoduchého zesilovače audio frekvence sestaveného na jediném tranzistoru.
Hodně štěstí!

Literatura:

1. Borisov V.G. - Mladý radioamatér. 1985
2. E. Iceberg - Tranzistor? .. Je to velmi jednoduché! 1964

Pokud se vám článek líbil, sdílejte ho se svými přáteli:

35 komentářů

bipolární tranzistor.

bipolární tranzistor- elektronické polovodičové zařízení, jeden z typů tranzistorů, určené k zesilování, generování a převádění elektrických signálů. Tranzistor se nazývá bipolární, protože dva typy nosičů náboje se současně účastní provozu zařízení - elektrony a díry. V tomto se liší od jednopolární(field-effect) tranzistor, na kterém se podílí pouze jeden typ nosičů náboje.

Princip činnosti obou typů tranzistorů je podobný činnosti vodního ventilu, který reguluje průtok vody, tranzistorem prochází pouze tok elektronů. U bipolárních tranzistorů procházejí zařízením dva proudy - hlavní "velký" proud a řídící "malý" proud. Výkon hlavního proudu závisí na výkonu ovládání. U tranzistorů s efektem pole prochází zařízením pouze jeden proud, jehož výkon závisí na elektromagnetickém poli. V tomto článku se budeme podrobněji zabývat fungováním bipolárního tranzistoru.

Bipolární tranzistorové zařízení.

Bipolární tranzistor se skládá ze tří polovodičových vrstev a dvou PN přechodů. Rozlišujte PNP a NPN tranzistory podle typu prokládání dírová a elektronová vodivost. Jsou jako dva dioda spojeny tváří v tvář nebo naopak.

Bipolární tranzistor má tři kontakty (elektrody). Kontakt vycházející z centrální vrstvy se nazývá základna (základna). Koncové elektrody se nazývají kolektor a emitor (kolektor a emitor). Základní vrstva je vzhledem ke kolektoru a emitoru velmi tenká. Kromě toho nejsou oblasti polovodičů na okrajích tranzistoru symetrické. Polovodičová vrstva na straně kolektoru je o něco silnější než na straně emitoru. To je nezbytné pro správnou funkci tranzistoru.

Činnost bipolárního tranzistoru.

Zvažte fyzikální procesy, které se vyskytují během provozu bipolárního tranzistoru. Vezměme si jako příklad model NPN. Princip činnosti tranzistoru PNP je podobný, pouze polarita napětí mezi kolektorem a emitorem bude opačná.

Jak již bylo uvedeno v článek o typech vedení v polovodičích, v látce typu P jsou kladně nabité ionty - díry. Látka typu N je nasycena záporně nabitými elektrony. V tranzistoru je koncentrace elektronů v oblasti N mnohem vyšší než koncentrace děr v oblasti P.

Připojte zdroj napětí mezi kolektor a emitor V CE (V CE). Jeho působením se elektrony z horní části N začnou přitahovat do plusu a shromažďovat se v blízkosti kolektoru. Proud však nemůže téci, protože elektrické pole zdroje napětí nedosáhne emitoru. Tomu brání silná vrstva kolektorového polovodiče plus vrstva základního polovodiče.

Nyní připojte napětí mezi bázi a emitor V BE , ale mnohem nižší než V CE (pro křemíkové tranzistory je minimální požadované V BE 0,6 V). Vzhledem k tomu, že vrstva P je velmi tenká, plus zdroj napětí připojený k základně bude schopen "dosáhnout" svým elektrickým polem do oblasti N emitoru. Při jeho působení půjdou elektrony do základny. Některé z nich začnou vyplňovat otvory, které se tam nacházejí (rekombinovat). Druhá část pro sebe nenajde volný otvor, protože koncentrace děr v základně je mnohem nižší než koncentrace elektronů v emitoru.

V důsledku toho je centrální vrstva báze obohacena o volné elektrony. Většina z nich půjde směrem ke kolektoru, protože tam je napětí mnohem vyšší. To je také usnadněno velmi malou tloušťkou středové vrstvy. Nějaká část elektronů, i když mnohem menší, bude stále proudit směrem k plusu báze.

Výsledkem jsou dva proudy: malý - ze základny do emitoru I BE a velký - z kolektoru do emitoru I CE.

Pokud se napětí báze zvýší, pak se ve vrstvě P nahromadí ještě více elektronů. V důsledku toho se základní proud mírně zvýší a kolektorový proud se výrazně zvýší. Takto, s malou změnou základního proudu I B , kolektorový proud I se silně mění Z. Tak to chodí zesílení signálu v bipolárním tranzistoru. Poměr kolektorového proudu I C k proudu báze I B se nazývá proudový zisk. Označeno β , hfe nebo h21e v závislosti na specifikách výpočtů prováděných s tranzistorem.

Nejjednodušší bipolární tranzistorový zesilovač

Podívejme se podrobněji na princip zesílení signálu v elektrické rovině pomocí obvodu jako příkladu. Předem udělám výhradu, že takové schéma není úplně správné. Nikdo nepřipojuje zdroj stejnosměrného napětí přímo ke zdroji střídavého napětí. Ale v tomto případě bude snazší a jasnější pochopit samotný mechanismus zesílení pomocí bipolárního tranzistoru. Také samotná výpočetní technika v příkladu níže je poněkud zjednodušena.

1. Popis hlavních prvků řetězce

Řekněme tedy, že máme tranzistor se ziskem 200 (β = 200). Ze strany kolektoru připojíme poměrně výkonný zdroj 20V, díky jehož energii dojde k zesílení. Ze strany báze tranzistoru připojíme slabý napájecí zdroj 2V. Zapojte zdroj do série. střídavé napětí ve tvaru sinusu, s amplitudou kmitání 0,1V. Toto bude signál, který má být zesílen. Rezistor Rb v blízkosti základny je potřebný k omezení proudu přicházejícího ze zdroje signálu, který má obvykle nízký výkon.

2. Výpočet vstupního základního proudu I b

Nyní spočítáme základní proud Ib. Protože se zabýváme střídavým napětím, musíme vypočítat dvě hodnoty proudu - při maximálním napětí (V max) a minimálním (V min). Nazvěme tyto aktuální hodnoty, respektive - I bmax a I bmin.

Abyste mohli vypočítat proud báze, musíte znát napětí báze-emitor V BE. Mezi bází a emitorem je jeden PN přechod. Ukazuje se, že základní proud se na své cestě „setká“ s polovodičovou diodou. Napětí, při kterém se polovodičová dioda začne vodit, je asi 0,6V. Nebudeme zacházet do detailů proudově-napěťová charakteristika diody, a pro jednoduchost výpočtů si vezmeme přibližný model, podle kterého je napětí na proudově vodivé diodě vždy 0,6V. To znamená, že napětí mezi bází a emitorem je V BE = 0,6V. A jelikož je emitor spojen se zemí (V E = 0), je napětí ze základny k zemi také 0,6V (V B = 0,6V).

Vypočítejme I bmax a I bmin pomocí Ohmova zákona:

2. Výpočet výstupního proudu kolektoru I Z

Nyní, když známe zisk (β = 200), můžeme snadno vypočítat maximální a minimální hodnoty kolektorového proudu (I cmax a I cmin).

3. Výpočet výstupního napětí V ven

Přes rezistor Rc protéká kolektorový proud, který jsme již vypočítali. Zbývá dosadit hodnoty:

4. Analýza výsledků

Jak je vidět z výsledků, VCmax se ukázalo být menší než VCmin. Je to proto, že napětí na V Rc je odečteno od napájecího napětí VCC. To však ve většině případů nevadí, protože nás zajímá proměnná složka signálu - amplituda, která se zvýšila z 0,1V na 1V. Frekvence a sinusový průběh se nezměnily. Samozřejmě, desetinásobný poměr V out / V není zdaleka nejlepším indikátorem pro zesilovač, ale je docela vhodný pro ilustraci procesu zesílení.

Pojďme si tedy shrnout princip fungování zesilovače na bipolárním tranzistoru. Bází protéká proud Ib, který nese konstantní a proměnnou složku. Konstantní složka je potřebná k tomu, aby PN přechod mezi bází a emitorem začal vést - „otevřel se“. Proměnnou složkou je ve skutečnosti samotný signál (užitečná informace). Síla proudu kolektor-emitor uvnitř tranzistoru je výsledkem vynásobení proudu báze zesílením β. Napětí na rezistoru Rc nad kolektorem je zase výsledkem násobení zesíleného kolektorového proudu hodnotou rezistoru.

Výstup V out tedy přijímá signál se zvýšenou amplitudou kmitů, ale se zachovaným tvarem a frekvencí. Je důležité zdůraznit, že tranzistor odebírá energii pro zesílení z napájecího zdroje VCC. Pokud napájecí napětí nestačí, tranzistor nebude schopen plně pracovat a výstupní signál může být zkreslený.

Provozní režimy bipolárního tranzistoru

V souladu s úrovněmi napětí na elektrodách tranzistoru existují čtyři režimy jeho činnosti:

Režim odříznutí.

Aktivní režim (aktivní režim).

Režim saturace.

Reverzní režim.

Režim cutoff

Když je napětí báze-emitor nižší než 0,6V - 0,7V, PN přechod mezi bází a emitorem je uzavřen. V tomto stavu nemá tranzistor žádný proud báze. V důsledku toho také nebude existovat žádný kolektorový proud, protože v základně nejsou žádné volné elektrony připravené k pohybu směrem ke kolektorovému napětí. Ukázalo se, že tranzistor je jakoby uzamčen a říkají, že je uvnitř cutoff režim.

Aktivní režim

V aktivní režim napětí na bázi je dostatečné k otevření PN přechodu mezi bází a emitorem. V tomto stavu má tranzistor základní a kolektorové proudy. Kolektorový proud se rovná základnímu proudu vynásobenému zesílením. To znamená, že aktivní režim je normální provozní režim tranzistoru, který se používá pro zesílení.

Režim saturace

Někdy může být základní proud příliš velký. Výsledkem je, že napájecí výkon prostě nestačí k zajištění takového kolektorového proudu, který by odpovídal zesílení tranzistoru. V saturačním režimu bude kolektorový proud maximum, které může zdroj poskytnout, a nebude ovlivněn proudem báze. V tomto stavu není tranzistor schopen zesílit signál, protože kolektorový proud nereaguje na změny proudu báze.

V saturačním režimu je vodivost tranzistoru maximální a je vhodnější pro funkci spínače (klíče) ve stavu "zapnuto". Stejně tak v režimu cutoff je vodivost tranzistoru minimální a tomu odpovídá i spínač ve stavu „vypnuto“.

Inverzní režim

V tomto režimu hraje roli přepínač kolektoru a emitoru: PN přechod kolektoru je předepjatý dopředu a přechod emitoru je obrácený. V důsledku toho proud teče ze základny do kolektoru. Kolektorová polovodičová oblast není symetrická k emitoru a zisk v inverzním režimu je nižší než v normálním aktivním režimu. Konstrukce tranzistoru je provedena tak, aby v aktivním režimu pracoval co nejefektivněji. Proto se v inverzním režimu tranzistor prakticky nepoužívá.

Základní parametry bipolárního tranzistoru.

Aktuální zisk- poměr kolektorového proudu I C k proudu báze I B . Označeno β , hfe nebo h21e, v závislosti na specifikách výpočtů prováděných s tranzistory.

β je konstantní hodnota pro jeden tranzistor a závisí na fyzické struktuře zařízení. Vysoký zisk se počítá ve stovkách jednotek, nízký - v desítkách. U dvou samostatných tranzistorů stejného typu, i když byly během výroby „sousedy podél potrubí“, se β může mírně lišit. Tato vlastnost bipolárního tranzistoru je možná nejdůležitější. Pokud lze ve výpočtech často zanedbat ostatní parametry zařízení, pak je proudový zisk téměř nemožný.

Vstupní impedance- odpor v tranzistoru, který se "setká" s proudem báze. Označeno R v (R v). Čím větší, tím lepší pro zesilovací vlastnosti zařízení, protože na straně základny je obvykle slabý zdroj signálu, ze kterého musíte odebírat co nejméně proudu. Ideální možností je, když je vstupní odpor roven nekonečnu.

Rin pro průměrný bipolární tranzistor je několik stovek KΩ (kiloohmů). Zde bipolární tranzistor velmi ztrácí na tranzistor s efektem pole, kde vstupní odpor dosahuje stovek GΩ (gigaohmů).

výstupní vodivost- vodivost tranzistoru mezi kolektorem a emitorem. Čím větší je výstupní vodivost, tím větší proud kolektor-emitor bude schopen procházet tranzistorem při menším výkonu.

Také se zvýšením výstupní vodivosti (nebo snížením výstupní impedance) se zvyšuje maximální zatížení, které zesilovač snese s malou ztrátou celkového zisku. Pokud například tranzistor s nízkou výstupní vodivostí zesílí signál 100krát bez zátěže, pak při připojení zátěže 1KΩ zesílí již pouze 50krát. Tranzistor se stejným ziskem, ale vyšší výstupní vodivostí bude mít menší pokles zisku. Ideální možností je, když je výstupní vodivost rovna nekonečnu (nebo výstupní odpor Rout \u003d 0 (Rout \u003d 0)).

Tranzistor je zařízení, které pracuje na polovodičích s elektronickou náplní. Je určen ke konverzi a zesilování elektrických signálů. Existují dva typy zařízení: a unipolární tranzistor neboli pole.

Pokud v tranzistoru pracují současně dva typy nosičů náboje – díry a elektrony, pak se nazývá bipolární. Pokud v tranzistoru funguje pouze jeden typ náboje, pak je unipolární.

Představte si fungování obyčejného vodovodního kohoutku. Otočení ventilu - průtok vody se zvýšil, otočení opačným směrem - průtok se snížil nebo zastavil. V praxi jde o princip činnosti tranzistoru. Jen místo vody jím protéká proud elektronů. Princip činnosti tranzistoru bipolárního typu je charakteristický tím, že tímto elektronickým zařízením procházejí dva typy proudu. Dělí se na velké, neboli hlavní a malé, neboli manažerské. Navíc výkon řídicího proudu ovlivňuje výkon hlavního. Zvažte princip jeho fungování se liší od ostatních. Projde pouze jedním, který závisí na prostředí

Bipolární tranzistor je vyroben ze 3 vrstev polovodiče a také, což je nejdůležitější, ze dvou PN přechodů. Je nutné rozlišovat mezi PNP a NPN přechody, a tedy tranzistory. V těchto polovodičích dochází ke střídání elektronového a děrového vedení.

Bipolární tranzistor má tři piny. Jedná se o základnu, kontakt vycházející z centrální vrstvy a dvě elektrody na okrajích - emitor a kolektor. Ve srovnání s těmito koncovými elektrodami je základní vrstva velmi tenká. Na okrajích tranzistoru není oblast polovodiče symetrická. Pro správnou funkci tohoto zařízení musí být polovodičová vrstva umístěná na straně kolektoru o něco silnější než strana emitoru.

Principy činnosti tranzistoru jsou založeny na fyzikálních procesech. Pojďme pracovat s modelem PNP. Fungování modelu NPN bude podobné, s výjimkou polarity napětí mezi hlavními prvky, jako je kolektor a emitor. Bude ukazovat opačným směrem.

Látka typu P obsahuje díry nebo kladně nabité ionty. Hmota typu N se skládá ze záporně nabitých elektronů. V tranzistoru, který uvažujeme, je počet děr v oblasti P mnohem větší než počet elektronů v oblasti N.

Když je zdroj napětí zapojen mezi části, jako je emitor a kolektor, principy činnosti tranzistoru jsou založeny na skutečnosti, že otvory se začínají přitahovat k pólu a shromažďovat se v blízkosti emitoru. Ale není tam žádný proud. Elektrické pole ze zdroje napětí se nedostane do kolektoru kvůli silné vrstvě emitorového polovodiče a vrstvě základního polovodiče.
Poté připojíme zdroj napětí s jinou kombinací prvků, a to mezi bázi a emitor. Nyní díry směřují k základně a začnou interagovat s elektrony. Střední část základny je prosycena otvory. Výsledkem jsou dva proudy. Velké - od emitoru ke kolektoru, malé - od základny k emitoru.

Se zvýšením napětí báze bude ve vrstvě N ještě více děr, proud báze se zvýší a proud emitoru se mírně zvýší. To znamená, že s malou změnou proudu báze se proud emitoru poměrně vážně zvyšuje. Výsledkem je nárůst signálu v bipolárním tranzistoru.

Zvažte principy fungování tranzistoru v závislosti na režimech jeho provozu. Existují normální aktivní režim, inverzní aktivní režim, režim saturace, režim cutoff.
Když je aktivní, přechod emitoru je otevřený a přechod kolektoru je uzavřen. V reverzním režimu se vše děje naopak.

Uvažujme spínací obvod tranzistoru se společným emitorem.
- již samotný termín názvu této inkluze vypovídá o specifikách tohoto schématu. Společný emitor, a v krátkosti je to OE, znamená skutečnost, že vstup tohoto obvodu a výstup mají společný emitor.
Zvažte schéma:

v tomto zapojení vidíme dva napájecí zdroje, prvních 1,5 voltů je použito jako vstupní signál pro tranzistor a celý obvod. Druhý zdroj je 4,5V, jeho úlohou je napájet tranzistor a celý obvod. Obvodový prvek Rn je zátěž tranzistoru nebo jednodušeji spotřebiče.
Nyní se podívejme na samotnou činnost tohoto obvodu: 1,5 V napájecí zdroj slouží jako vstupní signál pro tranzistor, vstupuje do báze tranzistoru a otevírá jej. Pokud vezmeme v úvahu celý cyklus průchodu základního proudu, bude to takto: proud prochází z plusu do mínusu, to znamená, že na základě zdroje 1,5 V, konkrétně ze svorky +, proud prochází společný emitor procházející základnou a uzavře svůj obvod na svorce baterie 1,5 V. V okamžiku, kdy proud prochází bází, je tranzistor otevřený, čímž tranzistor umožňuje druhému napájecímu zdroji 4,5 V napájet Rn. podívejme se na tok proudu z druhého 4,5 voltového zdroje. Když je tranzistor otevřen vstupním proudem báze, proud protéká emitorem tranzistoru ze zdroje 4,5 V a vystupuje z kolektoru přímo do zátěže Rn.
Zisk se rovná poměru kolektorového proudu k proudu báze a může obvykle dosahovat desítek až několika stovek. Tranzistor zapojený podle obvodu se společným emitorem může teoreticky poskytnout maximální zesílení signálu z hlediska výkonu ve srovnání s jinými možnostmi zapnutí tranzistoru.
Nyní zvažte obvod pro zapnutí tranzistoru se společným kolektorem:



Na tomto schématu vidíme, že na vstupu a výstupu tranzistoru je společný kolektor. Proto se tento obvod nazývá se společným kolektorem OK.
Podívejme se na jeho práci: stejně jako v předchozím obvodu vstupní signál dorazí na bázi (v našem případě je to základní proud) otevře tranzistor. Při otevření tranzistoru proud z baterie 4,5 V prochází z vývodu baterie + přes zátěž Rn, vstupuje do emitoru tranzistoru, prochází kolektorem a končí jeho kruh. Vstup kaskády s tímto zařazením OK má vysoký odpor, obvykle od desetin megaohmu do několika megaohmů díky tomu, že kolektorový přechod tranzistoru je uzamčen. A výstupní impedance kaskády je naopak malá, což umožňuje použít takové kaskády k přizpůsobení předchozí kaskády zátěži. Kaskáda s tranzistorem zapojeným podle společného kolektorového obvodu nezesiluje napětí, ale zesiluje proud (obvykle 10 ... 100krát). K těmto detailům se vrátíme v následujících článcích, protože není možné pokrýt vše a všechny najednou.
Uvažujme spínací obvod tranzistoru se společnou bází.



Již název OB nám nyní mnohé napoví - znamená, že zapnutím tranzistoru je společná báze ohledně vstupu a výstupu tranzistoru.
V tomto obvodu je vstupní signál přiveden mezi bázi a emitor - k čemuž nám slouží baterie o nominální hodnotě 1,5 V, proud prochází svým cyklem od plusu přes emitor tranzistoru po jeho bázi, čímž otevření tranzistoru pro průchod napětí z kolektoru na zátěž Rн. Vstupní impedance kaskády je malá a pohybuje se většinou v jednotkách až stovkách ohmů, což je přičítáno nevýhodě popsaného zapínání tranzistoru. Kromě toho jsou pro provoz kaskády s tranzistorem zapojeným podle obvodu společné báze potřeba dva samostatné napájecí zdroje a proudový zisk kaskády je menší než jedna. Napěťové zesílení kaskády často dosahuje desítek až několika setkrát.
Zde jsme zvažovali tři tranzistorové spínací obvody, pro rozšíření znalostí mohu přidat následující:
Čím vyšší je frekvence signálu na vstupu tranzistorového stupně, tím nižší je proudové zesílení.
Kolektorový přechod tranzistoru má vysoký odpor. Zvýšení frekvence vede ke snížení reaktivní kapacity kolektorového přechodu, což vede k jeho výraznému posunu a zhoršení zesilovacích vlastností kaskády.

Tranzistor patří do kategorie polovodičových součástek. V elektrotechnice se používá jako generátor a zesilovač elektrických kmitů. Základem zařízení je krystal umístěný v pouzdře. Pro výrobu krystalu se používá speciální polovodičový materiál, který je svými vlastnostmi v mezipoloze mezi izolantem a vodičem. Tranzistor se používá v rádiu a elektronické obvody. Tato zařízení mohou být Každý z nich má své vlastní parametry a vlastnosti.

Vlastnosti bipolárních tranzistorů

Elektrický proud v bipolárních tranzistorech je tvořen elektrickými náboji s kladnou a zápornou polaritou. Díry mají kladnou polaritu, zatímco elektrony mají zápornou polaritu. Pro tento typ zařízení se používají krystaly germania nebo křemíku, které mají individuální vlastnosti, které se berou v úvahu při vytváření elektronických obvodů.

Základem krystalu jsou ultračisté materiály. K nim se přidávají speciální nečistoty v přesném dávkování. Právě ony ovlivňují výskyt elektronového nebo děrového vedení v krystalu. Označují se jako n- nebo p-vodivost. Dochází k vytvoření báze, která je jednou z elektrod. Speciální nečistoty vnesené do povrchu krystalu mění vodivost báze na opačnou hodnotu. V důsledku toho se tvoří zóny n-p-n nebo p-n-p, ke kterému se váží závěry. Vznikne tak tranzistor.

Zdroj nosičů náboje se nazývá emitor a kolektor nosiče je kolektor. Mezi nimi je zóna, která funguje jako základna. Svorky přístroje jsou pojmenovány podle připojených elektrod. Když do emitoru dorazí vstupní signál ve formě malého elektrického napětí, v obvodu mezi ním a kolektorem poteče proud. Forma tohoto proudu se shoduje se vstupním signálem, ale jeho hodnota se výrazně zvyšuje. To jsou právě zesilovací vlastnosti tranzistoru.

Činnost tranzistoru s efektem pole

U tranzistorů s efektem pole se směrový pohyb elektronů nebo děr tvoří pod vlivem elektrické pole, který vzniká na třetí elektrodě přiloženým napětím. Nosiče vycházejí z jedné elektrody, proto se nazývá zdroj. Druhá elektroda, která přijímá náboje, se nazývá odtok. Třetí elektroda, která řídí pohyb částic, se nazývá brána. Vodivá část, omezená odtokem a zdrojem, se nazývá kanál, takže tato zařízení jsou také známá jako kanálová zařízení. Odpor kanálu se mění působením napětí generovaného na hradle. Tento faktor ovlivňuje elektrický proud protékající kanálem.

Typ nosičů náboje ovlivňuje výkon. V n-kanálu dochází k usměrněnému pohybu elektronů a v p-kanálu se pohybují díry. Proud se tedy pod působením nosičů objevuje pouze s jedním znakem. To je hlavní rozdíl mezi polními a bipolárními tranzistory.

Principem činnosti každého tranzistoru s efektem pole je unipolární proud, vyžaduje konstantní napětí poskytnout počáteční offset. Hodnota polarity závisí na typu kanálu a napětí je spojeno s jedním nebo druhým typem zařízení. Obecně jsou spolehlivé v provozu, mohou pracovat v širokém frekvenčním rozsahu a mají velkou vstupní impedanci.