De term "bipolaire transistor" hangt samen met het feit dat in deze transistoren twee soorten ladingsdragers worden gebruikt: elektronen en gaten. Voor de vervaardiging van transistors worden dezelfde halfgeleidermaterialen gebruikt als voor.

In bipolaire transistors worden, met behulp van een drielaagse halfgeleiderstructuur van halfgeleiders, twee p - n-overgangen met afwisselende soorten elektrische geleidbaarheid (p - n - p of n - p - n) gecreëerd.

Bipolaire transistors kunnen structureel onverpakt zijn (afb. 1, a) (voor gebruik bijvoorbeeld als onderdeel van geïntegreerde schakelingen) en ingesloten in een typisch geval (afb. 1, b). De drie pinnen van een bipolaire transistor worden basis, collector en emitter genoemd.

Rijst. 1. Bipolaire transistor: a) pnp-structuren zonder pakket, b) npn-structuren in pakket

Afhankelijk van de algemene conclusie, kunt u: drie circuits voor het aansluiten van een bipolaire transistor: met een gemeenschappelijke basis (OB), een gemeenschappelijke collector (OK) en een gemeenschappelijke emitter (OE). Overweeg de werking van een transistor in een circuit met een gemeenschappelijke basis (Fig. 2).

Rijst. 2. Schema van de bipolaire transistor

De emitter injecteert (supplies) in de basis de hoofddragers, in ons voorbeeld voor n-type halfgeleiderinrichtingen zullen dit elektronen zijn. De bronnen zijn zo gekozen dat E2 >> E1. Weerstand Re begrenst de stroom van de open p - n-overgang.

Bij E1 = 0 is de stroom door de collectorovergang klein (vanwege minderheidsdragers), dit wordt de initiële collectorstroom Iк0 genoemd. Als E1> 0, overwinnen elektronen de emitter p - n-overgang (E1 is ingeschakeld in de voorwaartse richting) en komen het basisgebied binnen.

De basis is gemaakt met een hoge soortelijke weerstand (lage onzuiverheidsconcentratie), dus de concentratie van gaten in de basis is laag. Dientengevolge recombineren de weinige elektronen die de basis binnenkomen opnieuw met zijn gaten, waardoor de basisstroom Ib wordt gevormd. Tegelijkertijd werkt er een veel sterker veld in de collector p – n-overgang vanaf de zijde van E2 dan in de emitterovergang, die elektronen de collector in sleept. Daarom bereikt de overgrote meerderheid van de elektronen de collector.

Emitter- en collectorstromen zijn aangesloten emitter huidige overdrachtscoëfficiënt

bij Uкб = const.

Is altijd ikк Dat wil zeggen, en a = 0,9 - 0,999 voor moderne transistors.

In het beschouwde schema Ik = Ik0 + aIe »Ie. Daarom heeft de bipolaire transistorschakeling met gemeenschappelijke basis een lage stroomoverdrachtsverhouding. Daarom wordt het zelden gebruikt, voornamelijk in hoogfrequente apparaten, waar het, in termen van spanningsversterking, de voorkeur heeft boven andere.

Het hoofdschakelcircuit van een bipolaire transistor is een circuit met een gemeenschappelijke emitter (Fig. 3).

Rijst. 3. Opname van een bipolaire transistor volgens het schema met een gemeenschappelijke emitter

Hiervoor kun je Ib = Ie - Ik = (1 - a) Ie - Ik0 schrijven.

Rekening houdend met het feit dat 1 - a = 0,001 - 0,1, hebben we Ib<< Iэ » Iк.

Zoek de verhouding van de collectorstroom tot de basisstroom:

Deze houding heet basis huidige overdrachtsverhouding:... Met a = 0,99 krijgen we b = 100. Als een signaalbron is opgenomen in het basiscircuit, zal hetzelfde signaal, maar versterkt door de stroom b keer, in het collectorcircuit stromen, waardoor een spanning over de weerstand Rk wordt gevormd. groter dan de spanning van de signaalbron ...

Om de werking van een bipolaire transistor in een breed scala van gepulseerde en gelijkstroom, vermogens en spanningen te evalueren, en om het biascircuit te berekenen, moet de modus worden gestabiliseerd, families van ingangs- en uitgangsspanning-ampère-karakteristieken (VAC).

Familie van input I - V kenmerken bepaal de afhankelijkheid van de ingangsstroom (basis of emitter) van de ingangsspanning Ube bij Uk = const, Fig. 4, een. De ingangs-I-V-karakteristieken van de transistor zijn vergelijkbaar met de I-V-karakteristieken van een diode in directe verbinding.

De familie van output I - V-karakteristieken bepaalt de afhankelijkheid van de collectorstroom van de spanning erover op een bepaalde basis of emitterstroom (afhankelijk van het circuit met een gemeenschappelijke emitter of een gemeenschappelijke basis), Fig. 4, geb.

Rijst. 4. Stroom-spanningskarakteristieken van de bipolaire transistor: a - input, b - output

Naast de elektrische n-p-overgang, een overgang op basis van een metaal-halfgeleidercontact - de Schottky-barrière wordt veel gebruikt in hogesnelheidscircuits. Bij dergelijke overgangen wordt geen tijd besteed aan de accumulatie en dissipatie van ladingen in de basis, en de prestaties van de transistor hangen alleen af ​​van de oplaadsnelheid van de barrièrecapaciteit.

Rijst. 5. Bipolaire transistoren

Parameters van bipolaire transistors:

Om de maximaal toegestane bedrijfsmodi van transistors te beoordelen, worden de belangrijkste parameters gebruikt:

1) maximaal toelaatbare collector-emitterspanning(voor verschillende transistors Uke max = 10 - 2000 V),

2) maximaal toelaatbare vermogensdissipatie van de collector Pк max- volgens deze zijn transistors onderverdeeld in transistors met laag vermogen (tot 0,3 W), gemiddeld vermogen (0,3 - 1,5 W) en hoog vermogen (meer dan 1,5 W), transistors met gemiddeld en hoog vermogen zijn vaak uitgerust met een speciaal koellichaam - een radiateur,

3) maximaal toelaatbare collectorstroom Ik max - tot 100 A en meer,

4) afsnijfrequentie van de huidige transmissie fgr(de frequentie waarbij h21 gelijk wordt aan één), bipolaire transistoren worden volgens deze verdeeld:

• voor lage frequenties - tot 3 MHz,

• middenfrequentie - van 3 tot 30 MHz,

• hoogfrequent - van 30 tot 300 MHz,

• ultrahoge frequentie - meer dan 300 MHz.
  

Doctor in de technische wetenschappen, professor L.A. Potapov

Bipolaire transistor- een elektronische halfgeleiderinrichting, een van de typen transistoren, ontworpen om elektrische signalen te versterken, te genereren en om te zetten. De transistor heet bipolair, aangezien twee soorten ladingsdragers gelijktijdig betrokken zijn bij de werking van het apparaat - elektronen en gaten... Zo verschilt het van unipolair(veld)transistor, bij de werking waarvan slechts één type ladingsdragers is betrokken.

Het werkingsprincipe van beide typen transistors is vergelijkbaar met de werking van een waterkraan, die de waterstroom regelt, alleen de stroom van elektronen gaat door de transistor. In bipolaire transistors gaan twee stromen door het apparaat - de belangrijkste "grote" stroom en de controle "kleine" stroom. Het hoofdstroomvermogen is afhankelijk van het stuurvermogen. In veldeffecttransistors gaat er maar één stroom door het apparaat, waarvan de kracht afhangt van het elektromagnetische veld. In dit artikel gaan we dieper in op de werking van een bipolaire transistor.

Bipolair transistorapparaat.

Een bipolaire transistor bestaat uit drie halfgeleiderlagen en twee PN-overgangen. Maak onderscheid tussen PNP- en NPN-transistors door het type afwisseling van gat en elektronische geleidbaarheid. Het is als twee diodes die van aangezicht tot aangezicht zijn verbonden of omgekeerd.

Een bipolaire transistor heeft drie contacten (elektroden). Het contact dat uit de centrale laag komt, heet basis (basis). De extreme elektroden worden genoemd verzamelaar en emitter (verzamelaar en emitter). De basislaag is zeer dun ten opzichte van de collector en emitter. Bovendien zijn de halfgeleidergebieden aan de randen van de transistor ongebalanceerd. De halfgeleiderlaag aan de collectorzijde is iets dikker dan aan de emitterzijde. Dit is nodig om de transistor goed te laten werken.

Overweeg de fysieke processen die plaatsvinden tijdens de werking van een bipolaire transistor. Laten we als voorbeeld het NPN-model nemen. Het werkingsprincipe van de PNP-transistor is vergelijkbaar, alleen de polariteit van de spanning tussen de collector en de emitter zal tegengesteld zijn.

Zoals al vermeld in het artikel over de soorten geleidbaarheid in halfgeleiders, zijn er in een P-type stof positief geladen ionen - gaten. Een stof van het N-type is verzadigd met negatief geladen elektronen. In een transistor is de concentratie van elektronen in het N-gebied veel hoger dan de concentratie van gaten in het P-gebied.

Sluit de spanningsbron aan tussen de collector en de emitter V CE (V CE). Onder zijn actie zullen elektronen uit het bovenste N-deel worden aangetrokken door de plus en zich verzamelen in de buurt van de collector. De stroom kan echter niet vloeien omdat het elektrische veld van de spanningsbron de emitter niet bereikt. Dit wordt belemmerd door de dikke halfgeleider tussenlaag van de collector plus de halfgeleider tussenlaag van de basis.

Nu verbinden we de spanning tussen de basis en de emitter V BE, maar veel lager dan V CE (voor siliciumtransistoren is de minimaal vereiste V BE 0,6V). Omdat de P-laag erg dun is, plus de spanningsbron die op de basis is aangesloten, kan deze met zijn elektrische veld het N-gebied van de emitter "bereiken". Onder zijn actie zullen elektronen naar de basis gaan. Sommigen van hen zullen de gaten beginnen op te vullen die zich daar bevinden (recombineren). Het andere deel zal geen vrij gat vinden, omdat de concentratie van gaten in de basis veel lager is dan de concentratie van elektronen in de emitter.

Hierdoor wordt de centrale laag van de basis verrijkt met vrije elektronen. De meeste zullen richting de collector gaan, omdat de spanning daar veel hoger is. Ook de zeer geringe dikte van de centrale laag draagt ​​hieraan bij. Een deel van de elektronen, zij het veel kleiner, zal toch naar de plus van de basis stromen.

Als resultaat krijgen we twee stromen: een kleine - van de basis naar de emitter I BE, en een grote - van de collector naar de emitter I CE.

Als je de spanning aan de basis verhoogt, worden er nog meer elektronen verzameld in de P-tussenlaag. Als gevolg hiervan zal de basisstroom iets toenemen en zal de collectorstroom aanzienlijk toenemen. Op deze manier, met een kleine verandering in de basisstroom I B , de collectorstroom I C. En zo gebeurt het signaalversterking in een bipolaire transistor... De verhouding van de collectorstroom I C tot de basisstroom I B wordt de stroomversterking genoemd. aangegeven β , hfe of h21e, afhankelijk van de bijzonderheden van de berekeningen die met de transistor zijn uitgevoerd.

De eenvoudigste versterker op een bipolaire transistor

Laten we het principe van signaalversterking in het elektrische vlak in meer detail bekijken met behulp van het voorbeeld van een circuit. Ik zal van tevoren reserveren dat zo'n schema niet helemaal klopt. Niemand sluit een gelijkspanningsbron rechtstreeks aan op een wisselstroombron. Maar in dit geval zal het gemakkelijker en duidelijker zijn om het versterkingsmechanisme zelf te begrijpen met behulp van een bipolaire transistor. Ook is de rekentechniek zelf in het onderstaande voorbeeld enigszins vereenvoudigd.

1. Beschrijving van de belangrijkste elementen van het circuit:

Laten we zeggen dat we een transistor hebben met een versterking van 200 (β = 200). Vanaf de collectorzijde sluiten we een relatief krachtige 20V voeding aan, vanwege de energie waarvan versterking zal optreden. Sluit aan de basiszijde van de transistor een zwakke 2V-voeding aan. We sluiten er in serie een sinusvormige wisselspanningsbron op aan, met een oscillatieamplitude van 0,1V. Dit is het signaal dat moet worden versterkt. Weerstand Rb nabij de basis is nodig om de stroom van de signaalbron, die meestal zwak is, te beperken.

2. Berekening van de ingangsstroom van de basis I b

Laten we nu de basisstroom Ib berekenen. Omdat we te maken hebben met een wisselspanning, moeten we twee stroomwaarden berekenen - bij de maximale spanning (V max) en minimum (V min). Laten we deze huidige waarden respectievelijk I bmax en I bmin noemen.

Om de basisstroom te berekenen, moet u ook de basis-emitterspanning V BE weten. Er is één PN-overgang tussen de basis en de emitter. Het blijkt dat de basisstroom onderweg een halfgeleiderdiode "ontmoet". De spanning waarbij de halfgeleiderdiode begint te geleiden is ongeveer 0,6V. We zullen niet ingaan op de details van de stroom-spanningskarakteristieken van de diode, en voor de eenvoud van berekeningen zullen we een benaderend model nemen, volgens welke de spanning over een stroomvoerende diode altijd 0,6V is. Dit betekent dat de spanning tussen de basis en de emitter V BE = 0,6V is. En aangezien de emitter is verbonden met aarde (V E = 0), is de spanning van basis naar aarde ook 0,6 V (V B = 0,6 V).

Laten we I bmax en I bmin berekenen met behulp van de wet van Ohm:

2. Berekening van de collectoruitgangsstroom I С

Nu u de versterking kent (β = 200), kunt u eenvoudig de maximale en minimale waarden van de collectorstroom berekenen (I cmax en I cmin).

3. Berekening van de uitgangsspanning V out

De collectorstroom vloeit door de weerstand Rc, die we al hebben berekend. Het blijft om de waarden te vervangen:

4. Analyse van resultaten

Zoals uit de resultaten blijkt, bleek V Cmax kleiner te zijn dan V Cmin. Dit komt omdat de spanning over de V Rc-weerstand wordt afgetrokken van de voedingsspanning VCC. In de meeste gevallen maakt dit echter niet uit, omdat we geïnteresseerd zijn in de variabele component van het signaal - de amplitude, die toenam van 0,1V naar 1V. De frequentie en sinusvormige golfvorm veranderden niet. Natuurlijk is een V uit / V in een verhouding van tien keer verre van de beste indicator voor een versterker, maar het is heel geschikt om het versterkingsproces te illustreren.

Laten we dus het werkingsprincipe van de versterker op een bipolaire transistor samenvatten. Door de basis vloeit een stroom Ib, die een constante en een alternerende component draagt. De constante component is nodig om de PN-overgang tussen de basis en de emitter te laten "openen". De variabele component is in feite het signaal zelf (handige informatie). De collector-emitterstroom in de transistor is het resultaat van vermenigvuldiging van de basisstroom met de versterking β. Op zijn beurt is de spanning over de weerstand Rc boven de collector het resultaat van het vermenigvuldigen van de versterkte collectorstroom met de weerstandswaarde.

De V out-aansluiting ontvangt dus een signaal met een verhoogde trillingsamplitude, maar met dezelfde vorm en frequentie. Het is belangrijk om te benadrukken dat de transistor energie voor versterking haalt uit de VCC-voeding. Als de voedingsspanning onvoldoende is, kan de transistor niet volledig werken en kan het uitgangssignaal worden vervormd.

Werkingsmodi van een bipolaire transistor

In overeenstemming met de spanningsniveaus aan de elektroden van de transistor, worden vier werkingsmodi onderscheiden:

• Afgesneden modus.
• Actieve modus.
• Verzadiging modus.
• Omgekeerde modus.

Afsnijmodus

Wanneer de basis-emitterspanning lager is dan 0,6V - 0,7V, is de PN-overgang tussen basis en emitter gesloten. In deze toestand heeft de transistor geen basisstroom. Als gevolg hiervan zal er ook geen collectorstroom zijn, omdat er geen vrije elektronen in de basis zijn die klaar zijn om naar de collectorspanning te gaan. Het blijkt dat de transistor als het ware op slot zit, en ze zeggen dat hij erin zit afsnijmodus.

Actieve modus

V actieve modus de spanning aan de basis is voldoende om de PN-overgang tussen de basis en de emitter te openen. In deze toestand heeft de transistor basis- en collectorstromen. De collectorstroom is gelijk aan de basisstroom vermenigvuldigd met de versterking. Dat wil zeggen, de actieve modus wordt de normale bedrijfsmodus van de transistor genoemd, die wordt gebruikt voor versterking.

Verzadigingsmodus

Soms is de basisstroom te hoog. Als gevolg hiervan is de voeding gewoon niet voldoende om een ​​dergelijke collectorstroom te leveren die overeenkomt met de versterking van de transistor. In de verzadigingsmodus is de collectorstroom het maximum dat de voeding kan leveren en wordt niet beïnvloed door de basisstroom. In deze toestand kan de transistor het signaal niet versterken, omdat de collectorstroom niet reageert op veranderingen in de basisstroom.

In de verzadigingsmodus is de geleidbaarheid van de transistor maximaal en is deze meer geschikt voor de functie van een schakelaar (sleutel) in de "aan" -status. Evenzo is in de uitschakelmodus de geleidbaarheid van de transistor minimaal, en dit komt overeen met een schakelaar in de "uit" -toestand.

Inverse modus

In deze modus wisselen de collector en de emitter van rol: de PN-overgang van de collector is voorwaarts voorgespannen en de emitterovergang is in de tegenovergestelde richting voorgespannen. Als gevolg hiervan vloeit er stroom van de basis naar de collector. Het halfgeleidercollectorgebied is ongebalanceerd ten opzichte van de emitter en de versterking in de inverse modus is lager dan in de normale actieve modus. Het ontwerp van de transistor is zo gemaakt dat deze in de actieve modus zo efficiënt mogelijk werkt. Daarom wordt de transistor in de inverse modus praktisch niet gebruikt.

Basisparameters van een bipolaire transistor.

Huidige winst- de verhouding van de collectorstroom I C tot de basisstroom I B. aangegeven β , hfe of h21e, afhankelijk van de bijzonderheden van berekeningen die met transistors zijn uitgevoerd.

β is een constante waarde voor één transistor en hangt af van de fysieke structuur van het apparaat. Hoge winst wordt berekend in honderden eenheden, laag - in tientallen. Voor twee afzonderlijke transistors van hetzelfde type, zelfs als ze tijdens de productie "pijplijnburen" waren, kan β enigszins verschillen. Dit kenmerk van een bipolaire transistor is misschien wel het belangrijkste. Terwijl andere parameters van het apparaat vaak in berekeningen kunnen worden verwaarloosd, is de huidige versterking praktisch onmogelijk.

Ingangsimpedantie: Is de weerstand in de transistor die "voldoet" aan de basisstroom. aangegeven R in (R in). Hoe groter het is, hoe beter voor de versterkende eigenschappen van het apparaat, aangezien er meestal een bron van een zwak signaal aan de basiszijde is, waarvan je zo min mogelijk stroom moet verbruiken. De ideale optie is wanneer de ingangsimpedantie oneindig is.

De R-ingang voor een gemiddelde bipolaire transistor is enkele honderden KΩ (kilo-ohm). Hier verliest de bipolaire transistor veel aan de veldeffecttransistor, waar de ingangsweerstand honderden GΩ (gigaohms) bereikt.

Uitgang geleidbaarheid:- de geleidbaarheid van de transistor tussen de collector en de emitter. Hoe hoger de uitgangsgeleiding, hoe meer collector-emitterstroom door de transistor kan gaan met een lager vermogen.

Ook met een toename van de uitgangsgeleidbaarheid (of een afname van de uitgangsimpedantie), neemt de maximale belasting die de versterker kan weerstaan, toe met onbeduidende verliezen in de totale versterking. Als een transistor met een lage uitgangsgeleidbaarheid bijvoorbeeld een signaal 100 keer zonder belasting versterkt, dan zal het, wanneer een belasting van 1 KΩ is aangesloten, al slechts 50 keer worden versterkt. Een transistor met dezelfde versterking, maar met een hogere uitgangsgeleiding, zal een kleinere versterkingsval hebben. De ideale optie is wanneer de uitgangsgeleiding oneindig is (of de uitgangsweerstand R out = 0 (R out = 0)).

Goede middag vrienden!

Vandaag zullen we verder kennis maken met de elektronische "bouwstenen" van computerhardware. We hebben al met u onderzocht hoe de veldeffecttransistoren zijn gerangschikt, die noodzakelijkerwijs op elk computermoederbord aanwezig zijn.

Leun achterover - nu zullen we een intellectuele inspanning leveren en proberen uit te zoeken hoe het werkt

Bipolaire transistor

Een bipolaire transistor is een halfgeleiderapparaat dat veel wordt gebruikt in elektronische producten, waaronder computervoedingen.

Het woord "transistor" (transistor) is samengesteld uit twee Engelse woorden - "translate" en "resistor", wat "weerstandsomzetter" betekent.

Het woord "bipolair" betekent dat de stroom in het apparaat wordt veroorzaakt door geladen deeltjes met twee polariteiten - negatief (elektronen) en positief (zogenaamde "gaten").

"Hole" is geen jargon, maar een nogal wetenschappelijke term. Een "gat" is een niet-gecompenseerde positieve lading, of, met andere woorden, de afwezigheid van een elektron in het kristalrooster van een halfgeleider.

De bipolaire transistor is een drielaagse structuur met afwisselende typen halfgeleiders.

Aangezien er twee soorten halfgeleiders zijn, positief (positief, p-type) en negatief (negatief, n-type), kunnen er twee soorten van een dergelijke structuur zijn: p-n-p en n-p-n.

Het middelste gebied van een dergelijke structuur wordt de basis genoemd en de buitenste gebieden worden de emitter en collector genoemd.

In de schema's zijn bipolaire transistoren op een bepaalde manier aangegeven (zie figuur). We zien dat de transistor in wezen een pn-overgang is die in serie is geschakeld.

Opvulvraag - waarom kun je de transistor niet vervangen door twee diodes? Ze hebben tenslotte allemaal een pn-overgang, toch? Ik heb twee diodes in serie ingeschakeld - en hij zit in de zak!

Niet! Het feit is dat de basis in de transistor tijdens de fabricage erg dun is gemaakt, wat niet kan worden bereikt door twee afzonderlijke diodes aan te sluiten.

Het werkingsprincipe van een bipolaire transistor

Het basisprincipe van de transistor is dat een kleine basisstroom een ​​veel grotere collectorstroom kan aansturen - in het bereik praktisch van nul tot een bepaalde maximaal mogelijke waarde.

De verhouding van de collectorstroom tot de basisstroom wordt de stroomversterking genoemd en kan variëren van enkele eenheden tot enkele honderden.

Het is interessant om op te merken dat transistors met een laag vermogen er meer van hebben dan die met een hoog vermogen (en niet omgekeerd, zoals je zou denken).

Het verschil is dat, in tegenstelling tot de DC-poort, tijdens de besturing altijd de basisstroom aanwezig is, d.w.z. een soort van macht wordt altijd besteed aan controle.

Hoe hoger de spanning tussen de emitter en de basis, hoe groter de basisstroom en dus hoe groter de collectorstroom. Elke transistor heeft echter een maximaal toelaatbare spanning tussen emitter en basis en tussen emitter en collector. Voor overschrijding van deze parameters moet u betalen met een nieuwe transistor.

In de bedrijfsmodus is de basis-emitterovergang gewoonlijk open en de basis-collectorovergang gesloten.

Een bipolaire transistor kan, net als een relais, ook in een sleutelmodus werken. Als je de basis voldoende stroom geeft (sluit de S1-knop), dan zal de transistor goed openen. De lamp gaat branden.

In dit geval zal de weerstand tussen de emitter en de collector klein zijn.

De spanningsval over het emitter-collectorgedeelte zal enkele tienden van een volt bedragen.

Als u vervolgens stopt met het leveren van stroom aan de basis (open S1), zal de transistor sluiten, d.w.z. de weerstand tussen emitter en collector zal zeer groot worden.

De lamp gaat uit.

Hoe een bipolaire transistor controleren?

Aangezien een bipolaire transistor uit twee pn-overgangen bestaat, is het vrij eenvoudig om deze te testen met een digitale tester.

Het is noodzakelijk om de bedieningsschakelaar van de tester in de stand te zetten door één sonde op de basis aan te sluiten en de tweede afwisselend op de zender en de collector.

In feite controleren we achtereenvolgens de gezondheid van de pn-overgangen.

Zo'n overgang kan zowel open als gesloten zijn.

Dan moet u de polariteit van de sondes wijzigen en de metingen herhalen.

In één geval zal de tester een spanningsval over de emitter-basis en collector-basis juncties van 0,6 - 0,7 V laten zien (beide juncties zijn open).

In het tweede geval worden beide overgangen gesloten en registreert de tester dit.

Opgemerkt moet worden dat in de bedrijfsmodus meestal een van de overgangen van de transistor open is en de tweede gesloten.

Meten van de stroomoverdrachtscoëfficiënt van een bipolaire transistor

Als de tester de mogelijkheid heeft om de stroomoverdrachtscoëfficiënt te meten, kunt u de werking van de transistor controleren door de transistordraden in de overeenkomstige aansluitingen te installeren.

Stroomoverdrachtsverhouding is de verhouding van collectorstroom tot basisstroom.

Hoe hoger de versterking, hoe meer collectorstroom de basisstroom aankan, terwijl alle andere dingen gelijk blijven.

Pinout (pinnamen) en andere gegevens kunnen worden overgenomen uit de datasheets (referentiegegevens) van de bijbehorende transistor. Datasheets zijn via zoekmachines op internet te vinden.

De tester zal op het display de huidige overdrachts(versterkings)verhouding weergeven, die moet worden vergeleken met de referentiegegevens.

De stroomoverdrachtscoëfficiënt van transistors met een laag vermogen kan enkele honderden bereiken.

Voor krachtige transistors is het aanzienlijk minder - een paar eenheden of tientallen.

Er zijn echter krachtige transistors met een transmissiecoëfficiënt van enkele honderden of duizenden. Dit zijn de zogenaamde Darlington-paren.

Een Darlington-paar bestaat uit twee transistoren. De uitgangsstroom van de eerste transistor is de ingangsstroom van de tweede.

De totale stroomoverdrachtsverhouding is het product van de verhouding van de eerste en de tweede transistor.

Een Darlington-paar wordt gemaakt in een gemeenschappelijk pakket, maar het kan ook worden gemaakt van twee afzonderlijke transistors.

Ingebouwde diodebescherming

Sommige transistors (hoogvermogen en hoogspanning) kunnen worden beschermd tegen sperspanning door een ingebouwde diode.

Dus als u de testerprobes aansluit op de emitter en collector in de diodetestmodus, dan zal deze dezelfde 0,6 - 0,7 V tonen (als de diode voorwaarts is voorgespannen) of een "vergrendelde diode" (als de diode is voorgespannen in omgekeerde richting) ...

Als de tester een lichte spanning vertoont, en zelfs in beide richtingen, dan: de transistor is zeker kapot en moet worden vervangen... Een kortsluiting kan ook worden bepaald in de weerstandsmeetmodus - de tester zal een lage weerstand vertonen.

Komt (gelukkig vrij zelden) "slechte" storing van transistors voor. Dit is wanneer het aanvankelijk werkt, en na enige tijd (of na opwarmen) verandert het zijn parameters of faalt het helemaal.

Als zo'n transistor wordt verdampt en gecontroleerd met een tester, heeft hij tijd om af te koelen voordat de sondes worden aangesloten, en de tester zal laten zien dat dit normaal is. U kunt dit het beste controleren door de "verdachte" transistor in het apparaat te vervangen.

Laten we tot slot zeggen dat de bipolaire transistor een van de belangrijkste "stukken van ijzer" in de elektronica is. Het zou leuk zijn om te leren herkennen of deze "stukjes ijzer" "levend" zijn of niet. Natuurlijk, beste lezers, heb ik u een zeer vereenvoudigd beeld gegeven.

In feite wordt het werk van een bipolaire transistor beschreven door vele formules, er zijn veel variëteiten, maar dit is een complexe wetenschap. Voor degenen die dieper willen graven, kan ik Horowitz en Hill's prachtige boek The Art of Circuitry aanbevelen.

Je kunt transistors kopen voor je experimenten

Tot ziens op de blog!

BIPOLAIRE TRANSISTOREN

Een bipolaire transistor is een halfgeleiderapparaat dat bestaat uit drie gebieden met afwisselende soorten elektrische geleidbaarheid en ontworpen om een ​​signaal te versterken.

Bipolaire transistors zijn universele halfgeleiderapparaten en worden veel gebruikt in verschillende versterkers, generatoren, puls- en sleutelapparaten.

Bipolaire transistors kunnen worden geclassificeerd op materiaal: germanium en silicium;door het type geleidbaarheid: type p-N-p en N- P- N; door macht: klein (Pschommel< 0.3W), gemiddeld (R schommel= 1.5W) en groot (Pschommel> 1,5 W); op frequentie: laagfrequent, middenfrequent, hoogfrequent en magnetron.

In dergelijke transistors wordt de stroom bepaald door de beweging van ladingsdragers van twee typen: elektronen en gaten. Vandaar hun naam: bipolair.

Bipolaire transistoris een plaat van germanium of silicium, waarin drie gebieden met verschillende elektrische geleidbaarheid worden gecreëerd. Het transistortypeN-R- Nhet middelste gebied heeft een gat en de extreme gebieden hebben elektronische geleidbaarheid.

P-type transistorenN-p hebben een middengebied met elektronische, en de buitenste met gatengeleiding.

Het middelste gebied van de transistor wordt de basis genoemd, het ene uiterste gebied is de emitter en het tweede is de collector. De transistor heeft dus twee R- N- overgang: emitter - tussen emitter en basis en collector - tussen basis en collector.

De emitter is het gebied van de transistor voor het injecteren van ladingsdragers in de basis. Een collector is een gebied dat tot doel heeft ladingsdragers uit de basis te halen. De basis is het gebied waarin de voor dit gebied kleine ladingsdragers door de emitter worden geïnjecteerd.

De concentratie van de meerderheidsladingsdragers in de emitter is vele malen hoger dan de concentratie van de meerderheidsladingsdragerslading in de basis, en in de collector is iets minder dan de concentratie in de emitter. Daarom is de geleidbaarheid van de emitter veel hoger dan de geleidbaarheid van de basis, en de geleidbaarheid van de collector is minder dan de geleidbaarheid van de emitter.

Afhankelijk van welke van de klemmen gemeenschappelijk is voor de ingangs- en uitgangscircuits, zijn er drie transistorschakelcircuits: met een gemeenschappelijke basis (OB), een gemeenschappelijke emitter (OE), een gemeenschappelijke collector (OK).

Het ingangs- of besturingscircuit wordt gebruikt om de werking van de transistor te regelen. In het uitgangs- of gestuurde circuit worden versterkte oscillaties verkregen. De bron van versterkte oscillaties is opgenomen in het ingangscircuit en de belasting is verbonden met het uitgangscircuit.

Het werkingsprincipe van de transistor op het voorbeeld van de transistor p-N-p -type opgenomen volgens het schema met een gemeenschappelijke basis (OB).

Externe spanningen van twee voedingen EE en ENaarzodanig met de transistor verbonden dat de verplaatsing van de emitterovergang P1 in voorwaartse richting en de collectorovergang P2 in de tegenovergestelde richting wordt verzekerd.

Als een sperspanning wordt toegepast op de collectorovergang en het emittercircuit is open, dan vloeit er een kleine tegenstroom in het collectorcircuitInaar... Het ontstaat onder invloed van een sperspanning en wordt gecreëerd door de gerichte beweging van minderheidsladingsdragers van de basisgaten en collectorelektronen door de collectorovergang. Tegenstroom vloeit door het circuit: + ENaar, basiscollector, -ENaar.

Wanneer een gelijkspanning EE in voorwaartse richting op het emittercircuit wordt aangesloten, neemt de potentiaalbarrière van de emitterovergang af. Injectie van gaten in de basis begint.

De externe spanning die op de transistor wordt aangelegd, blijkt voornamelijk te worden toegepast op de overgangen P1 en P2, aangezien ze hebben een hoge weerstand in vergelijking met de weerstand van de basis-, emitter- en collectorgebieden. Daarom bewegen de gaten die in de basis zijn geïnjecteerd erin door middel van diffusie. In dit geval recombineren de gaten met de elektronen van de basis. Omdat de dragerconcentratie in de basis veel lager is dan in de emitter, recombineren maar heel weinig gaten. Bij een kleine basisdikte zullen bijna alle gaten de collectoraansluiting P2 bereiken. In plaats van de gerecombineerde elektronen komen elektronen de basis binnen vanuit de stroombron ENaar... Gaten die recombineren met elektronen in de basis creëren een basisstroomI B.

Onder invloed van sperspanning ENaar,de potentiaalbarrière van de collectorovergang neemt toe en de dikte van de P2-overgang neemt toe. Gaten die het gebied van de collectorovergang binnenkomen vallen in het versnellingsveld dat op de kruising wordt gecreëerd door de collectorspanning en worden door de collector naar binnen getrokken, waardoor een collectorstroom ontstaatINaar... De collectorstroom vloeit door het circuit: + ENaar, basiscollector, -ENaar.

Dus in b en polair drie soorten stroom vloeien door de transistor: emitter, collector en basis.

In de draad, die de uitgang van de basis is, zijn de emitter- en collectorstromen tegengesteld gericht. De basisstroom is gelijk aan het verschil tussen de emitter- en collectorstromen:I B = I E- I NAAR.

Fysische processen in een transistortypeN-R- Nga op dezelfde manier te werk als processen in een p-type transistorN-R.

Totale emitterstroomIE wordt bepaald door het aantal hoofdladingsdragers dat door de emitter wordt geïnjecteerd. Het grootste deel van deze ladingsdragers die de collector bereiken, creëert een collectorstroomINaar... Een onbeduidende fractie van de ladingsdragers die in de basis worden geïnjecteerd, recombineren in de basis, waardoor een basisstroom ontstaatIB. Bijgevolg wordt de emitterstroom verdeeld in basis- en collectorstromen, d.w.z.I E = I B + INaar.

De uitgangsstroom van de transistor is afhankelijk van de ingangsstroom. Daarom is een transistor een stroomgestuurd apparaat.

Veranderingen in de emitterstroom veroorzaakt door een verandering in de emitterjunctiespanning worden volledig overgedragen naar het collectorcircuit, waardoor een verandering in de collectorstroom ontstaat. En sindsdien collector voedingsspanning ENaarveel meer dan de zender Eeh, dan het opgenomen vermogen in het collectorcircuit PNaar, zal er veel meer vermogen in het emittercircuit P . zijneh... Het is dus mogelijk om een ​​groot vermogen in het collectorcircuit van de transistor te regelen met een laag energieverbruik in het emittercircuit, d.w.z. er is een toename van het vermogen.

Bipolaire transistorschakelcircuits

De transistor is in het circuit opgenomen, zodat een van zijn aansluitingen invoer is, de tweede uitvoer en de derde gemeenschappelijk is voor de invoer- en uitvoercircuits. Afhankelijk van welke elektrode gebruikelijk is, zijn er drie transistorschakelcircuits: OB, OE en OK... voor transistor:N-R- Nin schakelcircuits veranderen alleen de polariteiten van de spanningen en de richting van de stromen. Bij elk transistorschakelcircuit moet de polariteit van het inschakelen van de voedingen zodanig worden gekozen dat de emitterovergang in voorwaartse richting wordt ingeschakeld en de collectorovergang in de tegenovergestelde richting wordt ingeschakeld.

Statische kenmerken van bipolaire transistors

De statische werkingsmodus van de transistor wordt de modus genoemd wanneer er geen belasting in het uitgangscircuit is.

De statische kenmerken van transistors zijn grafisch uitgedrukte afhankelijkheden van de spanning en stroom van het ingangscircuit (ingang I - V-karakteristiek) en het uitgangscircuit (uitgang I - V-karakteristiek). Het type kenmerken hangt af van de manier waarop de transistor is ingeschakeld.

Kenmerken van de transistor aangesloten volgens het OB-schema

I E = F(jij EB) bij jij KB = const(een).

I K = F(jij KB) bij I E = const(B).

Statische kenmerken van een bipolaire transistor aangesloten volgens het OB-circuit.De output I - V-karakteristieken hebben drie karakteristieke regio's: 1 - sterke afhankelijkheidINaar van jijKB; 2 - zwakke afhankelijkheidINaar van jijKB; 3 - afbraak van het collectorknooppunt.Een kenmerk van de kenmerken in gebied 2 is hun lichte stijging bij toenemende spanningjij KB.

Kenmerken van een transistor aangesloten volgens het OE-schema:

De ingangskarakteristiek is de afhankelijkheid:

I B = F(jij Ritme jij CE = const(B).

De uitgangskarakteristiek is de afhankelijkheid:

I K = F(jij CE) bij I B = const(een).

Bipolaire transistor bedrijfsmodus:

De transistor kan in drie modi werken, afhankelijk van de spanning op de knooppunten. Wanneer u in de actieve modus werkt, is de spanning voorwaarts bij de emitterovergang en omgekeerd bij de collectorovergang.

De afsnijmodus, of blokkering, wordt bereikt door een sperspanning toe te passen op beide overgangen (beide p-N- overgang gesloten).

Als op beide knooppunten de spanning direct is (beide p-N- overgangen zijn open), dan werkt de transistor in de verzadigingsmodus.In de cut-off-modus en de verzadigingsmodus is er bijna geen transistorregeling. In de actieve modus wordt een dergelijke besturing het meest efficiënt uitgevoerd en kan de transistor de functies uitvoeren van een actief element van een elektrisch circuit - versterking, generatie.

bipolaire transistorversterkertrap

De grootste toepassing is te vinden in het transistorschakelcircuit volgens het gemeenschappelijke emittercircuit.De belangrijkste elementen van het circuit zijn de voeding ENaar, het gecontroleerde element is een transistorVT en weerstand RNaar... Deze elementen vormen het uitgangscircuit van de versterkertrap, waarin door het vloeien van gecontroleerde stroom een ​​versterkte wisselspanning wordt gecreëerd aan de uitgang van het circuit.Andere elementen van het circuit spelen een ondersteunende rol. condensator CRaan het verdelen is. Bij afwezigheid van deze condensator in het ingangssignaalbroncircuit, zou een gelijkstroom worden gegenereerd door de stroombron ENaar.

Weerstand RB, opgenomen in het basiscircuit, zorgt voor de werking van de transistor bij afwezigheid van een ingangssignaal. Rustmodus wordt geleverd door de basisstroom in rustI B = E Naar/ R B. Met een weerstandRNaarde uitgangsspanning wordt gecreëerd.RNaarvervult de functie van het creëren van een variërende spanning in het uitgangscircuit als gevolg van de stroom daarin, geregeld langs het basiscircuit.

Voor het collectorcircuit van de versterkertrap kan de volgende vergelijking van de elektrische toestand worden geschreven:

E Naar= jijke+ INaarRNaar,

de som van de spanningsval over de weerstandRk en collector-emitterspanningjijketransistor is altijd gelijk aan een constante waarde - EMF van de stroombron ENaar.

Het versterkingsproces is gebaseerd op de omzetting van de energie van de constante spanningsbron ENaarin de energie van wisselspanning in het uitgangscircuit als gevolg van de verandering in de weerstand van het bestuurde element (transistor) volgens de wet die is ingesteld door het ingangssignaal.

De nodige uitleg is gegeven, laten we ter zake komen.

Transistoren. Definitie en geschiedenis

Transistor- een elektronische halfgeleiderinrichting waarin de stroom in het circuit van twee elektroden wordt geregeld door een derde elektrode. (transistors.ru)

Veldeffecttransistoren werden voor het eerst uitgevonden (1928), en bipolaire transistoren verschenen in 1947 bij Bell Labs. En het was, zonder overdrijving, een revolutie in de elektronica.

Zeer snel vervingen transistors vacuümbuizen in verschillende elektronische apparaten. In dit opzicht is de betrouwbaarheid van dergelijke apparaten toegenomen en is hun omvang aanzienlijk afgenomen. En tot op de dag van vandaag, hoe "verfijnd" de microschakeling ook is, hij bevat nog steeds veel transistors (evenals diodes, condensatoren, weerstanden, enz.). Alleen hele kleine.

Trouwens, aanvankelijk werden "transistoren" weerstanden genoemd, waarvan de weerstand kon worden gewijzigd met behulp van de waarde van de aangelegde spanning. Als we de fysica van processen negeren, dan kan een moderne transistor ook worden weergegeven als een weerstand die afhangt van het signaal dat erop wordt toegepast.

Wat is het verschil tussen veldeffecttransistors en bipolaire transistoren? Het antwoord ligt in hun namen zelf. In een bipolaire transistor omvat ladingsoverdracht: en elektronen, en gaten ("bis" - tweemaal). En in het veld (ook bekend als unipolair) - of elektronen, of gaten.

Ook verschillen dit soort transistoren in toepassingsgebieden. Bipolaire worden voornamelijk gebruikt in analoge technologie, terwijl veldtypes worden gebruikt in digitale technologie.

En tenslotte: het belangrijkste toepassingsgebied van alle transistors- versterking van een zwak signaal door een extra voedingsbron.

Bipolaire transistor. Werkingsprincipe. Belangrijkste kenmerken

Een bipolaire transistor bestaat uit drie gebieden: emitter, basis en collector, die elk bekrachtigd zijn. Afhankelijk van het type geleidbaarheid van deze gebieden worden n-p-n- en p-n-p-transistors onderscheiden. Gewoonlijk is het collectorgebied groter dan het emittergebied. De basis is gemaakt van een licht gedoteerde halfgeleider (waardoor deze een hoge weerstand heeft) en is zeer dun gemaakt. Aangezien het contactoppervlak van de emitter-basis veel kleiner is dan het contactoppervlak van de basis-collector, is het onmogelijk om de emitter en de collector op plaatsen te veranderen door de polariteit van de verbinding te veranderen. De transistor wordt dus geclassificeerd als een ongebalanceerd apparaat.

Laten we, voordat we de fysica van de transistor beschouwen, eerst het algemene probleem schetsen.


Ze zijn als volgt: er vloeit een sterke stroom tussen de emitter en de collector ( collectorstroom), en tussen de zender en de basis - een zwakke stuurstroom ( basisstroom). De collectorstroom zal veranderen afhankelijk van de verandering in basisstroom. Waarom?
Beschouw de pn-overgangen van een transistor. Er zijn er twee: emitter-base (EB) en base-collector (BC). In de actieve bedrijfsmodus van de transistor is de eerste verbonden met voorwaartse voorspanningen en de tweede met omgekeerde voorspanningen. Wat gebeurt er in dit geval bij de p-n-knooppunten? Om meer specifiek te zijn, zullen we een n-p-n-transistor beschouwen. Voor p-n-p is alles hetzelfde, alleen het woord "elektronen" moet vervangen worden door "gaten".

Omdat de EB-overgang open is, "lopen" de elektronen gemakkelijk naar de basis. Daar recombineren ze gedeeltelijk met gaten, maar b O De meeste van hen slagen erin om de basis-collectorovergang te bereiken vanwege de geringe dikte van de basis en de zwakke legering. Die, zoals we ons herinneren, is ingeschakeld met een omgekeerde bias. En aangezien elektronen in de basis kleine ladingsdragers zijn, helpt het elektrische veld van de overgang hen om het te overwinnen. De collectorstroom is dus slechts iets minder dan de emitterstroom. Let nu op uw handen. Als de basisstroom wordt verhoogd, gaat de EB-overgang sterker open en kunnen er meer elektronen tussen de emitter en de collector glippen. En aangezien de collectorstroom aanvankelijk hoger is dan de basisstroom, zal deze verandering zeer, zeer merkbaar zijn. Op deze manier, er zal een versterking zijn van een zwak signaal dat wordt ontvangen op de basis... Nogmaals, een grote verandering in collectorstroom is een proportionele reflectie van een kleine verandering in basisstroom.

Ik herinner me dat mijn klasgenoot het werkingsprincipe van een bipolaire transistor uitlegde aan de hand van het voorbeeld van een waterkraan. Het water erin is de collectorstroom en de basisregelstroom is hoeveel we aan de knop draaien. Een kleine inspanning (regelactie) is voldoende om de waterstroom uit de kraan te vergroten.

Naast de beschouwde processen kunnen er nog een aantal andere verschijnselen optreden op de pn-overgangen van de transistor. Met een sterke toename van de spanning op de basis-collectorovergang kan bijvoorbeeld een lawineladingsvermenigvuldiging beginnen als gevolg van impactionisatie. En in combinatie met het tunneleffect, zal dit eerst elektrische, en dan (met toenemende stroom) en thermische doorslag geven. Een thermische doorslag in een transistor kan echter optreden zonder een elektrische (d.w.z. zonder de collectorspanning te verhogen tot doorslagspanning). Hiervoor is één overmatige stroom door de collector voldoende.

Een ander fenomeen houdt verband met het feit dat wanneer de spanningen op de collector- en emitterovergangen veranderen, hun dikte verandert. En als de basis te dun is, kan er een sluitend effect zijn (de zogenaamde "punctie" van de basis) - de verbinding van de collectorovergang met de emitterovergang. In dit geval verdwijnt het basisgebied en werkt de transistor niet meer normaal.

De collectorstroom van de transistor in de normale actieve bedrijfsmodus van de transistor is een bepaald aantal keren groter dan de basisstroom. Dit nummer heet huidige winst en is een van de belangrijkste parameters van de transistor. Het is aangewezen h21... Als de transistor wordt ingeschakeld zonder belasting van de collector, dan zal bij een constante collector-emitterspanning de verhouding van de collectorstroom tot de basisstroom geven statische stroomversterking... Het kan gelijk zijn aan tientallen of honderden eenheden, maar het is de moeite waard om te overwegen dat in echte circuits deze coëfficiënt lager is vanwege het feit dat wanneer de belasting wordt ingeschakeld, de collectorstroom natuurlijk afneemt.

De tweede belangrijke parameter is ingangsimpedantie van de transistor... Volgens de wet van Ohm is dit de verhouding tussen de spanning tussen de basis en de emitter en de stuurstroom van de basis. Hoe groter deze is, hoe lager de basisstroom en hoe hoger de versterking.

De derde parameter van de bipolaire transistor is spanningsversterking... Het is gelijk aan de verhouding van de amplitude- of rms-waarden van de uitgangs- (emitter-collector) en ingangs (basis-emitter) wisselspanningen. Aangezien de eerste waarde meestal erg groot is (eenheden en tientallen volt) en de tweede erg klein (tienden van een volt), kan deze coëfficiënt tienduizenden eenheden bereiken. Het is vermeldenswaard dat elk basisbesturingssignaal zijn eigen spanningsversterking heeft.

Ook transistors hebben frequentierespons, die het vermogen van de transistor kenmerkt om het signaal te versterken, waarvan de frequentie de afsnijfrequentie van de versterking nadert. Het feit is dat met een toename van de frequentie van het ingangssignaal de versterking afneemt. Dit komt door het feit dat de tijd van de belangrijkste fysieke processen (de tijd van de beweging van de drager van de emitter naar de collector, het laden en ontladen van de capacitieve juncties van de barrière) evenredig wordt met de periode van de verandering van het ingangssignaal. Die. de transistor heeft gewoon geen tijd om te reageren op veranderingen in het ingangssignaal en stopt op een gegeven moment gewoon met het versterken ervan. De frequentie waarmee dit gebeurt heet grenslijn.

Ook zijn de parameters van een bipolaire transistor:

• collector-emitter tegenstroom
• inschakeltijd
• collector tegenstroom:
• maximaal toelaatbare stroom

Legenda npn- en pnp-transistors verschillen alleen in de richting van de pijl die de zender aangeeft. Het laat zien hoe de stroom in een bepaalde transistor vloeit.

Werkingsmodi van een bipolaire transistor

De bovenstaande optie is de normale actieve modus van de transistor. Er zijn echter nog een aantal combinaties van open/gesloten pn-overgangen, die elk een aparte werkingsmodus van de transistor vertegenwoordigen.

1. Inverse actieve modus... Hier is de BC-overgang open en de EB daarentegen gesloten. De versterkende eigenschappen in deze modus zijn natuurlijk nergens slechter, dus transistors in deze modus worden zeer zelden gebruikt.
2. Verzadigingsmodus... Beide doorgangen zijn open. Dienovereenkomstig "lopen" de hoofdladingsdragers van de collector en emitter de basis in, waar ze actief recombineren met de hoofddragers. Door de opkomende redundantie van ladingsdragers neemt de weerstand van de basis- en pn-overgangen af. Daarom kan een circuit met een transistor in verzadigingsmodus als kortgesloten worden beschouwd, en dit radio-element zelf kan worden weergegeven als een equipotentiaalpunt.
3. Afsnijmodus... Beide overgangen van de transistor zijn gesloten, d.w.z. de stroom van de hoofdladingsdragers tussen de emitter en de collector stopt. Kleine ladingsdragerfluxen creëren slechts kleine en oncontroleerbare thermische overgangsstromen. Door de slechte basis en overgangen van ladingsdragers neemt hun weerstand enorm toe. Daarom wordt vaak gedacht dat een afsnijtransistor een open circuit is.
4. Barrièremodus In deze modus wordt de basis direct of via een lage weerstand afgesloten met de collector. Er is ook een weerstand in het collector- of emittercircuit opgenomen, die de stroom door de transistor instelt. Zo wordt het equivalent van een diodeschakeling met een weerstand in serie verkregen. Deze modus is erg handig, omdat het circuit op bijna elke frequentie kan werken, in een breed temperatuurbereik en niet veeleisend is voor de parameters van de transistors.

Bipolaire transistorschakelcircuits

Omdat de transistor drie contacten heeft, moet er in het algemeen stroom worden geleverd door twee bronnen, die samen vier uitgangen hebben. Daarom moet een van de contacten van de transistor uit beide bronnen worden gevoed met een spanning van hetzelfde teken. En afhankelijk van wat voor soort contact het is, zijn er drie schema's voor het inschakelen van bipolaire transistors: met een gemeenschappelijke emitter (OE), een gemeenschappelijke collector (OK) en een gemeenschappelijke basis (OB). Elk van hen heeft zowel voor- als nadelen. De keuze hiertussen wordt gemaakt afhankelijk van welke parameters voor ons belangrijk zijn en van welke kan worden afgeweken.

Gemeenschappelijk emitter-schakelcircuit:

Deze schakeling geeft de grootste spannings- en stroomversterking (en dus qua vermogen - tot tienduizenden eenheden), en is daarom de meest voorkomende. Hier wordt de emitter-basisovergang direct ingeschakeld en wordt de basis-collectorovergang weer teruggedraaid. En aangezien een spanning van hetzelfde teken wordt toegepast op zowel de basis als de collector, kan het circuit vanuit één bron worden gevoed. In dit circuit is de fase van de AC-uitgangsspanning 180 graden ten opzichte van de fase van de AC-ingangsspanning.

Maar voor alle broodjes heeft het OE-circuit ook een belangrijk nadeel. Het ligt in het feit dat een toename van frequentie en temperatuur leidt tot een aanzienlijke verslechtering van de versterkende eigenschappen van de transistor. Dus als de transistor op hoge frequenties moet werken, is het beter om een ​​ander schakelcircuit te gebruiken. Bijvoorbeeld met een gemeenschappelijke basis.

Aansluitschema met een gemeenschappelijke basis

Dit circuit biedt geen significante signaalversterking, maar het is goed bij hoge frequenties, omdat u hierdoor de frequentierespons van de transistor vollediger kunt gebruiken. Als een en dezelfde transistor eerst wordt ingeschakeld volgens het schema met een gemeenschappelijke emitter en vervolgens met een gemeenschappelijke basis, dan zal in het tweede geval de afsnijfrequentie van versterking aanzienlijk toenemen. Omdat bij een dergelijke aansluiting de ingangsimpedantie laag is en de uitgangsimpedantie niet erg groot, worden de transistortrappen die zijn samengesteld volgens het circuit met OB gebruikt in antenneversterkers, waar de karakteristieke impedantie van kabels meestal niet groter is dan 100 Ohm.

In een algemeen basisschema wordt de signaalfase niet omgekeerd en wordt het ruisniveau bij hoge frequenties verminderd. Maar zoals eerder vermeld, is de huidige winst altijd iets minder dan één. Toegegeven, de spanningsversterking is hier hetzelfde als in het gewone emittercircuit. De nadelen van een circuit met een gemeenschappelijke basis kunnen ook worden toegeschreven aan de noodzaak om twee voedingen te gebruiken.

Aansluitschema met een gemeenschappelijke collector

De eigenaardigheid van dit circuit is dat de ingangsspanning volledig wordt teruggestuurd naar de ingang, dat wil zeggen dat de negatieve feedback erg sterk is.

Laat me je eraan herinneren dat negatieve feedback feedback wordt genoemd, waarbij het uitgangssignaal wordt teruggevoerd naar de ingang, waardoor het ingangssignaalniveau wordt verlaagd. Er vindt dus een automatische correctie plaats wanneer de parameters van het ingangssignaal per ongeluk worden gewijzigd.

De stroomversterking is bijna hetzelfde als in het gewone emittercircuit. Maar de spanningsversterking is klein (het belangrijkste nadeel van dit circuit). Het benadert er één, maar altijd minder dan dat. De vermogenswinst is dus slechts enkele tientallen eenheden.

In een gemeenschappelijk collectorcircuit is er geen faseverschuiving tussen de ingangs- en uitgangsspanningen. Omdat de spanningsversterking bijna één is, valt de uitgangsspanning in fase en in amplitude samen met de ingangsspanning, dat wil zeggen, deze herhaalt deze. Daarom wordt zo'n circuit een emittervolger genoemd. Emitter - omdat de uitgangsspanning van de emitter wordt verwijderd ten opzichte van de gemeenschappelijke draad.

Een dergelijke schakeling wordt gebruikt om transistortrappen aan te passen of wanneer de ingangssignaalbron een hoge ingangsimpedantie heeft (bijvoorbeeld een piëzo-elektrische opnemer of condensatormicrofoon).

Twee woorden over cascades

Het komt voor dat u het uitgangsvermogen moet verhogen (d.w.z. de collectorstroom verhogen). In dit geval wordt een parallelschakeling van het vereiste aantal transistoren gebruikt.

Natuurlijk moeten ze qua kenmerken ongeveer hetzelfde zijn. Maar er moet aan worden herinnerd dat de maximale totale collectorstroom niet hoger mag zijn dan 1,6-1,7 van de beperkende collectorstroom van een van de cascadetransistoren.
Dit wordt echter (met dank aan wrewolf voor de opmerking) niet aanbevolen voor bipolaire transistors. Omdat twee transistors, zelfs van hetzelfde type, op zijn minst enigszins van elkaar verschillen. Dienovereenkomstig zullen, wanneer ze parallel zijn aangesloten, er stromen van verschillende grootten doorheen stromen. Om deze stromen te egaliseren, worden in de emittercircuits van de transistoren balanceerweerstanden geïnstalleerd. De waarde van hun weerstand wordt zo berekend dat de spanningsval over hen in het bereik van bedrijfsstromen niet minder is dan 0,7 V. Het is duidelijk dat dit leidt tot een aanzienlijke verslechtering van de efficiëntie van het circuit.

Er kan ook behoefte zijn aan een transistor met een goede gevoeligheid en een goede versterking. In dergelijke gevallen wordt een cascade van een gevoelige, maar laagvermogentransistor (in de figuur - VT1) gebruikt, die de voedingsenergie van een krachtigere broer regelt (in de figuur - VT2).

Andere toepassingen voor bipolaire transistors

Transistoren kunnen niet alleen worden gebruikt voor signaalversterkingscircuits. Omdat ze bijvoorbeeld in verzadigings- en afsnijmodus kunnen werken, worden ze gebruikt als elektronische sleutels. Het is ook mogelijk om transistors in signaalgeneratorcircuits te gebruiken. Als ze in de sleutelmodus werken, wordt een blokgolfsignaal gegenereerd en als ze in de versterkingsmodus zijn, dan een willekeurige golfvorm, afhankelijk van de regelactie.

Markering

Aangezien het artikel al is uitgegroeid tot een obsceen groot volume, zal ik in deze paragraaf slechts twee goede links geven, die in detail de belangrijkste markeringssystemen voor halfgeleiderapparaten (inclusief transistors) beschrijven: http://kazus.ru/guide/transistors /mark_all .html en bestand .xls (35 kb).

Nuttige opmerkingen:
http://habrahabr.ru/blogs/easyelectronics/133136/#comment_4419173

Tags: Tags toevoegen