Natutunan namin kung paano gumagana ang transistor, sa sa mga pangkalahatang tuntunin itinuturing na mga teknolohiya sa pagmamanupaktura germanium at silikon transistor at naisip kung paano sila ay minarkahan.

Ngayon ay magsasagawa kami ng ilang mga eksperimento at siguraduhin na ang bipolar transistor ay talagang binubuo ng dalawang diode konektado pabalik sa likod, at na ang transistor ay amplifier ng signal.

Kailangan namin ng low power germanium transistor mga istrukturang p-n-p mula sa serye ng MP39 - MP42, isang incandescent lamp na na-rate para sa boltahe na 2.5 Volts at isang power source na 4 - 5 Volts. Sa pangkalahatan, para sa mga baguhan na radio amateurs, inirerekumenda ko ang pag-assemble ng isang maliit na adjustable kung saan mapapagana mo ang iyong mga disenyo.

1. Ang transistor ay binubuo ng dalawang diode.

Upang i-verify ito, mag-ipon tayo ng isang maliit na circuit: ang base ng transistor VT1 kumonekta sa minus ng pinagmumulan ng kapangyarihan, at ang output ng kolektor na may isa sa mga output ng maliwanag na lampara EL. Ngayon, kung ang pangalawang terminal ng lamp ay konektado sa plus ng power source, ang lampara ay sisindi.

Lumiwanag ang bombilya dahil nag-apply kami sa collector junction ng transistor direkta- pasulong na boltahe, na nagbukas ng kantong kolektor at dumaloy dito direktang kasalukuyang kolektor Ik. Ang magnitude ng kasalukuyang ito ay depende sa paglaban filament lamp at panloob na pagtutol pinagkukunan ng lakas.

At ngayon isaalang-alang natin ang parehong circuit, ngunit ilarawan natin ang transistor sa anyo ng isang semiconductor plate.

Mga pangunahing tagadala ng bayad sa base mga electron, pagtagumpayan ang p-n junction, mahulog sa rehiyon ng butas kolektor at nagiging walang katuturan. Ang pagkakaroon ng menor de edad, ang mga base electron ay hinihigop ng karamihan ng mga carrier sa butas na rehiyon ng kolektor butas. Sa parehong paraan, ang mga butas mula sa rehiyon ng kolektor, na bumabagsak sa elektronikong rehiyon ng base, ay nagiging menor de edad at nasisipsip ng karamihan sa mga carrier ng singil sa base. mga electron.

Ang base pin na konektado sa negatibong poste ng power supply ay kumilos halos walang limitasyong bilang mga electron, replenishing ang pagkabulok ng mga electron mula sa base na rehiyon. At ang contact ng kolektor, na konektado sa positibong poste ng pinagmumulan ng kuryente sa pamamagitan ng filament ng lampara, ay may kakayahang upang tanggapin ang parehong bilang ng mga electron, dahil sa kung saan ang konsentrasyon ng mga butas sa rehiyon ay maibabalik mga base.

Kaya ang conductivity p-n junction ay magiging malaki at ang kasalukuyang paglaban ay magiging maliit, na nangangahulugan na ang kolektor ng kasalukuyang ay dadaloy sa pamamagitan ng kolektor junction Ik. At kaysa sa higit pa ang kasalukuyang ito ay magiging mas maliwanag sisindi ang lampara.

Ang bumbilya ay masusunog din kung ito ay kasama sa emitter junction circuit. Ang figure sa ibaba ay eksaktong nagpapakita ng bersyong ito ng scheme.

At ngayon ay bahagyang babaguhin natin ang circuit at ang base ng transistor VT1 kumonekta sa plus pinagkukunan ng lakas. Sa kasong ito, hindi masusunog ang lampara, dahil isinama namin ang p-n junction ng transistor in reverse direksyon. At ito ay nangangahulugan na p-n pagtutol naging transition malaki at sa pamamagitan nito ay dumadaloy lamang ng napakaliit baligtarin ang kasalukuyang kolektor Ikbo hindi kaya ng incandescent lamp filament EL. Sa karamihan ng mga kaso, ang kasalukuyang ito ay hindi lalampas sa ilang microamperes.

At upang sa wakas ay ma-verify ito, muli naming isaalang-alang ang isang circuit na may transistor na inilalarawan bilang isang semiconductor plate.

Mga electron na matatagpuan sa rehiyon mga base, lilipat sa plus pinagmumulan ng kuryente, lumalayo sa p-n junction. butas sa lugar kolektor, lalayo rin sa p-n junction, lilipat sa negatibo poste ng suplay ng kuryente. Bilang resulta, ang hangganan ng mga rehiyon ay, kumbaga, lalawak, na nagreresulta sa pagbuo ng isang zone na naubos ng mga butas at mga electron, na magbibigay ng mahusay na pagtutol sa kasalukuyang.

Ngunit, dahil sa bawat isa sa mga lugar ng base at kolektor mayroong menor de edad charge carrier, pagkatapos ay maliit palitan magaganap pa rin ang mga electron at butas sa pagitan ng mga rehiyon. Samakatuwid, ang isang kasalukuyang maraming beses na mas maliit kaysa sa direktang kasalukuyang ay dadaloy sa kantong kolektor, at ang kasalukuyang ito ay hindi sapat upang sindihan ang filament ng lampara.

2. Transistor operation sa switching mode.

Gumawa tayo ng isa pang eksperimento na nagpapakita ng isa sa mga mode ng pagpapatakbo ng transistor.
Sa pagitan ng kolektor at emitter ng transistor, binuksan namin ang isang pinagmumulan ng kapangyarihan na konektado sa serye at ang parehong maliwanag na lampara. Ikinonekta namin ang plus ng pinagmumulan ng kapangyarihan sa emitter, at ang minus sa pamamagitan ng filament ng lampara sa kolektor. Hindi umiilaw ang lampara. Bakit?

Ang lahat ay napaka-simple: kung nag-aplay ka ng isang supply boltahe sa pagitan ng emitter at ng kolektor, kung gayon para sa anumang polarity ang isa sa mga paglipat ay nasa direksyon ng pasulong, at ang isa pa sa kabaligtaran ng direksyon at makagambala sa pagpasa ng kasalukuyang. Hindi ito mahirap makita kung titingnan mo ang sumusunod na pigura.

Ang figure ay nagpapakita na ang emitter base-emitter junction ay kasama sa direkta direksyon at bukas at handang tumanggap ng walang limitasyong bilang ng mga electron. Ang collector base-collector junction, sa kabilang banda, ay kasama sa reverse direksyon at pinipigilan ang pagpasa ng mga electron sa base.

Kaya naman sumusunod na ang karamihan ay naniningil ng mga carrier sa rehiyon ng emitter butas, na tinanggihan ng plus ng pinagmumulan ng kapangyarihan, sumugod sa base na rehiyon at doon sila ay magkaparehong sumisipsip (recombine) kasama ang mga pangunahing carrier ng singil sa base mga electron. Sa sandali ng saturation, kapag walang mga libreng carrier na natitira sa magkabilang panig, ang kanilang paggalaw ay titigil, na nangangahulugan na ang kasalukuyang ay hihinto sa pag-agos. Bakit? Dahil mula sa gilid ng kolektor ay magkakaroon ng hindi magkasundo mga electron.

Ito ay lumiliko out na ang pangunahing singil carrier sa kolektor butas naaakit ng negatibong poste ng pinagmumulan ng kuryente, at ang ilan sa mga ito ay kapwa hinihigop mga electron nagmumula sa minus na bahagi ng power supply. At sa sandali ng saturation, kapag walang natitira sa magkabilang panig libre Ang mga carrier ng singil, mga butas, dahil sa kanilang pamamayani sa rehiyon ng kolektor, ay hahadlang sa karagdagang pagpasa ng mga electron sa base.

Kaya, ang isang zone na naubos ng mga butas at mga electron ay nabuo sa pagitan ng kolektor at ng base, na magbibigay ng mahusay na pagtutol sa kasalukuyang.

Syempre, salamat magnetic field at mga thermal effect, ang kaunting agos ay dadaloy pa rin, ngunit ang lakas ng agos na ito ay napakaliit na hindi nito kayang painitin ang filament ng lampara.

Ngayon idagdag sa diagram wire jumper at isasara namin ang base kasama ang emitter dito. Ang ilaw na bombilya na kasama sa circuit ng kolektor ng transistor ay hindi muling sisindi. Bakit?

Dahil kapag ang base at emitter ay sarado na may isang jumper, ang collector junction ay nagiging isang diode lamang, kung saan reverse Boltahe. Ang transistor ay nasa saradong estado at isang maliit na reverse collector current lamang ang dumadaloy dito. Ikbo.

At ngayon ay babaguhin natin ang circuit ng kaunti pa at magdagdag ng isang risistor Rb paglaban 200 - 300 Ohm, at isa pang mapagkukunan ng boltahe GB sa anyo ng baterya ng daliri.
Ikonekta ang minus ng baterya sa pamamagitan ng isang risistor Rb na may base ng transistor, at kasama ang mga baterya na may emitter. Bukas ang lampara.

Ang lampara ay lumiwanag dahil ikinonekta namin ang baterya sa pagitan ng base at ng emitter, at sa gayon ay inilapat sa emitter junction direkta release boltahe. Bumukas ang emitter junction at dumaan dito tuwid kasalukuyang, na binuksan kolektor junction ng transistor. Ang transistor ay bumukas at kasama ang circuit emitter-base-collector kasalukuyang kolektor ng pagtulo Ik, maraming beses na mas malaki ang kasalukuyang circuit base ng emitter. At salamat sa agos na ito, lumiwanag ang bumbilya.

Kung babaguhin natin ang polarity ng baterya at mag-apply ng plus sa base, pagkatapos ay magsasara ang emitter junction, at ang collector junction ay magsasara kasama nito. Ang reverse collector current ay dadaloy sa transistor Ikbo at papatayin ang lampara.

Resistor Rb nililimitahan ang kasalukuyang sa base circuit. Kung ang kasalukuyang ay hindi limitado at ang lahat ng 1.5 volts ay inilapat sa base, pagkatapos ay masyadong marami ang dadaloy sa pamamagitan ng emitter junction. mataas na agos, na maaaring magresulta sa pagkasira ng thermal paglipat at ang transistor ay mabibigo. Bilang isang tuntunin, para sa germanium transistors, ang trigger boltahe ay hindi hihigit sa 0,2 boltahe, at para sa silikon wala na 0,7 boltahe.

At muli ay susuriin namin ang parehong circuit, ngunit ipapakita namin ang transistor sa anyo ng isang semiconductor plate.

Kapag ang isang trigger boltahe ay inilapat sa base ng transistor, ang emitter Ang paglipat at mga libreng butas mula sa emitter ay nagsisimulang magkaparehong sumisipsip sa mga electron mga base, na lumilikha ng isang maliit na pasulong na base kasalukuyang Ib.

Ngunit hindi lahat ng mga butas na ipinakilala mula sa emitter sa base ay muling pinagsama sa mga electron nito. Karaniwan, ang base area ay tapos na manipis, at sa paggawa ng mga transistor ng istraktura p-n-p konsentrasyon butas sa emitter at kolektor gumawa ng maraming beses na mas malaki kaysa sa konsentrasyon ng mga electron sa base, samakatuwid, isang maliit na bahagi lamang ng mga butas ang nasisipsip ng mga base electron.

Ang karamihan ng mga butas ng emitter ay dumadaan sa base at nahuhulog sa ilalim ng pagkilos ng isang mas mataas na negatibong boltahe na kumikilos sa kolektor, at kasama na ang mga butas ng kolektor ay lumipat sa negatibong kontak nito, kung saan ito ay kapwa hinihigop ng mga input electron sa pamamagitan ng ang negatibong poste ng pinagmumulan ng kuryente GB.

Bilang isang resulta, ang paglaban ng circuit ng kolektor emitter-base-collector bumababa at dumadaloy dito ang direktang collector current Ik maraming beses ang base kasalukuyang Ib mga tanikala base ng emitter.

Paano higit pa higit pa Ang mga butas ay ipinakilala mula sa emitter papunta sa base, ang mas makabuluhan kasalukuyang sa circuit ng kolektor. At vice versa kaysa mas mababa pag-unlock ng boltahe sa base, ang mas mababa kasalukuyang sa circuit ng kolektor.

Kung, sa oras ng pagpapatakbo ng transistor, ang isang milliammeter ay kasama sa base at collector circuit, kung gayon kapag sarado ang transistor, halos walang mga alon sa mga circuit na ito.

Gamit ang transistor bukas, ang base kasalukuyang Ib ay magiging 2-3 mA, at ang kasalukuyang kolektor Ik ay nasa 60 - 80 mA. Ang lahat ng ito ay nagpapahiwatig na ang transistor ay maaaring kasalukuyang amplifier.

Sa mga eksperimentong ito, ang transistor ay nasa isa sa dalawang estado: bukas o sarado. Ang paglipat ng transistor mula sa isang estado patungo sa isa pa ay naganap sa ilalim ng pagkilos ng trigger boltahe sa base Ub. Ang ganitong uri ng transistor ay tinatawag switching mode o susi. Ang mode na ito ng pagpapatakbo ng transistor ay ginagamit sa mga instrumento at automation device.

Tatapusin namin ito, at sa susunod na bahagi ay susuriin namin ang pagpapatakbo ng isang transistor gamit ang halimbawa ng isang simpleng audio frequency amplifier na binuo sa isang solong transistor.
Good luck!

Panitikan:

1. Borisov V.G. - Batang amateur sa radyo. 1985
2. E. Iceberg - Transistor? .. Napakasimple nito! 1964

Kung nagustuhan mo ang artikulo - ibahagi sa iyong mga kaibigan:

35 komento

bipolar transistor.

bipolar transistor- isang electronic semiconductor device, isa sa mga uri ng transistors, na idinisenyo upang palakasin, bumuo at mag-convert ng mga electrical signal. Ang transistor ay tinatawag bipolar, dahil ang dalawang uri ng charge carrier ay sabay na lumahok sa pagpapatakbo ng device - mga electron at butas. Ito ay naiiba mula sa unipolar(field-effect) transistor, kung saan isang uri lang ng charge carrier ang lumalahok.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng parehong uri ng mga transistor ay katulad ng pagpapatakbo ng balbula ng tubig na kumokontrol sa daloy ng tubig, tanging ang daloy ng mga electron ang dumadaan sa transistor. Sa bipolar transistors, dalawang alon ang dumadaan sa aparato - ang pangunahing "malaki" na kasalukuyang, at ang kontrol na "maliit" na kasalukuyang. Ang kapangyarihan ng pangunahing kasalukuyang ay nakasalalay sa kapangyarihan ng kontrol. Sa field-effect transistors, isang kasalukuyang lamang ang dumadaan sa device, ang kapangyarihan nito ay nakasalalay sa electromagnetic field. Sa artikulong ito, isasaalang-alang namin nang mas detalyado ang pagpapatakbo ng isang bipolar transistor.

Bipolar transistor device.

Ang bipolar transistor ay binubuo ng tatlong semiconductor layer at dalawang PN junctions. Tukuyin ang mga transistor ng PNP at NPN ayon sa uri ng interleaving butas at electron conductivity. Parang dalawa diode konektado nang harapan o vice versa.

Ang isang bipolar transistor ay may tatlong contact (electrodes). Ang contact na lumalabas mula sa gitnang layer ay tinatawag base (base). Ang mga dulo ng electrodes ay pinangalanan kolektor at emitter (kolektor at emitter). Ang base layer ay masyadong manipis na may kaugnayan sa kolektor at emitter. Bilang karagdagan dito, ang mga rehiyon ng semiconductor sa mga gilid ng transistor ay hindi simetriko. Ang layer ng semiconductor sa gilid ng kolektor ay bahagyang mas makapal kaysa sa gilid ng emitter. Ito ay kinakailangan para sa tamang operasyon ng transistor.

Ang pagpapatakbo ng isang bipolar transistor.

Isaalang-alang ang mga pisikal na proseso na nagaganap sa panahon ng pagpapatakbo ng isang bipolar transistor. Kunin natin ang modelo ng NPN bilang isang halimbawa. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang transistor ng PNP ay magkatulad, tanging ang polarity ng boltahe sa pagitan ng kolektor at emitter ay magiging kabaligtaran.

Gaya ng nakasaad sa artikulo sa mga uri ng pagpapadaloy sa semiconductor, sa isang P-type na substansiya ay may mga positibong sisingilin na mga ions - mga butas. Ang isang N-type na sangkap ay puspos ng mga negatibong sisingilin na mga electron. Sa isang transistor, ang konsentrasyon ng mga electron sa rehiyon ng N ay mas mataas kaysa sa konsentrasyon ng mga butas sa rehiyon ng P.

Ikonekta ang isang mapagkukunan ng boltahe sa pagitan ng kolektor at emitter V CE (V CE). Sa ilalim ng pagkilos nito, ang mga electron mula sa itaas na bahagi ng N ay magsisimulang maakit sa plus at mangolekta malapit sa kolektor. Gayunpaman, ang kasalukuyang ay hindi maaaring dumaloy dahil ang electric field ng pinagmumulan ng boltahe ay hindi umabot sa emitter. Ito ay pinipigilan ng isang makapal na layer ng collector semiconductor kasama ang isang layer ng base semiconductor.

Ngayon ikonekta ang boltahe sa pagitan ng base at ang emitter V BE , ngunit mas mababa kaysa sa V CE (para sa mga silicon transistors, ang minimum na kinakailangang V BE ay 0.6V). Dahil ang layer P ay napakanipis, kasama ang isang mapagkukunan ng boltahe na konektado sa base ay magagawang "maabot" kasama ang electric field nito sa N rehiyon ng emitter. Sa ilalim ng pagkilos nito, ang mga electron ay pupunta sa base. Ang ilan sa kanila ay magsisimulang punan ang mga butas na matatagpuan doon (recombine). Ang iba pang bahagi ay hindi makakahanap ng isang libreng butas para sa sarili nito, dahil ang konsentrasyon ng mga butas sa base ay mas mababa kaysa sa konsentrasyon ng mga electron sa emitter.

Bilang resulta, ang gitnang layer ng base ay pinayaman ng mga libreng electron. Karamihan sa kanila ay pupunta sa kolektor, dahil ang boltahe ay mas mataas doon. Ito ay pinadali din ng napakaliit na kapal ng gitnang layer. Ang ilang bahagi ng mga electron, kahit na mas maliit, ay dadaloy pa rin patungo sa plus ng base.

Bilang resulta, nakakakuha kami ng dalawang alon: isang maliit - mula sa base hanggang sa emitter I BE, at isang malaki - mula sa kolektor hanggang sa emitter I CE.

Kung ang base boltahe ay nadagdagan, pagkatapos ay mas maraming mga electron ang maipon sa P layer. Bilang resulta, ang kasalukuyang base ay tataas nang bahagya, at ang kasalukuyang kolektor ay tataas nang malaki. Sa ganitong paraan, na may maliit na pagbabago sa base kasalukuyang I B , malakas ang pagbabago ng kasalukuyang kolektor MULA SA. Ganyan ang nangyayari pagpapalakas ng signal sa isang bipolar transistor. Ang ratio ng kasalukuyang kolektor I C sa base kasalukuyang I B ay tinatawag na kasalukuyang pakinabang. Tinutukoy β , hfe o h21e, depende sa mga detalye ng mga kalkulasyon na isinagawa gamit ang transistor.

Ang pinakasimpleng bipolar transistor amplifier

Isaalang-alang natin nang mas detalyado ang prinsipyo ng pagpapalakas ng signal sa electric plane gamit ang circuit bilang isang halimbawa. Magpapareserba ako nang maaga na ang gayong pamamaraan ay hindi ganap na tama. Walang nagkokonekta ng DC boltahe na pinagmulan nang direkta sa isang AC source. Ngunit sa kasong ito, magiging mas madali at mas malinaw na maunawaan ang mekanismo ng amplification mismo gamit ang isang bipolar transistor. Gayundin, ang pamamaraan ng pagkalkula mismo sa halimbawa sa ibaba ay medyo pinasimple.

1. Paglalarawan ng mga pangunahing elemento ng kadena

Kaya, sabihin nating mayroon tayong transistor na may pakinabang na 200 (β = 200). Mula sa gilid ng kolektor, ikinonekta namin ang isang medyo malakas na mapagkukunan ng kuryente na 20V, dahil sa enerhiya kung saan magaganap ang amplification. Mula sa gilid ng base ng transistor, ikinonekta namin ang isang mahinang mapagkukunan ng kapangyarihan ng 2V. Ikonekta ang pinagmulan dito sa serye. AC boltahe sa anyo ng isang sine, na may isang oscillation amplitude na 0.1V. Ito ang magiging signal na palakasin. Ang risistor Rb malapit sa base ay kinakailangan upang limitahan ang kasalukuyang nagmumula sa pinagmumulan ng signal, na kadalasang mababa ang kapangyarihan.

2. Pagkalkula ng input base kasalukuyang I b

Ngayon kalkulahin natin ang base kasalukuyang I b. Dahil nakikitungo tayo sa alternating boltahe, kailangan nating kalkulahin ang dalawang kasalukuyang halaga - sa maximum na boltahe (V max) at minimum (V min). Tawagan natin ang kasalukuyang mga halaga, ayon sa pagkakabanggit - I bmax at I bmin.

Gayundin, upang makalkula ang base kasalukuyang, kailangan mong malaman ang base-emitter boltahe V BE. Mayroong isang PN junction sa pagitan ng base at ng emitter. Ito ay lumiliko na ang base kasalukuyang "nakakatugon" sa isang semiconductor diode sa kanyang paraan. Ang boltahe kung saan ang isang semiconductor diode ay nagsisimulang magsagawa ay tungkol sa 0.6V. Hindi na kami magdedetalye kasalukuyang-boltahe na mga katangian ng diode, at para sa pagiging simple ng mga kalkulasyon, kumuha kami ng tinatayang modelo, ayon sa kung saan ang boltahe sa kasalukuyang conducting diode ay palaging 0.6V. Nangangahulugan ito na ang boltahe sa pagitan ng base at ng emitter ay V BE = 0.6V. At dahil ang emitter ay konektado sa lupa (V E = 0), ang boltahe mula sa base hanggang sa lupa ay 0.6V din (V B = 0.6V).

Kalkulahin natin ang I bmax at I bmin gamit ang batas ng Ohm:

2. Pagkalkula ng kasalukuyang output ng kolektor I MULA SA

Ngayon, alam ang pakinabang (β = 200), madali nating kalkulahin ang maximum at minimum na halaga ng kasalukuyang kolektor (I cmax at I cmin).

3. Pagkalkula ng output boltahe V palabas

Ang kasalukuyang kolektor ay dumadaloy sa risistor Rc, na nakalkula na namin. Ito ay nananatiling palitan ang mga halaga:

4. Pagsusuri ng mga resulta

Tulad ng makikita mula sa mga resulta, ang V Cmax ay naging mas mababa sa V Cmin . Ito ay dahil ang boltahe sa V Rc ay ibinabawas sa supply boltahe na VCC. Gayunpaman, sa karamihan ng mga kaso hindi ito mahalaga, dahil interesado kami sa variable na bahagi ng signal - ang amplitude, na tumaas mula 0.1V hanggang 1V. Ang dalas at sinusoidal waveform ay hindi nagbago. Siyempre, ang isang V out / V sa ratio ng sampung beses ay malayo sa pinakamahusay na tagapagpahiwatig para sa isang amplifier, ngunit ito ay lubos na angkop para sa paglalarawan ng proseso ng amplification.

Kaya, ibubuod natin ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang amplifier sa isang bipolar transistor. Ang isang kasalukuyang I b ay dumadaloy sa base, na nagdadala ng isang pare-pareho at isang variable na bahagi. Ang pare-parehong bahagi ay kinakailangan upang ang PN junction sa pagitan ng base at ang emitter ay nagsimulang magsagawa - "bubukas". Ang variable na bahagi ay, sa katunayan, ang signal mismo (kapaki-pakinabang na impormasyon). Ang lakas ng kasalukuyang collector-emitter sa loob ng transistor ay ang resulta ng pagpaparami ng base current sa gain β. Sa turn, ang boltahe sa risistor Rc sa itaas ng kolektor ay ang resulta ng pagpaparami ng amplified collector current sa halaga ng risistor.

Kaya, ang output V out ay tumatanggap ng isang senyas na may mas mataas na amplitude ng mga oscillations, ngunit may napanatili na hugis at dalas. Mahalagang bigyang-diin na ang transistor ay kumukuha ng enerhiya para sa amplification mula sa VCC power supply. Kung ang supply boltahe ay hindi sapat, ang transistor ay hindi magagawang ganap na gumana, at ang output signal ay maaaring magdistort.

Mga mode ng pagpapatakbo ng isang bipolar transistor

Alinsunod sa mga antas ng boltahe sa mga electrodes ng transistor, mayroong apat na mga mode ng operasyon nito:

Cut off mode.

Aktibong mode (aktibong mode).

Saturation mode.

Baliktad na mode.

Cutoff mode

Kapag ang base-emitter boltahe ay mas mababa sa 0.6V - 0.7V, ang PN junction sa pagitan ng base at emitter ay sarado. Sa ganitong estado, ang transistor ay walang base na kasalukuyang. Bilang resulta, wala ring kasalukuyang kolektor, dahil walang mga libreng electron sa base na handang lumipat patungo sa boltahe ng kolektor. Ito ay lumiliko na ang transistor ay, parang, naka-lock, at sinasabi nila na ito ay nasa cutoff mode.

Aktibong Mode

AT aktibong mode ang boltahe sa base ay sapat upang buksan ang PN junction sa pagitan ng base at ng emitter. Sa ganitong estado, ang transistor ay may base at collector currents. Ang kasalukuyang kolektor ay katumbas ng base kasalukuyang pinarami ng pakinabang. Iyon ay, ang aktibong mode ay ang normal na operating mode ng transistor, na ginagamit para sa amplification.

Saturation mode

Minsan ang base current ay maaaring masyadong malaki. Bilang isang resulta, ang kapangyarihan ng supply ay hindi sapat upang magbigay ng tulad ng isang kasalukuyang kolektor na tumutugma sa pakinabang ng transistor. Sa saturation mode, ang collector current ang magiging maximum na maibibigay ng power supply at hindi maaapektuhan ng base current. Sa ganitong estado, ang transistor ay hindi magagawang palakasin ang signal, dahil ang kasalukuyang kolektor ay hindi tumutugon sa mga pagbabago sa kasalukuyang base.

Sa saturation mode, ang transistor conductance ay maximum, at ito ay mas angkop para sa function ng switch (key) sa "on" na estado. Gayundin, sa cutoff mode, ang transistor conductance ay minimal, at ito ay tumutugma sa switch sa "off" na estado.

Inverse mode

Sa mode na ito, gumaganap ang collector at emitter switch: ang collector PN junction ay forward biased, at ang emitter junction ay reverse biased. Bilang isang resulta, ang kasalukuyang daloy mula sa base patungo sa kolektor. Ang collector semiconductor region ay hindi simetriko sa emitter, at ang gain sa inverse mode ay mas mababa kaysa sa normal na active mode. Ang disenyo ng transistor ay ginawa sa paraang ito ay gumagana nang mahusay hangga't maaari sa aktibong mode. Samakatuwid, sa kabaligtaran na mode, ang transistor ay halos hindi ginagamit.

Mga pangunahing parameter ng isang bipolar transistor.

kasalukuyang pakinabang- ang ratio ng kasalukuyang kolektor I C sa base kasalukuyang I B . Tinutukoy β , hfe o h21e, depende sa mga detalye ng mga kalkulasyon na isinagawa sa mga transistor.

Ang β ay isang pare-parehong halaga para sa isang transistor, at depende sa pisikal na istraktura ng device. Ang mataas na kita ay kinakalkula sa daan-daang mga yunit, mababa - sa sampu. Para sa dalawang magkahiwalay na transistor ng parehong uri, kahit na sila ay "kapitbahay kasama ang pipeline" sa panahon ng produksyon, ang β ay maaaring bahagyang naiiba. Ang katangiang ito ng bipolar transistor ay marahil ang pinakamahalaga. Kung ang iba pang mga parameter ng aparato ay madalas na napapabayaan sa mga kalkulasyon, kung gayon ang kasalukuyang pakinabang ay halos imposible.

Input impedance- paglaban sa transistor, na "nakakatugon" sa kasalukuyang base. Tinutukoy R sa (R sa). Kung mas malaki ito, mas mabuti para sa pagpapalakas ng mga katangian ng aparato, dahil kadalasan ay may mahinang pinagmumulan ng signal sa base side, kung saan kailangan mong kumonsumo ng kaunting kasalukuyang hangga't maaari. Ang perpektong opsyon ay kapag ang input resistance ay katumbas ng infinity.

Ang R in para sa isang average na bipolar transistor ay ilang daang KΩ (kilo-ohms). Dito, ang bipolar transistor ay labis na natatalo sa field-effect transistor, kung saan ang input resistance ay umabot sa daan-daang GΩ (gigaohms).

Output Conductance- ang conductivity ng transistor sa pagitan ng kolektor at emitter. Kung mas malaki ang output conductance, mas maraming collector-emitter current ang makakadaan sa transistor sa mas kaunting kapangyarihan.

Gayundin, na may pagtaas sa output conductance (o pagbaba sa output impedance), ang maximum load na kayang tiisin ng amplifier na may kaunting pagkawala sa kabuuang pagtaas ng gain. Halimbawa, kung ang isang transistor na may mababang output conductance ay nagpapalaki ng isang signal nang 100 beses nang walang load, kung gayon kapag ang isang 1KΩ load ay konektado, ito ay lalakas na lamang ng 50 beses. Ang isang transistor na may parehong pakinabang ngunit mas mataas na output conductance ay magkakaroon ng mas kaunting pagbaba ng pakinabang. Ang perpektong opsyon ay kapag ang output conductivity ay katumbas ng infinity (o ang output resistance R out \u003d 0 (R out \u003d 0)).

Ang transistor ay isang aparato na nagpapatakbo sa mga semiconductor na may elektronikong pagpuno. Ito ay dinisenyo upang i-convert at palakasin ang mga de-koryenteng signal. Mayroong dalawang uri ng mga device: at isang unipolar transistor, o field.

Kung ang dalawang uri ng mga carrier ng singil ay gumagana nang sabay-sabay sa isang transistor - mga butas at mga electron, kung gayon ito ay tinatawag na bipolar. Kung isang uri lamang ng singil ang gumagana sa isang transistor, kung gayon ito ay unipolar.

Isipin ang pagpapatakbo ng isang ordinaryong gripo ng tubig. Pinihit ang balbula - tumaas ang daloy ng tubig, lumiko sa kabilang direksyon - bumaba o huminto ang daloy. Sa pagsasagawa, ito ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng transistor. Tanging sa halip na tubig, isang stream ng mga electron ang dumadaloy dito. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang bipolar type transistor ay katangian sa dalawang uri ng kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng electronic device na ito. Sila ay nahahati sa malaki, o pangunahing at maliit, o tagapamahala. Bukod dito, ang kapangyarihan ng kasalukuyang kontrol ay nakakaapekto sa kapangyarihan ng pangunahing isa. Isaalang-alang ang prinsipyo ng pagpapatakbo nito ay naiiba sa iba. Ito ay pumasa lamang sa isa na nakasalalay sa kapaligiran

Ang isang bipolar transistor ay ginawa mula sa 3 layer ng semiconductor, at, pinaka-mahalaga, mula sa dalawang PN junctions. Ito ay kinakailangan upang makilala sa pagitan ng PNP at NPN junctions, at, samakatuwid, transistor. Sa mga semiconductor na ito, mayroong alternation ng electron at hole conduction.

Ang bipolar transistor ay may tatlong pin. Ito ay isang base, isang contact na lumalabas sa gitnang layer, at dalawang electrodes sa mga gilid - isang emitter at isang kolektor. Kung ikukumpara sa mga end electrodes na ito, ang base layer ay napakanipis. Sa mga gilid ng transistor, ang rehiyon ng semiconductor ay hindi simetriko. Para sa tamang operasyon ng aparatong ito, ang layer ng semiconductor na matatagpuan sa gilid ng kolektor ay dapat na bahagyang mas makapal kaysa sa gilid ng emitter.

Ang mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng transistor ay batay sa mga pisikal na proseso. Makipagtulungan tayo sa modelo ng PNP. Ang operasyon ng modelo ng NPN ay magiging katulad, maliban sa polarity ng boltahe sa pagitan ng mga pangunahing elemento tulad ng kolektor at emitter. Ituturo ito sa kabilang direksyon.

Ang isang P-type na substance ay naglalaman ng mga butas o positibong sisingilin na mga ion. Ang N-type na bagay ay binubuo ng mga negatibong sisingilin na mga electron. Sa transistor na aming isinasaalang-alang, ang bilang ng mga butas sa rehiyon ng P ay mas malaki kaysa sa bilang ng mga electron sa rehiyon ng N.

Kapag ang isang mapagkukunan ng boltahe ay konektado sa pagitan ng mga bahagi tulad ng emitter at kolektor, ang mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng transistor ay batay sa katotohanan na ang mga butas ay nagsisimulang maakit sa poste at mangolekta malapit sa emitter. Ngunit walang kasalukuyang. Electric field mula sa pinagmulan ng boltahe ay hindi umabot sa kolektor dahil sa makapal na layer ng emitter semiconductor at ang layer ng base semiconductor.
Pagkatapos ay ikinonekta namin ang isang mapagkukunan ng boltahe na may ibang kumbinasyon ng mga elemento, lalo na sa pagitan ng base at ng emitter. Ngayon ang mga butas ay patungo sa base at magsimulang makipag-ugnayan sa mga electron. Ang gitnang bahagi ng base ay puspos ng mga butas. Bilang resulta, dalawang alon ang nabuo. Malaki - mula sa emitter hanggang sa kolektor, maliit - mula sa base hanggang sa emitter.

Sa pagtaas ng base boltahe, magkakaroon ng higit pang mga butas sa N layer, tataas ang base current, at bahagyang tataas ang emitter current. Nangangahulugan ito na sa isang maliit na pagbabago sa kasalukuyang base, ang kasalukuyang emitter ay tumataas nang seryoso. Bilang resulta, nakakakuha tayo ng signal growth sa isang bipolar transistor.

Isaalang-alang ang mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng transistor, depende sa mga mode ng operasyon nito. Mayroong normal na active mode, inverse active mode, saturation mode, cutoff mode.
Kapag aktibo, ang emitter junction ay bukas at ang collector junction ay sarado. Sa reverse mode, ang lahat ay nangyayari sa kabaligtaran.

Isaalang-alang ang switching circuit ng isang transistor na may karaniwang emitter.
- ang mismong termino ng pangalan ng pagsasama na ito ay nagsasalita na ng mga detalye ng pamamaraang ito. Ang isang karaniwang emitter, at sa kration ito ay isang OE, ay nagpapahiwatig ng katotohanan na ang input ng circuit na ito at ang output ay may isang karaniwang emitter.
Isaalang-alang ang schema:

sa circuit na ito nakikita natin ang dalawang power supply, ang unang 1.5 volts ay ginagamit bilang input signal para sa transistor at sa buong circuit. Ang pangalawang power supply ay 4.5 volts, ang papel nito ay ang kapangyarihan ng transistor, at ang buong circuit. Ang elemento ng circuit Rn ay ang load ng transistor o, mas simple, ang consumer.
Ngayon subaybayan natin ang pagpapatakbo ng circuit na ito mismo: ang isang 1.5 volt power supply ay nagsisilbing isang input signal para sa transistor, na pumapasok sa base ng transistor, binubuksan ito. Kung isasaalang-alang natin ang buong cycle ng pagpasa ng base kasalukuyang, ito ay magiging ganito: ang kasalukuyang pumasa mula sa plus hanggang minus, iyon ay, batay sa isang 1.5 volt na mapagkukunan ng kuryente, lalo na mula sa + terminal, ang kasalukuyang pumasa sa pamamagitan ng karaniwang emitter na dumadaan sa base at isinasara ang circuit nito sa terminal ng baterya na 1.5 volts. Sa sandaling ang kasalukuyang pumasa sa base, ang transistor ay bukas, sa gayon ang transistor ay nagpapahintulot sa pangalawang pinagmumulan ng kapangyarihan na 4.5 volts sa kapangyarihan ng Rn. tingnan natin ang kasalukuyang daloy mula sa pangalawang 4.5 volt power supply. Kapag ang transistor ay binuksan ng input current ng base, ang isang kasalukuyang dumadaloy sa emitter ng transistor mula sa 4.5 volt power source at direktang lumabas sa kolektor sa load Rn.
Ang pakinabang ay katumbas ng ratio ng kasalukuyang kolektor sa kasalukuyang base at kadalasang maaaring umabot mula sampu hanggang ilang daan. Ang isang transistor na konektado ayon sa isang karaniwang emitter circuit ay maaaring theoretically magbigay ng maximum na signal amplification sa mga tuntunin ng kapangyarihan, na may kaugnayan sa iba pang mga opsyon para sa pag-on ng transistor.
Ngayon isaalang-alang ang circuit para sa paglipat sa isang transistor na may isang karaniwang kolektor:



Sa diagram na ito, nakikita natin na mayroong isang karaniwang kolektor sa input at output ng transistor. Samakatuwid, ang circuit na ito ay tinatawag na may isang karaniwang kolektor na OK.
Isaalang-alang natin ang gawain nito: tulad ng sa nakaraang circuit, ang input signal ay dumating sa base (sa aming kaso, ito ang base kasalukuyang) ay nagbubukas ng transistor. Kapag binuksan ang transistor, ang kasalukuyang mula sa 4.5 V na baterya ay pumasa mula sa terminal ng baterya + sa pamamagitan ng load Rn, pumapasok sa emitter ng transistor, dumaan sa kolektor at nagtatapos sa bilog nito. Ang input ng cascade na may ganitong pagsasama ng OK ay may mataas na pagtutol, kadalasan mula sa ikasampu ng isang megaohm hanggang sa ilang megaohms dahil sa katotohanan na ang collector junction ng transistor ay naka-lock. At ang output impedance ng cascade, sa kabaligtaran, ay maliit, na ginagawang posible na gamitin ang mga naturang cascades upang tumugma sa nakaraang cascade sa load. Ang isang kaskad na may isang transistor na konektado ayon sa isang karaniwang circuit ng kolektor ay hindi nagpapalaki ng boltahe, ngunit nagpapalaki ng kasalukuyang (karaniwan ay 10 ... 100 beses). Babalik kami sa mga detalyeng ito sa mga sumusunod na artikulo, dahil hindi posible na sakupin ang lahat at lahat nang sabay-sabay.
Isaalang-alang natin ang switching circuit ng isang transistor na may karaniwang base.



Ang pangalan ng OB ay nagsasabi sa amin ng maraming ngayon - nangangahulugan ito na sa pamamagitan ng pag-on sa transistor, ang karaniwang base tungkol sa input at output ng transistor.
Sa circuit na ito, ang input signal ay inilapat sa pagitan ng base at ng emitter - kung ano ang nagsisilbi sa amin ng isang baterya na may isang nominal na halaga ng 1.5 V, ang kasalukuyang pagpasa ng cycle nito mula sa plus sa pamamagitan ng emitter ng transistor kasama ang base nito, sa gayon ay binubuksan ang transistor para sa pagpasa ng boltahe mula sa kolektor sa load Rн. Ang input impedance ng cascade ay maliit at karaniwang saklaw mula sa mga yunit hanggang sa daan-daang ohms, na iniuugnay sa kawalan ng inilarawan na switching on ng transistor. Bilang karagdagan, para sa pagpapatakbo ng cascade na may isang common-base transistor, dalawang magkahiwalay na power supply ang kinakailangan, at ang cascade current gain ay mas mababa sa pagkakaisa. Ang boltahe na nakuha ng kaskad ay madalas na umaabot mula sampu hanggang ilang daang beses.
Dito ay isinasaalang-alang namin ang tatlong transistor switching circuit, upang mapalawak ang kaalaman na maaari kong idagdag ang sumusunod:
Kung mas mataas ang dalas ng signal sa input ng yugto ng transistor, mas mababa ang kasalukuyang nakuha.
Ang kolektor junction ng transistor ay may mataas na pagtutol. Ang isang pagtaas sa dalas ay humahantong sa isang pagbawas sa reaktibong kapasidad ng kolektor junction, na humahantong sa kanyang makabuluhang pag-shunting at pagkasira ng mga amplifying properties ng cascade.

Ang transistor ay kabilang sa kategorya ng mga semiconductor device. Sa electrical engineering, ginagamit ito bilang generator at amplifier ng mga electrical oscillations. Ang batayan ng aparato ay isang kristal na matatagpuan sa kaso. Para sa paggawa ng isang kristal, isang espesyal na materyal na semiconductor ang ginagamit, na sa mga katangian nito ay nasa isang intermediate na posisyon sa pagitan ng isang insulator at isang konduktor. Ang transistor ay ginagamit sa radyo at mga electronic circuit. Ang mga device na ito ay maaaring Ang bawat isa sa kanila ay may sariling mga parameter at katangian.

Mga tampok ng bipolar transistors

Ang electric current sa bipolar transistors ay nabuo sa pamamagitan ng electric charges na may positibo at negatibong polarity. Ang mga butas ay nagdadala ng positibong polarity, habang ang mga electron ay nagdadala ng negatibong polarity. Para sa ganitong uri ng aparato, ginagamit ang germanium o silikon na mga kristal, na may mga indibidwal na katangian na isinasaalang-alang kapag lumilikha ng mga electronic circuit.

Ang batayan ng kristal ay mga ultra-purong materyales. Sa kanila ay idinagdag ang mga espesyal na impurities sa eksaktong dosis. Sila ang nakakaimpluwensya sa paglitaw ng electron o butas na pagpapadaloy sa isang kristal. Ang mga ito ay itinalaga ayon sa pagkakabanggit bilang n- o p-conductivity. Mayroong pagbuo ng base, na isa sa mga electrodes. Ang mga espesyal na dumi na ipinakilala sa ibabaw ng kristal ay nagbabago sa base conductivity sa kabaligtaran na halaga. Bilang isang resulta, sila ay bumubuo mga sona n-p-n o p-n-p, kung saan konektado ang mga konklusyon. Kaya, nilikha ang isang transistor.

Ang pinagmulan ng mga tagadala ng singil ay tinatawag na emitter, at ang kolektor ng carrier ay ang kolektor. Sa pagitan nila ay isang zone na nagsisilbing base. Ang mga terminal ng aparato ay pinangalanan ayon sa mga konektadong electrodes. Kapag ang isang input signal sa anyo ng isang maliit na boltahe ng kuryente ay dumating sa emitter, ang isang kasalukuyang ay dadaloy sa circuit sa pagitan nito at ng kolektor. Ang anyo ng kasalukuyang ito ay tumutugma sa input signal, ngunit ang halaga nito ay tumataas nang malaki. Ito ang tiyak na mga katangian ng amplifying ng transistor.

Ang operasyon ng field effect transistor

Sa field-effect transistors, ang direksyon ng paggalaw ng mga electron o butas ay nabuo sa ilalim ng impluwensya ng electric field, na nilikha sa ikatlong elektrod ng inilapat na boltahe. Ang mga carrier ay lumalabas sa isang elektrod, kaya ito ay tinatawag na pinagmulan. Ang pangalawang elektrod, na tumatanggap ng mga singil, ay tinatawag na alisan ng tubig. Ang ikatlong elektrod, na kumokontrol sa paggalaw ng mga particle, ay tinatawag na gate. Ang conductive section, na limitado ng drain at source, ay tinatawag na channel, kaya ang mga device na ito ay kilala rin bilang channel device. Ang paglaban ng channel ay nagbabago sa ilalim ng pagkilos ng boltahe na nabuo sa gate. Ang kadahilanan na ito ay nakakaapekto sa electric current na dumadaloy sa channel.

Ang uri ng mga carrier ng singil ay nakakaapekto sa pagganap. Sa n-channel, mayroong isang nakadirekta na paggalaw ng mga electron, at sa p-channel, ang mga butas ay gumagalaw. Kaya, ang kasalukuyang lumilitaw sa ilalim ng pagkilos ng mga carrier na may isang tanda lamang. Ito ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng field at bipolar transistors.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng bawat field effect transistor ay isang unipolar kasalukuyang, ay nangangailangan pare-pareho ang boltahe upang ibigay ang paunang offset. Ang halaga ng polarity ay depende sa uri ng channel, at ang boltahe ay nauugnay sa isa o ibang uri ng device. Sa pangkalahatan, maaasahan ang mga ito sa pagpapatakbo, maaaring gumana sa isang malawak na hanay ng dalas, at may malaking impedance ng input.