Am aflat cum funcționează tranzistorul, în in termeni generali tehnologii de fabricaţie considerate germaniuși siliciu tranzistori și și-au dat seama cum sunt marcate.

Astăzi vom efectua mai multe experimente și ne vom asigura că tranzistorul bipolar constă într-adevăr din doua diode conectat spate în spate și că tranzistorul este amplificator de semnal.

Avem nevoie de un tranzistor cu germaniu de putere mică structuri p-n-p din seria MP39 - MP42, o lampă cu incandescență nominală pentru o tensiune de 2,5 Volți și o sursă de alimentare de 4 - 5 Volți. În general, pentru radioamatorii începători, recomand asamblarea unuia mic reglabil cu care să îți vei alimenta design-urile.

1. Tranzistorul este format din două diode.

Pentru a verifica acest lucru, să asamblam un mic circuit: baza tranzistorului VT1 conectați la minusul sursei de alimentare și la ieșirea colectorului cu una dintre ieșirile lămpii incandescente EL. Acum, dacă al doilea terminal al lămpii este conectat la plusul sursei de alimentare, lampa se va aprinde.

Becul s-a aprins pentru că am aplicat la joncțiunea colectorului tranzistorului direct- tensiune directă, care a deschis joncțiunea colectorului și a trecut prin ea curent continuu colector Ik. Mărimea acestui curent depinde de rezistență filament lămpi şi rezistență internă sursa de putere.

Și acum să luăm în considerare același circuit, dar vom reprezenta tranzistorul sub forma unei plăci semiconductoare.

Purtători de încărcare majori în bază electroni, depășind joncțiunea p-n, cad în regiunea găurii colectorși devin irelevante. Devenind minori, electronii de bază sunt absorbiți de purtătorii majoritari din regiunea găurii colectorului. găuri. În același mod, găurile din regiunea colectorului, care cad în regiunea electronică a bazei, devin minore și sunt absorbite de cei mai mulți purtători de sarcină din bază. electroni.

Pinul de bază conectat la polul negativ al sursei de alimentare va act număr aproape nelimitat electroni, completând dezintegrarea electronilor din regiunea de bază. Și contactul colectorului, conectat la polul pozitiv al sursei de alimentare prin filamentul lămpii, este capabil a accepta același număr de electroni, datorită căruia concentrația de găuri din regiune va fi restabilită bazele.

Deci conductivitatea joncțiune p-n va deveni mare și rezistența curentului va fi mică, ceea ce înseamnă că curentul colectorului va curge prin joncțiunea colectorului Ik. Și decât Mai mult acest curent va fi mai luminos lampa se va aprinde.

De asemenea, becul va arde dacă este inclus în circuitul de joncțiune al emițătorului. Figura de mai jos arată exact această versiune a schemei.

Și acum vom schimba ușor circuitul și baza tranzistorului VT1 conectează la la care se adauga sursa de putere. În acest caz, lampa nu se va arde, deoarece am inclus joncțiunea p-n a tranzistorului verso direcţie. Și asta înseamnă că rezistență p-n tranziția a devenit Grozav iar prin ea curge doar un foarte mic curent invers colector Ikbo incapabil de filament al lampii incandescente EL. În cele mai multe cazuri, acest curent nu depășește câțiva microamperi.

Și pentru a verifica în cele din urmă acest lucru, luăm din nou în considerare un circuit cu un tranzistor reprezentat ca o placă semiconductoare.

Electronii situati in regiune bazele, se va muta la la care se adauga sursă de alimentare, îndepărtându-se de joncțiunea p-n. găuri din zonă colector, se va îndepărta și de joncțiunea p-n, deplasându-se la negativ stâlp de alimentare. Ca urmare, granița regiunilor este, parcă, se va extinde, ceea ce are ca rezultat formarea unei zone sărăcite de găuri și electroni, care va oferi o rezistență mare la curent.

Dar, deoarece în fiecare dintre zonele bazei și colectorului există minor purtători de încărcare, apoi mici schimb valutar electroni și găuri între regiuni vor apărea în continuare. Prin urmare, prin joncțiunea colectorului va curge un curent de multe ori mai mic decât curentul continuu, iar acest curent nu va fi suficient pentru a aprinde filamentul lămpii.

2. Funcționarea tranzistorului în modul de comutare.

Să facem un alt experiment care să arate unul dintre modurile de funcționare a tranzistorului.
Între colectorul și emițătorul tranzistorului, pornim o sursă de alimentare conectată în serie și aceeași lampă incandescentă. Conectam plusul sursei de alimentare la emițător, iar minusul prin filamentul lămpii la colector. Lampa nu se aprinde. De ce?

Totul este foarte simplu: dacă aplicați o tensiune de alimentare între emițător și colector, atunci pentru orice polaritate una dintre tranziții va fi în direcția înainte, iar cealaltă în sens opus și va interfera cu trecerea curentului. Acest lucru nu este greu de văzut dacă vă uitați la următoarea figură.

Figura arată că joncțiunea bază-emițător este inclusă direct direcție și este deschis și gata să accepte un număr nelimitat de electroni. Joncțiunea bază colector-colector, dimpotrivă, este inclusă în verso direcție și împiedică trecerea electronilor către bază.

Prin urmare, rezultă că cei mai mulți purtători de sarcină din regiunea emițătorului găuri, respinși de plusul sursei de alimentare, se grăbesc în regiunea de bază și acolo se absorb reciproc (recombină) cu purtătorii principali de încărcare din bază electroni. În momentul saturației, când nu mai există purtători de încărcare liberi pe ambele părți, mișcarea acestora se va opri, ceea ce înseamnă că curentul nu mai curge. De ce? Pentru că din partea colectorului nu va exista inventa electroni.

Se pare că principalii purtători de încărcare din colector găuri atrași de polul negativ al sursei de energie, iar unele dintre ele sunt absorbite reciproc electroni provenind din partea minus a sursei de alimentare. Și în momentul de saturație, când nu mai rămâne pe ambele părți gratuit purtătorii de sarcină, găurile, datorită predominării lor în regiunea colectorului, vor bloca trecerea ulterioară a electronilor către bază.

Astfel, între colector și bază se formează o zonă sărăcită de găuri și electroni, care va oferi o rezistență mare la curent.

Desigur, mulțumesc camp magneticși efectele termice, un curent slab va curge în continuare, dar puterea acestui curent este atât de mică încât nu este capabil să încălzească filamentul lămpii.

Acum adăugați la diagramă jumper de sârmăși vom închide baza cu emițătorul la ea. Becul inclus în circuitul colector al tranzistorului nu se va aprinde din nou. De ce?

Pentru că atunci când baza și emițătorul sunt închise cu un jumper, joncțiunea colectorului devine doar o diodă, la care verso Voltaj. Tranzistorul este în stare închisă și doar un mic curent de colector inversă trece prin el. Ikbo.

Și acum vom mai schimba puțin circuitul și vom adăuga un rezistor Rb rezistență 200 - 300 Ohm și o altă sursă de tensiune GB sub forma unei baterii de degete.
Conectați bateria în minus printr-un rezistor Rb cu o bază de tranzistor și plus baterii cu emițător. Lampa este aprinsă.

Lampa s-a aprins deoarece am conectat bateria între bază și emițător și, prin urmare, am aplicat-o la joncțiunea emițătorului direct tensiune de eliberare. Joncțiunea emițătorului s-a deschis și a trecut prin ea Drept curent, care deschis joncțiunea colector a tranzistorului. Tranzistorul deschis și de-a lungul circuitului emițător-bază-colector curent colector de picurare Ik, curent de circuit de multe ori mai mare baza emitatorului. Și datorită acestui curent, becul s-a aprins.

Dacă schimbăm polaritatea bateriei și aplicăm un plus pe bază, atunci joncțiunea emițătorului se va închide, iar joncțiunea colectorului se va închide cu ea. Curentul de colector invers va curge prin tranzistor Ikbo iar lampa se va stinge.

Rezistor Rb limitează curentul din circuitul de bază. Dacă curentul nu este limitat și toți cei 1,5 volți sunt aplicați pe bază, atunci va curge prea mult prin joncțiunea emițătorului. curent mare, ceea ce poate avea ca rezultat defalcare termică tranziție și tranzistorul va eșua. De regulă, pentru germaniu tranzistoare, tensiunea de declanșare nu este mai mare de 0,2 volt, iar pentru siliciu nu mai 0,7 volt.

Și din nou vom analiza același circuit, dar vom prezenta tranzistorul sub forma unei plăci semiconductoare.

Când o tensiune de declanșare este aplicată la baza tranzistorului, emițător tranziția și găurile libere de la emițător încep să se absoarbă reciproc cu electronii bazele, creând un curent de bază mic înainte Ib.

Dar nu toate găurile introduse de la emițător în bază se recombină cu electronii săi. De obicei, zona de bază este făcută subţire, și în fabricarea tranzistoarelor structurii concentrația p-n-p găuri în emițătorși colector face de multe ori mai mare decât concentrația de electroni în baza Prin urmare, doar o mică parte din găuri este absorbită de electronii de bază.

Cea mai mare parte a orificiilor emițătorului trece prin bază și cade sub acțiunea unei tensiuni negative mai mari care acționează în colector și deja împreună cu orificiile colectorului se deplasează la contactul său negativ, unde este absorbită reciproc de electronii de intrare de către polul negativ al sursei de alimentare GB.

Ca urmare, rezistența circuitului colector emițător-bază-colector scade și în el circulă curent de colector direct Ik de multe ori curentul de bază Ib lanţuri baza emitatorului.

Cum Mai mult Mai mult orificii este introdus de la emițător în bază, cel mai semnificative curent în circuitul colectorului. Și invers decât Mai puțin tensiune de deblocare pe bază, the Mai puțin curent în circuitul colectorului.

Dacă, în momentul funcționării tranzistorului, un miliampermetru este inclus în circuitele de bază și colectoare, atunci cu tranzistorul închis, practic nu ar exista curenți în aceste circuite.

Cu tranzistorul deschis, curentul de bază Ib ar fi 2-3 mA, iar curentul colectorului Ik ar fi în jur de 60 - 80 mA. Toate acestea sugerează că tranzistorul poate fi amplificator de curent.

În aceste experimente, tranzistorul a fost în una dintre cele două stări: deschis sau închis. Comutarea tranzistorului de la o stare la alta a avut loc sub acțiunea tensiunii de declanșare pe bază Ub. Acest tip de tranzistor se numește modul de comutare sau cheie. Acest mod de funcționare al tranzistorului este utilizat în instrumente și dispozitive de automatizare.

Vom termina acest lucru, iar în partea următoare vom analiza funcționarea unui tranzistor folosind exemplul unui amplificator de frecvență audio simplu asamblat pe un singur tranzistor.
Mult noroc!

Literatură:

1. Borisov V.G. - Tânăr radioamator. 1985
2. E. Aisberg - Tranzistor? .. E foarte simplu! 1964

Dacă ți-a plăcut articolul - împărtășește-le prietenilor tăi:

35 de comentarii

tranzistor bipolar.

tranzistor bipolar- un dispozitiv electronic semiconductor, unul dintre tipurile de tranzistoare, destinat amplificarii, generarii si convertirii semnalelor electrice. Tranzistorul este numit bipolar, deoarece două tipuri de purtători de încărcare participă simultan la funcționarea dispozitivului - electroniși găuri. În aceasta diferă de unipolar tranzistor (cu efect de câmp), la care participă un singur tip de purtători de sarcină.

Principiul de funcționare al ambelor tipuri de tranzistoare este similar cu funcționarea unei supape de apă care reglează fluxul de apă, doar fluxul de electroni trece prin tranzistor. În tranzistoarele bipolare, prin dispozitiv trec doi curenți - curentul principal „mare” și curentul „mic” de control. Puterea curentului principal depinde de puterea controlului. În tranzistoarele cu efect de câmp, un singur curent trece prin dispozitiv, a cărui putere depinde de câmpul electromagnetic. În acest articol, vom lua în considerare mai detaliat funcționarea unui tranzistor bipolar.

Dispozitiv cu tranzistor bipolar.

Tranzistorul bipolar este format din trei straturi semiconductoare și două joncțiuni PN. Distingeți tranzistoarele PNP și NPN după tipul de intercalare găuri și conductivități electronice. E ca doi diodă conectate față în față sau invers.

Un tranzistor bipolar are trei contacte (electrozi). Contactul care iese din stratul central se numește bază (bază). Electrozii de capăt sunt numiți colectorși emițător (colectorși emițător). Stratul de bază este foarte subțire față de colector și emițător. În plus, regiunile semiconductoare de la marginile tranzistorului nu sunt simetrice. Stratul semiconductor de pe partea colectorului este puțin mai gros decât pe partea emițătorului. Acest lucru este necesar pentru funcționarea corectă a tranzistorului.

Funcționarea unui tranzistor bipolar.

Luați în considerare procesele fizice care au loc în timpul funcționării unui tranzistor bipolar. Să luăm ca exemplu modelul NPN. Principiul de funcționare al unui tranzistor PNP este similar, doar polaritatea tensiunii dintre colector și emițător va fi opusă.

După cum sa menționat deja în articol despre tipurile de conducție în semiconductori, într-o substanță de tip P există ioni încărcați pozitiv - găuri. O substanță de tip N este saturată cu electroni încărcați negativ. Într-un tranzistor, concentrația de electroni în regiunea N este mult mai mare decât concentrația de găuri din regiunea P.

Conectați o sursă de tensiune între colector și emițător V CE (V CE). Sub acțiunea sa, electronii din partea superioară N vor începe să fie atrași de plus și să se adune lângă colector. Curentul nu poate circula însă deoarece câmpul electric al sursei de tensiune nu ajunge la emițător. Acest lucru este prevenit printr-un strat gros de semiconductor colector plus un strat de semiconductor de bază.

Acum conectați tensiunea dintre bază și emițătorul V BE , dar mult mai mică decât V CE (pentru tranzistoarele cu siliciu, V BE minim necesar este de 0,6 V). Deoarece stratul P este foarte subțire, plus o sursă de tensiune conectată la bază va putea „atinge” cu câmpul său electric regiunea N a emițătorului. Sub acțiunea sa, electronii vor merge la bază. Unii dintre ei vor începe să umple găurile situate acolo (recombine). Cealaltă parte nu va găsi o gaură liberă pentru ea însăși, deoarece concentrația de găuri în bază este mult mai mică decât concentrația de electroni din emițător.

Ca urmare, stratul central al bazei este îmbogățit cu electroni liberi. Majoritatea vor merge spre colector, deoarece acolo tensiunea este mult mai mare. Acest lucru este facilitat și de o grosime foarte mică a stratului central. O parte din electroni, deși mult mai mică, va curge în continuare către plusul bazei.

Ca urmare, obținem doi curenți: unul mic - de la bază la emițătorul I BE și unul mare - de la colector la emițătorul I CE.

Dacă tensiunea de bază crește, atunci și mai mulți electroni se vor acumula în stratul P. Ca urmare, curentul de bază va crește ușor, iar curentul colectorului va crește semnificativ. În acest fel, cu o mică modificare a curentului de bază I B , curentul colectorului I se modifică puternic DIN. Așa merge amplificarea semnalului într-un tranzistor bipolar. Raportul dintre curentul colectorului I C și curentul de bază I B se numește câștig de curent. Notat β , hfe sau h21e, in functie de specificul calculelor efectuate cu tranzistorul.

Cel mai simplu amplificator cu tranzistor bipolar

Să luăm în considerare mai detaliat principiul amplificării semnalului în plan electric folosind circuitul ca exemplu. Voi face o rezervare în avans că o astfel de schemă nu este în întregime corectă. Nimeni nu conectează o sursă de tensiune DC direct la o sursă AC. Dar în acest caz, va fi mai ușor și mai clar să înțelegeți mecanismul de amplificare în sine folosind un tranzistor bipolar. De asemenea, tehnica de calcul în sine din exemplul de mai jos este oarecum simplificată.

1. Descrierea principalelor elemente ale lanțului

Deci, să presupunem că avem un tranzistor cu un câștig de 200 (β = 200). Din partea colectorului, conectăm o sursă de alimentare relativ puternică de 20V, datorită energiei căreia se va produce amplificarea. Din partea bazei tranzistorului, conectăm o sursă slabă de alimentare de 2V. Conectați sursa la ea în serie. Tensiune AC sub formă de sinus, cu o amplitudine de oscilație de 0,1V. Acesta va fi semnalul care va fi amplificat. Rezistorul Rb din apropierea bazei este necesar pentru a limita curentul care vine de la sursa de semnal, care este de obicei de putere mică.

2. Calculul curentului de bază de intrare I b

Acum să calculăm curentul de bază I b. Deoarece avem de-a face cu tensiune alternativă, trebuie să calculăm două valori ale curentului - la tensiune maximă (V max) și minimă (V min). Să numim aceste valori curente, respectiv - I bmax și I bmin.

De asemenea, pentru a calcula curentul de bază, trebuie să cunoașteți tensiunea bază-emițător V BE. Există o joncțiune PN între bază și emițător. Se pare că curentul de bază „întâlnește” o diodă semiconductoare pe drum. Tensiunea la care o diodă semiconductoare începe să conducă este de aproximativ 0,6 V. Nu vom intra în detalii caracteristicile curent-tensiune ale diodei, iar pentru simplitatea calculelor, luăm un model aproximativ, conform căruia tensiunea pe dioda conducătoare de curent este întotdeauna 0,6V. Aceasta înseamnă că tensiunea dintre bază și emițător este V BE = 0,6V. Și deoarece emițătorul este conectat la masă (V E = 0), tensiunea de la bază la masă este, de asemenea, de 0,6 V (V B = 0,6 V).

Să calculăm I bmax și I bmin folosind legea lui Ohm:

2. Calculul curentului de ieșire al colectorului I DIN

Acum, cunoscând câștigul (β = 200), putem calcula cu ușurință valorile maxime și minime ale curentului de colector (I cmax și I cmin).

3. Calculul tensiunii de ieșire V afară

Curentul colectorului trece prin rezistorul Rc, pe care l-am calculat deja. Rămâne să înlocuim valorile:

4. Analiza rezultatelor

După cum se poate observa din rezultate, V Cmax sa dovedit a fi mai mic decât V Cmin. Acest lucru se datorează faptului că tensiunea pe V Rc este scăzută din tensiunea de alimentare VCC. Cu toate acestea, în majoritatea cazurilor, acest lucru nu contează, deoarece suntem interesați de componenta variabilă a semnalului - amplitudinea, care a crescut de la 0,1 V la 1 V. Frecvența și forma de undă sinusoidală nu s-au schimbat. Desigur, un V out / V în raport de zece ori este departe de cel mai bun indicator pentru un amplificator, dar este destul de potrivit pentru a ilustra procesul de amplificare.

Deci, să rezumăm principiul de funcționare al unui amplificator pe un tranzistor bipolar. Un curent I b circulă prin bază, purtând o componentă constantă și una variabilă. Componenta constantă este necesară pentru ca joncțiunea PN dintre bază și emițător să înceapă să conducă - „se deschide”. Componenta variabilă este, de fapt, semnalul însuși (informații utile). Puterea curentului colector-emițător din interiorul tranzistorului este rezultatul înmulțirii curentului de bază cu câștigul β. La rândul său, tensiunea pe rezistorul Rc deasupra colectorului este rezultatul înmulțirii curentului amplificat al colectorului cu valoarea rezistorului.

Astfel, ieșirea V out primește un semnal cu o amplitudine crescută a oscilațiilor, dar cu forma și frecvența păstrate. Este important de subliniat că tranzistorul preia energie pentru amplificare de la sursa de alimentare VCC. Dacă tensiunea de alimentare nu este suficientă, tranzistorul nu va putea funcționa pe deplin, iar semnalul de ieșire poate fi distorsionat.

Moduri de funcționare ale unui tranzistor bipolar

În conformitate cu nivelurile de tensiune de pe electrozii tranzistorului, există patru moduri de funcționare a acestuia:

Modul Cut off.

Mod activ (mod activ).

Modul de saturație.

Modul invers.

Modul Cutoff

Când tensiunea bază-emițător este mai mică de 0,6 V - 0,7 V, joncțiunea PN dintre bază și emițător este închisă. În această stare, tranzistorul nu are curent de bază. Ca urmare, nu va exista nici un curent de colector, deoarece nu există electroni liberi în bază gata să se deplaseze către tensiunea colectorului. Se pare că tranzistorul este, parcă, blocat și ei spun că este înăuntru modul de tăiere.

Modul activ

LA modul activ tensiunea la bază este suficientă pentru a deschide joncțiunea PN dintre bază și emițător. În această stare, tranzistorul are curenți de bază și de colector. Curentul colectorului este egal cu curentul de bază înmulțit cu câștigul. Adică, modul activ este modul normal de funcționare al tranzistorului, care este utilizat pentru amplificare.

Modul de saturație

Uneori, curentul de bază poate fi prea mare. Ca rezultat, puterea de alimentare pur și simplu nu este suficientă pentru a furniza un astfel de curent de colector care ar corespunde câștigului tranzistorului. În modul de saturație, curentul colectorului va fi maximul pe care îl poate furniza sursa de alimentare și nu va fi afectat de curentul de bază. În această stare, tranzistorul nu este capabil să amplifice semnalul, deoarece curentul colectorului nu răspunde la modificările curentului de bază.

În modul de saturație, conductanța tranzistorului este maximă și este mai potrivită pentru funcționarea comutatorului (cheie) în starea „pornit”. La fel, în modul cutoff, conductanța tranzistorului este minimă, iar aceasta corespunde comutatorului în starea „oprit”.

Modul invers

În acest mod, colectorul și emițătorul comută rolurile: joncțiunea PN a colectorului este polarizat direct, iar joncțiunea emițător este polarizat invers. Ca urmare, curentul curge de la bază la colector. Regiunea semiconductorului colector nu este simetrică cu emițătorul, iar câștigul în modul invers este mai mic decât în ​​modul activ normal. Proiectarea tranzistorului este realizată în așa fel încât să funcționeze cât mai eficient posibil în modul activ. Prin urmare, în modul invers, tranzistorul practic nu este utilizat.

Parametrii de bază ai unui tranzistor bipolar.

câștig de curent- raportul dintre curentul colectorului I C și curentul de bază I B . Notat β , hfe sau h21e, in functie de specificul calculelor efectuate cu tranzistoare.

β este o valoare constantă pentru un tranzistor și depinde de structura fizică a dispozitivului. Câștigul mare este calculat în sute de unități, mic - în zeci. Pentru două tranzistoare separate de același tip, chiar dacă au fost „vecini de-a lungul conductei” în timpul producției, β poate diferi ușor. Această caracteristică a tranzistorului bipolar este poate cea mai importantă. Dacă alți parametri ai dispozitivului pot fi adesea neglijați în calcule, atunci câștigul curent este aproape imposibil.

Impedanta de intrare- rezistența în tranzistor, care „întâlnește” curentul de bază. Notat R în (R în). Cu cât este mai mare, cu atât este mai bine pentru caracteristicile de amplificare ale dispozitivului, deoarece există de obicei o sursă de semnal slabă pe partea de bază, de la care trebuie să consumați cât mai puțin curent posibil. Opțiunea ideală este atunci când rezistența de intrare este egală cu infinit.

R in pentru un tranzistor bipolar mediu este de câteva sute de KΩ (kilo-ohm). Aici, tranzistorul bipolar pierde foarte mult în fața tranzistorului cu efect de câmp, unde rezistența de intrare atinge sute de GΩ (gigaohmi).

Conductanță de ieșire- conductivitatea tranzistorului dintre colector și emițător. Cu cât este mai mare conductanța de ieșire, cu atât mai mult curent colector-emițător va putea trece prin tranzistor la o putere mai mică.

De asemenea, cu o creștere a conductanței de ieșire (sau o scădere a impedanței de ieșire), sarcina maximă pe care o poate suporta amplificatorul cu o mică pierdere a câștigului general crește. De exemplu, dacă un tranzistor cu o conductanță de ieșire scăzută amplifică un semnal de 100 de ori fără sarcină, atunci când este conectată o sarcină de 1KΩ, acesta va amplifica deja de numai 50 de ori. Un tranzistor cu același câștig, dar conductanță de ieșire mai mare va avea o scădere mai mică a câștigului. Opțiunea ideală este atunci când conductivitatea de ieșire este egală cu infinit (sau rezistența de ieșire R out \u003d 0 (R out \u003d 0)).

Un tranzistor este un dispozitiv care funcționează pe semiconductori cu umplere electronică. Este conceput pentru a converti și a amplifica semnalele electrice. Există două tipuri de dispozitive: și un tranzistor unipolar, sau câmp.

Dacă două tipuri de purtători de sarcină funcționează simultan într-un tranzistor - găuri și electroni, atunci se numește bipolar. Dacă într-un tranzistor funcționează un singur tip de încărcare, atunci acesta este unipolar.

Imaginează-ți funcționarea unui robinet obișnuit de apă. Rotiți supapa - debitul de apă a crescut, întors în cealaltă direcție - debitul a scăzut sau s-a oprit. În practică, acesta este principiul de funcționare al tranzistorului. Doar în loc de apă, un flux de electroni curge prin ea. Principiul de funcționare al unui tranzistor de tip bipolar este caracteristic prin faptul că două tipuri de curent circulă prin acest dispozitiv electronic. Ele sunt împărțite în mari, sau principale și mici, sau manager. Mai mult, puterea curentului de control afectează puterea celui principal. Luați în considerare principiul funcționării sale este diferit de alții. Trece doar unul care depinde de mediu

Un tranzistor bipolar este format din 3 straturi de semiconductor și, cel mai important, din două joncțiuni PN. Este necesar să se facă distincția între joncțiunile PNP și NPN și, prin urmare, tranzistori. În acești semiconductori, există o alternanță a conducției electronilor și a orificiilor.

Tranzistorul bipolar are trei pini. Aceasta este o bază, un contact care iese din stratul central și doi electrozi la margini - un emițător și un colector. În comparație cu acești electrozi terminali, stratul de bază este foarte subțire. La marginile tranzistorului, regiunea semiconductoare nu este simetrică. Pentru funcționarea corectă a acestui dispozitiv, stratul semiconductor situat pe partea colectorului trebuie să fie puțin mai gros decât partea emițătorului.

Principiile de funcționare ale tranzistorului se bazează pe procese fizice. Să lucrăm cu modelul PNP. Funcționarea modelului NPN va fi similară, cu excepția polarității tensiunii dintre elementele principale, cum ar fi colectorul și emițătorul. Va îndrepta în direcția opusă.

O substanță de tip P conține găuri sau ioni încărcați pozitiv. Materia de tip N este formată din electroni încărcați negativ. În tranzistorul pe care îl luăm în considerare, numărul de găuri din regiunea P este mult mai mare decât numărul de electroni din regiunea N.

Atunci când o sursă de tensiune este conectată între părți precum emițătorul și colectorul, principiile de funcționare ale tranzistorului se bazează pe faptul că găurile încep să fie atrase de pol și să se adună în apropierea emițătorului. Dar nu există curent. Câmp electric de la sursa de tensiune nu ajunge la colector din cauza stratului gros al semiconductorului emițător și a stratului semiconductorului de bază.
Apoi conectăm o sursă de tensiune cu o combinație diferită de elemente, și anume între bază și emițător. Acum găurile se îndreaptă spre bază și încep să interacționeze cu electronii. Partea centrală a bazei este saturată cu găuri. Ca rezultat, sunt generați doi curenți. Mare - de la emițător la colector, mic - de la bază la emițător.

Odată cu creșterea tensiunii de bază, vor exista și mai multe găuri în stratul N, curentul de bază va crește, iar curentul emițătorului va crește ușor. Aceasta înseamnă că, cu o mică modificare a curentului de bază, curentul emițătorului crește destul de serios. Ca rezultat, obținem o creștere a semnalului într-un tranzistor bipolar.

Luați în considerare principiile de funcționare ale tranzistorului, în funcție de modurile de funcționare a acestuia. Există modul activ normal, modul activ invers, modul de saturație, modul de tăiere.
Când este activă, joncțiunea emițătorului este deschisă și joncțiunea colectorului este închisă. În modul invers, totul se întâmplă invers.

Luați în considerare circuitul de comutare al unui tranzistor cu un emițător comun.
- însuși termenul denumirii acestei incluziuni vorbește deja despre specificul acestei scheme. Un emițător comun, iar în kration este un OE, implică faptul că intrarea acestui circuit și ieșirea au un emițător comun.
Luați în considerare schema:

în acest circuit vedem două surse de alimentare, primul de 1,5 volți este folosit ca semnal de intrare pentru tranzistor și întreg circuitul. A doua sursă de alimentare este de 4,5 volți, rolul ei este de a alimenta tranzistorul și întregul circuit. Elementul de circuit Rn este sarcina tranzistorului sau, mai simplu, consumatorul.
Acum să urmărim însăși funcționarea acestui circuit: o sursă de alimentare de 1,5 volți servește ca semnal de intrare pentru tranzistor, intrând în baza tranzistorului, îl deschide. Dacă luăm în considerare ciclul complet al trecerii curentului de bază, va fi astfel: curentul trece de la plus la minus, adică pe baza unei surse de alimentare de 1,5 volți, și anume de la borna +, curentul trece prin emițător comun care trece prin bază și își închide circuitul la borna bateriei 1,5 volți. În momentul în care curentul trece prin bază, tranzistorul este deschis, astfel tranzistorul permite a doua sursă de alimentare de 4,5 volți să alimenteze Rn. să vedem curgerea curentului de la a doua sursă de alimentare de 4,5 volți. Când tranzistorul este deschis de curentul de intrare de bază, un curent trece prin emițătorul tranzistorului de la sursa de alimentare de 4,5 volți și iese din colector direct la sarcina Rn.
Câștigul este egal cu raportul dintre curentul colectorului și curentul de bază și poate ajunge de obicei de la zeci la câteva sute. Un tranzistor conectat conform unui circuit emițător comun poate da teoretic amplificarea maximă a semnalului în ceea ce privește puterea, în raport cu alte opțiuni de pornire a tranzistorului.
Acum luați în considerare circuitul pentru pornirea unui tranzistor cu un colector comun:



În această diagramă, vedem că există un colector comun la intrarea și ieșirea tranzistorului. Prin urmare, acest circuit este apelat cu un colector comun OK.
Să luăm în considerare funcționarea sa: ca și în circuitul anterior, semnalul de intrare ajunge la bază (în cazul nostru, acesta este curentul de bază) deschide tranzistorul. Când tranzistorul este deschis, curentul de la bateria de 4,5 V trece de la borna + a bateriei prin sarcina Rn, intră în emițătorul tranzistorului, trece prin colector și își încheie cercul. Intrarea cascadei cu această includere a OK are o rezistență ridicată, de obicei de la zecimi de megaohm la câțiva megaohmi, datorită faptului că joncțiunea colector a tranzistorului este blocată. Și impedanța de ieșire a cascadei, dimpotrivă, este mică, ceea ce face posibilă utilizarea unor astfel de cascade pentru a potrivi cascada anterioară cu sarcina. O cascadă cu un tranzistor conectat conform unui circuit colector comun nu amplifică tensiunea, ci amplifică curentul (de obicei de 10 ... 100 de ori). Vom reveni asupra acestor detalii în articolele următoare, deoarece nu este posibil să acoperim totul și pe toată lumea deodată.
Să luăm în considerare circuitul de comutare al unui tranzistor cu o bază comună.



Numele OB ne spune deja multe acum - înseamnă că prin pornirea tranzistorului, baza comună privind intrarea și ieșirea tranzistorului.
În acest circuit, semnalul de intrare este aplicat între bază și emițător - la ce ne servește o baterie cu o valoare nominală de 1,5 V, curentul trecându-și ciclul de la plus prin emițătorul tranzistorului de-a lungul bazei sale, deschizând astfel tranzistorul pentru trecerea tensiunii de la colector la sarcina Rn. Impedanța de intrare a cascadei este mică și variază de obicei de la unități la sute de ohmi, ceea ce este atribuit dezavantajului pornirii descrise a tranzistorului. În plus, pentru funcționarea cascadei cu un tranzistor de bază comună, sunt necesare două surse de alimentare separate, iar câștigul curentului în cascadă este mai mic decât unitatea. Câștigul de tensiune al cascadei ajunge adesea de la zeci la câteva sute de ori.
Aici am luat în considerare trei circuite de comutare a tranzistorului, pentru a extinde cunoștințele pot adăuga următoarele:
Cu cât este mai mare frecvența semnalului la intrarea etajului tranzistorului, cu atât câștigul de curent este mai mic.
Joncțiunea colector a tranzistorului are o rezistență ridicată. O creștere a frecvenței duce la o scădere a capacității reactive a joncțiunii colectorului, ceea ce duce la manevrarea semnificativă a acesteia și la deteriorarea proprietăților de amplificare ale cascadei.

Tranzistorul aparține categoriei de dispozitive semiconductoare. În inginerie electrică, este folosit ca generator și amplificator de oscilații electrice. Baza dispozitivului este un cristal situat în carcasă. Pentru fabricarea unui cristal, se folosește un material semiconductor special, care în proprietățile sale se află într-o poziție intermediară între un izolator și un conductor. Tranzistorul este utilizat în radio și circuite electronice. Aceste dispozitive pot fi Fiecare dintre ele are propriile parametri și caracteristici.

Caracteristicile tranzistoarelor bipolare

Curentul electric din tranzistoarele bipolare este format din sarcini electrice cu polaritate pozitivă și negativă. Găurile poartă polaritate pozitivă, în timp ce electronii poartă polaritate negativă. Pentru acest tip de dispozitiv se folosesc cristale de germaniu sau siliciu, care au caracteristici individuale care sunt luate în considerare la crearea circuitelor electronice.

Baza cristalului sunt materiale ultra-pure. La acestea se adaugă impurități speciale în doza exactă. Ei sunt cei care influențează apariția conducției electronilor sau găurilor într-un cristal. Ele sunt desemnate, respectiv, ca n- sau p-conductivitate. Există o formare a bazei, care este unul dintre electrozi. Impuritățile speciale introduse în suprafața cristalului modifică conductivitatea bazei la valoarea opusă. Drept urmare, se formează zonele n-p-n sau p-n-p, la care concluziile sunt legate. Astfel, se creează un tranzistor.

Sursa purtătorilor de sarcină se numește emițător, iar colectorul purtătorului este colectorul. Între ele este o zonă care acționează ca bază. Terminalele dispozitivului sunt denumite în funcție de electrozii conectați. Când un semnal de intrare sub forma unei mici tensiuni electrice ajunge la emițător, un curent va curge în circuitul dintre acesta și colector. Forma acestui curent coincide cu semnalul de intrare, dar valoarea acestuia crește semnificativ. Acestea sunt tocmai proprietățile de amplificare ale tranzistorului.

Funcționarea tranzistorului cu efect de câmp

În tranzistoarele cu efect de câmp, mișcarea direcțională a electronilor sau a găurilor se formează sub influența câmp electric, care este creat pe al treilea electrod de tensiunea aplicată. Purtătorii ies dintr-un electrod, deci se numește sursă. Al doilea electrod, care primește sarcinile, se numește dren. Al treilea electrod, care controlează mișcarea particulelor, se numește poarta. Secțiunea conductoare, limitată de dren și sursă, se numește canal, astfel încât aceste dispozitive sunt cunoscute și ca dispozitive de canal. Rezistența canalului se modifică sub acțiunea tensiunii generate la poartă. Acest factor afectează curentul electric care curge prin canal.

Tipul de purtători de încărcare afectează performanța. În canalul n, există o mișcare direcționată a electronilor, iar în canalul p, găurile se mișcă. Astfel, curentul apare sub acțiunea purtătorilor cu un singur semn. Aceasta este principala diferență dintre tranzistoarele de câmp și cele bipolare.

Principiul de funcționare al fiecărui tranzistor cu efect de câmp este un curent unipolar, necesită tensiune constantă pentru a oferi compensarea inițială. Valoarea polarității depinde de tipul de canal, iar tensiunea este asociată cu unul sau alt tip de dispozitiv. În general, sunt fiabile în funcționare, pot funcționa într-o gamă largă de frecvențe și au o impedanță de intrare mare.