Elektros srovės valdymo puslaidininkiniu principu buvo žinomas XX amžiaus pradžioje. Nors elektronikos inžinieriai žinojo, kaip veikia tranzistorius, jie ir toliau kūrė įrenginius, pagrįstus vakuuminiais vamzdžiais. Tokio nepasitikėjimo puslaidininkiniais triodais priežastis buvo pirmųjų taškinių tranzistorių netobulumas. Germanio tranzistorių šeima nepasižymėjo stabiliomis charakteristikomis ir labai priklausė nuo temperatūros sąlygų.

Monolitiniai silicio tranzistoriai pradėjo rimtai konkuruoti su vakuuminiais vamzdžiais tik šeštojo dešimtmečio pabaigoje. Nuo to laiko elektronikos pramonė pradėjo sparčiai vystytis, o kompaktiški puslaidininkiniai triodai aktyviai pakeitė daug energijos naudojančias lempas iš elektroninių prietaisų grandinių. Atsiradus integrinėms grandinėms, kur tranzistorių skaičius gali siekti milijardus, puslaidininkinė elektronika iškovojo triuškinamą pergalę kovojant su įrenginių miniatiūrizavimu.

Kas yra tranzistorius?

Šiuolaikine prasme tranzistorius yra puslaidininkinis radijo elementas, skirtas parametrams keisti elektros srovė ir jo valdymas. Įprastas puslaidininkinis triodas turi tris gnybtus: bazę, kuri priima valdymo signalus, emiterį ir kolektorius. Taip pat yra didelės galios kompozitinių tranzistorių.

Puslaidininkinių įtaisų dydžių skalė stulbinanti – nuo ​​kelių nanometrų (nesupakuoti elementai, naudojami mikroschemose) iki centimetrų skersmens galingiems tranzistorių, skirtų elektrinėms ir pramoninei įrangai. Pramoninių triodų atvirkštinė įtampa gali siekti iki 1000 V.

Įrenginys

Struktūriškai triodas susideda iš puslaidininkių sluoksnių, uždengtų korpuse. Puslaidininkiai yra medžiagos, kurių pagrindą sudaro silicis, germanis, galio arsenidas ir kt. cheminiai elementai. Šiandien atliekami tyrimai, siekiant paruošti tam tikrų tipų polimerus ir net anglies nanovamzdelius puslaidininkinių medžiagų vaidmeniui. Matyt, artimiausiu metu sužinosime apie naujas grafeno lauko tranzistorių savybes.

Anksčiau puslaidininkiniai kristalai buvo metaliniuose korpusuose dangtelių su trimis kojelėmis pavidalu. Ši konstrukcija buvo būdinga taškiniams tranzistoriams.

Šiandien daugumos plokščių, įskaitant silicio puslaidininkinius įtaisus, konstrukcijos yra pagamintos iš vieno kristalo, sumaišyto su tam tikromis dalimis. Jie presuojami į plastikinius, metalo-stiklo ar metalo-keramikos dėklus. Kai kurie iš jų turi išsikišusius metalinės plokštėsšilumos šalinimui, kurie montuojami ant radiatorių.

Šiuolaikinių tranzistorių elektrodai yra išdėstyti vienoje eilėje. Toks kojų išdėstymas patogus automatiniam lentos surinkimui. Gnybtai ant korpusų nėra pažymėti. Elektrodo tipas nustatomas remiantis žinynais arba matavimais.

Tranzistoriams naudojami skirtingų struktūrų puslaidininkiniai kristalai, p-n-p tipas arba n-p-n. Jie skiriasi elektrodų įtampos poliškumu.

Schematiškai tranzistoriaus struktūra gali būti pavaizduota kaip du puslaidininkiniai diodai, atskirti papildomu sluoksniu. (Žr. 1 pav.). Būtent šio sluoksnio buvimas leidžia valdyti puslaidininkinio triodo laidumą.

Ryžiai. 1. Tranzistorių sandara

1 paveiksle schematiškai parodyta bipolinių triodų struktūra. Taip pat yra lauko tranzistorių klasė, kuri bus aptarta toliau.

Pagrindinis veikimo principas

Ramybės būsenoje srovė neteka tarp bipolinio triodo kolektoriaus ir emiterio. Elektros srovei neleidžia atsirasti emiterio sandūros varža, kuri atsiranda dėl sluoksnių sąveikos. Norėdami įjungti tranzistorių, prie jo pagrindo turite prijungti nedidelę įtampą.

2 paveiksle parodyta diagrama, paaiškinanti triodo veikimo principą.

Valdydami bazines sroves galite įjungti ir išjungti įrenginį. Jei analoginis signalas bus nukreiptas į bazę, jis pakeis išėjimo srovių amplitudę. Tokiu atveju išvesties signalas tiksliai pakartos virpesių dažnį prie pagrindinio elektrodo. Kitaip tariant, į įvestį gaunamas elektrinis signalas bus sustiprintas.

Taigi puslaidininkiniai triodai gali veikti elektroniniu jungikliu arba įvesties signalo stiprinimo režimu.

Įrenginio veikimą elektroninio rakto režimu galima suprasti iš 3 pav.

Pavadinimas diagramose

Bendras žymėjimas: "VT" arba "Q", po kurio nurodomas padėties indeksas. Pavyzdžiui, VT 3. Ankstesnėse diagramose galite rasti pasenusius pavadinimus: „T“, „PP“ arba „PT“. Tranzistorius pavaizduotas kaip simbolinės linijos, nurodančios atitinkamus elektrodus, apsuktus arba ne. Srovės kryptis emiteryje nurodoma rodykle.

4 paveiksle parodyta ULF grandinė, kurioje tranzistoriai žymimi nauju būdu, o 5 paveiksle pavaizduoti skirtingų tipų lauko tranzistorių scheminiai vaizdai.

Ryžiai. 4. Pavyzdys ULF grandinės ant triodų

Tranzistorių tipai

Pagal veikimo principą ir struktūrą išskiriami puslaidininkiniai triodai:

• laukas;
• bipolinis;
• sujungti.

Šie tranzistoriai atlieka tas pačias funkcijas, tačiau skiriasi jų veikimo principas.

Laukas

Šio tipo triodai dar vadinami vienpoliais dėl savo elektrinių savybių – juose teka tik vieno poliškumo srovė. Pagal struktūrą ir valdymo tipą šie įrenginiai skirstomi į 3 tipus:

1. Tranzistoriai su vadovas p-n perėjimas (6 pav.).
2. Su izoliuotais vartais (galima su įmontuotu arba indukuotu kanalu).
3. MIS, kurios struktūra: metalas-dielektrikas-laidininkas.

Išskirtinis izoliuotų vartų bruožas yra dielektriko buvimas tarp jų ir kanalo.

Dalys yra labai jautrios statinei elektrai.

Lauko triodų grandinės parodytos 5 pav.

Atkreipkite dėmesį į elektrodų pavadinimus: kanalizaciją, šaltinį ir vartus.

Lauko efekto tranzistoriai sunaudoja labai mažai energijos. Jie gali dirbti ilgiau nei metus su maža baterija arba įkraunama baterija. Todėl jie plačiai naudojami šiuolaikiniuose elektroniniuose įrenginiuose, tokiuose kaip nuotolinio valdymo pultai, mobiliosios programėlės ir kt.

Bipolinis

Apie šio tipo tranzistorius buvo daug pasakyta poskyryje „Pagrindinis veikimo principas“. Pažymėkime tik tai, kad prietaisas gavo pavadinimą „Dvipolis“ dėl jo gebėjimo perduoti priešingų ženklų krūvius vienu kanalu. Jų ypatybė yra maža išėjimo varža.

Tranzistoriai stiprina signalus ir veikia kaip perjungimo įrenginiai. Prie kolektoriaus grandinės galima prijungti gana galingą apkrovą. Dėl didelės kolektoriaus srovės galima sumažinti apkrovos varžą.

Toliau pažvelkime į struktūrą ir veikimo principą išsamiau.

Kombinuotas

Norėdami pasiekti tam tikrus elektrinius parametrus naudojant vieną atskirą elementą, tranzistorių kūrėjai išranda kombinuotus dizainus. Tarp jų yra:

• su įterptais rezistoriais ir jų grandine;
• dviejų triodų (tos pačios arba skirtingų konstrukcijų) deriniai vienoje pakuotėje;
• lambda diodai - dviejų lauko efektų triodų derinys, sudarantis sekciją su neigiama varža;
• konstrukcijos, kuriose lauko triodas su izoliuotais vartais valdo bipolinį triodą (naudojamą elektros varikliams valdyti).

Kombinuoti tranzistoriai iš tikrųjų yra elementari mikroschema vienoje pakuotėje.

Kaip veikia bipolinis tranzistorius? Instrukcijos manekenams

Dvipolių tranzistorių veikimas pagrįstas puslaidininkių ir jų derinių savybėmis. Norėdami suprasti triodų veikimo principą, supraskime puslaidininkių elgesį elektros grandinėse.

Puslaidininkiai.

Kai kurie kristalai, tokie kaip silicis, germanis ir kt., yra dielektrikai. Tačiau jie turi vieną ypatybę – jei pridedate tam tikrų priemaišų, jie tampa laidininkais, turinčiais ypatingų savybių.

Kai kurie priedai (donorai) sukelia laisvųjų elektronų atsiradimą, o kiti (akceptoriai) sukuria „skyles“.

Jei, pavyzdžiui, silicis yra legiruotas fosforu (donoru), gauname puslaidininkį su elektronų pertekliumi (n-Si struktūra). Pridėjus boro (akceptoriaus), legiruotas silicis taps skylę laidžiu puslaidininkiu (p-Si), tai yra, jo struktūroje dominuos teigiamai įkrauti jonai.

Vienpusis laidumas.

Atlikime minties eksperimentą: prijunkite dviejų skirtingų tipų puslaidininkius prie maitinimo šaltinio ir tiekkite srovę mūsų dizainui. Atsitiks kažkas netikėto. Jei neigiamą laidą prijungsite prie n tipo kristalo, grandinė bus baigta. Tačiau kai mes pakeisime poliškumą, grandinėje nebus elektros. Kodėl tai vyksta?

Dėl kristalų sujungimo su skirtingi tipai laidumo, tarp jų susidaro sritis su p-n sandūra. Kai kurie elektronai (krūvio nešikliai) iš n tipo kristalo pateks į kristalą su skylutiniu laidumu ir rekombinuos skyles kontaktinėje zonoje.

Dėl to atsiranda nekompensuoti krūviai: n tipo srityje - iš neigiamų jonų, o p tipo srityje - iš teigiamų jonų. Potencialų skirtumas pasiekia reikšmes nuo 0,3 iki 0,6 V.

Ryšys tarp įtampos ir priemaišų koncentracijos gali būti išreikštas formule:

φ= V T*ln( Nn* Np)/n 2 i , kur

V T – termodinaminio įtempio vertė, Nn Ir Np – atitinkamai elektronų ir skylių koncentracija, o n i reiškia vidinę koncentraciją.

Prijungus pliusą prie p-laidininko, o minusą prie n tipo puslaidininkio, elektros krūviai įveiks barjerą, nes jų judėjimas bus nukreiptas prieš elektrinį lauką p-n sandūroje. Šiuo atveju perėjimas yra atviras. Bet jei poliai bus pakeisti, perėjimas bus uždarytas. Taigi išvada: p-n sandūra sudaro vienpusį laidumą. Ši savybė naudojama kuriant diodus.

Nuo diodo iki tranzistoriaus.

Apsunkinkime eksperimentą. Pridėkime dar vieną sluoksnį tarp dviejų tos pačios struktūros puslaidininkių. Pavyzdžiui, tarp p tipo silicio plokštelių įterpiame laidumo sluoksnį (n-Si). Nesunku atspėti, kas bus kontaktinėse zonose. Analogiškai su aukščiau aprašytu procesu, susidaro sritys su p-n sandūromis, kurios blokuoja judėjimą elektros krūviai tarp emiterio ir kolektoriaus ir nepriklausomai nuo srovės poliškumo.

Įdomiausia bus tada, kai į sluoksnį (pagrindą) pritaikysime nedidelę įtampą. Mūsų atveju srovę taikome su neigiamas ženklas. Kaip ir diodo atveju, susidaro emiterio-bazės grandinė, per kurią tekės srovė. Tuo pačiu metu sluoksnis pradės prisotinti skylių, o tai sukels skylių laidumą tarp emiterio ir kolektoriaus.

Pažvelkite į 7 paveikslą. Tai rodo, kad teigiami jonai užpildė visą mūsų sąlyginės struktūros erdvę ir dabar niekas netrukdo srovei. Gavome vaizdinį bipolinio tranzistoriaus modelį su p-n-p struktūra.

Išjungus bazę, tranzistorius labai greitai grįžta į pradinę būseną ir kolektoriaus sandūra užsidaro.

Prietaisas taip pat gali veikti stiprinimo režimu.

Kolektoriaus srovė yra tiesiogiai proporcinga bazinei srovei : ašĮ= ß* ašB , Kur ß – dabartinis pelnas, ašB – bazinė srovė.

Jei pakeisite valdymo srovės vertę, pasikeis skylių susidarymo ant pagrindo intensyvumas, o tai lems proporcingą išėjimo įtampos amplitudės pasikeitimą, išlaikant signalo dažnį. Šis principas naudojamas signalams stiprinti.

Taikant silpnus impulsus prie pagrindo, išėjime gauname tą patį stiprinimo dažnį, tik su daug didesne amplitude (nustatoma kolektoriaus-emiterio grandinėje įjungta įtampa).

NPN tranzistoriai veikia panašiai. Keičiasi tik įtampų poliškumas. Prietaisai su n-p-n struktūra turi tiesioginį laidumą. Jie turi atvirkštinį laidumą pnp tranzistoriai tipo.

Belieka pridurti, kad puslaidininkinis kristalas panašiai reaguoja į ultravioletinį šviesos spektrą. Įjungdami ir išjungdami fotonų srautą arba reguliuodami jo intensyvumą, galite valdyti triodo veikimą arba keisti puslaidininkinio rezistoriaus varžą.

Dvipolių tranzistorių prijungimo grandinės

Grandinių inžinieriai naudoja tokias jungčių schemas: su bendra bazė, bendrieji emiterio elektrodai ir sujungimas su bendru kolektoriumi (8 pav.).

Stiprintuvai su bendra baze pasižymi:

• maža įėjimo varža, kuri neviršija 100 omų;
• geros triodo temperatūros savybės ir dažninės charakteristikos;
• aukšta leistina įtampa;
• reikalingi du skirtingi maitinimo šaltiniai.

Įprastos emiterio grandinės turi:

• didelis srovės ir įtampos padidėjimas;
• mažas galios padidėjimas;
• išėjimo įtampos inversija įėjimo atžvilgiu.

Su šia jungtimi pakanka vieno maitinimo šaltinio.

Sujungimo schemoje, pagrįstoje „bendro kolektoriaus“ principu, pateikiama:

• didelė įėjimo ir maža išėjimo varža;
• žemos įtampos stiprinimo koeficientas (< 1).

Kaip veikia lauko efekto tranzistorius? Paaiškinimas manekenams

Lauko tranzistoriaus struktūra nuo dvipolio skiriasi tuo, kad jame esanti srovė nekerta p-n sandūros zonos. Užtaisai juda per kontroliuojamą sritį, vadinamą vartais. Vartų pralaidumas valdomas įtampa.

Erdvė p-n zonos mažėja arba didėja veikiant elektriniam laukui (žr. 9 pav.). Atitinkamai kinta laisvųjų krūvininkų skaičius – nuo ​​visiško sunaikinimo iki ekstremalaus prisotinimo. Dėl šio poveikio vartams reguliuojama srovė prie nutekėjimo elektrodų (kontaktų, kurie išveda apdorotą srovę). Įeinanti srovė teka per šaltinio kontaktus.

Panašiu principu veikia lauko triodai su įmontuotu ir indukuotu kanalu. Jų diagramas matėte 5 paveiksle.

Lauko tranzistorių prijungimo grandinės

Praktiškai jungčių schemos naudojamos pagal analogiją su dvipoliu triodu:

• su bendru šaltiniu - sukuria didelį srovės ir galios padidėjimą;
• bendrosios vartų grandinės užtikrina mažą įėjimo varžą ir mažą stiprinimą (naudojama ribotai);
• bendrojo nutekėjimo grandinės, kurios veikia taip pat, kaip ir bendro emiterio grandinės.

10 paveiksle parodytos įvairios prijungimo schemos.

Beveik kiekviena grandinė gali veikti esant labai žemai įėjimo įtampai.

Vaizdo įrašai, paaiškinantys tranzistoriaus veikimo principą paprasta kalba

PNP tranzistorius yra Elektroninis prietaisas, tam tikra prasme NPN tranzistoriaus priešingybė. Šio tipo tranzistorių konstrukcijoje jo PN jungtis atidaro atvirkštinio poliškumo įtampa NPN tipo atžvilgiu. IN simbolis instrumentas, rodyklė, kuri taip pat nustato emiterio gnybtą, šiuo metu rodo tranzistoriaus simbolio viduje.

Prietaiso dizainas

PNP tipo tranzistoriaus projektavimo grandinė susideda iš dviejų p tipo puslaidininkinės medžiagos sričių, esančių abiejose n tipo medžiagos srities pusėse, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.

Rodyklė nurodo emiterį ir visuotinai priimtą jo srovės kryptį ("į vidų" PNP tranzistoriaus atveju).

PNP tranzistorius turi labai panašias charakteristikas kaip jo NPN bipolinis atitikmuo, išskyrus tai, kad jame srovių kryptys ir įtampos poliškumas yra atvirkštinės bet kuriai iš galimų trijų prijungimo schemų: bendrojo pagrindo, bendro emiterio ir bendro kolektoriaus.

Pagrindiniai skirtumai tarp dviejų tipų bipolinių tranzistorių

Pagrindinis skirtumas tarp jų yra tas, kad skylės yra pagrindiniai PNP tranzistorių srovės nešikliai, o NPN tranzistoriai turi šios talpos elektronus. Todėl tranzistorių tiekiančių įtampų poliškumas yra atvirkštinis, o jo įvesties srovė teka iš pagrindo. Priešingai, naudojant NPN tranzistorių, į jį teka bazinė srovė, kaip parodyta toliau pateiktoje grandinės schemoje, skirtoje abiejų tipų įrenginiams sujungti su bendra baze ir bendru emiteriu.

PNP tipo tranzistoriaus veikimo principas pagrįstas mažos (kaip NPN tipo) bazinės srovės ir neigiamos (skirtingai nei NPN tipo) bazinės poslinkio įtampos naudojimu, kad būtų galima valdyti daug didesnę emiterio-kolektoriaus srovę. Kitaip tariant, PNP tranzistoriaus emiteris yra labiau teigiamas tiek bazės, tiek kolektoriaus atžvilgiu.

Pažvelkime į skirtumus tarp PNP tipo jungties schemoje su bendra baze

Iš tiesų, matyti, kad kolektoriaus srovė IC (jei tai yra NPN tranzistorius) teka iš teigiamo akumuliatoriaus B2 gnybto, praeina per kolektoriaus gnybtą, prasiskverbia į jį ir turi išeiti per pagrindinį gnybtą, kad grįžtų į neigiamas akumuliatoriaus gnybtas. Lygiai taip pat, žiūrėdami į emiterio grandinę, galite pamatyti, kaip jo srovė iš teigiamo akumuliatoriaus B1 gnybto patenka į tranzistorių per pagrindinį gnybtą, o tada prasiskverbia į emiterį.

Taigi tiek kolektoriaus srovė I C, tiek emiterio srovė I E praeina per pagrindinį gnybtą. Kadangi jie cirkuliuoja išilgai savo grandinių priešingomis kryptimis, gauta bazinė srovė yra lygi jų skirtumui ir yra labai maža, nes IC yra šiek tiek mažesnė nei I E. Bet kadangi pastaroji vis tiek didesnė, skirtumo srovės (bazinės srovės) tekėjimo kryptis sutampa su I E, todėl bipolinis tranzistorius PNP tipo srovė teka iš pagrindo, o NPN tipo srovė teka į ją.

PNP tipo skirtumai, naudojant prijungimo grandinės su bendru emiteriu pavyzdį

Šioje naujoje grandinėje bazės ir emiterio PN jungtis yra pakreipta akumuliatoriaus įtampa B1, o kolektoriaus ir bazės jungtis yra atvirkščiai – akumuliatoriaus įtampa B2. Taigi emiterio gnybtas yra bendras pagrindo ir kolektoriaus grandinėms.

Bendra emiterio srovė gaunama iš dviejų srovių I C ir I B suma; einantis pro emiterio gnybtą viena kryptimi. Taigi, mes turime I E = I C + I B.

Šioje grandinėje bazinė srovė I B tiesiog „atsišakoja“ nuo emiterio srovės I E, taip pat sutampa su ja kryptimi. Šiuo atveju PNP tipo tranzistorius vis dar teka iš bazės I B, o NPN tipo tranzistorius – įtekančią srovę.

Trečioje iš žinomų tranzistorių perjungimo grandinių, turinčių bendrą kolektorius, situacija yra lygiai tokia pati. Todėl, norėdami sutaupyti skaitytojų vietos ir laiko, jo neteikiame.

PNP tranzistorius: jungiantys įtampos šaltinius

Įtampos šaltinis nuo pagrindo iki emiterio (V BE) yra prijungtas neigiamai prie pagrindo ir teigiamas su emitteriu, nes PNP tranzistorius veikia, kai bazė yra pakreipta neigiamai emiterio atžvilgiu.

Emiterio maitinimo įtampa taip pat yra teigiama kolektoriaus atžvilgiu (V CE). Taigi, naudojant PNP tipo tranzistorių, emiterio gnybtas visada yra teigiamas tiek pagrindo, tiek kolektoriaus atžvilgiu.

Įtampos šaltiniai prijungiami prie PNP tranzistoriaus, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.

Šį kartą kolektorius yra prijungtas prie maitinimo įtampos VCC per apkrovos rezistorių RL, kuris riboja maksimalią srovę, tekančią per įrenginį. Bazinė įtampa VB, kuri ją pakreipia neigiamai emiterio atžvilgiu, įvedama per rezistorių RB, kuris vėlgi naudojamas maksimaliai bazinei srovei apriboti.

PNP tranzistoriaus pakopos veikimas

Taigi, kad PNP tranzistoryje tekėtų bazės srovė, bazė turi būti neigiamesnė už emiterį (srovė turi palikti bazę) maždaug 0,7 volto silicio įrenginyje arba 0,3 volto germanio įtaisui. Formulės, naudojamos apskaičiuojant bazinį rezistorių, bazinę srovę arba kolektoriaus srovę, yra tokios pačios, kaip ir lygiaverčio NPN tranzistoriui, ir pateiktos žemiau.

Matome, kad esminis skirtumas tarp NPN ir PNP tranzistorių yra teisingas pn sandūrų poslinkis, kadangi srovių kryptys ir įtampų poliškumas jose visada yra priešingos. Taigi aukščiau nurodytai grandinei: I C = I E - I B, nes srovė turi tekėti iš pagrindo.

Paprastai PNP tranzistorius dažniausiai gali būti pakeistas NPN elektroninės grandinės, skiriasi tik įtampos poliškumas ir srovės kryptis. Tokie tranzistoriai taip pat gali būti naudojami kaip perjungimo įrenginiai, o PNP tranzistoriaus jungiklio pavyzdys parodytas žemiau.

Tranzistoriaus charakteristikos

PNP tranzistoriaus išėjimo charakteristikos yra labai panašios į lygiaverčio NPN tranzistoriaus charakteristikas, išskyrus tai, kad jos yra pasuktos 180°, kad būtų galimas atvirkštinis įtampų ir srovių poliškumas (PNP tranzistoriaus bazės ir kolektoriaus srovės yra neigiamos). Panašiai, norint rasti PNP tranzistoriaus veikimo taškus, jo dinaminė apkrovos linija gali būti pavaizduota trečiajame Dekarto koordinačių sistemos ketvirtyje.

Tipinės 2N3906 PNP tranzistoriaus charakteristikos parodytos žemiau esančiame paveikslėlyje.

Tranzistorių poros stiprintuvo pakopose

Jums gali kilti klausimas, kodėl verta naudoti PNP tranzistorius, kai yra daug NPN tranzistorių, kuriuos galima naudoti kaip stiprintuvus arba kietojo kūno jungiklius? Tačiau dviejų buvimas įvairių tipų tranzistoriai - NPN ir PNP - suteikia didelių pranašumų projektuojant galios stiprintuvų grandines. Šie stiprintuvai išvesties pakopoje naudoja „papildomas“ arba „suderintas“ tranzistorių poras (atitinka vieną PNP tranzistorių ir vieną NPN tranzistorių, sujungtą kartu, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau).

Du atitinkami NPN ir PNP tranzistoriai, turintys panašias charakteristikas, identiški vienas kitam, vadinami vienas kitą papildančiais. Pavyzdžiui, TIP3055 (NPN tipas) ir TIP2955 (PNP tipas). geras pavyzdys papildomi silicio galios tranzistoriai. Jie abu turi naudos nuolatinė srovėβ=I C /I B atitiko 10 %, o didelė kolektoriaus srovė yra maždaug 15 A, todėl jie idealiai tinka variklio valdymui arba robotams.

Be to, B klasės stiprintuvai savo išėjimo galios stadijose naudoja suderintas tranzistorių poras. Juose NPN tranzistorius veda tik teigiamą signalo pusę, o PNP tranzistorius – tik neigiamą.

Tai leidžia stiprintuvui perduoti reikiamą galią per garsiakalbį abiem kryptimis esant tam tikrai galiai ir varžai. Dėl to išėjimo srovė, kuri paprastai yra kelių amperų eilės tvarka, yra tolygiai paskirstoma tarp dviejų papildomų tranzistorių.

Tranzistorių poros elektros variklių valdymo grandinėse

Jie taip pat naudojami reversinių nuolatinės srovės variklių H tilto valdymo grandinėse, kurios leidžia tolygiai reguliuoti srovę variklyje abiem jo sukimosi kryptimis.

Aukščiau pateikta H tilto grandinė vadinama taip, nes pagrindinė keturių tranzistorių jungiklių konfigūracija primena raidę "H", o variklis yra kryžminėje linijoje. Tranzistorius H-tiltas tikriausiai yra vienas iš dažniausiai naudojamų reversinio nuolatinės srovės variklio valdymo grandinės tipų. Jis naudoja „papildomas“ NPN ir PNP tranzistorių poras kiekvienoje šakoje, kad veiktų kaip jungikliai varikliui valdyti.

Valdymo įvestis A leidžia varikliui veikti viena kryptimi, o įvestis B naudojama atvirkštiniam sukimui.

Pavyzdžiui, kai tranzistorius TR1 yra įjungtas, o TR2 išjungtas, įėjimas A yra prijungtas prie maitinimo įtampos (+Vcc), o jei tranzistorius TR3 yra išjungtas ir TR4 įjungtas, tada įėjimas B yra prijungtas prie 0 voltų (GND). Todėl variklis suksis viena kryptimi, atitinkančią teigiamą įėjimo A potencialą ir neigiamą įėjimo B potencialą.

Jei jungiklių būsenos pakeičiamos taip, kad TR1 išjungtas, TR2 įjungtas, TR3 įjungtas, o TR4 išjungtas, variklio srovė tekės priešinga kryptimi, todėl ji apsisuks.

Naudodami priešingus loginius lygius "1" arba "0" įėjimuose A ir B, galite valdyti variklio sukimosi kryptį.

Tranzistorių tipo nustatymas

Galima manyti, kad bet kokie bipoliniai tranzistoriai susideda iš dviejų diodų, sujungtų vienas su kitu.

Šią analogiją galime naudoti norėdami nustatyti, ar tranzistorius yra PNP ar NPN tipo, išbandydami jo atsparumą tarp trijų gnybtų. Išbandžius kiekvieną jų porą abiem kryptimis naudojant multimetrą, po šešių matavimų gauname tokį rezultatą:

1. Emiter - bazė.Šie laidai turėtų veikti kaip įprastas diodas ir srovę vesti tik viena kryptimi.

2.Kolektorius - Bazė.Šie laidai taip pat turėtų veikti kaip įprastas diodas ir srovę vesti tik viena kryptimi.

3. Skleidėjas – kolekcionierius.Šios išvados neturėtų būti daromos jokia kryptimi.

Abiejų tipų tranzistorių perėjimo varžos vertės

Tada galime nustatyti, kad PNP tranzistorius yra sveikas ir uždaras. Maža išėjimo srovė ir neigiama įtampa bazėje (B), palyginti su emitteriu (E), atidarys jį ir leis tekėti daug daugiau emiterio-kolektoriaus srovės. PNP tranzistoriai laidūs esant teigiamam emiterio potencialui. Kitaip tariant, PNP dvipolis tranzistorius veiks tik tuo atveju, jei bazės ir kolektoriaus gnybtai yra neigiami emiterio atžvilgiu.

Dvipoliai tranzistoriai yra pagaminti iš legiruotų medžiagų ir gali būti dviejų tipų – NPN ir PNP. Tranzistorius turi tris gnybtus, žinomus kaip emiteris (E), bazė (B) ir kolektorius (K). Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytas NPN tranzistorius, kuriame pagrindiniuose darbo režimuose (aktyvus, prisotinimas, išjungimas) kolektorius turi teigiamą potencialą, emiteris yra neigiamas, o bazė naudojama tranzistoriaus būsenai valdyti.

Puslaidininkių fizika šiame straipsnyje nebus aptariama, tačiau verta paminėti, kad dvipolis tranzistorius susideda iš trijų atskirų dalių, atskirtų dviem p-n sandūromis. PNP tranzistorius turi vieną N sritį, atskirtą dviem P sritimis:

NPN tranzistorius turi vieną P sritį, įterptą tarp dviejų N sričių:

Sankryžos tarp N ir P sričių yra panašios į sandūras, esančias , ir jos taip pat gali būti į priekį arba atvirkštinės pakraipos p-n jungtys. Šie įrenginiai gali veikti įvairiais režimais, priklausomai nuo poslinkio tipo:

• Atjungimas: darbas šiuo režimu taip pat vyksta perjungiant. Tarp emiterio ir kolektoriaus neteka srovė, praktiškai „atvira grandinė“, tai yra, „kontaktas atidarytas“.
• Aktyvus režimas: tranzistorius veikia stiprintuvo grandinėse. Šiuo režimu jo charakteristika yra beveik tiesinė. Tarp emiterio ir kolektoriaus teka srovė, kurios dydis priklauso nuo poslinkio (valdymo) įtampos tarp emiterio ir pagrindo vertės.
• Sodrumas: veikia perjungiant. Tarp emiterio ir kolektoriaus yra praktiškai " trumpas sujungimas“, tai yra „kontaktas uždarytas“.
• Atvirkštinis aktyvus režimas: kaip ir aktyviuoju režimu, tranzistoriaus srovė yra proporcinga bazinei srovei, bet teka priešinga kryptimi. Labai retai naudotas.

NPN tranzistoryje į kolektorių įvedama teigiama įtampa, kad būtų sukurta srovė iš kolektoriaus į emiterį. PNP tranzistoryje teigiama įtampa yra taikoma emiteriui, kad būtų sukurta srovė iš emiterio į kolektorių. NPN srovė teka iš kolektoriaus (K) į emiterį (E):

O PNP srovė teka iš emiterio į kolektorių:

Akivaizdu, kad srovės ir įtampos poliškumo kryptys PNP ir NPN visada yra priešingos viena kitai. NPN tranzistoriams reikia teigiamo maitinimo, palyginti su bendraisiais gnybtais, o PNP tranzistoriams reikia neigiamo maitinimo.

PNP ir NPN veikia beveik identiškai, tačiau jų režimai skiriasi dėl poliškumo. Pavyzdžiui, norint įjungti NPN į sodrumo režimą, U B turi būti didesnis nei U K ir U E. Trumpas aprašymas darbo režimai, priklausomai nuo jų įtampos:

Pagrindinis bet kurio bipolinio tranzistoriaus veikimo principas yra valdyti bazinę srovę, kad būtų galima reguliuoti srovės srautą tarp emiterio ir kolektoriaus. NPN ir PNP tranzistorių veikimo principas yra tas pats. Vienintelis skirtumas yra įtampų, taikomų jų N-P-N ir P-N-P sandūroms, tai yra emiterio-bazės-kolektoriaus, poliškumas.

Šiame straipsnyje mes kalbėsime apie tranzistorių. Parodysime jo prijungimo schemas ir tranzistoriaus kaskados su bendru emiteriu skaičiavimą.

TRANSISTORIUS yra puslaidininkinis įtaisas elektriniams virpesiams stiprinti, generuoti ir konvertuoti, pagamintas iš vieno kristalo puslaidininkio ( Si– silicio arba Ge- germanis), turintis bent tris sritis su skirtingais elektroniniais ( n) ir skylė ( p) – laidumas. 1948 metais sugalvojo amerikiečiai W. Shockley, W. Brattain ir J. Bardeen. Pagal fizinę struktūrą ir srovės valdymo mechanizmą tranzistoriai skirstomi į dvipolius (dažniau vadinamus tiesiog tranzistoriais) ir vienpolius (dažniau vadinamus lauko tranzistoriais). Pirmajame, kuriame yra du ar daugiau elektronų skylių perėjimų, ir elektronai, ir skylės, antrajame, yra elektronai arba skylės. Terminas „tranzistorius“ dažnai vartojamas kalbant apie nešiojamus transliacijos imtuvus, pagrįstus puslaidininkiniais įrenginiais.

Srovė išėjimo grandinėje valdoma keičiant įėjimo įtampą arba srovę. Nedidelis įvesties kiekių pokytis gali sukelti žymiai didesnį išėjimo įtampos ir srovės pokytį. Ši stiprinanti tranzistorių savybė naudojama analoginėse technologijose (analoginėje televizijoje, radijuje, komunikacijose ir kt.).

Bipolinis tranzistorius

Bipolinis tranzistorius gali būti n-p-n Ir p-n-p laidumas. Nežiūrint į tranzistoriaus vidų, laidumo skirtumą galima pastebėti tik jungties poliškume praktinėse maitinimo šaltinių, kondensatorių ir diodų grandinėse, kurios yra šių grandinių dalis. Paveikslėlis dešinėje rodomas grafiškai n-p-n Ir p-n-p tranzistoriai.

Tranzistorius turi tris gnybtus. Jei tranzistorių laikysime keturių gnybtų tinklu, tada jame turėtų būti du įvesties ir du išvesties gnybtai. Todėl vienas iš kaiščių turi būti bendras tiek įvesties, tiek išvesties grandinėms.

Tranzistorių prijungimo grandinės

Tranzistoriaus su bendru emiteriu prijungimo grandinė– skirtas sustiprinti įvesties signalo amplitudę pagal įtampą ir srovę. Tokiu atveju įvesties signalas, sustiprintas tranzistoriaus, yra apverstas. Kitaip tariant, išėjimo signalo fazė pasukama 180 laipsnių. Ši grandinė yra pagrindinė skirtingos amplitudės ir formos signalams stiprinti. Tranzistoriaus kaskados su OE įėjimo varža svyruoja nuo šimtų omų iki kelių kiloomų, o išėjimo varža – nuo ​​kelių iki dešimčių kiloomų.

Tranzistoriaus su bendru kolektoriumi pajungimo schema– skirtas sustiprinti įvesties srovės signalo amplitudę. Tokioje grandinėje nėra įtampos padidėjimo. Teisingiau būtų sakyti, kad įtampos padidėjimas yra net mažesnis už vienetą. Tranzistorius neapverčia įvesties signalo.
Tranzistoriaus kaskados įvesties varža su OK svyruoja nuo dešimčių iki šimtų kiloomų, o išėjimo varža yra šimtų omų ribose - kiloomų vienetai. Dėl to, kad emiterio grandinėje paprastai yra apkrovos rezistorius, grandinė turi didelę įėjimo varžą. Be to, dėl įvesties srovės stiprinimo jis turi didelę apkrovą. Šios bendro kolektoriaus grandinės savybės naudojamos tranzistorių pakopos suderinti – kaip „buferinė pakopa“. Kadangi įvesties signalas, nedidinant amplitudės, yra „pakartojamas“ išėjime, tranzistoriaus su bendru kolektorius įjungimo grandinė taip pat vadinama Emiterio sekėjas.

Taip pat yra Tranzistoriaus su bendra baze prijungimo grandinė. Ši įtraukimo schema teoriškai egzistuoja, tačiau praktiškai ją labai sunku įgyvendinti. Ši perjungimo grandinė naudojama aukšto dažnio technologijoje. Jo ypatumas yra tas, kad jis turi mažą įėjimo varžą, todėl tokią kaskadą sunku suderinti su įėjimu. Turiu nemažai patirties elektronikos srityje, bet atsiprašau apie šią tranzistorių grandinę, aš nieko nežinau! Porą kartų naudojau ją kaip „kažkieno kito“ grandinę, bet niekada to nesupratau. Leiskite paaiškinti: pagal visus fizinius dėsnius tranzistorius valdomas savo baze, tiksliau, srove, tekančia bazės-emiterio keliu. Neįmanoma naudoti tranzistoriaus įvesties gnybto - pagrindo išėjime. Tiesą sakant, tranzistoriaus pagrindas yra "prijungtas" prie korpuso aukštu dažniu per kondensatorių, tačiau jis nenaudojamas išėjime. Ir galvaniškai, per didelės varžos rezistorių, pagrindas yra prijungtas prie kaskados išvesties (taikomas poslinkis). Tačiau iš esmės poslinkį galite taikyti bet kur, net iš papildomo šaltinio. Vis dėlto bet kokios formos signalas, patenkantis į bazę, užgęsta per tą patį kondensatorių. Kad tokia kaskada veiktų, įvesties gnybtas - emiteris per mažos varžos rezistorių yra „pasodintas“ ant korpuso, taigi ir maža įvesties varža. Apskritai, tranzistoriaus su bendra baze prijungimo grandinė yra teoretikų ir eksperimentatorių tema. Praktikoje tai labai reta. Savo praktikoje grandinių projektavimo srityje aš niekada nesusidūriau su poreikiu naudoti tranzistorių grandinę su bendra baze. Tai paaiškinama šios prijungimo grandinės savybėmis: įėjimo varža yra nuo vienetų iki dešimčių omų, o išėjimo varža - nuo šimtų kiloomų iki kelių megaomų. Tokie specifiniai parametrai yra retas poreikis.

Bipolinis tranzistorius gali veikti perjungimo ir linijiniu (stiprinimo) režimu. Rakto režimas naudojamas įvairios schemos valdikliai, loginės grandinės ir tt Perjungimo režimu tranzistorius gali būti dviejų darbo būsenų – atviros (prisotintos) ir uždaros (užrakintos) būsenos. Linijinis (stiprinimo) režimas naudojamas harmoninių signalų stiprinimo grandinėse ir reikalauja, kad tranzistorius būtų „pusiau atidarytas“, bet ne prisotintas.

Norėdami ištirti tranzistoriaus veikimą, svarbiausia jungties grandine laikysime bendro emiterio tranzistoriaus prijungimo grandinę.

Diagrama parodyta paveikslėlyje. Ant diagramos VT- pats tranzistorius. Rezistoriai R b1 Ir R b2– tranzistoriaus poslinkio grandinė, kuri yra įprastas įtampos daliklis. Būtent ši grandinė užtikrina, kad harmoninio signalo stiprinimo režimu tranzistorius būtų pakreiptas į „darbo tašką“ be iškraipymų. Rezistorius R iki– tranzistoriaus kaskados apkrovos rezistorius, skirtas tiekti elektros srovę iš maitinimo šaltinio į tranzistorių kolektorių ir apriboti ją „atviro“ tranzistoriaus režimu. Rezistorius R e- rezistorius Atsiliepimas, savaime padidina kaskados įvesties varžą, tuo pačiu sumažindama įvesties signalo stiprinimą. Kondensatoriai C atlieka galvaninės izoliacijos nuo išorinių grandinių poveikio funkciją.

Kad jums būtų aiškiau, kaip veikia dvipolis tranzistorius, pateiksime analogiją su įprastiniu įtampos dalikliu (žr. paveikslėlį žemiau). Norėdami pradėti, rezistorius R 2Įtampos daliklį paverskime valdomu (kintamu). Keičiant šio rezistoriaus varžą nuo nulio iki „begalinio“ didelės svarbos, tokio daliklio išėjime galime gauti įtampą nuo nulio iki vertės, tiekiamos į jo įvestį. Dabar įsivaizduokime, kad rezistorius R 1Įtampos daliklis yra tranzistoriaus pakopos kolektoriaus rezistorius ir rezistorius R 2Įtampos daliklis yra tranzistoriaus kolektoriaus ir emiterio jungtis. Tuo pačiu metu, taikydami valdymo veiksmą elektros srovės pavidalu tranzistoriaus pagrindui, keičiame kolektoriaus-emiterio sankryžos varžą, taip pakeisdami įtampos daliklio parametrus. Skirtumas nuo kintamo rezistoriaus yra tas, kad tranzistorius valdomas silpna srove. Būtent taip veikia dvipolis tranzistorius. Aukščiau pavaizduota paveikslėlyje žemiau:

Kad tranzistorius veiktų signalo stiprinimo režimu, pastarojo neiškraipydamas, būtina užtikrinti būtent šį darbo režimą. Jie kalba apie tranzistoriaus pagrindo perkėlimą. Kompetentingi specialistai linksminasi taisykle: tranzistorius valdomas srove - tai aksioma. Tačiau tranzistoriaus poslinkio režimą nustato bazės emiterio įtampa, o ne srovė - tai realybė. O tam, kas neatsižvelgia į šališkumo įtampą, joks stiprintuvas neveiks. Todėl skaičiuojant reikia atsižvelgti į jo vertę.

Taigi, bipolinio tranzistoriaus kaskados veikimas stiprinimo režimu vyksta esant tam tikrai poslinkio įtampai bazės ir emiterio sandūroje. Silicio tranzistoriaus poslinkio įtampa yra 0,6...0,7 volto diapazone, germanio tranzistoriaus - 0,2...0,3 volto. Žinodami apie šią koncepciją, galite ne tik apskaičiuoti tranzistoriaus pakopos, bet ir patikrinti bet kurios tranzistoriaus stiprintuvo pakopos tinkamumą naudoti. Norint išmatuoti tranzistoriaus bazinio emiterio poslinkio įtampą, pakanka naudoti multimetrą su dideliu vidiniu pasipriešinimu. Jei jis neatitinka 0,6...0,7 voltų siliciui arba 0,2...0,3 voltų germaniui, tai gedimo ieškokite čia - arba tranzistorius sugedęs, arba šio tranzistoriaus kaskados poslinkio arba atsiejimo grandinės. .

Tai, kas išdėstyta aukščiau, pavaizduota diagramoje - srovės-įtampos charakteristika (voltų-amperų charakteristika).

Dauguma "specialistų", žiūrėdami į pateiktą srovės įtampos charakteristiką, sakys: Kokia nesąmonė nupiešta centriniame grafike? Ne taip atrodo tranzistoriaus išėjimo charakteristika! Tai parodyta dešiniajame grafike! Atsakysiu, ten viskas teisingai, o prasidėjo nuo elektroninių vakuuminių vamzdžių. Anksčiau lempos srovės įtampos charakteristika buvo laikoma įtampos kritimu per anodo rezistorių. Dabar jie ir toliau matuoja kolektoriaus rezistorių, o grafike prideda raides, rodančias įtampos kritimą tranzistorius, o tai yra labai klaidinga. Kairiajame grafike I b – U b pateikiama tranzistoriaus įėjimo charakteristika. Centrinėje diagramoje I k – U k Pateikta tranzistoriaus išėjimo srovės-įtampos charakteristika. Ir dešinėje diagramoje I R – U R rodomas apkrovos rezistoriaus srovės ir įtampos grafikas R iki, kuri paprastai perduodama kaip paties tranzistoriaus srovės įtampos charakteristika.

Grafike yra tiesinė dalis, naudojama įvesties signalui tiesiškai sustiprinti, ribojama taškais A Ir SU. Vidurio taškas – IN, yra būtent taškas, kuriame būtina turėti tranzistorių, veikiantį stiprinimo režimu. Šis taškas atitinka tam tikrą poslinkio įtampą, kuri dažniausiai imama skaičiuojant: 0,66 volto silicio tranzistoriui arba 0,26 volto germanio tranzistoriui.

Pagal tranzistoriaus srovės-įtampos charakteristiką matome taip: jei tranzistoriaus bazės ir emiterio sandūroje nėra arba žema poslinkio įtampa, nėra bazinės srovės ir kolektoriaus srovės. Šiuo metu kolektoriaus-emiterio sandūroje nukrenta visa maitinimo šaltinio įtampa. Toliau didėjant tranzistoriaus bazinio emiterio poslinkio įtampai, tranzistorius pradeda atsidaryti, atsiranda bazinė srovė ir kartu su ja didėja kolektoriaus srovė. Pasiekus „darbo zoną“ taške SU, tranzistorius pereina tiesiniu režimu, kuris tęsiasi iki taško A. Tuo pačiu metu mažėja įtampos kritimas kolektoriaus ir emiterio sandūroje, o apkrovos rezistoriuje R iki, priešingai, jis didėja. Taškas IN– tranzistoriaus veikimo poslinkio taškas yra taškas, kuriame tranzistoriaus kolektoriaus-emiterio sandūroje paprastai nustatomas įtampos kritimas, lygus tiksliai pusei maitinimo šaltinio įtampos. Dažnio atsako segmentas nuo taško SU, iki taško A vadinama poslinkio darbo zona. Po taško A, bazinė srovė, taigi ir kolektoriaus srovė smarkiai padidėja, tranzistorius visiškai atsidaro ir patenka į prisotinimą. Šiuo metu kolektoriaus-emiterio sandūroje nukrenta konstrukcijos sukelta įtampa n-p-n perėjimai, o tai apytiksliai lygi 0,2...1 voltui, priklausomai nuo tranzistoriaus tipo. Likusi maitinimo įtampa nukrenta per tranzistoriaus apkrovos varžą - rezistorių R iki., o tai taip pat riboja tolesnį kolektoriaus srovės augimą.

Iš apatinių „papildomų“ skaičių matome, kaip keičiasi įtampa tranzistoriaus išėjime, priklausomai nuo į įvestį tiekiamo signalo. Tranzistoriaus išėjimo įtampa (kolektoriaus įtampos kritimas) nesutampa su įvesties signalu (180 laipsnių).

Tranzistoriaus kaskados su bendru emiteriu (CE) apskaičiavimas

Prieš pradėdami tiesiai prie tranzistoriaus pakopos skaičiavimo, atkreipkime dėmesį į šiuos reikalavimus ir sąlygas:

Tranzistoriaus kaskados apskaičiavimas, kaip taisyklė, atliekamas nuo galo (ty iš išvesties);

Norėdami apskaičiuoti tranzistoriaus kaskadą, turite nustatyti įtampos kritimą tranzistoriaus kolektoriaus ir emiterio sankryžoje ramybės režimu (kai nėra įvesties signalo). Jis parenkamas taip, kad būtų gautas labiausiai neiškraipytas signalas. Vienpusėje tranzistoriaus pakopos grandinėje, veikiančioje „A“ režimu, tai paprastai yra pusė maitinimo šaltinio įtampos vertės;

Tranzistoriaus emiterio grandinėje teka dvi srovės - kolektoriaus srovė (pagal kolektoriaus-emiterio kelią) ir bazinė (bazės-emiterio keliu), tačiau kadangi bazinė srovė yra gana maža, tai gali būti nepaisoma ir ji galima daryti prielaidą, kad kolektoriaus srovė lygi emiterio srovei;

Tranzistorius yra stiprinamasis elementas, todėl reikia pažymėti, kad jo gebėjimas stiprinti signalus turėtų būti išreikštas tam tikra reikšme. Stiprinimo dydis išreiškiamas indikatoriumi, paimtu iš keturių gnybtų tinklų teorijos - bazinio srovės stiprinimo koeficiento perjungimo grandinėje su bendru emiteriu (CE) ir žymimas - 21 val. Jo vertė nurodoma žinynuose tam tikriems tranzistorių tipams, o paprastai kištukas nurodomas žinynuose (pavyzdžiui: 50 - 200). Skaičiavimams dažniausiai pasirenkama minimali reikšmė (iš pavyzdžio pasirenkame reikšmę - 50);

Kolekcionierius ( R iki) ir emiteris ( R e) varžos turi įtakos tranzistoriaus pakopos įėjimo ir išėjimo varžoms. Galime manyti, kad kaskados įėjimo varža R in =R e *h 21, o išvestis yra R out = R į. Jei tranzistoriaus pakopos įėjimo varža jums nėra svarbi, tuomet galite apsieiti be rezistoriaus R e;

Rezistorių vertės R iki Ir R e apriboti per tranzistorių tekančias sroves ir tranzistoriaus išsklaidomą galią.

Tranzistoriaus kaskados su OE skaičiavimo procedūra ir pavyzdys

Pradiniai duomenys:

Maitinimo įtampa U i.p.= 12 V.

Pasirinkite tranzistorių, pavyzdžiui: Tranzistorius KT315G, jam:

Pmax=150 mW; Imax=150 mA; 21 val>50.

Mes priimame R k = 10*R e

Įtampa b-e dirba imami tranzistorių taškai U bae= 0,66 V

Sprendimas:

1. Nustatykime didžiausią statinę galią, kurią tranzistorius išsklaidys kintamo signalo praėjimo per tranzistoriaus statinio režimo veikimo tašką B momentais. Ji turėtų būti 20 procentų mažesnė (koeficientas 0,8) nuo didžiausios kataloge nurodytos tranzistoriaus galios.

Mes priimame P dis.max =0,8*P maks=0,8*150 mW=120 mW

2. Nustatykime kolektoriaus srovę statiniu režimu (be signalo):

I k0 =P ras.max /U ke0 =P ras.max / (U i.p. /2)= 120mW/(12V/2) = 20mA.

3. Atsižvelgiant į tai, kad statiniu režimu (be signalo) tranzistorius krinta pusė maitinimo įtampos, antroji maitinimo įtampos pusė nukris per rezistorius:

(R iki +R e)=(U i.p. /2)/I iki 0= (12V/2)/20mA=6V/20mA = 300 omų.

Atsižvelgdami į esamą rezistorių verčių diapazoną, taip pat į tai, kad mes pasirinkome santykį R k = 10*R e, randame rezistorių reikšmes:

R iki= 270 omų; R e= 27 omai.

4. Raskime įtampą tranzistoriaus kolektoriuje be signalo.

U k0 =(U kе0 + I k0 *R e)=(U i.p. - I k0 *R k)= (12 V – 0,02 A * 270 omų) = 6,6 V.

5. Nustatykime tranzistoriaus valdymo bazinę srovę:

I b = I k / h 21 =/h 21= / 50 = 0,8 mA.

6. Bendra bazinė srovė nustatoma pagal bazinę poslinkio įtampą, kurią nustato įtampos daliklis R b1,R b2. Varžinė bazės daliklio srovė turėtų būti daug didesnė (5-10 kartų) už bazinę valdymo srovę aš b, kad pastaroji neturėtų įtakos poslinkio įtampai. Mes pasirenkame skirstytuvo srovę, kuri yra 10 kartų didesnė už bazinę valdymo srovę:

R b1,R b2: I atvejis. =10*I b= 10 * 0,8 mA = 8,0 mA.

Tada bendra rezistorių varža

R b1 + R b2 = U i.p. /I del.= 12 V / 0,008 A = 1500 omų.

7. Raskime įtampą emiterio ramybės režimu (nėra signalo). Skaičiuojant tranzistoriaus pakopą, būtina atsižvelgti į tai: darbinio tranzistoriaus bazės-emiterio įtampa negali viršyti 0,7 volto! Įtampa emiterio režimu be įvesties signalo yra maždaug lygi:

U e =I k0 *R e= 0,02 A * 27 Ohm = 0,54 V,

Kur aš k0— tranzistoriaus ramybės srovė.

8. Įtampos prie pagrindo nustatymas

U b =U e +U būti=0,54 V+0,66 V=1,2 V

Iš čia per įtampos daliklio formulę randame:

R b2 = (R b1 +R b2 )*U b /U i.p.= 1500 omų * 1,2 V / 12 V = 150 omų R b1 = (R b1 +R b2 )-R b2= 1500 omų - 150 omų = 1350 omų = 1,35 kOhm.

Pagal rezistorių seriją dėl to, kad per rezistorių R b1 Taip pat teka bazinė srovė, mes pasirenkame rezistorių mažėjimo kryptimi: R b1= 1,3 kOhm.

9. Atskyrimo kondensatoriai parenkami pagal reikiamas kaskados amplitudės-dažnio charakteristikas (pralaidumą). Dėl normalus veikimas tranzistorių pakopos esant dažniams iki 1000 Hz, būtina pasirinkti kondensatorius, kurių vardinė vertė ne mažesnė kaip 5 μF.

Esant žemesniems dažniams, kaskados amplitudės-dažnio atsakas (AFC) priklauso nuo atskiriamųjų kondensatorių įkrovimo laiko per kitus kaskados elementus, įskaitant gretimų kaskadų elementus. Talpa turėtų būti tokia, kad kondensatoriai neturėtų laiko įkrauti. Tranzistoriaus pakopos įėjimo varža yra daug didesnė už išėjimo varžą. Kaskados dažnio atsaką žemo dažnio srityje lemia laiko konstanta t n = R * C in, Kur R in =R e *h 21, C in- kaskados įvesties talpos atskyrimas. C išeina tranzistoriaus pakopa, tai C in kitą kaskadą ir ji apskaičiuojama taip pat. Žemesnis kaskados ribinis dažnis (dažnio atsako ribinis dažnis) f n = 1/t n. Norint kokybiškai sustiprinti, projektuojant tranzistoriaus pakopą, būtina pasirinkti santykį 1/t n =1/(R įvestis *C įvestis)< 30-100 kartų visoms kaskadoms. Be to, kuo daugiau kaskadų, tuo didesnis skirtumas turėtų būti. Kiekviena pakopa su savo kondensatoriumi prideda savo dažnio atsako mažėjimą. Paprastai pakanka 5,0 µF izoliacijos talpos. Tačiau paskutinė pakopa per Cout paprastai apkraunama mažos varžos dinaminių galvučių varža, todėl talpa padidinama iki 500,0-2000,0 µF, kartais daugiau.

Tranzistoriaus pakopos raktinio režimo apskaičiavimas atliekamas lygiai taip pat, kaip ir anksčiau atliktas stiprintuvo pakopos skaičiavimas. Vienintelis skirtumas yra tas, kad rakto režimas priima dvi tranzistoriaus būsenas ramybės režimu (be signalo). Jis yra arba uždarytas (bet nesutrumpintas) arba atviras (bet ne persotintas). Tuo pačiu metu „poilsio“ veikimo taškai yra už taškų A ir C, parodytų srovės įtampos charakteristikoje. Kai tranzistorius turėtų būti uždarytas grandinėje be signalo, būtina pašalinti rezistorių iš anksčiau pavaizduotos kaskados grandinės R b1. Jei norite, kad tranzistorius būtų atidarytas ramybės būsenoje, turite padidinti rezistorių kaskados grandinėje R b2 10 kartų didesnė už apskaičiuotą vertę, o kai kuriais atvejais ją galima pašalinti iš diagramos.

Tranzistoriaus pakopos skaičiavimas baigtas.