Kerakli tushuntirishlar berildi, keling gapga o'tamiz.

Transistorlar. Ta'rif va tarix

Transistor- elektron yarimo'tkazgichli qurilma, unda ikkita elektrod zanjiridagi oqim uchinchi elektrod tomonidan boshqariladi. (transistors.ru)

Juda tez tranzistorlar turli xil elektron qurilmalarda vakuum naychalarini almashtirdilar. Shu munosabat bilan bunday qurilmalarning ishonchliligi oshdi va ularning hajmi sezilarli darajada kamaydi. Va bugungi kunga qadar, mikrosxema qanchalik "murakkab" bo'lmasin, u hali ham ko'plab tranzistorlarni (shuningdek, diodlar, kondansatörler, rezistorlar va boshqalar) o'z ichiga oladi. Faqat juda kichiklar.

Aytgancha, dastlab "tranzistorlar" rezistorlar edi, ularning qarshiligi qo'llaniladigan kuchlanish miqdori yordamida o'zgartirilishi mumkin edi. Agar jarayonlar fizikasini e'tiborsiz qoldiradigan bo'lsak, unda zamonaviy tranzistor ham unga berilgan signalga bog'liq bo'lgan qarshilik sifatida ifodalanishi mumkin.

Dala effekti va bipolyar tranzistorlar o'rtasidagi farq nima? Javob ularning ismlarida yotadi. Bipolyar tranzistorda zaryad uzatishni o'z ichiga oladi Va elektronlar, Va teshiklar ("encore" - ikki marta). Va dalada (aka unipolyar) - yoki elektronlar, yoki teshiklar.

Shuningdek, ushbu turdagi tranzistorlar qo'llash sohalarida farqlanadi. Bipolyarlar asosan analog texnologiyalarda, maydonlar esa raqamli texnologiyalarda qo'llaniladi.

Va nihoyat: har qanday tranzistorlarni qo'llashning asosiy sohasi- qo'shimcha quvvat manbai tufayli zaif signalning kuchayishi.

Bipolyar tranzistor. Ish printsipi. Asosiy xususiyatlar

Tranzistorning qanday ishlashi fizikasini ko'rib chiqishdan oldin, keling, umumiy muammoni ko'rib chiqaylik.


Bu quyidagicha: emitent va kollektor o'rtasida kuchli oqim oqadi ( kollektor oqimi) va emitent va tayanch o'rtasida zaif nazorat oqimi mavjud ( asosiy oqim). Kollektor oqimi asosiy oqim o'zgarishi bilan o'zgaradi. Nega?
Keling, tranzistorning p-n o'tishlarini ko'rib chiqaylik. Ulardan ikkitasi bor: emitter-bazasi (EB) va tayanch-kollektor (BC). Transistorning faol ish rejimida ularning birinchisi oldinga, ikkinchisi esa teskari yo'nalish bilan bog'langan. Bu holatda nima sodir bo'ladi? p-n birikmasi X? Aniqroq bo'lish uchun biz n-p-n tranzistorini ko'rib chiqamiz. P-n-p uchun hamma narsa o'xshash, faqat "elektronlar" so'zini "teshiklar" bilan almashtirish kerak.

EB ulanishi ochiq bo'lganligi sababli, elektronlar bazaga osongina "o'tadi". U erda ular qisman teshiklari bilan qayta birlashadilar, lekin O Ularning ko'pchiligi, taglikning kichik qalinligi va past doping tufayli, tayanch-kollektorga o'tishga erishadilar. Bu, biz eslaganimizdek, teskari yo'nalishdir. Va bazadagi elektronlar ozchilik zaryad tashuvchilari bo'lgani uchun, o'tishning elektr maydoni ularni engishga yordam beradi. Shunday qilib, kollektor oqimi emitent oqimidan faqat bir oz kamroq. Endi qo'llaringizga e'tibor bering. Agar siz bazaviy oqimni oshirsangiz, EB ulanishi kuchliroq ochiladi va ko'proq elektronlar emitent va kollektor o'rtasida sirpanib ketishi mumkin bo'ladi. Va kollektor oqimi dastlab asosiy oqimdan kattaroq bo'lgani uchun, bu o'zgarish juda sezilarli bo'ladi. Shunday qilib, bazada qabul qilingan zaif signal kuchayadi. Yana bir bor, kollektor oqimining katta o'zgarishi asosiy oqimdagi kichik o'zgarishlarning mutanosib aksidir.

Bipolyar tranzistorning ishlash printsipi sinfdoshimga suv krani misolida tushuntirilganini eslayman. Undagi suv kollektor oqimidir va asosiy nazorat oqimi tugmachani qanchalik aylantiramiz. Krandan suv oqimini oshirish uchun kichik kuch (nazorat harakati) etarli.

Ko'rib chiqilayotgan jarayonlardan tashqari, tranzistorning p-n o'tish joylarida bir qator boshqa hodisalar ham sodir bo'lishi mumkin. Misol uchun, tayanch-kollektor birikmasida kuchlanishning kuchli ortishi bilan, zarba ionizatsiyasi tufayli ko'chki zaryadining ko'payishi boshlanishi mumkin. Va tunnel effekti bilan birlashganda, bu birinchi navbatda elektr uzilishini, keyin esa (oqim kuchayishi bilan) termal buzilishni keltirib chiqaradi. Shu bilan birga, tranzistordagi termal buzilish elektr uzilishisiz (ya'ni, kollektor kuchlanishini buzilish kuchlanishiga oshirmasdan) sodir bo'lishi mumkin. Buning uchun kollektor orqali bitta ortiqcha oqim etarli bo'ladi.

Yana bir hodisa, kollektor va emitent o'tish joylaridagi kuchlanishlar o'zgarganda, ularning qalinligi o'zgarishi bilan bog'liq. Va agar taglik juda nozik bo'lsa, yopilish effekti paydo bo'lishi mumkin (poydevorning "teshilishi" deb ataladigan narsa) - kollektor birikmasi va emitent birikmasi o'rtasidagi aloqa. Bunday holda, tayanch hududi yo'qoladi va tranzistor normal ishlashni to'xtatadi.

Transistorning normal faol ish rejimida tranzistorning kollektor oqimi ma'lum bir necha marta asosiy oqimdan kattaroqdir. Bu raqam chaqiriladi joriy daromad va tranzistorning asosiy parametrlaridan biri hisoblanadi. Belgilangan h21. Agar tranzistor kollektorga yuklamasdan yoqilgan bo'lsa, unda qachon doimiy kuchlanish kollektor oqimining asosiy oqimga kollektor-emitter nisbati beradi statik oqimning kuchayishi. Bu o'nlab yoki yuzlab birliklarga teng bo'lishi mumkin, ammo shuni hisobga olish kerakki, haqiqiy davrlarda bu koeffitsient yuk yoqilganda, kollektor oqimi tabiiy ravishda kamayadi.

Ikkinchi muhim parametr - bu tranzistorning kirish qarshiligi. Ohm qonuniga ko'ra, bu baza va emitent o'rtasidagi kuchlanishning bazaning nazorat oqimiga nisbati. U qanchalik katta bo'lsa, tayanch oqimi qanchalik past bo'lsa va daromad shunchalik yuqori bo'ladi.

Bipolyar tranzistorning uchinchi parametri kuchlanish ortishi. Bu chiqish (emitter-kollektor) va kirish (baza-emitter) o'zgaruvchan kuchlanishlarning amplitudasi yoki samarali qiymatlari nisbatiga teng. Birinchi qiymat odatda juda katta (birliklar va o'nlab voltlar), ikkinchisi esa juda kichik (voltsning o'ndan bir qismi) bo'lgani uchun bu koeffitsient o'n minglab birliklarga yetishi mumkin. Shunisi e'tiborga loyiqki, har bir tayanch nazorat signali o'z kuchlanishiga ega.

Transistorlar ham bor chastotali javob, bu tranzistorning chastotasi kesilgan kuchaytirish chastotasiga yaqinlashadigan signalni kuchaytirish qobiliyatini tavsiflaydi. Gap shundaki, kirish signalining chastotasi oshishi bilan daromad kamayadi. Buning sababi, asosiy jismoniy jarayonlarning sodir bo'lish vaqti (tashuvchilarning emitentdan kollektorga o'tish vaqti, sig'imli to'siqli ulanishlarning zaryadlanishi va zaryadsizlanishi) kirish signalining o'zgarishi davriga mutanosib bo'ladi. . Bular. tranzistor oddiygina kirish signalidagi o'zgarishlarga javob berishga vaqt topolmaydi va bir nuqtada uni kuchaytirishni to'xtatadi. Bu sodir bo'ladigan chastota deyiladi chegara.

Shuningdek, bipolyar tranzistorning parametrlari:

• teskari oqim kollektor-emitter
• vaqtida
• teskari kollektor oqimi
• maksimal ruxsat etilgan oqim

Shartli n-p-n belgisi va pnp tranzistorlari faqat emitentni ko'rsatadigan o'q yo'nalishi bo'yicha farqlanadi. Bu ma'lum tranzistorda oqim qanday o'tishini ko'rsatadi.

Bipolyar tranzistorning ishlash rejimlari

1. Teskari faol rejim. Bu erda BC o'tish ochiq, lekin aksincha, EB yopiq. Ushbu rejimda kuchaytirish xususiyatlari, albatta, har qachongidan ham yomonroq, shuning uchun tranzistorlar bu rejimda juda kamdan-kam qo'llaniladi.
2. To'yinganlik rejimi. Ikkala o'tish joyi ham ochiq. Shunga ko'ra, kollektor va emitentning asosiy zaryad tashuvchilari bazaga "yugurishadi" va u erda uning asosiy tashuvchilari bilan faol ravishda qayta birlashadilar. Natijada zaryad tashuvchilarning ortiqcha bo'lishi tufayli, tayanch va p-n o'tish joylarining qarshiligi pasayadi. Shuning uchun, to'yinganlik rejimida tranzistorni o'z ichiga olgan sxema qisqa tutashgan deb hisoblanishi mumkin va bu radio elementning o'zi ekvipotentsial nuqta sifatida ifodalanishi mumkin.
3. Chiqib ketish rejimi. Transistorning ikkala o'tishi ham yopiq, ya'ni. emitent va kollektor o'rtasidagi asosiy zaryad tashuvchilarning oqimi to'xtaydi. Ozchilikdagi zaryad tashuvchilarning oqimlari faqat kichik va boshqarilmaydigan o'tishlarning termal oqimlarini yaratadi. Bazaning qashshoqligi va zaryad tashuvchilar bilan o'tishlari tufayli ularning qarshiligi sezilarli darajada oshadi. Shuning uchun, ko'pincha kesish rejimida ishlaydigan tranzistor ochiq kontaktlarning zanglashiga olib kelishiga ishonishadi.
4. To'siq rejimi Ushbu rejimda taglik to'g'ridan-to'g'ri yoki kollektorga ulangan past qarshilik orqali. Kollektor yoki emitent pallasida rezistor ham mavjud bo'lib, u tranzistor orqali oqimni o'rnatadi. Bu ketma-ket rezistorli diodli sxemaning ekvivalentini yaratadi. Ushbu rejim juda foydali, chunki u kontaktlarning zanglashiga olib, deyarli har qanday chastotada, keng harorat oralig'ida ishlashga imkon beradi va tranzistorlar parametrlariga talab qilmaydi.

Bipolyar tranzistorlar uchun kommutatsiya sxemalari

Transistor uchta kontaktga ega bo'lganligi sababli, umuman olganda, unga quvvat ikkita manbadan ta'minlanishi kerak, ular birgalikda to'rtta chiqishni hosil qiladi. Shuning uchun tranzistor kontaktlaridan biriga ikkala manbadan bir xil belgining kuchlanishi berilishi kerak. Va u qanday aloqa ekanligiga qarab, bipolyar tranzistorlarni ulash uchun uchta sxema mavjud: umumiy emitent (CE), umumiy kollektor (OC) va umumiy asos(HAQIDA). Ularning har biri ham afzalliklarga, ham kamchiliklarga ega. Ularning orasidagi tanlov qaysi parametrlar biz uchun muhim va qaysi birini qurbon qilish mumkinligiga qarab amalga oshiriladi.

Umumiy emitentli ulanish sxemasi

Ammo barcha yaxshiliklarga qo'shimcha ravishda, OE sxemasi ham muhim kamchilikka ega. Bu chastota va haroratning oshishi tranzistorning kuchaytirish xususiyatlarining sezilarli darajada yomonlashishiga olib kelishi bilan bog'liq. Shunday qilib, agar tranzistor yuqori chastotalarda ishlashi kerak bo'lsa, unda boshqa kommutatsiya sxemasidan foydalanish yaxshiroqdir. Masalan, umumiy asos bilan.

Umumiy asosga ega ulanish sxemasi

Umumiy asosli sxemada signal fazasi teskari bo'lmaydi va yuqori chastotalarda shovqin darajasi kamayadi. Ammo, yuqorida aytib o'tilganidek, uning joriy daromadi har doim birlikdan biroz kamroq. To'g'ri, bu erda kuchlanish kuchayishi umumiy emitentli kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Umumiy tayanch sxemasining kamchiliklari ikkita quvvat manbasini ishlatish zarurligini ham o'z ichiga oladi.

Umumiy kollektor bilan ulanish sxemasi

Sizga shuni eslatib o'tamanki, salbiy teskari aloqa - bu chiqish signali kirishga qaytariladi va shu bilan kirish signali darajasini pasaytiradi. Shunday qilib, kirish signali parametrlari tasodifan o'zgarganda avtomatik sozlash sodir bo'ladi

Joriy daromad umumiy emitent pallasida bo'lgani kabi deyarli bir xil. Ammo kuchlanishning kuchayishi kichik (bu sxemaning asosiy kamchiligi). U birlikka yaqinlashadi, lekin har doim undan kamroq. Shunday qilib, quvvat daromadi faqat bir necha o'nlab birliklarga teng.

Umumiy kollektor pallasida kirish va chiqish voltaji o'rtasida faza almashinuvi yo'q. Kuchlanishning kuchayishi birlikka yaqin bo'lgani uchun, chiqish voltaji faza va amplitudadagi kirish kuchlanishiga mos keladi, ya'ni uni takrorlaydi. Shuning uchun bunday sxema emitent izdoshi deb ataladi. Emitent - chunki chiqish kuchlanishi umumiy simga nisbatan emitentdan chiqariladi.

Ushbu inklyuziya muvofiqlashtirish uchun ishlatiladi tranzistor bosqichlari yoki kirish manbai yuqori kirish empedansiga ega bo'lganda (masalan, piezoelektrik pikap yoki kondensator mikrofoni).

Kaskadlar haqida ikki so'z

Bundan tashqari, yaxshi sezuvchanlik va ayni paytda yaxshi daromadga ega bo'lgan tranzistorga ehtiyoj ham bo'lishi mumkin. Bunday hollarda sezgir, ammo kam quvvatli tranzistorning kaskadi (rasmda VT1) qo'llaniladi, bu esa kuchliroq odamning elektr ta'minotini boshqaradi (rasmda VT2).

Bipolyar tranzistorlarning boshqa ilovalari

Belgilash

Foydali izohlar:
http://habrahabr.ru/blogs/easyelektronics/133136/#comment_4419173

Teglar: teglar qo'shish

Shunday qilib, bizning veb-saytimizda bipolyar tranzistorlar haqidagi hikoyaning uchinchi va oxirgi qismi =) Bugun biz ushbu ajoyib qurilmalarni kuchaytirgich sifatida ishlatish haqida gaplashamiz, mumkin bo'lgan narsalarni ko'rib chiqamiz. bipolyar tranzistorlarni almashtirish davrlari va ularning asosiy afzalliklari va kamchiliklari. Qani boshladik!

Ushbu sxema yuqori chastotali signallardan foydalanganda juda yaxshi. Printsipial jihatdan, shuning uchun tranzistor birinchi navbatda yoqiladi. Juda katta kamchiliklar - past kirish qarshiligi va, albatta, oqim kuchaytirilishining yo'qligi. O'zingiz ko'ring, kirishda bizda emitent oqimi bor, chiqishda.

Ya'ni, emitent oqimi kollektor oqimidan asosiy oqimning kichik miqdori bilan kattaroqdir. Bu shuni anglatadiki, faqat oqimning daromadi yo'q, bundan tashqari, chiqish oqimi kirish oqimidan bir oz kamroq. Boshqa tomondan, bu sxema juda katta kuchlanish uzatish koeffitsientiga ega bo'lsa-da) Bu afzalliklar va kamchiliklar, keling, davom etaylik ....

Umumiy kollektorli bipolyar tranzistor uchun ulanish diagrammasi

Umumiy kollektorli bipolyar tranzistorni ulash sxemasi shunday ko'rinadi. Bu sizga biror narsani eslatadimi?) Agar biz sxemaga biroz boshqacha burchakdan qarasak, biz bu erda eski do'stimizni - emitent izdoshini taniymiz. Bu haqda deyarli butun maqola bor edi (), shuning uchun biz allaqachon ushbu sxema bilan bog'liq hamma narsani ko'rib chiqdik. Ayni paytda biz eng ko'p ishlatiladigan sxemani kutmoqdamiz - umumiy emitent bilan.

Umumiy emitentli bipolyar tranzistor uchun ulanish sxemasi.

Ushbu sxema o'zining kuchaytiruvchi xususiyatlari tufayli mashhurlikka erishdi. Barcha davrlardan, u mos ravishda oqim va kuchlanishdagi eng katta daromadni beradi, signal kuchini oshirish ham katta; Sxemaning noqulayligi shundaki, kuchaytirish xususiyatlari harorat va signal chastotasining ortishi bilan kuchli ta'sir qiladi.

Biz barcha sxemalar bilan tanishdik, endi bipolyar tranzistorga (umumiy emitent bilan) asoslangan oxirgi (lekin eng muhimi) kuchaytirgich sxemasini batafsil ko'rib chiqaylik. Birinchidan, keling, uni biroz boshqacha tasvirlaymiz:

Bu erda bitta minus bor - tuproqli emitent. Transistor shu tarzda yoqilganda, chiqishda chiziqli bo'lmagan buzilishlar mavjud bo'lib, ular bilan albatta kurashish kerak. Nonlineerlik kirish kuchlanishining emitent-bazaning ulanish kuchlanishiga ta'siri tufayli yuzaga keladi. Haqiqatan ham, emitent pallasida "qo'shimcha" narsa yo'q, barcha kirish kuchlanishi tayanch-emitter birikmasiga aniq qo'llaniladi. Ushbu hodisani engish uchun biz emitent pallasiga qarshilik qo'shamiz. Shunday qilib, olamiz salbiy fikr bildirish.

Bu nima?

Qisqacha aytganda, keyin salbiy teskari printsip th kommunikatsiyalar chiqish kuchlanishining bir qismi kirishga o'tkazilishi va kirish signalidan ayirilishida yotadi. Tabiiyki, bu daromadning pasayishiga olib keladi, chunki teskari aloqa ta'siridan tranzistorning kirishi geribildirim yo'qligiga qaraganda pastroq kuchlanish qiymatini oladi.

Shunga qaramay, salbiy fikr biz uchun juda foydali. Keling, kirish kuchlanishining tayanch va emitent orasidagi kuchlanishga ta'sirini kamaytirishga qanday yordam berishini ko'rib chiqaylik.

Shunday qilib, teskari aloqa bo'lmasa ham, kirish signalining 0,5 V ga oshishi bir xil o'sishga olib keladi. Bu erda hamma narsa aniq 😉 Va endi fikr-mulohazalarni qo'shamiz! Va xuddi shu tarzda biz kirish kuchlanishini 0,5 V ga oshiramiz. Buning ortidan, , ortadi, bu esa emitent oqimining oshishiga olib keladi. Va o'sish teskari aloqa qarshiligidagi kuchlanishning oshishiga olib keladi. Ko'rinib turibdiki, buning nimasi yomon? Ammo bu kuchlanish kirishdan chiqariladi! Qarang, nima bo'ldi:

Kirish kuchlanishi oshdi - emitent oqimi oshdi - salbiy teskari aloqa qarshiligidagi kuchlanish kuchaydi - kirish kuchlanishi kamaydi (olib tashlash tufayli) - kuchlanish kamaydi.

Ya'ni, salbiy teskari aloqa kirish signali o'zgarganda tayanch-emitter kuchlanishining o'zgarishiga to'sqinlik qiladi.

Natijada, umumiy emitentli kuchaytirgich pallamiz emitent pallasida rezistor bilan to'ldirildi:

Kuchaytirgichimizda yana bir muammo bor. Agar kirishda salbiy kuchlanish qiymati paydo bo'lsa, tranzistor darhol yopiladi (asosiy kuchlanish emitent kuchlanishidan kamroq bo'ladi va tayanch-emitter diyoti yopiladi) va chiqishda hech narsa bo'lmaydi. Bu qandaydir darajada yaxshi emas) Shuning uchun yaratish kerak tarafkashlik. Buni bo'linuvchi yordamida quyidagicha amalga oshirish mumkin:

Bizda shunday go'zallik bor 😉 Agar rezistorlar teng bo'lsa, ularning har biridagi kuchlanish 6V (12V / 2) ga teng bo'ladi. Shunday qilib, kirishda signal bo'lmasa, asosiy potentsial +6V bo'ladi. Agar kirishga salbiy qiymat kelsa, masalan, -4V, u holda asosiy potentsial +2V ga teng bo'ladi, ya'ni qiymat ijobiy va aralashmaydi. normal ishlash tranzistor. Asosiy sxemada ofsetni yaratish qanchalik foydali)

Yana qanday qilib sxemamizni yaxshilashimiz mumkin...

Qaysi signalni kuchaytiramiz, ya'ni uning parametrlarini, xususan, chastotasini bilamiz. Kirishda foydali kuchaytirilgan signaldan tashqari hech narsa bo'lmasa, juda yaxshi bo'lardi. Buni qanday ta'minlash kerak? Albatta, yuqori o'tkazuvchan filtrdan foydalanib) Keling, kondansatkichni qo'shamiz, u egilish qarshiligi bilan birgalikda yuqori o'tkazuvchan filtrni hosil qiladi:

Shunday qilib, tranzistorning o'zidan boshqa deyarli hech narsa bo'lmagan sxema qo'shimcha elementlar bilan to'lib-toshgan edi 😉 Ehtimol, yaqin orada biz bipolyar tranzistorga asoslangan kuchaytirgichni amaliy hisoblashga bag'ishlangan maqolamiz bo'ladi; Unda biz nafaqat kompilyatsiya qilamiz sxematik diagrammasi kuchaytirgich, lekin biz barcha elementlarning reytinglarini ham hisoblab chiqamiz va shu bilan birga bizning maqsadlarimizga mos keladigan tranzistorni tanlaymiz. Ko'rishguncha! =)

1/2 sahifa

Bipolyar tranzistorning dizayni va ishlash printsipi

Bipolyar tranzistor - bu bitta yarimo'tkazgichli monokristalda hosil bo'lgan ikkita elektron-teshik birikmasiga ega bo'lgan yarimo'tkazgichli qurilma. Ushbu o'tishlar har xil turdagi elektr o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan yarimo'tkazgichda uchta hududni tashkil qiladi. Bir ekstremal mintaqa emitent (E), ikkinchisi - kollektor (K), o'rta - tayanch (B) deb ataladi. Transistorni elektr pallasiga ulash uchun har bir maydonga metall simlar lehimlanadi.
Emitent va kollektorning elektr o'tkazuvchanligi bazaning elektr o'tkazuvchanligiga qarama-qarshidir. P- va n-mintaqalarni almashish tartibiga qarab, tranzistorlar bilan pnp tuzilishi va n-p-n. P-n-p va n-p-n tranzistorlar uchun an'anaviy grafik belgilar faqat emitentni ko'rsatadigan elektroddagi o'q yo'nalishi bo'yicha farqlanadi.

P-n-p va n-p-n tranzistorlarining ishlash tamoyillari bir xil, shuning uchun kelajakda biz faqat p-n-p tuzilishga ega tranzistorning ishlashini ko'rib chiqamiz.
Emitent va asosdan hosil bo'lgan elektron-teshik birikmasi emitent birikmasi, kollektor va tayanch birikmasi esa kollektor birikmasi deb ataladi. Ulanishlar orasidagi masofa juda kichik: yuqori chastotali tranzistorlar uchun u 10 mikrometrdan kam (1 mkm = 0,001 mm), past chastotali tranzistorlar uchun esa 50 mkm dan oshmaydi.
Tranzistor ishlayotganida, uning birikmalari quvvat manbaidan tashqi kuchlanishlarni oladi. Ushbu kuchlanishlarning polaritesiga qarab, har bir ulanishni oldinga yoki teskari yo'nalishda yoqish mumkin. Tranzistorning uchta ish rejimi mavjud: 1) kesish rejimi - ikkala o'tish va shunga mos ravishda tranzistor butunlay yopiq; 2) to'yinganlik rejimi - tranzistor to'liq ochiq 3) faol rejim - bu birinchi ikkitasi orasidagi oraliq rejim. Chiqib ketish va to'yinganlik rejimlari asosiy bosqichlarda, tranzistor muqobil ravishda to'liq ochilganda yoki uning bazasiga kelgan impulslarning chastotasi bilan to'liq yopilganda birgalikda qo'llaniladi. Kommutatsiya rejimida ishlaydigan kaskadlar ishlatiladi impulsli davrlar (impuls bloklari quvvat manbalari, televizorlarning gorizontal skanerlash chiqish bosqichlari va boshqalar). Quvvat kuchaytirgichlarining chiqish bosqichlari qisman kesish rejimida ishlashi mumkin.
Transistorlar ko'pincha faol rejimda qo'llaniladi. Ushbu rejim tranzistorning asosiga kichik kuchlanishni qo'llash orqali aniqlanadi, bu kuchlanish deb ataladi (U sm). Transistorning ishlash printsipi emitent birikmasidan (tayanch oqimi) o'tadigan nisbatan kichik oqim kollektor pallasida kattaroq oqimni boshqarishiga asoslanadi. Emitent oqimi asosiy va kollektor oqimlarining yig'indisidir.

Bipolyar tranzistorning ishlash rejimlari

Chiqib ketish rejimi tranzistor emitent va kollektor p-n o'tishlari tashqi manbalarga qarama-qarshi yo'nalishda ulanganda olinadi. Bunday holda, juda kichik teskari emitent oqimlari ikkala pn birikmasidan o'tadi ( I EBO) va kollektor ( Men KBO). Asosiy oqim ushbu oqimlarning yig'indisiga teng va tranzistor turiga qarab, mikroamper birliklaridan - mkA (kremniy tranzistorlar uchun) milliamper birliklari - mA (germaniy tranzistorlar uchun) oralig'ida.

Agar emitent va kollektor p-n o'tish joylari oldinga yo'nalishda tashqi manbalarga ulangan bo'lsa, tranzistor ichida bo'ladi. to'yinganlik rejimi . Diffuziya elektr maydoni Emitent va kollektor birikmalari tashqi manbalar tomonidan yaratilgan elektr maydoni tomonidan qisman zaiflashadi. U EB Va U KB. Natijada, asosiy zaryad tashuvchilarning tarqalishini cheklovchi potentsial to'siq pasayadi va emitent va kollektordan poydevorga teshiklarning kirib borishi (in'ektsiya) boshlanadi, ya'ni emitent to'yinganlik oqimlari deb ataladigan oqimlar o'tadi. tranzistorning emitent va kollektori ( Men E.us) va kollektor ( I K.us).

Signallarni kuchaytirish uchun ishlatiladi tranzistorning faol ishlash tartibi .
Tranzistor faol rejimda ishlaganda, uning emitent aloqasi oldinga yo'nalishda, kollektor birikmasi esa teskari yo'nalishda yoqiladi.

To'g'ridan-to'g'ri kuchlanish ostida UEB teshiklar emitentdan bazaga AOK qilinadi. N tipidagi bazaga kirgandan so'ng, teshiklar undagi ozchilik zaryad tashuvchisiga aylanadi va diffuziya kuchlari ta'sirida kollektor p-n o'tish joyiga o'tadi (diffuz). Bazadagi ba'zi teshiklar unda mavjud bo'lgan erkin elektronlar bilan to'ldiriladi (qayta birlashtiriladi). Biroq, taglikning kengligi kichik - bir necha birlikdan 10 mikrongacha. Shuning uchun teshiklarning asosiy qismi kollektor p-n o'tish joyiga etib boradi va uning elektr maydoni bilan kollektorga o'tkaziladi. Shubhasiz, kollektor oqimi I K p ko'proq emitent oqimi bo'lishi mumkin emas, chunki ba'zi teshiklar taglikda qayta birlashadi. Shunung uchun I K p = h 21B I uh
Kattalik h 21B emitent oqimining statik uzatish koeffitsienti deyiladi. Zamonaviy tranzistorlar uchun h 21B= 0,90...0,998. Kollektor birikmasi teskari yo'nalishda (ko'pincha aytiladi - teskari yo'nalishda) yoqilganligi sababli, teskari oqim ham u orqali o'tadi. I BWC , tayanch (teshiklar) va kollektor (elektronlar) ning ozchilik tashuvchilari tomonidan tashkil etilgan. Shuning uchun, umumiy bazaga ega bo'lgan sxema bo'yicha ulangan tranzistorning umumiy kollektor oqimi

IKimga = h 21B I uh +IBWC
Kollektor birikmasiga etib bormagan va asosda qayta birlashtirilgan (to'ldirilgan) teshiklar unga ijobiy zaryad beradi. Unga asosning elektr neytralligini tiklash uchun tashqi kontur bir xil miqdordagi elektronlar beriladi. Elektronlarning tashqi konturdan bazaga harakatlanishi unda rekombinatsiya tokini hosil qiladi I B.rec. Rekombinatsiya oqimiga qo'shimcha ravishda, teskari kollektor oqimi bazadan teskari yo'nalishda va to'liq tayanch oqimida oqadi.
I B = I B.rek - I KBO
Faol rejimda asosiy oqim kollektor oqimi va emitent oqimidan o'nlab va yuzlab marta kamroq.

Bipolyar tranzistorlarni ulash sxemalari

Oldingi diagrammada manba tomonidan tashkil etilgan elektr davri U EB, tranzistorning emitent va bazasi, kirish deb ataladi va manba tomonidan tashkil etilgan sxema U KB, bir xil tranzistorning kollektori va bazasi, chiqishi hisoblanadi. Baza kirish va chiqish davrlari uchun tranzistorning umumiy elektrodidir, shuning uchun uning bunday kiritilishi umumiy asosga ega bo'lgan kontaktlarning zanglashiga olib yoki qisqacha aytganda deyiladi. "OB sxemasi".

Quyidagi rasmda emitent kirish va chiqish davrlari uchun umumiy elektrod bo'lgan sxema ko'rsatilgan. Bu umumiy emitent sxemasi yoki "OE diagrammasi".

Unda chiqish oqimi, OB pallasida bo'lgani kabi, kollektor oqimidir I K, emitent oqimidan bir oz farq qiladi men e, va kirish asosiy oqimdir I B, kollektor oqimidan sezilarli darajada kamroq. Oqimlar orasidagi aloqa I B Va I K OE sxemasida tenglama bilan aniqlanadi: I K= h 21 E I B + I KEO
Proportsionallik omili h 21 E statik bazaviy oqim o'tkazish koeffitsienti deb ataladi. Emitent oqimining statik uzatish koeffitsienti bilan ifodalanishi mumkin h 21B
h 21 E = h 21B / (1 —h 21B )
Agar h 21B 0,9...0,998 oralig'ida, mos keladigan qiymatlar h 21 E 9...499 oralig'ida bo'ladi.
Komponent I keo OE pallasida teskari kollektor oqimi deb ataladi. Uning qiymati 1+ h 21 dan E marta ko'p I BWC, ya'ni. I KEO =(1+ h 21 E ) I KBO. Teskari oqimlar I BWC va I Bosh direktorlar kirish kuchlanishiga bog'liq emas U EB Va BO'LING va natijada kollektor oqimining boshqarilmaydigan komponentlari deyiladi. Bu oqimlar haroratga juda bog'liq muhit va tranzistorning harorat xususiyatlarini aniqlang. Teskari oqim qiymati aniqlandi I BER germaniy uchun 10 °C va silikon tranzistorlar uchun 8 °C harorat oshishi bilan ikki barobar ortadi. OE pallasida nazoratsiz teskari oqimdagi harorat o'zgaradi I KEO nazoratsiz teskari oqimning harorat o'zgarishidan o'nlab va yuzlab marta yuqori bo'lishi mumkin I BWC va tranzistorning ishlashini butunlay buzadi. Shuning uchun tranzistorli davrlarda tranzistor kaskadlarini termal stabilizatsiya qilish uchun maxsus chora-tadbirlar qo'llaniladi, bu oqimlardagi harorat o'zgarishining tranzistorning ishlashiga ta'sirini kamaytirishga yordam beradi.
Amalda, ko'pincha tranzistorning kirish va chiqish davrlari uchun umumiy elektrod kollektor bo'lgan sxemalar mavjud. Bu umumiy kollektor bilan ulanish davri yoki "OK sxemasi" (emitter izdoshi) .

Elektr tokini yarim o'tkazgich bilan boshqarish printsipi XX asrning boshlarida ma'lum bo'lgan. Elektron muhandislari tranzistor qanday ishlashini bilishlariga qaramay, ular vakuumli quvurlarga asoslangan qurilmalarni loyihalashda davom etishdi. Yarimo'tkazgich triodlariga bunday ishonchsizlikning sababi birinchi nuqta-nuqta tranzistorlarining nomukammalligi edi. Germaniy tranzistorlar oilasi barqaror xususiyatlarga ega emas edi va harorat sharoitlariga juda bog'liq edi.

Monolitik kremniy tranzistorlar faqat 50-yillarning oxirida vakuumli quvurlar bilan jiddiy raqobatlasha boshladilar. O'sha vaqtdan boshlab, elektronika sanoati jadal rivojlana boshladi va ixcham yarimo'tkazgich triodlari elektron qurilmalar davrlaridan energiya talab qiluvchi lampalarni faol ravishda almashtirdi. Transistorlar soni milliardlab yetadigan integral mikrosxemalar paydo bo'lishi bilan yarimo'tkazgichli elektronika qurilmalarni miniatyuralashtirish uchun kurashda g'alaba qozondi.

Transistor nima?

Zamonaviy ma'noda tranzistor elektr tokining parametrlarini o'zgartirish va uni boshqarish uchun mo'ljallangan yarim o'tkazgichli radio elementdir. An'anaviy yarimo'tkazgichli triod uchta terminalga ega: boshqaruv signallarini qabul qiluvchi tayanch, emitent va kollektor. Yuqori quvvatli kompozit tranzistorlar ham mavjud.

Yarimo'tkazgichli qurilmalarning o'lchamlari shkalasi hayratlanarli - elektr stantsiyalari va sanoat uskunalari uchun mo'ljallangan kuchli tranzistorlar uchun diametri bir necha nanometrdan (mikrosxemalarda ishlatiladigan qadoqlanmagan elementlardan) santimetrgacha. Sanoat triodlarining teskari kuchlanishlari 1000 V gacha yetishi mumkin.

Qurilma

Strukturaviy tarzda, triod korpusga o'ralgan yarimo'tkazgich qatlamlaridan iborat. Yarimo'tkazgichlar - kremniy, germaniy, galliy arsenid va boshqalarga asoslangan materiallar. kimyoviy elementlar. Bugungi kunda yarimo'tkazgich materiallar roli uchun polimerlarning ayrim turlarini va hatto uglerod nanotubalarini tayyorlash bo'yicha tadqiqotlar olib borilmoqda. Ko'rinishidan, yaqin kelajakda biz grafenli dala effektli tranzistorlarning yangi xususiyatlari haqida bilib olamiz.

Ilgari yarimo'tkazgich kristallari uchta oyoqli qopqoq shaklida metall korpuslarda joylashgan edi. Ushbu dizayn nuqta-nuqtali tranzistorlar uchun odatiy edi.

Bugungi kunda ko'pgina yassi, shu jumladan kremniy yarimo'tkazgichli qurilmalarning konstruktsiyalari ma'lum qismlarga doplangan yagona kristall asosida ishlab chiqariladi. Ular plastmassa, metall-shisha yoki metall-keramika qutilarga bosiladi. Ulardan ba'zilari chiqadigan joylarga ega metall plitalar radiatorlarga o'rnatiladigan issiqlikni olib tashlash uchun.

Zamonaviy tranzistorlarning elektrodlari bir qatorda joylashgan. Oyoqlarning bunday joylashishi avtomatik taxta yig'ish uchun qulaydir. Terminallar korpuslarda belgilanmagan. Elektrodning turi ma'lumotnomalar yoki o'lchovlar bo'yicha aniqlanadi.

Transistorlar uchun p-n-p yoki n-p-n kabi turli tuzilishga ega yarimo'tkazgich kristallari ishlatiladi. Ular elektrodlardagi kuchlanishning polaritesida farqlanadi.

Sxematik ravishda tranzistorning tuzilishi qo'shimcha qatlam bilan ajratilgan ikkita yarimo'tkazgichli diodlar sifatida ifodalanishi mumkin. (1-rasmga qarang). Yarimo'tkazgich triodining o'tkazuvchanligini nazorat qilish imkonini beruvchi ushbu qatlamning mavjudligi.

Guruch. 1.Tranzistorlarning tuzilishi

1-rasmda bipolyar triodlarning tuzilishi sxematik ko'rsatilgan. Quyida muhokama qilinadigan dala effektli tranzistorlar sinfi ham mavjud.

Asosiy ishlash printsipi

Tinch holatda, bipolyar triodning kollektori va emitenti o'rtasida oqim o'tmaydi. Elektr toki qatlamlarning o'zaro ta'siri natijasida paydo bo'ladigan emitent birikmaning qarshiligi bilan to'sqinlik qiladi. Transistorni yoqish uchun uning bazasiga kichik kuchlanishni qo'llash kerak.

2-rasmda triodning ishlash printsipini tushuntiruvchi diagramma ko'rsatilgan.

Asosiy oqimlarni boshqarish orqali siz qurilmani yoqishingiz va o'chirishingiz mumkin. Agar bazaga analog signal qo'llanilsa, u chiqish oqimlarining amplitudasini o'zgartiradi. Bunday holda, chiqish signali asosiy elektroddagi tebranish chastotasini aniq takrorlaydi. Boshqacha qilib aytganda, kirishda qabul qilingan elektr signali kuchayadi.

Shunday qilib, yarimo'tkazgich triodlari elektron kalit rejimida yoki kirish signalini kuchaytirish rejimida ishlashi mumkin.

Qurilmaning elektron kalit rejimida ishlashini 3-rasmdan tushunish mumkin.

Diagrammalar bo'yicha belgilash

Umumiy belgi: "VT" yoki "Q", keyin pozitsion indeks. Masalan, VT 3. Avvalgi diagrammalarda siz eskirgan belgilarni topishingiz mumkin: "T", "PP" yoki "PT". Tranzistor aylana yoki bo'lmagan tegishli elektrodlarni ko'rsatadigan ramziy chiziqlar sifatida tasvirlangan. Emitentdagi oqim yo'nalishi o'q bilan ko'rsatilgan.

4-rasmda tranzistorlar yangi tarzda belgilanadigan ULF sxemasi ko'rsatilgan va 5-rasmda har xil turdagi dala effektli tranzistorlarning sxematik tasvirlari ko'rsatilgan.

Guruch. 4. Misol ULF sxemalari triodlarda

Transistorlar turlari

Ishlash printsipi va tuzilishiga ko'ra yarimo'tkazgich triodlari ajratiladi:

• maydon;
• bipolyar;
• birlashtirilgan.

Ushbu tranzistorlar bir xil funktsiyalarni bajaradi, ammo ularning ishlash printsipida farqlar mavjud.

Maydon

Ushbu turdagi triod elektr xususiyatlariga ko'ra unipolyar deb ham ataladi - ular faqat bitta qutbli oqimni o'tkazadilar. Tuzilishi va boshqaruv turiga ko'ra, ushbu qurilmalar 3 turga bo'linadi:

1. bilan tranzistorlar menejer p-n o'tish (6-rasm).
2. Izolyatsiya qilingan eshik bilan (o'rnatilgan yoki induktsiyalangan kanal bilan mavjud).
3. MIS, tuzilishi bilan: metall-dielektrik-o'tkazgich.

Izolyatsiya qilingan darvozaning o'ziga xos xususiyati - u va kanal o'rtasida dielektrik mavjudligi.

Qismlar statik elektrga juda sezgir.

Dala triodlarining sxemalari 5-rasmda ko'rsatilgan.

Elektrodlarning nomlariga e'tibor bering: drenaj, manba va eshik.

Dala effektli tranzistorlar juda kam quvvat sarflaydi. Ular kichik batareya yoki qayta zaryadlanuvchi batareyada bir yildan ko'proq vaqt davomida ishlashi mumkin. Shuning uchun ular masofadan boshqarish pulti, mobil gadjetlar va boshqalar kabi zamonaviy elektron qurilmalarda keng qo'llaniladi.

Bipolyar

Ushbu turdagi tranzistorlar haqida "Asosiy ishlash printsipi" bo'limida ko'p narsa aytilgan. Shuni ta'kidlash kerakki, qurilma bir kanal orqali qarama-qarshi belgilarning zaryadlarini o'tkazish qobiliyati tufayli "Bipolyar" nomini oldi. Ularning xususiyati past chiqish empedansidir.

Transistorlar signallarni kuchaytiradi va kommutatsiya qurilmalari sifatida ishlaydi. Kollektor pallasiga etarlicha kuchli yuk ulanishi mumkin. Yuqori kollektor oqimi tufayli yuk qarshiligini kamaytirish mumkin.

Keling, quyida batafsilroq tuzilishi va ishlash printsipini ko'rib chiqaylik.

Birlashtirilgan

Bitta diskret elementdan foydalanish natijasida ma'lum elektr parametrlariga erishish uchun tranzistor ishlab chiquvchilari birlashtirilgan dizaynlarni ixtiro qilishadi. Ular orasida:

• o'rnatilgan rezistorlar va ularning sxemasi bilan;
• bitta paketdagi ikkita triodning (bir xil yoki turli tuzilmalarning) kombinatsiyasi;
• lambda diodlari - salbiy qarshilikka ega bo'lgan qismni tashkil etuvchi ikkita dala effektli triodning kombinatsiyasi;
• izolyatsiyalangan eshikli dala effektli triod bipolyar triodni boshqaradigan dizaynlar (elektr motorlarini boshqarish uchun ishlatiladi).

Kombinatsiyalangan tranzistorlar, aslida, bitta paketdagi elementar mikrosxemadir.

Bipolyar tranzistor qanday ishlaydi? Dummies uchun ko'rsatmalar

Bipolyar tranzistorlarning ishlashi yarimo'tkazgichlar va ularning birikmalarining xususiyatlariga asoslanadi. Triodlarning ishlash printsipini tushunish uchun elektr zanjirlarida yarim o'tkazgichlarning xatti-harakatlarini tushunamiz.

Yarimo'tkazgichlar.

Ba'zi kristallar, masalan, kremniy, germaniy va boshqalar dielektriklardir. Ammo ularning bir xususiyati bor - agar siz ma'lum aralashmalarni qo'shsangiz, ular maxsus xususiyatlarga ega o'tkazgichlarga aylanadi.

Ba'zi qo'shimchalar (donorlar) erkin elektronlarning paydo bo'lishiga olib keladi, boshqalari (qabul qiluvchilar) "teshiklar" hosil qiladi.

Agar, masalan, kremniy fosfor (donor) bilan qo'shilsa, biz ortiqcha elektronlar (n-Si tuzilishi) bo'lgan yarim o'tkazgichni olamiz. Borni (akseptorni) qo'shish orqali qo'shilgan kremniy teshikli yarim o'tkazgichga (p-Si) aylanadi, ya'ni uning tuzilishida musbat zaryadlangan ionlar ustunlik qiladi.

Bir tomonlama o'tkazuvchanlik.

Keling, fikrlash tajribasini o'tkazaylik: ikki xil turdagi yarimo'tkazgichlarni quvvat manbaiga ulang va dizaynimizga oqim bering. Kutilmagan narsa yuz beradi. Agar siz salbiy simni n-tipli kristallga ulasangiz, sxema tugallanadi. Biroq, biz polaritni o'zgartirganimizda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan elektr toki bo'lmaydi. Nima uchun bu sodir bo'lmoqda?

Bilan kristallarni birlashtirish natijasida har xil turlari o'tkazuvchanlik, ular orasida p-n birikmasi bo'lgan hudud hosil bo'ladi. N-tipli kristalldan ba'zi elektronlar (zaryad tashuvchilar) teshik o'tkazuvchanligi bo'lgan kristallga oqib o'tadi va kontakt zonasidagi teshiklarni qayta birlashtiradi.

Natijada kompensatsiyalanmagan zaryadlar paydo bo'ladi: n-tipli mintaqada - manfiy ionlardan, p-tipli mintaqada esa ijobiy ionlardan. Potensial farq 0,3 dan 0,6 V gacha bo'lgan qiymatlarga etadi.

Kuchlanish va nopoklik kontsentratsiyasi o'rtasidagi bog'liqlik quyidagi formula bilan ifodalanishi mumkin:

φ= V T*ln( Nn* Np)/n 2 i , bu yerda

V T – termodinamik kuchlanish qiymati, Nn Va Np – elektronlar va teshiklarning kontsentratsiyasi mos ravishda va n i ichki konsentratsiyani bildiradi.

P-o'tkazgichga plyusni va n-tipli yarim o'tkazgichga minusni ulashda elektr zaryadlari to'siqni engib o'tadi, chunki ularning harakati ularga qarshi yo'naltiriladi. elektr maydoni p-n o'tish joyi ichida. Bunday holda, o'tish ochiq. Ammo qutblar teskari bo'lsa, o'tish yopiladi. Demak, xulosa: p-n birikmasi bir tomonlama o'tkazuvchanlikni hosil qiladi. Bu xususiyat diodlarni loyihalashda qo'llaniladi.

Diyotdan tranzistorgacha.

Keling, tajribani murakkablashtiraylik. Bir xil tuzilishga ega bo'lgan ikkita yarimo'tkazgich orasiga yana bir qavat qo'shamiz. Misol uchun, p-tipli silikon gofretlar orasiga biz o'tkazuvchanlik qatlamini (n-Si) joylashtiramiz. Aloqa zonalarida nima bo'lishini taxmin qilish qiyin emas. Yuqorida tavsiflangan jarayonga o'xshab, harakatni bloklaydigan p-n o'tish joylari bo'lgan hududlar hosil bo'ladi elektr zaryadlari emitent va kollektor o'rtasida va oqimning polaritesidan qat'i nazar.

Eng qiziqarli narsa qatlamga (tayanchga) engil kuchlanishni qo'llaganimizda sodir bo'ladi. Bizning holatlarimizda biz oqimni qo'llaymiz salbiy belgi. Diyotda bo'lgani kabi, oqim o'tadigan emitent asosli sxema hosil bo'ladi. Shu bilan birga, qatlam teshiklar bilan to'yingan bo'la boshlaydi, bu esa emitent va kollektor o'rtasida teshik o'tkazuvchanligiga olib keladi.

7-rasmga qarang. Bu shuni ko'rsatadiki, ijobiy ionlar bizning shartli tuzilmamizning butun maydonini to'ldirgan va endi hech narsa oqim o'tkazuvchanligiga xalaqit bermaydi. Biz p-n-p tuzilishga ega bipolyar tranzistorning vizual modelini oldik.

Baza quvvatsizlanganda tranzistor juda tez asl holatiga qaytadi va kollektor birikmasi yopiladi.

Qurilma kuchaytirish rejimida ham ishlashi mumkin.

Kollektor oqimi asosiy oqimga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir : IKimga= ß* IB , Qayerda ß – joriy daromad, IB – asosiy oqim.

Agar siz nazorat oqimining qiymatini o'zgartirsangiz, taglikdagi teshik hosil bo'lishining intensivligi o'zgaradi, bu signal chastotasini saqlab, chiqish kuchlanishining amplitudasining mutanosib o'zgarishiga olib keladi. Ushbu printsip signallarni kuchaytirish uchun ishlatiladi.

Bazaga zaif impulslarni qo'llash orqali, chiqishda biz bir xil kuchaytirish chastotasini olamiz, lekin ancha katta amplituda (kollektor-emitter pallasida qo'llaniladigan kuchlanish bilan o'rnatiladi).

NPN tranzistorlari xuddi shunday ishlaydi. Faqat kuchlanishlarning polaritesi o'zgaradi. bilan qurilmalar n-p-n tuzilishi to'g'ridan-to'g'ri o'tkazuvchanlikka ega. Ular teskari o'tkazuvchanlikka ega pnp tranzistorlari turi.

Yarimo'tkazgich kristali yorug'likning ultrabinafsha spektriga o'xshash tarzda reaksiyaga kirishishini qo'shimcha qilish kerak. Foton oqimini yoqish va o'chirish yoki uning intensivligini sozlash orqali siz triodning ishlashini boshqarishingiz yoki yarimo'tkazgich rezistorining qarshiligini o'zgartirishingiz mumkin.

Bipolyar tranzistorlarni ulash sxemalari

O'chirish konstruktorlari quyidagi ulanish sxemalarini qo'llashadi: umumiy tayanch, umumiy emitent elektrodlari va umumiy kollektor bilan ulanish (8-rasm).

Umumiy bazaga ega kuchaytirgichlar quyidagilar bilan tavsiflanadi:

• 100 Ohmdan oshmaydigan past kirish empedansi;
• triodning yaxshi harorat xususiyatlari va chastotali xususiyatlari;
• yuqori ruxsat etilgan kuchlanish;
• ikki xil quvvat manbalari talab qilinadi.

Umumiy emitent sxemalari quyidagilarga ega:

• yuqori oqim va kuchlanish kuchayishi;
• kam quvvat olish;
• chiqish kuchlanishining kirishga nisbatan inversiyasi.

Ushbu ulanish bilan bitta quvvat manbai etarli.

"Umumiy kollektor" tamoyiliga asoslangan ulanish sxemasi quyidagilarni ta'minlaydi:

• yuqori kirish va past chiqish qarshiligi;
• past kuchlanish kuchayish omili (< 1).

Dala effektli tranzistor qanday ishlaydi? Dummies uchun tushuntirish

Dala effektli tranzistorning tuzilishi bipolyardan farq qiladi, chunki undagi oqim p-n o'tish zonasini kesib o'tmaydi. Zaryadlar darvoza deb ataladigan boshqariladigan maydon orqali harakatlanadi. Darvoza o'tkazuvchanligi kuchlanish bilan boshqariladi.

Kosmos p-n zonalari elektr maydoni ta'sirida kamayadi yoki ortadi (9-rasmga qarang). Bepul zaryad tashuvchilar soni mos ravishda o'zgaradi - to'liq yo'q qilishdan haddan tashqari to'yingangacha. Darvozaga bu ta'sir qilish natijasida drenaj elektrodlaridagi oqim (qayta ishlangan oqimni chiqaradigan kontaktlar) tartibga solinadi. Kiruvchi oqim manba kontaktlari orqali oqadi.

O'rnatilgan va induktsiyalangan kanalga ega bo'lgan dala triodlari xuddi shunday printsip asosida ishlaydi. Siz ularning diagrammalarini 5-rasmda ko'rdingiz.

Dala effektli tranzistorli ulanish sxemalari

Amalda, ulanish sxemalari bipolyar triodga o'xshash tarzda qo'llaniladi:

• umumiy manba bilan - oqim va quvvatda katta daromad keltiradi;
• umumiy eshik davrlari past kirish empedansini va past daromadni ta'minlaydi (cheklangan foydalanishga ega);
• umumiy emitentli sxemalar bilan bir xil tarzda ishlaydigan umumiy drenaj sxemalari.

10-rasmda ko'rsatilgan turli sxemalar qo'shimchalar.

Deyarli har bir sxema juda past kirish kuchlanishlarida ishlashga qodir.

Oddiy tilda tranzistorning ishlash tamoyilini tushuntiruvchi videolar

PNP tranzistoridir elektron qurilma, ma'lum ma'noda NPN tranzistoriga qarama-qarshi. Ushbu turdagi tranzistor dizaynida uning PN birikmalari NPN turiga nisbatan teskari polarit kuchlanishlari bilan ochiladi. IN ramzi asbob, emitent terminalini ham aniqlaydigan o'q, bu safar tranzistor belgisi ichiga ishora qiladi.

Qurilma dizayni

PNP tipidagi tranzistorning konstruktiv sxemasi quyidagi rasmda ko'rsatilganidek, n-tipli material mintaqasining har ikki tomonidagi p-tipli yarimo'tkazgich materialining ikkita mintaqasidan iborat.

Ok emitentni va uning oqimining umumiy qabul qilingan yo'nalishini (PNP tranzistori uchun "ichkariga") aniqlaydi.

PNP tranzistori o'zining NPN bipolyar hamkasbiga juda o'xshash xususiyatlarga ega, bundan tashqari, undagi oqimlarning yo'nalishlari va kuchlanish qutblari mumkin bo'lgan uchta ulanish sxemasidan har biri uchun teskari bo'ladi: umumiy baza, umumiy emitent va umumiy kollektor.

Ikki turdagi bipolyar tranzistorlar o'rtasidagi asosiy farqlar

Ularning orasidagi asosiy farq shundaki, teshiklar PNP tranzistorlari uchun asosiy oqim tashuvchilardir, NPN tranzistorlari bu quvvatda elektronlarga ega. Shuning uchun tranzistorni ta'minlovchi kuchlanishlarning polaritesi teskari bo'lib, uning kirish oqimi bazadan oqadi. Bundan farqli o'laroq, NPN tranzistorida, ikkala turdagi qurilmalarni umumiy baza va umumiy emitent bilan ulash uchun sxemada quyida ko'rsatilgandek, asosiy oqim unga oqadi.

PNP tipidagi tranzistorning ishlash printsipi ancha katta emitent-kollektor oqimini boshqarish uchun kichik (NPN tipidagi kabi) asosiy oqim va salbiy (NPN tipidagidan farqli o'laroq) tayanch kuchlanish kuchlanishidan foydalanishga asoslangan. Boshqacha qilib aytganda, PNP tranzistori uchun emitent bazaga nisbatan ham, kollektorga nisbatan ham ijobiyroqdir.

Umumiy asosga ega bo'lgan ulanish diagrammasidagi PNP turi o'rtasidagi farqlarni ko'rib chiqaylik

Haqiqatan ham, kollektor oqimi IC (NPN tranzistori bo'lsa) B2 batareyasining musbat terminalidan oqib, kollektor terminali orqali o'tib, uning ichiga kirib, so'ngra asosiy terminalga qaytish uchun asosiy terminal orqali chiqishi kerakligini ko'rish mumkin. batareyaning salbiy terminali. Xuddi shu tarzda, emitent pallasiga qarab, uning oqimi B1 batareyasining musbat terminalidan tranzistorga tayanch terminali orqali kirib, keyin emitentga qanday kirib borishini ko'rishingiz mumkin.

Shunday qilib, kollektor oqimi I C va emitent oqimi I E ham asosiy terminaldan o'tadi. Ular o'z zanjirlari bo'ylab qarama-qarshi yo'nalishda aylanayotganligi sababli, hosil bo'lgan asosiy oqim ularning farqiga teng va juda kichik, chunki IC I E dan bir oz kamroq. Ammo ikkinchisi hali ham kattaroq bo'lgani uchun, farq oqimining oqim yo'nalishi (asosiy oqim) I E ga to'g'ri keladi va shuning uchun PNP tipidagi bipolyar tranzistor bazadan oqib chiqadigan oqimga ega, NPN tipidagi esa kiruvchi oqimga ega. joriy.

Umumiy emitent bilan ulanish sxemasi misolida PNP turi o'rtasidagi farqlar

Ushbu yangi sxemada tayanch-emitter PN ulanishi B1 akkumulyator kuchlanishiga, kollektor-tayanch ulanishi esa B2 batareya kuchlanishiga teskari yo'nalishga ega. Shunday qilib, emitent terminali baza va kollektor davrlari uchun umumiydir.

Emitentning umumiy oqimi I C va I B ikkita oqim yig'indisi bilan beriladi; emitent terminali orqali bir yo'nalishda o'tish. Shunday qilib, bizda I E = I C + I B mavjud.

Ushbu sxemada I B tayanch oqimi oddiygina I E emitent oqimidan "tarqaladi" va u bilan yo'nalishda ham mos keladi. Bunday holda, PNP tipidagi tranzistor hali ham I B bazasidan oqib chiqadigan oqimga ega, NPN tipidagi tranzistor esa kiruvchi oqimga ega.

Ma'lum bo'lgan tranzistorli kommutatsiya davrlarining uchinchisida, umumiy kollektor bilan, vaziyat aynan bir xil. Shuning uchun biz kitobxonlar uchun joy va vaqtni tejash maqsadida taqdim etmayapmiz.

PNP tranzistori: kuchlanish manbalarini ulash

Bazadan emitentga kuchlanish manbai (V BE) bazaga salbiy va emitentga ijobiy ulanadi, chunki PNP tranzistori tayanch emitentga nisbatan manfiy bo'lganida ishlaydi.

Emitentning besleme kuchlanishi kollektorga nisbatan ham ijobiydir (V CE). Shunday qilib, PNP tipidagi tranzistorda emitent terminali har doim ham bazaga, ham kollektorga nisbatan ijobiyroq bo'ladi.

Kuchlanish manbalari quyidagi rasmda ko'rsatilganidek, PNP tranzistoriga ulangan.

Bu safar kollektor VCC ta'minot kuchlanishiga yuk qarshiligi, R L orqali ulanadi, bu qurilma orqali o'tadigan maksimal oqimni cheklaydi. Emitentga nisbatan uni salbiy eguvchi asosiy kuchlanish VB unga qarshilik RB orqali qo'llaniladi, bu yana maksimal asosiy oqimni cheklash uchun ishlatiladi.

PNP tranzistor bosqichining ishlashi

Shunday qilib, PNP tranzistorida tayanch oqimining oqishiga sabab bo'lishi uchun baza emitterdan ko'proq salbiy bo'lishi kerak (oqim bazani tark etishi kerak) kremniy qurilmasi uchun taxminan 0,7 volt yoki germaniy qurilmasi uchun 0,3 volt. Asosiy qarshilik, asosiy oqim yoki kollektor oqimini hisoblash uchun ishlatiladigan formulalar ekvivalent NPN tranzistor uchun ishlatiladigan formulalar bilan bir xil va quyida keltirilgan.

Ko'ramiz, NPN va PNP tranzistorlari o'rtasidagi asosiy farq pn birikmalarining to'g'ri yo'nalishidir, chunki oqimlarning yo'nalishlari va ulardagi kuchlanishlarning qutblari har doim qarama-qarshidir. Shunday qilib, yuqoridagi sxema uchun: I C = I E - I B, chunki oqim tayanchdan oqishi kerak.

Odatda, ko'pincha PNP tranzistorini NPN bilan almashtirish mumkin elektron sxemalar, yagona farq - kuchlanishning polaritesi va oqim yo'nalishi. Bunday tranzistorlar kommutatsiya qurilmalari sifatida ham ishlatilishi mumkin va PNP tranzistorli kalitining namunasi quyida ko'rsatilgan.

Transistorlar xususiyatlari

PNP tranzistorining chiqish xarakteristikalari ekvivalent NPN tranzistoriga juda o'xshaydi, faqat kuchlanish va oqimlarning teskari polaritesini ta'minlash uchun 180 ° ga aylantiriladi (PNP tranzistorining asosiy va kollektor oqimlari salbiy). Xuddi shunday, PNP tranzistorining ish nuqtalarini topish uchun uning dinamik yuk chizig'ini Kartezian koordinata tizimining uchinchi choragida tasvirlash mumkin.

2N3906 PNP tranzistorining odatiy xususiyatlari quyidagi rasmda ko'rsatilgan.

Kuchaytirgich bosqichlarida tranzistor juftlari

Kuchaytirgichlar yoki qattiq holatdagi kalitlar sifatida ishlatilishi mumkin bo'lgan ko'plab NPN tranzistorlari mavjud bo'lganda PNP tranzistorlaridan foydalanishning sababi nimada deb o'ylashingiz mumkin? Biroq, ikkitasining mavjudligi har xil turlari tranzistorlar - NPN va PNP - quvvat kuchaytirgich sxemalarini loyihalashda katta afzalliklarni beradi. Ushbu kuchaytirgichlar chiqish bosqichida "qo'shimcha" yoki "mos keladigan" juft tranzistorlardan (quyidagi rasmda ko'rsatilganidek, bir-biriga ulangan bitta PNP tranzistorini va bitta NPN tranzistorini ifodalaydi) foydalanadi.

Bir-biriga o'xshash, o'xshash xususiyatlarga ega ikkita mos keladigan NPN va PNP tranzistorlari qo'shimcha deb ataladi. Masalan, TIP3055 (NPN turi) va TIP2955 (PNP turi). yaxshi misol qo'shimcha kremniy quvvat tranzistorlari. Ularning ikkalasi ham 10% ga to'g'ri keladigan doimiy tokning ortishi b=I C /I B va 15A atrofida yuqori kollektor oqimiga ega, bu ularni motorni boshqarish yoki robotik ilovalar uchun ideal qiladi.

Bundan tashqari, B sinfidagi kuchaytirgichlar chiqish quvvati bosqichlarida mos keladigan juft tranzistorlardan foydalanadilar. Ularda NPN tranzistori signalning faqat ijobiy yarim to'lqinini, PNP tranzistori esa faqat salbiy yarmini o'tkazadi.

Bu kuchaytirgichga kerakli quvvatni ma'lum quvvat darajasi va impedansda har ikki yo'nalishda dinamik orqali o'tkazish imkonini beradi. Natijada, odatda bir nechta amperlar tartibida bo'lgan chiqish oqimi ikkita qo'shimcha tranzistorlar o'rtasida teng taqsimlanadi.

Elektr motorini boshqarish davrlarida tranzistor juftlari

Ular, shuningdek, aylanishning har ikki yo'nalishida ham vosita orqali oqimni teng ravishda tartibga solishga imkon beradigan teskari to'g'ridan-to'g'ri dvigatellar uchun H-ko'prikli boshqaruv sxemalarida qo'llaniladi.

Yuqoridagi H-ko'prik sxemasi shunday deb ataladi, chunki uning to'rtta tranzistorli kalitlarining asosiy konfiguratsiyasi ko'ndalang chiziqda joylashgan dvigatel bilan "H" harfiga o'xshaydi. Tranzistor H-ko'prigi, ehtimol, eng ko'p ishlatiladigan teskari shahar motorini boshqarish davri. Dvigatelni boshqarish uchun kalit sifatida harakat qilish uchun har bir filialda NPN va PNP tranzistorlarining "qo'shimcha" juftlaridan foydalanadi.

Boshqaruv kiritish A kirishi dvigatelning bir yo'nalishda ishlashiga imkon beradi, B kirish esa teskari aylanish uchun ishlatiladi.

Misol uchun, tranzistor TR1 yoqilgan va TR2 o'chirilgan bo'lsa, kirish A ta'minot kuchlanishiga (+Vcc) ulanadi va tranzistor TR3 o'chirilgan va TR4 yoqilgan bo'lsa, u holda B kirish 0 voltga (GND) ulanadi. Shuning uchun vosita A kirishining ijobiy potentsialiga va B kirishining salbiy potentsialiga mos keladigan bir yo'nalishda aylanadi.

Agar kalit holatlari o'zgartirilsa, TR1 o'chirilgan, TR2 yoqilgan, TR3 yoqilgan va TR4 o'chirilgan bo'lsa, vosita oqimi teskari yo'nalishda oqadi va bu uning teskari yo'nalishiga olib keladi.

A va B kirishlarida qarama-qarshi mantiqiy darajalar "1" yoki "0" dan foydalanib, siz dvigatelning aylanish yo'nalishini boshqarishingiz mumkin.

Transistorlar turini aniqlash

Har qanday bipolyar tranzistorlar asosan orqaga qarab bir-biriga bog'langan ikkita dioddan iborat deb hisoblash mumkin.

Ushbu o'xshashlikdan tranzistorning PNP yoki NPN turi ekanligini aniqlash uchun uning uchta terminali orasidagi qarshiligini sinab ko'rishimiz mumkin. Multimetr yordamida ularning har bir juftini ikkala yo'nalishda sinab ko'rish, oltita o'lchovdan so'ng biz quyidagi natijani olamiz:

1. Emitent - Baza. Ushbu simlar oddiy diod kabi harakat qilishi va faqat bir yo'nalishda oqim o'tkazishi kerak.

2.Kollektor - Baza. Ushbu simlar oddiy diod kabi harakat qilishi va faqat bir yo'nalishda oqim o'tkazishi kerak.

3. Emitent - kollektor. Bu xulosalar hech qanday yo'nalishda chiqarilmasligi kerak.

Ikkala turdagi tranzistorlarning o'tish qarshiligi qiymatlari

Keyin PNP tranzistorining sog'lom va yopiq ekanligini aniqlashimiz mumkin. Kichik chiqish oqimi va uning bazasida (B) uning emitentiga (E) nisbatan salbiy kuchlanish uni ochadi va ko'proq emitent-kollektor oqimining oqishiga imkon beradi. PNP tranzistorlari ijobiy emitent potentsialida ishlaydi. Boshqacha qilib aytganda, PNP bipolyar tranzistor faqat tayanch va kollektor terminallari emitentga nisbatan salbiy bo'lsa, o'tkazadi.