Opimme kuinka transistori toimii yleisesti ottaen harkittuja valmistustekniikoita germanium ja piitä transistorit ja selvitti kuinka ne on merkitty.

Tänään suoritamme useita kokeita ja varmistamme, että bipolaarinen transistori todella koostuu kaksi diodia kytketty takaisin toisiinsa ja että transistori on signaalin vahvistin.

Tarvitsemme pienitehoisen germaniumtransistorin p-n-p rakenteet MP39 - MP42 -sarjan hehkulamppu, jonka jännite on 2,5 volttia ja virtalähde 4 - 5 volttia. Yleisesti ottaen aloitteleville radioamatööreille suosittelen pienen säädettävän kokoamista, jolla saat virtaa suunnittelullesi.

1. Transistori koostuu kahdesta diodista.

Tämän tarkistamiseksi kootaan pieni piiri: transistorin pohja VT1 kytke virtalähteen miinus ja kollektorin lähtö johonkin hehkulampun lähdöistä EL. Nyt, jos lampun toinen liitin on kytketty virtalähteen plus-liittimeen, lamppu syttyy.

Lamppu syttyi, koska liitimme transistorin kollektoriliittimeen suoraan- myötäjännite, joka avasi kollektoriliitoksen ja virtasi sen läpi tasavirta keräilijä Ik. Tämän virran suuruus riippuu resistanssista säie lamput ja sisäinen vastus virtalähde.

Ja nyt tarkastellaan samaa piiriä, mutta kuvaamme transistorin puolijohdelevyn muodossa.

Tärkeimmät varauksen kantajat pohjassa elektroneja, ylittää p-n-liitoksen, putoaa reiän alueelle keräilijä ja muuttua merkityksettömäksi. Vähäisiksi tulleet emäselektronit absorboivat enemmistön kantoaaltoja kollektorin reikäalueella reikiä. Samalla tavalla kollektorialueelta tulevat reiät, jotka putoavat pohjan elektronialueelle, muuttuvat pienemmiksi ja absorboivat ne pohjassa oleviin varauksenkantajiin. elektroneja.

Virtalähteen negatiiviseen napaan kytketty pohjanasta toimii toimia lähes rajaton määrä elektroneja, täydentää elektronien hajoamista perusalueelta. Ja kollektorin kosketin, joka on kytketty virtalähteen positiiviseen napaan lampun hehkulangan kautta, pystyy hyväksyä sama määrä elektroneja, minkä ansiosta alueen reikien pitoisuus palautuu pohjat.

Johtavuus siis p-n risteys tulee suureksi ja virran vastus on pieni, mikä tarkoittaa, että kollektorivirta kulkee kollektoriliitoksen läpi Ik. Ja kuin lisää tämä virta tulee olemaan kirkkaampi lamppu palaa.

Lamppu palaa myös, jos se on mukana emitterin kytkentäpiirissä. Alla oleva kuva näyttää täsmälleen tämän piirin version.

Ja nyt muutamme hieman transistorin piiriä ja kantaa VT1 Yhdistää plus virtalähde. Tässä tapauksessa lamppu ei pala, koska sisällytimme transistorin p-n-liitoksen käänteinen suunta. Ja tämä tarkoittaa sitä p-n vastus siirtymisestä on tullut loistava ja sen läpi virtaa vain hyvin pieni käänteinen virta keräilijä Ikbo ei pysty hehkulampun hehkulankaa EL. Useimmissa tapauksissa tämä virta ei ylitä muutamaa mikroampeeria.

Ja varmistaaksemme tämän lopullisesti, harkitsemme jälleen piiriä, jossa on puolijohdelevynä kuvattu transistori.

Elektronit sijaitsevat alueella pohjat, muuttaa paikkaan plus virtalähde, siirtymässä pois p-n-liitoksesta. reikiä alueella keräilijä, siirtyy myös pois p-n-risteyksestä ja siirtyy kohtaan negatiivinen virtalähde napa. Tämän seurauksena alueiden raja on ikään kuin laajenee, mikä johtaa vyöhykkeen muodostumiseen, jossa on tyhjiä reikiä ja elektroneja, mikä tarjoaa suuren vastuksen virralle.

Mutta koska jokaisella alustan ja keräimen alueella on alaikäinen varauksenkuljettajia, sitten pieniä vaihto elektroneja ja reikiä alueiden välillä esiintyy edelleen. Siksi kollektoriliitoksen läpi kulkee monta kertaa tasavirtaa pienempi virta, eikä tämä virta riitä valaisemaan lampun hehkulankaa.

2. Transistorin toiminta kytkentätilassa.

Tehdään toinen koe, joka näyttää yhden transistorin toimintatiloista.
Transistorin kollektorin ja emitterin välillä kytkemme päälle sarjaan kytketyn virtalähteen ja saman hehkulampun. Yhdistämme virtalähteen plus-puolen emitteriin ja miinuksen lampun hehkulangan kautta kerääjään. Lamppu ei syty. Miksi?

Kaikki on hyvin yksinkertaista: jos käytät syöttöjännitettä emitterin ja kollektorin välille, niin minkä tahansa napaisuuden kohdalla yksi siirtymistä on eteenpäin ja toinen vastakkaiseen suuntaan ja häiritsee virran kulkua. Tätä ei ole vaikea nähdä, jos katsot seuraavaa kuvaa.

Kuvasta näkyy, että emitterikanta-emitteriliitos on mukana suoraan suunnassa ja on avoin ja valmis vastaanottamaan rajoittamattoman määrän elektroneja. Päinvastoin, kollektorin kanta-kollektori-liitos sisältyy käänteinen suuntaan ja estää elektronien kulkeutumisen kantaan.

Tästä seuraa, että suurin osa varauksenkantajista on emitterialueella reikiä virtalähteen plussan torjumina ryntäävät perusalueelle ja siellä ne absorboivat (rekombinoituvat) keskenään pohjan päävarauksenkuljettajien kanssa. elektroneja. Kyllästymishetkellä, kun kummallakaan puolella ei ole vapaita varauksenkuljettajia, niiden liike pysähtyy, mikä tarkoittaa, että virta lakkaa kulkemasta. Miksi? Koska keräimen puolelta ei tule meikki elektroneja.

Osoittautuu, että keräilijän tärkeimmät varauksenkuljettajat reikiä virtalähteen negatiivinen napa vetää puoleensa, ja osa niistä absorboituu keskenään elektroneja tulee virtalähteen miinuspuolelta. Ja kyllästymisen hetkellä, kun molemmilla puolilla ei ole jäljellä vapaa Varauksenkuljettajat, reiät, koska ne ovat vallitsevia kollektorialueella, estävät elektronien edelleen kulkeutumisen pohjalle.

Siten kollektorin ja alustan väliin muodostuu rei'istä ja elektroneista tyhjentynyt vyöhyke, joka tarjoaa suuren vastuksen virralle.

Tietysti kiitos magneettikenttä ja lämpövaikutuksista, niukka virta kulkee edelleen, mutta tämän virran voimakkuus on niin pieni, että se ei pysty lämmittämään lampun hehkulankaa.

Lisää nyt kaavioon lanka jumpperi ja suljemme tukikohdan emitterin kanssa. Transistorin kollektoripiiriin kuuluva hehkulamppu ei taas syty. Miksi?

Koska kun kanta ja emitteri suljetaan jumpperilla, kollektoriliitoksesta tulee pelkkä diodi, johon käänteinen Jännite. Transistori on suljetussa tilassa ja sen läpi kulkee vain pieni käänteinen kollektorivirta. Ikbo.

Ja nyt muutamme piiriä hieman enemmän ja lisäämme vastuksen Rb vastus 200 - 300 ohmia ja toinen jännitelähde GB sormipariston muodossa.
Liitä akku miinus vastuksen kautta Rb transistoripohjalla ja plus akut emitterillä. Lamppu palaa.

Lamppu syttyi, koska liitimme pariston alustan ja emitterin väliin ja siten kytkettiin emitteriliittimeen suoraan vapauttaa jännite. Emitteriliitos avautui ja meni sen läpi suoraan nykyinen, mikä avattu transistorin kollektoriliitos. Transistori avautui ja pitkin piiriä emitter-base-collector tippakeräimen virta Ik, monta kertaa suurempi piirivirta emitterin pohja. Ja tämän virran ansiosta hehkulamppu syttyi.

Jos muutamme akun napaisuutta ja lisäämme pohjaan plusmerkin, emitteriliitos sulkeutuu ja kollektoriliitos sulkeutuu sen mukana. Käänteinen kollektorivirta kulkee transistorin läpi Ikbo ja lamppu sammuu.

Vastus Rb rajoittaa virtaa kantapiirissä. Jos virtaa ei ole rajoitettu ja kaikki 1,5 volttia syötetään alustaan, emitteriliitoksen läpi virtaa liikaa. korkea virta, mikä voi johtaa lämpö hajoaminen siirtymä ja transistori epäonnistuu. Pääsääntöisesti varten germanium transistorit, liipaisujännite ei ole suurempi kuin 0,2 volttia ja varten piitä ei enempää 0,7 volttia.

Ja jälleen analysoimme samaa piiriä, mutta esittelemme transistorin puolijohdelevyn muodossa.

Kun liipaisujännite syötetään transistorin kantaan, säteilijä siirtymä ja vapaat reiät emitteristä alkavat absorboida toisiaan elektronien kanssa pohjat, mikä luo pienen eteenpäin suuntautuvan perusvirran Ib.

Mutta kaikki emitteristä kantaan tulleet reiät eivät yhdisty uudelleen sen elektronien kanssa. Tyypillisesti perusalue on tehty ohut, ja rakenteen transistorien valmistuksessa p-n-p-pitoisuus reikiä sisään säteilijä ja keräilijä tekevät monta kertaa suurempia kuin elektronien pitoisuus pohja siksi vain pieni osa rei'istä absorboituu peruselektroniin.

Suurin osa emitterin rei'istä kulkee pohjan läpi ja joutuu kollektorissa vaikuttavan korkeamman negatiivisen jännitteen vaikutuksen alaisena ja siirtyy jo yhdessä kollektorin reikien kanssa negatiiviseen kosketukseensa, jossa sisääntuloelektronien absorboivat sen keskenään virtalähteen negatiivinen napa GB.

Tämän seurauksena kollektoripiirin vastus emitter-base-collector pienenee ja siinä virtaa tasavirtaa Ik monta kertaa perusvirta Ib ketjut emitterin pohja.

Miten lisää lisää reiät viedään emitteristä alustaan merkittävämpi virta kollektoripiirissä. Ja päinvastoin kuin Vähemmän lukituksen avausjännite pohjassa, Vähemmän virta kollektoripiirissä.

Jos transistorin toiminnan aikana pohja- ja kollektoripiireihin sisältyy milliammetri, niin transistorin ollessa suljettuna näissä piireissä ei käytännössä olisi virtoja.

Kun transistori auki, kantavirta Ib olisi 2-3 mA ja kollektorivirta Ik olisi noin 60-80 mA. Kaikki tämä viittaa siihen, että transistori voi olla virtavahvistin.

Näissä kokeissa transistori oli toisessa kahdesta tilasta: auki tai kiinni. Transistorin vaihtaminen tilasta toiseen tapahtui kannan liipaisujännitteen vaikutuksesta Ub. Tämän tyyppistä transistoria kutsutaan vaihtotila tai avain. Tätä transistorin toimintatapaa käytetään instrumenteissa ja automaatiolaitteissa.

Viimeistelemme tämän ja seuraavassa osassa analysoimme transistorin toimintaa yksinkertaisen äänitaajuusvahvistimen esimerkillä, joka on koottu yhdelle transistorille.
Onnea!

Kirjallisuus:

1. Borisov V.G. - Nuori radioamatööri. 1985
2. E. Iceberg - Transistori? .. Se on hyvin yksinkertaista! 1964

Jos pidit artikkelista - jaa ystävillesi:

35 kommenttia

bipolaarinen transistori.

bipolaarinen transistori- elektroninen puolijohdelaite, yksi transistoreista, joka on suunniteltu vahvistamaan, generoimaan ja muuntamaan sähköisiä signaaleja. Transistoria kutsutaan kaksisuuntainen mieliala, koska laitteen toimintaan osallistuu samanaikaisesti kahden tyyppisiä varauksenkuljettajia - elektroneja ja reikiä. Tässä se eroaa yksinapainen(kenttävaikutteinen) transistori, johon osallistuu vain yhden tyyppisiä varauksenkuljettajia.

Molempien transistorien toimintaperiaate on samanlainen kuin vesiventtiilin toiminta, joka säätelee veden virtausta, vain elektronien virtaus kulkee transistorin läpi. Bipolaarisissa transistoreissa laitteen läpi kulkee kaksi virtaa - päävirta "suuri" ja ohjaus "pieni" virta. Päävirran teho riippuu ohjauksen tehosta. Kenttätransistoreissa laitteen läpi kulkee vain yksi virta, jonka teho riippuu sähkömagneettisesta kentästä. Tässä artikkelissa tarkastellaan yksityiskohtaisemmin bipolaarisen transistorin toimintaa.

Bipolaarinen transistorilaite.

Bipolaarinen transistori koostuu kolmesta puolijohdekerroksesta ja kahdesta PN-liitoksesta. Erottele PNP- ja NPN-transistorit lomitustyypin mukaan aukkojen ja elektronien johtavuudet. Se on kuin kaksi diodi yhdistetty kasvokkain tai päinvastoin.

Bipolaarisessa transistorissa on kolme kosketinta (elektrodia). Keskikerroksesta tulevaa kontaktia kutsutaan pohja (pohja). Päätyelektrodit on nimetty keräilijä ja säteilijä (keräilijä ja säteilijä). Pohjakerros on hyvin ohut suhteessa kollektoriin ja emitteriin. Tämän lisäksi puolijohdealueet transistorin reunoilla eivät ole symmetrisiä. Puolijohdekerros kollektorin puolella on hieman paksumpi kuin emitterin puolella. Tämä on välttämätöntä transistorin oikean toiminnan kannalta.

Bipolaarisen transistorin toiminta.

Harkitse fysikaalisia prosesseja, jotka tapahtuvat bipolaarisen transistorin toiminnan aikana. Otetaan esimerkkinä NPN-malli. PNP-transistorin toimintaperiaate on samanlainen, vain kollektorin ja emitterin välinen jännitteen napaisuus on päinvastainen.

Kuten kohdassa jo todettiin artikkeli puolijohteiden johtavuustyypeistä, P-tyypin aineessa on positiivisesti varautuneita ioneja - reikiä. N-tyypin aine on kyllästetty negatiivisesti varautuneilla elektroneilla. Transistorissa elektronien pitoisuus N-alueella on paljon suurempi kuin reikien pitoisuus P-alueella.

Liitä jännitelähde kollektorin ja emitterin V CE (V CE) väliin. Sen vaikutuksesta ylemmän N-osan elektronit alkavat vetää plussaan ja kerääntyvät lähelle kollektoria. Virta ei kuitenkaan voi kulkea, koska jännitelähteen sähkökenttä ei saavuta emitteriä. Tämän estää paksu kerros kollektoripuolijohdetta ja kerros peruspuolijohdetta.

Kytke nyt jännite kannan ja emitterin välille V BE , mutta paljon pienempi kuin V CE (piitransistoreille vaadittu V BE vähimmäisarvo on 0,6 V). Koska kerros P on hyvin ohut, lisäksi pohjaan kytketty jännitelähde pystyy "ulkomaan" sähkökentällänsä emitterin N-alueelle. Sen vaikutuksesta elektronit menevät pohjaan. Jotkut niistä alkavat täyttää siellä olevia reikiä (yhdistyä uudelleen). Toinen osa ei löydä itselleen vapaata reikää, koska reikien pitoisuus pohjassa on paljon pienempi kuin elektronien pitoisuus emitterissä.

Tämän seurauksena pohjan keskikerros rikastuu vapailla elektroneilla. Suurin osa niistä menee kohti kollektoria, koska jännite on siellä paljon korkeampi. Tätä helpottaa myös keskikerroksen hyvin pieni paksuus. Osa elektroneista, vaikkakin paljon pienempiä, virtaa silti kohti tukikohdan plus-pistettä.

Tämän seurauksena saamme kaksi virtaa: pienen - alustasta emitteriin I BE ja suuren - kollektorista emitteriin I CE.

Jos perusjännitettä nostetaan, P-kerrokseen kerääntyy vielä enemmän elektroneja. Seurauksena on, että perusvirta kasvaa hieman ja kollektorivirta kasvaa merkittävästi. Tällä tavalla, pienellä muutoksella perusvirrassa I B , kollektorivirta I muuttuu voimakkaasti FROM. Näin se menee signaalin vahvistus bipolaarisessa transistorissa. Kollektorivirran I C suhdetta kantavirtaan I B kutsutaan virranvahvistukseksi. Merkitty β , hfe tai h21e, riippuen transistorin kanssa suoritettujen laskelmien erityispiirteistä.

Yksinkertaisin bipolaarinen transistorivahvistin

Tarkastellaan yksityiskohtaisemmin signaalin vahvistuksen periaatetta sähkötasossa käyttämällä piiriä esimerkkinä. Teen etukäteen varauksen, että tällainen järjestelmä ei ole täysin oikea. Kukaan ei kytke tasajännitelähdettä suoraan vaihtovirtalähteeseen. Mutta tässä tapauksessa on helpompi ja selkeämpi ymmärtää itse vahvistusmekanismi käyttämällä bipolaarista transistoria. Myös itse laskentatekniikka alla olevassa esimerkissä on jonkin verran yksinkertaistettu.

1. Kuvaus ketjun pääelementeistä

Oletetaan siis, että meillä on transistori, jonka vahvistus on 200 (β = 200). Kerääjän puolelta kytkemme suhteellisen tehokkaan 20 V:n virtalähteen, jonka energian ansiosta vahvistus tapahtuu. Transistorin pohjan puolelta kytketään heikko 2V virtalähde. Liitä lähde siihen sarjassa. AC jännite sinin muodossa, jonka värähtelyamplitudi on 0,1 V. Tämä on vahvistettava signaali. Tukea lähellä olevaa vastusta Rb tarvitaan rajoittamaan signaalilähteestä tulevaa virtaa, joka on yleensä pienitehoinen.

2. Tulokantavirran I laskenta b

Lasketaan nyt perusvirta I b. Koska kyseessä on vaihtojännite, meidän on laskettava kaksi virta-arvoa - maksimijännitteellä (V max) ja minimillä (V min). Kutsutaan näitä nykyarvoja vastaavasti - I bmax ja I bmin.

Kantavirran laskemiseksi sinun on myös tiedettävä kanta-emitterin jännite V BE. Tukiaseman ja emitterin välillä on yksi PN-liitos. Osoittautuu, että kantavirta "tapaa" matkallaan puolijohdediodin. Jännite, jolla puolijohdediodi alkaa johtaa, on noin 0,6 V. Emme mene yksityiskohtiin diodin virta-jännite-ominaisuudet, ja laskennan yksinkertaisuuden vuoksi otamme likimääräisen mallin, jonka mukaan virtaa johtavan diodin jännite on aina 0,6 V. Tämä tarkoittaa, että kannan ja emitterin välinen jännite on V BE = 0,6 V. Ja koska emitteri on kytketty maahan (V E = 0), jännite alustasta maahan on myös 0,6 V (V B = 0,6 V).

Lasketaan I bmax ja I bmin Ohmin lain avulla:

2. Kollektorilähtövirran I laskenta FROM

Nyt, kun tiedämme vahvistuksen (β = 200), voimme helposti laskea kollektorivirran maksimi- ja minimiarvot (I cmax ja I cmin).

3. Lähtöjännitteen V laskenta ulos

Kollektorivirta kulkee vastuksen Rc läpi, jonka olemme jo laskeneet. On vielä korvattava arvot:

4. Tulosten analysointi

Kuten tuloksista voidaan nähdä, V Cmax osoittautui pienemmäksi kuin V Cmin . Tämä johtuu siitä, että jännite V Rc:ssä vähennetään syöttöjännitteestä VCC. Useimmissa tapauksissa tällä ei kuitenkaan ole väliä, koska olemme kiinnostuneita signaalin muuttuvasta komponentista - amplitudista, joka kasvoi 0,1 V: sta 1 V: iin. Taajuus ja siniaaltomuoto eivät ole muuttuneet. Tietenkin V out / V suhde kymmenen kertaa on kaukana vahvistimen parhaasta indikaattorista, mutta se on varsin sopiva havainnollistamaan vahvistusprosessia.

Joten, tehdään yhteenveto vahvistimen toimintaperiaatteesta bipolaarisella transistorilla. Virta I b kulkee kannan läpi kuljettaen vakio- ja muuttuvaa komponenttia. Vakiokomponenttia tarvitaan, jotta kannan ja emitterin välinen PN-liitos alkaa johtaa - "avautuu". Muuttuva komponentti on itse asiassa signaali itse (hyödyllistä tietoa). Kollektori-emitterivirran voimakkuus transistorin sisällä on tulosta kertomalla kantavirta vahvistuksella β. Jännite puolestaan ​​vastuksen Rc yli kollektorin yläpuolella on seurausta kertomalla vahvistettu kollektorivirta vastuksen arvolla.

Siten lähtö V out vastaanottaa signaalin, jonka värähtelyamplitudi on kasvanut, mutta jonka muoto ja taajuus säilyvät. On tärkeää korostaa, että transistori ottaa energiaa vahvistusta varten VCC-virtalähteestä. Jos syöttöjännite ei riitä, transistori ei pysty toimimaan täysin ja lähtösignaali voi vääristyä.

Bipolaaritransistorin toimintatilat

Transistorin elektrodien jännitetasojen mukaisesti sen toimintatilaa on neljä:

Katkaisutila.

Aktiivinen tila (aktiivinen tila).

Kylläisyystila.

Käänteinen tila.

Katkaisutila

Kun kanta-emitterin jännite on pienempi kuin 0,6 V - 0,7 V, tukiaseman ja emitterin välinen PN-liitos on suljettu. Tässä tilassa transistorilla ei ole kantavirtaa. Tuloksena ei myöskään tule kollektorivirtaa, koska kannassa ei ole vapaita elektroneja, jotka olisivat valmiita liikkumaan kohti kollektorijännitettä. Osoittautuu, että transistori on ikään kuin lukittu, ja he sanovat, että se on sisällä katkaisutila.

Aktiivinen tila

AT aktiivinen tila kannan jännite on riittävä avaamaan kannan ja emitterin välisen PN-liitoksen. Tässä tilassa transistorilla on kanta- ja kollektorivirrat. Kollektorivirta on yhtä suuri kuin perusvirta kerrottuna vahvistuksella. Eli aktiivinen tila on transistorin normaali toimintatila, jota käytetään vahvistukseen.

Kylläisyystila

Joskus perusvirta voi olla liian suuri. Tämän seurauksena syöttöteho ei yksinkertaisesti riitä tuottamaan sellaista kollektorivirtaa, joka vastaisi transistorin vahvistusta. Kyllästystilassa kollektorivirta on suurin, jonka virtalähde voi tarjota, eikä perusvirta vaikuta siihen. Tässä tilassa transistori ei pysty vahvistamaan signaalia, koska kollektorivirta ei reagoi perusvirran muutoksiin.

Kyllästystilassa transistorin johtavuus on maksimi, ja se sopii paremmin kytkimen (näppäimen) toimintaan "on"-tilassa. Samoin katkaisutilassa transistorin johtavuus on minimaalinen, ja tämä vastaa kytkintä "off"-tilassa.

Käänteinen tila

Tässä tilassa kollektorin ja emitterin kytkimen roolit: kollektorin PN-liitos on biasoitu eteenpäin ja emitteriliitos on käänteinen. Tämän seurauksena virta kulkee alustasta kollektoriin. Kollektoripuolijohdealue ei ole symmetrinen emitteriin nähden ja vahvistus käänteistilassa on pienempi kuin normaalissa aktiivisessa tilassa. Transistorin suunnittelu on tehty siten, että se toimii mahdollisimman tehokkaasti aktiivisessa tilassa. Siksi käänteisessä tilassa transistoria ei käytännössä käytetä.

Bipolaarisen transistorin perusparametrit.

nykyinen voitto- kollektorivirran I C suhde kantavirtaan I B . Merkitty β , hfe tai h21e, riippuen transistoreilla suoritettujen laskelmien erityispiirteistä.

β on vakioarvo yhdelle transistorille, ja se riippuu laitteen fyysisestä rakenteesta. Suuri vahvistus lasketaan sadoissa yksiköissä, pieni - kymmenissä. Kahden erillisen samantyyppisen transistorin kohdalla, vaikka ne olisivat olleet "naapureita putkilinjassa" tuotannon aikana, β voi poiketa hieman. Tämä bipolaarisen transistorin ominaisuus on ehkä tärkein. Jos laitteen muut parametrit voidaan usein jättää huomiotta laskelmissa, virran vahvistus on lähes mahdotonta.

Tuloimpedanssi- transistorin resistanssi, joka "täyttää" perusvirran. Merkitty R sisään (R sisään). Mitä suurempi se on, sitä parempi laitteen vahvistusominaisuuksille, koska pohjapuolella on yleensä heikko signaalilähde, josta sinun täytyy kuluttaa mahdollisimman vähän virtaa. Ihanteellinen vaihtoehto on, kun tulovastus on yhtä suuri kuin ääretön.

Keskimääräisen bipolaarisen transistorin R in on useita satoja KΩ (kiloohmia). Tässä bipolaarinen transistori häviää hyvin paljon kenttätransistorille, jossa tuloresistanssi saavuttaa satoja GΩ (gigaohmeja).

Lähtöjohtavuus- transistorin johtavuus kollektorin ja emitterin välillä. Mitä suurempi lähdön konduktanssi, sitä enemmän kollektori-emitterivirtaa pystyy kulkemaan transistorin läpi pienemmällä teholla.

Myös ulostulon konduktanssin kasvaessa (tai lähtöimpedanssin pienentyessä) maksimikuorma, jonka vahvistin voi kestää pienellä kokonaisvahvistuksen häviöllä, kasvaa. Esimerkiksi jos transistori, jolla on pieni lähtöjohtavuus, vahvistaa signaalia 100 kertaa ilman kuormaa, niin kun 1KΩ kuorma on kytketty, se vahvistaa jo vain 50 kertaa. Transistorilla, jolla on sama vahvistus, mutta korkeampi lähtöjohtavuus, on vähemmän vahvistuksen pudotusta. Ihanteellinen vaihtoehto on, kun lähdön johtavuus on yhtä suuri kuin ääretön (tai lähtöresistanssi R out \u003d 0 (R out \u003d 0)).

Transistori on laite, joka toimii elektronisesti täytetyillä puolijohteilla. Se on suunniteltu muuntamaan ja vahvistamaan sähköisiä signaaleja. Laitteita on kahdenlaisia: ja unipolaarinen transistori tai kenttä.

Jos transistorissa toimii samanaikaisesti kahden tyyppisiä varauksenkuljettajia - reikiä ja elektroneja, sitä kutsutaan bipolaariseksi. Jos vain yhden tyyppinen varaus toimii transistorissa, se on yksinapainen.

Kuvittele tavallisen vesihanan toiminta. Käänsi venttiiliä - veden virtaus lisääntyi, käänsi toiseen suuntaan - virtaus väheni tai pysähtyi. Käytännössä tämä on transistorin toimintaperiaate. Vain veden sijasta sen läpi virtaa elektronivirta. Bipolaarisen transistorin toimintaperiaate on ominaista siinä, että tämän elektronisen laitteen läpi kulkee kahden tyyppistä virtaa. Ne on jaettu suuriin eli pää- ja pieniin eli managereihin. Lisäksi ohjausvirran teho vaikuttaa päävirran tehoon. Ajattele, että sen toimintaperiaate eroaa muista. Se läpäisee vain yhden, joka riippuu ympäristöstä

Bipolaarinen transistori on valmistettu 3 kerroksesta puolijohdetta, ja mikä tärkeintä, kahdesta PN-liitoksesta. On välttämätöntä erottaa PNP- ja NPN-liitokset ja siten transistorit. Näissä puolijohteissa elektronien ja aukkojen johtuminen vaihtuu.

Bipolaarisessa transistorissa on kolme nastaa. Tämä on pohja, kosketin, joka tulee ulos keskikerroksesta, ja kaksi elektrodia reunoilla - emitteri ja kollektori. Näihin päätyelektrodeihin verrattuna pohjakerros on hyvin ohut. Transistorin reunoilla puolijohdealue ei ole symmetrinen. Jotta laite toimisi oikein, kollektorin puolella sijaitsevan puolijohdekerroksen tulee olla hieman paksumpi kuin emitteripuolen.

Transistorin toimintaperiaatteet perustuvat fysikaalisiin prosesseihin. Työskentelemme PNP-mallin kanssa. NPN-mallin toiminta on samanlainen, lukuun ottamatta pääelementtien, kuten kollektorin ja emitterin, välistä jännitteen napaisuutta. Se osoittaa päinvastaiseen suuntaan.

P-tyypin aineessa on reikiä tai positiivisesti varautuneita ioneja. N-tyyppinen aine koostuu negatiivisesti varautuneista elektroneista. Tarkastelemassamme transistorissa reikien lukumäärä P-alueella on paljon suurempi kuin elektronien lukumäärä N-alueella.

Kun jännitelähde on kytketty osien, kuten emitterin ja kollektorin, väliin, transistorin toimintaperiaatteet perustuvat siihen, että reikiä alkaa vetää napaan ja kerääntyä lähelle emitteriä. Mutta virtaa ei ole. Sähkökenttä jännitelähteestä ei pääse kollektoriin emitteripuolijohteen paksun kerroksen ja kantapuolijohteen kerroksen vuoksi.
Sitten yhdistämme jännitelähteen eri elementtien yhdistelmällä, nimittäin kannan ja emitterin väliin. Nyt reiät ovat suuntaa kohti pohjaa ja alkavat olla vuorovaikutuksessa elektronien kanssa. Pohjan keskiosa on kyllästetty reikillä. Tämän seurauksena syntyy kaksi virtaa. Suuri - emitteristä kollektoriin, pieni - alustasta emitteriin.

Perusjännitteen kasvaessa N-kerrokseen tulee vielä enemmän reikiä, perusvirta kasvaa ja emitterivirta kasvaa hieman. Tämä tarkoittaa, että pienellä perusvirran muutoksella emitterivirta kasvaa melko vakavasti. Tämän seurauksena saamme signaalin kasvun bipolaarisessa transistorissa.

Harkitse transistorin toimintaperiaatteita sen toimintatavoista riippuen. On normaali aktiivinen tila, käänteinen aktiivinen tila, kylläisyystila, katkaisutila.
Kun aktiivinen, emitteriliitos on auki ja kollektoriliitos suljettu. Käänteisessä tilassa kaikki tapahtuu toisin päin.

Harkitse yhteisellä emitterillä varustetun transistorin kytkentäpiiriä.
- Jo tämän sisällyttämisen nimen termi puhuu tämän järjestelmän erityispiirteistä. Yhteinen emitteri, ja krationissa se on OE, tarkoittaa, että tämän piirin tulolla ja lähdöllä on yhteinen emitteri.
Harkitse kaavaa:

tässä piirissä näemme kaksi virtalähdettä, ensimmäistä 1,5 volttia käytetään transistorin ja koko piirin tulosignaalina. Toinen virtalähde on 4,5 volttia, sen tehtävänä on antaa virtaa transistoreille ja koko piirille. Piirielementti Rn on transistorin tai yksinkertaisemmin kuluttajan kuorma.
Nyt seurataan tämän piirin toimintaa: 1,5 voltin virtalähde toimii transistorin tulosignaalina, joka tulee transistorin kantaan, se avaa sen. Jos otetaan huomioon perusvirran kulun koko jakso, se on seuraava: virta kulkee plussasta miinukseen, eli 1,5 voltin virtalähteen perusteella, nimittäin +-liittimestä, virta kulkee virran läpi. yhteinen emitteri, joka kulkee alustan läpi ja sulkee piirinsä akun napasta 1,5 volttia. Tällä hetkellä, kun virta kulkee kannan läpi, transistori on auki, jolloin transistori sallii toisen 4,5 voltin teholähteen syöttää tehoa Rn. Katsotaanpa virtaa toisesta 4,5 voltin virtalähteestä. Kun transistori avataan kantatulovirralla, virta kulkee transistorin emitterin läpi 4,5 voltin virtalähteestä ja poistuu kollektorista suoraan kuormaan Rn.
Vahvistus on yhtä suuri kuin kollektorivirran suhde perusvirtaan ja voi yleensä nousta kymmenistä useisiin satoihin. Yhteisen emitteripiirin mukaan kytketty transistori voi teoriassa antaa suurimman signaalivahvistuksen tehon suhteen verrattuna muihin transistorin päällekytkemisvaihtoehtoihin.
Harkitse nyt piiriä transistorin kytkemiseksi päälle yhteisellä kollektorilla:



Tässä kaaviossa näemme, että transistorin tulossa ja lähdössä on yhteinen kollektori. Siksi tätä piiriä kutsutaan yhteisellä keräilijällä OK.
Harkitsemme sen työtä: kuten edellisessä piirissä, tulosignaali saapuu kantaan (tapauksessamme tämä on kantavirta) avaa transistorin. Kun transistori avataan, virta 4,5 V akusta kulkee akun navasta + kuorman Rn läpi, tulee transistorin emitteriin, kulkee kollektorin läpi ja päättää sen ympyrän. Kaskadin tulolla, jossa on tämä OK, on ​​korkea resistanssi, yleensä megaohmin kymmenesosista useisiin megaohmiin, koska transistorin kollektoriliitos on lukittu. Ja kaskadin lähtöimpedanssi päinvastoin on pieni, mikä mahdollistaa tällaisten kaskadien käytön edellisen kaskadin sovittamiseksi kuormaan. Kaskadi, jossa transistori on kytketty yhteisen kollektoripiirin mukaan, ei vahvista jännitettä, vaan vahvistaa virtaa (yleensä 10 ... 100 kertaa). Palaamme näihin yksityiskohtiin seuraavissa artikkeleissa, koska kaikkea ja kaikkia ei ole mahdollista käsitellä kerralla.
Tarkastellaan transistorin kytkentäpiiriä, jolla on yhteinen kanta.



OB:n nimi kertoo jo nyt paljon - se tarkoittaa, että kytkemällä transistorin päälle, on yhteinen kanta transistorin tulon ja lähdön suhteen.
Tässä piirissä tulosignaali syötetään kannan ja emitterin väliin - mitä akku, jonka nimellisarvo on 1,5 V, palvelee meitä, virta kulkee kiertonsa plussasta transistorin emitterin läpi sen kantaa pitkin, mikä avaa transistorin jännitteen kulkua varten kollektorista kuormaan Rn. Kaskadin tuloimpedanssi on pieni ja vaihtelee yleensä yksiköistä satoihin ohmiin, mikä johtuu kuvaillun transistorin päällekytkemisen haittana. Lisäksi kaskadin toimintaan yhteiskantatransistorin kanssa tarvitaan kaksi erillistä virtalähdettä, ja kaskadin virran vahvistus on pienempi kuin yksikkö. Kaskadin jännitevahvistus ulottuu usein kymmenistä useisiin satoihin kertoja.
Tässä tarkastelimme kolmea transistorin kytkentäpiiriä, jotta tietämyksen lisääminen voisi lisätä seuraavaa:
Mitä korkeampi signaalin taajuus transistoriasteen sisääntulossa, sitä pienempi on virran vahvistus.
Transistorin kollektoriliitoksella on korkea resistanssi. Taajuuden kasvu johtaa kollektoriliitoksen reaktiivisen kapasitanssin laskuun, mikä johtaa sen merkittävään ohitukseen ja kaskadin vahvistusominaisuuksien heikkenemiseen.

Transistori kuuluu puolijohdelaitteiden luokkaan. Sähkötekniikassa sitä käytetään sähköisten värähtelyjen generaattorina ja vahvistimena. Laitteen perusta on kotelossa oleva kristalli. Kiteen valmistukseen käytetään erityistä puolijohdemateriaalia, joka on ominaisuuksiltaan eristeen ja johtimen välissä. Transistoria käytetään radiossa ja elektroniset piirit. Nämä laitteet voivat olla Jokaisella niistä on omat parametrinsa ja ominaisuutensa.

Bipolaaristen transistorien ominaisuudet

Bipolaarisissa transistoreissa sähkövirta muodostuu sähkövarauksista, joilla on positiivinen ja negatiivinen polariteetti. Aukoilla on positiivinen polariteetti, kun taas elektroneilla on negatiivinen polariteetti. Tämän tyyppisissä laitteissa käytetään germanium- tai piikiteitä, joilla on yksilölliset ominaisuudet, jotka otetaan huomioon luotaessa elektronisia piirejä.

Kiteen perustana ovat erittäin puhtaat materiaalit. Niihin lisätään erityisiä epäpuhtauksia tarkassa annoksessa. Juuri ne vaikuttavat elektronien tai aukkojen johtumiseen kiteessä. Niitä kutsutaan vastaavasti n- tai p-johtaviksi. On muodostunut pohja, joka on yksi elektrodeista. Kiteen pintaan joutuneet erityiset epäpuhtaudet muuttavat pohjan johtavuuden päinvastaiseen arvoon. Tämän seurauksena ne muodostuvat vyöhykkeet n-p-n tai p-n-p, johon johtopäätökset liittyvät. Siten syntyy transistori.

Varauksenkuljettajien lähdettä kutsutaan emitteriksi ja kantoaallon keräilijäksi keräilijäksi. Niiden välissä on vyöhyke, joka toimii pohjana. Laitteen liittimet on nimetty kytkettyjen elektrodien mukaan. Kun sisääntulosignaali pienen sähköjännitteen muodossa saapuu emitteriin, virtaa virtaa sen ja kollektorin välisessä piirissä. Tämän virran muoto on sama kuin tulosignaali, mutta sen arvo kasvaa merkittävästi. Tämä on juuri transistorin vahvistusominaisuudet.

Kenttätransistorin toiminta

Kenttätransistoreissa elektronien tai reikien suuntainen liike muodostuu vaikutuksen alaisena sähkökenttä, joka syntyy kolmannelle elektrodille käytetyn jännitteen vaikutuksesta. Kantolaitteet tulevat ulos yhdestä elektrodista, joten sitä kutsutaan lähteeksi. Toista elektrodia, joka vastaanottaa varaukset, kutsutaan nieluksi. Kolmatta elektrodia, joka ohjaa hiukkasten liikettä, kutsutaan portiksi. Viemärin ja lähteen rajoittamaa johtavaa osaa kutsutaan kanavaksi, joten nämä laitteet tunnetaan myös kanavalaitteina. Kanavan resistanssi muuttuu portissa syntyvän jännitteen vaikutuksesta. Tämä tekijä vaikuttaa kanavan läpi kulkevaan sähkövirtaan.

Varauksenkuljettajien tyyppi vaikuttaa suorituskykyyn. N-kanavassa elektronien suuntautunut liike tapahtuu ja p-kanavassa reiät liikkuvat. Näin ollen virta näkyy kantajien toiminnan alla vain yhdellä merkillä. Tämä on tärkein ero kenttä- ja bipolaaristen transistorien välillä.

Jokaisen kenttätransistorin toimintaperiaate on unipolaarinen virta, vaatii vakiojännite alkuperäisen kompensoinnin tarjoamiseksi. Napaisuusarvo riippuu kanavan tyypistä, ja jännite liittyy yhden tai toisen tyyppiseen laitteeseen. Yleensä ne ovat toimintavarmoja, voivat toimia laajalla taajuusalueella ja niillä on suuri tuloimpedanssi.