Tarvittavat selitykset on annettu, mennään asiaan.

Transistorit. Määritelmä ja historia

Transistori- elektroninen puolijohdelaite, jossa kahden elektrodin piirissä olevaa virtaa ohjaa kolmas elektrodi. (transistors.ru)

Ensimmäinen keksitty kenttätransistorit(1928), ja kaksisuuntainen mieliala ilmestyi vuonna 1947 Bell Labsissa. Ja se oli liioittelematta elektroniikan vallankumous.

Transistorit vaihdettiin nopeasti tyhjiöputket erilaisissa elektroniset laitteet. Tässä suhteessa tällaisten laitteiden luotettavuus on kasvanut ja niiden koko on pienentynyt merkittävästi. Ja tähän päivään asti, riippumatta siitä, kuinka "kehittynyt" mikropiiri on, se sisältää edelleen monia transistoreita (sekä diodeja, kondensaattoreita, vastuksia jne.). Vain hyvin pieniä.

Muuten, alun perin "transistorit" olivat vastuksia, joiden resistanssia voitiin muuttaa käytetyn jännitteen määrällä. Jos jätämme huomiotta prosessien fysiikan, niin moderni transistori voidaan esittää myös vastuksena riippuen siihen kohdistetusta signaalista.

Mitä eroa on kenttätransistoreilla ja bipolaarisilla transistoreilla? Vastaus piilee heidän nimessään. Bipolaarisessa transistorissa varauksen siirto sisältää Ja elektronit, Ja reikiä ("encore" - kahdesti). Ja kentällä (alias unipolaarinen) - tai elektronit, tai reikiä.

Myös tämäntyyppiset transistorit vaihtelevat sovellusalueilla. Bipolaarisia käytetään pääasiassa analogisessa tekniikassa ja kenttälaitteita - digitaalitekniikassa.

Ja lopuksi: kaikkien transistorien pääsovellusalue- voitto heikko signaali johtuen lisälähde ravitsemus.

Bipolaarinen transistori. Toimintaperiaate. Pääominaisuudet

Bipolaarinen transistori koostuu kolmesta alueesta: emitteri, kanta ja kollektori, joista jokaiseen syötetään jännite. Näiden alueiden johtavuuden tyypistä riippuen erotetaan n-p-n ja p-n-p transistorit. Tyypillisesti kollektorialue on leveämpi kuin emitterialue. Pohja on valmistettu kevyesti seostetusta puolijohteesta (siksi sen vastus on korkea) ja se on tehty erittäin ohueksi. Koska emitteri-kantakosketinpinta-ala on huomattavasti pienempi kuin kanta-kollektorin kosketuspinta-ala, on mahdotonta vaihtaa emitteriä ja kollektoria vaihtamalla liitännän napaisuutta. Siten transistori on epäsymmetrinen laite.

Ennen kuin tarkastelemme transistorin toiminnan fysiikkaa, hahmotellaan yleinen ongelma.


Se on seuraava: voimakas virta kulkee emitterin ja kollektorin välillä ( kerääjävirta), ja emitterin ja kannan välillä on heikko ohjausvirta ( perusvirta). Kollektorivirta muuttuu perusvirran muutoksesta riippuen. Miksi?
Tarkastellaan transistorin p-n-liitoksia. Niitä on kaksi: emitter-base (EB) ja base-collector (BC). Transistorin aktiivisessa toimintatilassa ensimmäinen niistä on kytketty myötäsuuntaisella biasilla ja toinen käänteisellä biasilla. Mitä tässä tapauksessa tapahtuu? p-n risteys X? Suuremman varmuuden vuoksi harkitsemme n-p-n-transistoria. P-n-p:ssä kaikki on samanlaista, vain sana "elektronit" on korvattava sanalla "reiät".

Koska EB-liitos on avoin, elektronit "juoksevat" helposti pohjaan. Siellä ne yhdistyvät osittain uudelleen reikiin, mutta O Suurin osa niistä onnistuu pohjan pienestä paksuudesta ja sen vähäisestä dopingista johtuen saavuttamaan pohjakeräimen siirtymän. Mikä, kuten muistamme, on käänteinen puolueellinen. Ja koska emäksessä olevat elektronit ovat vähemmistövarauksen kantajia, siirtymän sähkökenttä auttaa niitä voittamaan sen. Siten kollektorivirta on vain hieman pienempi kuin emitterin virta. Varo nyt käsiäsi. Jos lisäät kantavirtaa, EB-liitos avautuu voimakkaammin ja enemmän elektroneja pääsee liukumaan emitterin ja kollektorin välillä. Ja koska kollektorivirta on aluksi suurempi kuin perusvirta, tämä muutos on hyvin, hyvin havaittavissa. Siten, tukiasemassa vastaanotettu heikko signaali vahvistetaan. Uudelleen: vahva muutos Kollektorivirta on suhteellinen heijastus perusvirran pienestä muutoksesta.

Muistan kuinka se toimii luokkatoverillani bipolaarinen transistori selitetään vesihanan esimerkillä. Siinä oleva vesi on kollektorivirtaa ja perusohjausvirta on se, kuinka paljon käännämme nuppia. Pieni voima (ohjaustoiminto) riittää lisäämään veden virtausta hanasta.

Käsiteltyjen prosessien lisäksi transistorin p-n-liitoksissa voi esiintyä monia muitakin ilmiöitä. Esimerkiksi kun jännite nousee voimakkaasti kanta-kollektorin liitoksessa, lumivyöryvarauksen lisääntyminen voi alkaa iskuionisaation vuoksi. Ja yhdistettynä tunneliefektiin, tämä aiheuttaa ensin sähkökatkon ja sitten (virran kasvaessa) lämpöhäiriön. Lämpöhäiriö transistorissa voi kuitenkin tapahtua ilman sähköistä läpilyöntiä (eli nostamatta kollektorin jännitettä läpilyöntijännitteeksi). Yksi riittää tähän liiallinen virta keräilijän kautta.

Toinen ilmiö johtuu siitä, että kun kollektori- ja emitteriliitosten jännitteet muuttuvat, niiden paksuus muuttuu. Ja jos pohja on liian ohut, voi tapahtua sulkemisvaikutus (ns. pohjan "puhkaisu") - yhteys kollektoriliitoksen ja emitteriliitoksen välillä. Tässä tapauksessa perusalue katoaa ja transistori lakkaa toimimasta normaalisti.

Transistorin kollektorivirta transistorin normaalissa aktiivisessa toimintatilassa on suurempi kuin kantavirta tietty määrä kerran. Tätä numeroa kutsutaan nykyinen voitto ja on yksi transistorin pääparametreista. Se on nimetty h21. Jos transistori kytketään päälle ilman kollektorin kuormitusta, milloin vakiojännite kollektori-emitteri-suhde kollektorivirran ja perusvirran välillä antaa staattisen virran vahvistus. Se voi olla kymmeniä tai satoja yksiköitä, mutta kannattaa ottaa huomioon, että in todellisia piirejä tämä kerroin on pienempi johtuen siitä, että kun kuorma kytketään päälle, kollektorivirta pienenee luonnollisesti.

Toinen tärkeä parametri on transistorin tuloresistanssi. Ohmin lain mukaan se on kannan ja emitterin välisen jännitteen suhde kannan ohjausvirtaan. Mitä suurempi se on, sitä pienempi perusvirta ja sitä suurempi vahvistus.

Bipolaarisen transistorin kolmas parametri on jännitteen lisäys. Se on yhtä suuri kuin amplitudin suhde tai tehokkaita arvoja lähtö (emitter-kollektori) ja tulo (kanta-emitteri) vaihtojännitteet. Koska ensimmäinen arvo on yleensä erittäin suuri (yksiköitä ja kymmeniä voltteja) ja toinen on hyvin pieni (voltin kymmenesosia), tämä kerroin voi nousta kymmeniin tuhansiin yksiköihin. On syytä huomata, että jokaisella kantaohjaussignaalilla on oma jännitevahvistus.

Myös transistoreilla on taajuusvaste , joka kuvaa transistorin kykyä vahvistaa signaalia, jonka taajuus on lähellä vahvistustaajuutta. Tosiasia on, että taajuudella tulosignaali voitto pienenee. Tämä johtuu siitä, että tärkeimpien fyysisten prosessien esiintymisaika (kantoaaltojen liikkumisaika emitteristä kollektoriin, kapasitiivisten esteliitosten varaus ja purkautuminen) tulee oikeassa suhteessa tulosignaalin muutosjaksoon. . Ne. transistorilla ei yksinkertaisesti ole aikaa reagoida tulosignaalin muutoksiin ja jossain vaiheessa yksinkertaisesti lopettaa sen vahvistamisen. Taajuutta, jolla tämä tapahtuu, kutsutaan rajaa.

Myös bipolaarisen transistorin parametrit ovat:

• käänteisvirran kollektori-emitteri
• ajoissa
• käänteinen kollektorivirta
• suurin sallittu virta

Ehdollinen n-p-n merkintä Ja pnp-transistorit Ne eroavat toisistaan ​​vain emitteriä osoittavan nuolen suunnassa. Se näyttää kuinka virta kulkee tietyssä transistorissa.

Bipolaaritransistorin toimintatilat

Yllä mainittu vaihtoehto on normaali aktiivinen tila transistorin toiminta. On kuitenkin olemassa useita muita yhdistelmiä auki/suljetuista p-n-liitoksista, joista jokainen edustaa erillistä transistorin toimintatapaa.

1. Käänteinen aktiivinen tila. Tässä BC-siirtymä on avoin, mutta päinvastoin, EB on suljettu. Vahvistusominaisuudet tässä tilassa ovat tietysti huonommat kuin koskaan, joten transistoreja käytetään tässä tilassa erittäin harvoin.
2. Kylläisyystila. Molemmat risteykset ovat auki. Vastaavasti keräilijän ja emitterin päävarauksen kantajat "juoksevat" tukikohtaan, jossa ne yhdistyvät aktiivisesti pääkantajiinsa. Tuloksena olevan varauksenkuljettajien ylimäärän vuoksi kanta- ja p-n-liitoksen vastus pienenee. Tästä syystä kyllästystilassa olevan transistorin sisältävää piiriä voidaan pitää oikosulkuisena, ja tämä radioelementti itse voidaan esittää ekvipotentiaalipisteenä.
3. Katkaisutila. Transistorin molemmat siirtymät ovat suljettuja, ts. päävarauksenkuljettajien virta emitterin ja kollektorin välillä pysähtyy. Vähemmistövarauksen kantajien virtaukset luovat vain pieniä ja hallitsemattomia lämpösiirtymävirtoja. Pohjan köyhyyden ja varauksenkuljettajien kanssa tapahtuvien siirtymien vuoksi niiden vastus kasvaa suuresti. Siksi usein uskotaan, että katkaisutilassa toimiva transistori edustaa avointa piiriä.
4. Estetila Tässä tilassa pohja on kytketty suoraan tai pienen vastuksen kautta kollektoriin. Kollektori- tai emitteripiiriin sisältyy myös vastus, joka asettaa virran transistorin läpi. Tämä luo vastineen diodipiirille, jossa vastus on sarjassa. Tämä tila on erittäin hyödyllinen, koska se mahdollistaa piirin toiminnan lähes millä tahansa taajuudella, laajalla lämpötila-alueella ja ei vaadi transistorien parametreja.

Kytkinpiirit bipolaarisille transistoreille

Koska transistorissa on kolme kosketinta, siihen on yleensä syötettävä virtaa kahdesta lähteestä, jotka yhdessä tuottavat neljä lähtöä. Siksi yhdelle transistorikoskettimesta on syötettävä samanmerkkinen jännite molemmista lähteistä. Ja riippuen siitä, millainen kosketin se on, kaksinapaisten transistorien kytkemiseen on kolme piiriä: yhteisellä emitterillä (CE), yhteinen keräilijä(OK) ja yhteinen perusta(NOIN). Jokaisella niistä on sekä etuja että haittoja. Valinta niiden välillä tehdään sen mukaan, mitkä parametrit ovat meille tärkeitä ja mitkä voidaan uhrata.

Kytkentäpiiri yhteisellä emitterillä

Tämä piiri tarjoaa suurimman jännitteen ja virran lisäyksen (ja siten tehon - jopa kymmeniin tuhansiin yksiköihin), ja siksi se on yleisin. Tässä emitteri-kantaliitos kytketään päälle suoraan ja kanta-kollektori-liitos kytketään päälle päinvastoin. Ja koska sekä pohjaan että kollektoriin syötetään samanmerkkinen jännite, piiri voidaan syöttää yhdestä lähteestä. Tässä piirissä lähtövaihe AC jännite muuttuu 180 astetta suhteessa tulon vaihtojännitteen vaiheeseen.

Mutta kaikkien herkkujen lisäksi OE-järjestelmällä on myös merkittävä haitta. Se johtuu siitä, että taajuuden ja lämpötilan nousu johtaa transistorin vahvistusominaisuuksien merkittävään heikkenemiseen. Näin ollen, jos transistori toimii korkeat taajuudet, silloin on parempi käyttää toista kytkentäpiiriä. Esimerkiksi yhteisellä pohjalla.

Kytkentäkaavio yhteisellä pohjalla

Tämä piiri ei tarjoa merkittävää signaalin vahvistusta, mutta on hyvä korkeilla taajuuksilla, koska se mahdollistaa transistorin taajuusvasteen täyden käytön. Jos sama transistori kytketään ensin piirin mukaisesti, jossa on yhteinen emitteri ja sitten yhteinen kanta, niin toisessa tapauksessa sen vahvistuksen rajataajuus kasvaa merkittävästi. Koska tällaisella kytkennällä tuloresistanssi on pieni ja lähtöresistanssi ei ole kovin suuri, käytetään OB:n kanssa piirin mukaan koottuja transistorikaskadeja. antennivahvistimet, Missä ominaisimpedanssi kaapelit eivät yleensä ylitä 100 ohmia.

Yhteiskantaisessa piirissä signaalin vaihe ei käänny, ja kohinataso korkeilla taajuuksilla pienenee. Mutta kuten jo mainittiin, sen nykyinen voitto on aina hieman pienempi kuin yhtenäisyys. Totta, jännitteen vahvistus tässä on sama kuin piirissä, jossa on yhteinen emitteri. Yhteisen peruspiirin haittoja ovat myös tarve käyttää kahta virtalähdettä.

Kytkentäkaavio yhteisen keräimen kanssa

Tämän piirin erikoisuus on, että tulojännite välittyy kokonaan takaisin tuloon, eli negatiivinen takaisinkytkentä on erittäin voimakas.

Haluan muistuttaa, että negatiivista kutsutaan sellaiseksi palautetta, jossa lähtösignaali syötetään takaisin tuloon, mikä vähentää tulosignaalin tasoa. Näin ollen automaattinen säätö tapahtuu, kun tulosignaalin parametrit muuttuvat vahingossa

Virran vahvistus on lähes sama kuin tavallisessa emitteripiirissä. Mutta jännitteen vahvistus on pieni (tämän piirin tärkein haittapuoli). Se lähestyy yhtenäisyyttä, mutta on aina sitä pienempi. Näin ollen tehon vahvistus on vain muutama kymmenkunta yksikköä.

Yhteisessä kollektoripiirissä ei ole vaihesiirtoa tulo- ja lähtöjännitteen välillä. Koska jännitteen vahvistus on lähellä yksikköä, lähtöjännite vaihe ja amplitudi osuvat yhteen tulon kanssa, eli toistaa sen. Siksi tällaista piiriä kutsutaan emitterin seuraajaksi. Emitter - koska lähtöjännite poistetaan emitteristä suhteessa yhteiseen johtoon.

Tätä sisällyttämistä käytetään koordinointiin transistorin vaiheet tai kun tulolähteellä on korkea tuloimpedanssi (kuten pietsosähköinen poiminta tai kondensaattorimikrofoni).

Kaksi sanaa kaskadeista

On aikoja, jolloin sinun on lisättävä lähtöteho(eli lisää kollektorin virtaa). Tässä tapauksessa käytetään vaaditun määrän transistoreita rinnakkaiskytkentää.

Luonnollisesti niiden tulisi olla ominaisuuksiltaan suunnilleen samat. Mutta on muistettava, että suurin kollektorivirta ei saa ylittää 1,6-1,7 minkään kaskaditransistorin enimmäiskollektorivirtaa.
Tätä ei kuitenkaan suositella bipolaaristen transistorien tapauksessa (kiitos Wwolfille huomautuksesta). Koska kaksi transistoria, jopa samaa tyyppiä, eroavat ainakin hieman toisistaan. Vastaavasti milloin rinnakkaisliitäntä niiden läpi kulkee erisuuruisia virtoja. Näiden virtojen tasaamiseksi transistorien emitteripiireihin asennetaan tasapainotetut vastukset. Niiden resistanssin arvo lasketaan siten, että jännitehäviö niiden yli on käyttövirta-alueella vähintään 0,7 V. On selvää, että tämä johtaa piirin tehokkuuden merkittävään heikkenemiseen.

Saattaa olla myös tarve transistorille, jolla on hyvä herkkyys ja samalla hyvä vahvistus. Tällaisissa tapauksissa käytetään herkän mutta pienitehoisen transistorin (kuvassa VT1) kaskadia, joka ohjaa tehokkaamman kaverin (kuvassa VT2) virransyöttöä.

Bipolaaristen transistorien muut sovellukset

Transistoreita voidaan käyttää paitsi signaalinvahvistuspiireissä. Esimerkiksi, koska ne voivat toimia kyllästymis- ja katkaisutiloissa, niitä käytetään elektroniset avaimet. Transistoreja voidaan käyttää myös signaaligeneraattoripiireissä. Jos he työskentelevät näppäintila, silloin muodostetaan suorakaiteen muotoinen signaali, ja jos vahvistustilassa, niin signaali vapaassa muodossa, ohjaustoiminnosta riippuen.

Merkintä

Koska artikkeli on jo kasvanut kohtuuttoman suureksi, annan tässä vaiheessa vain kaksi hyviä linkkejä, joissa kuvataan yksityiskohtaisesti tärkeimmät merkintäjärjestelmät puolijohdelaitteet(mukaan lukien transistorit): http://kazus.ru/guide/transistors/mark_all.html ja file.xls (35 kt).

Hyödyllisiä kommentteja:
http://habrahabr.ru/blogs/easyelectronics/133136/#comment_4419173

Tunnisteet: Lisää tunnisteita

Yhteisellä emitterillä varustetun bipolaaritransistorin kytkentäkaavio on esitetty kuvassa 5.15:

Transistorin ominaisuudet tässä tilassa eroavat yhteisen kantamoodin ominaisuuksista. Transistorissa, joka on kytketty piiriin, jossa on yhteinen emitteri, vahvistus ei ole vain jännitteessä, vaan myös virrassa. Syöttöparametrit piirissä, jossa on yhteinen emitteri, on kantavirta I b ja jännite kollektorissa U k, ja lähtöominaisuudet ovat kollektorivirta I k ja jännite emitterissä U e.

Aikaisemmin, kun analysoitiin bipolaaritransistoria yhteiskantaisessa piirissä, saatiin suhde kollektorivirran ja emitterivirran välillä. seuraavalla lomakkeella:

Yhteisessä emitteripiirissä (Kirchhoffin ensimmäisen lain mukaisesti).

tekijöiden uudelleenjärjestelyn jälkeen saamme: (5.30)

Riisi. 5.15. Yhteisellä emitterillä varustetun transistorin kytkentäpiiri

Kerroin α/(1-α) ennen tekijää Ib osoittaa kuinka kollektorivirta Ik muuttuu kantavirran Ib yksikkömuutoksen myötä. Sitä kutsutaan bipolaarisen transistorin virran vahvistukseksi yhteisessä emitteripiirissä. Merkitään tämä kerroin β:lla.

Koska lähetyskerroin α on lähellä yksikköä (α< 1), то из уравнения (5.31) следует, что коэффициент усиления β будет существенно больше единицы (β >> 1). Lähetyskerroinarvoilla α = 0,98÷0,99 vahvistus on alueella β = 50÷100.

Kun otetaan huomioon (5.31), samoin kuin I k0 * = I k0 /(1-α), lauseke (5.30) voidaan kirjoittaa uudelleen seuraavasti:

(5.32)

jossa I k0 * = (1+β)I k0 on yksittäisen p-n-liitoksen lämpövirta, joka on paljon suurempi kuin kollektorin lämpövirta I k0, ja r k:n arvo määritellään seuraavasti: r k * = r k /( 1+β).

Differentioimalla yhtälö (5.32) kantavirran I b suhteen saadaan β = ΔI k /ΔI b. Tästä seuraa, että vahvistus β osoittaa kuinka monta kertaa kollektorivirta I k muuttuu, kun kantavirta Ib muuttuu.

β:n arvon karakterisoimiseksi bipolaaritransistorin parametrien funktiona on muistettava, että emitterin virransiirtokerroin on määritelty α = γ·κ, jossa . Siten, . Arvolle β saatiin seuraava arvo: β = α/(1-a). Koska W/L<< 1, а γ ≈ 1, получаем:

(5.33)

Kuvassa 5.16a on esitetty bipolaaritransistorin virta-jännite-ominaisuudet, joka on kytketty piiriin, jossa on yhteinen emitteri, jossa kantavirta on käyrien parametrina. Vertaamalla näitä ominaisuuksia samankaltaisiin bipolaaritransistorin ominaisuuksiin piirissä, jossa on yhteinen kanta, voidaan nähdä, että ne ovat laadullisesti samanlaisia.

Analysoidaan miksi pienet muutokset kantavirrassa I b aiheuttavat merkittäviä muutoksia kollektorivirrassa I c Kertoimen β arvo, joka on merkittävästi suurempi kuin yksikkö, tarkoittaa, että siirtokerroin α on lähellä yksikköä. Tässä tapauksessa kollektorivirta on lähellä emitterivirtaa ja kantavirta (fysikaalisen luonteensa vuoksi rekombinaatio) on huomattavasti pienempi kuin sekä kollektori- että emitterivirta. Kun kerroin α = 0,99, emitteriliitoksen kautta ruiskutetusta 100 reiästä 99 poistetaan kollektoriliitoksen kautta, ja vain yksi yhdistyy uudelleen kannan elektronien kanssa ja myötävaikuttaa kantavirtaan.

Riisi. 5.16. Bipolaaritransistorin KT215V virta-jännite-ominaisuudet, jotka on kytketty yhteisellä emitterillä varustetun piirin mukaan: a) tuloominaisuudet; b) lähtöominaisuudet

Kantavirran kaksinkertaistaminen (kahden reikän on yhdistettävä uudelleen) aiheuttaa kaksinkertaisen ruiskutuksen emitteriliitoksen läpi (200 reikää on ruiskutettava) ja vastaavasti poiston kollektoriliitoksen kautta (198 reikää poistetaan). Näin ollen pieni muutos kantavirrassa, esimerkiksi 5:stä 10 µA:iin, aiheuttaa suuria muutoksia kollektorivirrassa, vastaavasti 500 µA:sta 1000 µA:iin.

Tervehdys, rakkaat ystävät! Tänään puhumme bipolaarisista transistoreista ja tiedoista on hyötyä ensisijaisesti aloittelijoille. Joten jos olet kiinnostunut siitä, mikä transistori on, sen toimintaperiaatteesta ja yleensä mihin sitä käytetään, ota mukavampi tuoli ja tule lähemmäksi.

Jatketaan, ja täällä on sisältöä, artikkelissa on helpompi navigoida :)

Transistorien tyypit

Transistoreja on pääasiassa kahta tyyppiä: bipolaaritransistoreja ja kenttätransistoreja. Tietysti oli mahdollista tarkastella kaikentyyppisiä transistoreita yhdessä artikkelissa, mutta en halua keittää puuroa päässäsi. Siksi tässä artikkelissa tarkastelemme yksinomaan bipolaarisia transistoreja, ja puhun kenttätransistoreista yhdessä seuraavista artikkeleista. Älkäämme sekoittako kaikkea yhteen, vaan kiinnitämme huomiota jokaiseen erikseen.

Bipolaarinen transistori

Bipolaarinen transistori on jälkeläinen putkitriodeista, jotka olivat 1900-luvun televisioissa. Triodit menivät unohduksiin ja väistyivät toimivammille veljille - transistoreille tai pikemminkin bipolaarisille transistoreille.

Harvinaisia ​​poikkeuksia lukuun ottamatta triodeja käytetään musiikin ystäville tarkoitetuissa laitteissa.

Bipolaaritransistorit voivat näyttää tältä.

Kuten näette, bipolaarisissa transistoreissa on kolme liitintä ja rakenteellisesti ne voivat näyttää täysin erilaisilta. Mutta sähkökaavioissa ne näyttävät yksinkertaisilta ja aina samalta. Ja kaikki tämä graafinen loisto näyttää suunnilleen tältä.

Tätä transistoreiden kuvaa kutsutaan myös nimellä UGO (tavanomainen graafinen symboli).

Lisäksi bipolaarisilla transistoreilla voi olla erityyppinen johtavuus. On olemassa NPN- ja PNP-tyyppisiä transistoreita.

Ero n-p-n-transistorin ja p-n-p-transistorin välillä on vain se, että se on sähkövarauksen (elektronien tai "aukkojen") "kantaja". Ne. Pnp-transistorilla elektronit liikkuvat emitteristä kollektoriin ja niitä ohjaa kanta. N-p-n-transistorilla elektronit siirtyvät kollektorista emitteriin ja niitä ohjaa kanta. Tämän seurauksena tulemme siihen johtopäätökseen, että yhden johtavuustyypin transistorin korvaamiseksi toisella piirissä riittää, että muutetaan käytetyn jännitteen napaisuutta. Tai muuta tyhmästi virtalähteen napaisuutta.

Bipolaarisissa transistoreissa on kolme liitintä: kollektori, emitteri ja kanta. Luulen, että UGO:n kanssa on vaikea sekoittaa, mutta todellisessa transistorissa on helpompaa kuin koskaan hämmentyä.

Yleensä missä tulos määritetään, on hakuteos, mutta voit yksinkertaisesti . Transistorin liittimet kuulostavat kahdelta diodilta, jotka on kytketty yhteiseen pisteeseen (transistorin kannan alueella).

Vasemmalla on p-n-p-tyyppisen transistorin kuva testattaessa (yleismittarilukemien kautta), että edessäsi on kaksi diodia, jotka on yhdistetty yhdestä pisteestä katodeillaan. N-p-n-transistorin diodit kantapisteessä on yhdistetty anodeillaan. Uskon, että yleismittarin kokeilun jälkeen se on selkeämpi.

Bipolaarisen transistorin toimintaperiaate

Nyt yritämme selvittää, kuinka transistori toimii. En mene yksityiskohtiin transistorien sisäisestä rakenteesta, koska tämä tieto vain hämmentää. Parempi katsoa tätä piirustusta.

Tämä kuva selittää parhaiten transistorin toimintaperiaatteen. Tässä kuvassa henkilö ohjaa kollektorivirtaa reostaatilla. Hän tarkastelee kantavirtaa, jos kantavirta kasvaa, niin henkilö lisää myös kollektorivirtaa ottaen huomioon transistorin h21E vahvistuksen. Jos perusvirta putoaa, myös kollektorivirta pienenee - henkilö korjaa sen reostaatilla.

Tällä analogialla ei ole mitään tekemistä transistorin todellisen toiminnan kanssa, mutta se helpottaa sen toiminnan periaatteiden ymmärtämistä.

Transistoreille voidaan ottaa huomioon säännöt, jotka helpottavat asioiden ymmärtämistä. (Nämä säännöt on otettu kirjasta).

1. Kerääjällä on positiivisempi potentiaali kuin emitterillä
2. Kuten jo sanoin, kanta-kollektori- ja kanta-emitteripiirit toimivat kuin diodit
3. Jokaiselle transistorille on ominaista raja-arvot, kuten kollektorivirta, kantavirta ja kollektori-emitterijännite.
4. Jos sääntöjä 1-3 noudatetaan, kollektorivirta Ik on suoraan verrannollinen kantavirtaan Ib. Tämä suhde voidaan kirjoittaa kaavaksi.

Tästä kaavasta voimme ilmaista transistorin pääominaisuuden - pieni kantavirta ohjaa suurta kollektorivirtaa.

Nykyinen voitto.

Se merkitään myös nimellä

Yllä olevan perusteella transistori voi toimia neljässä tilassa:

1. Transistorin katkaisutila— Tässä tilassa kanta-emitteriliitos on kiinni, tämä voi tapahtua, kun kanta-emitterijännite ei ole riittävä. Seurauksena on, että kantavirtaa ei ole, eikä myöskään kollektorivirtaa.
2. Transistorin aktiivinen tila- tämä on transistorin normaali toimintatapa. Tässä tilassa kanta-emitterijännite on riittävä saamaan kanta-emitteriliitoksen avautumaan. Kantavirta on riittävä ja kollektorivirta on myös saatavilla. Kollektorivirta on yhtä suuri kuin perusvirta kerrottuna vahvistuksella.
3. Transistorin kylläisyystila - Transistori kytkeytyy tähän tilaan, kun kantavirta kasvaa niin suureksi, että virtalähteen teho ei yksinkertaisesti riitä lisäämään kollektorivirtaa edelleen. Tässä tilassa kollektorivirta ei voi kasvaa perusvirran kasvaessa.
4. Käänteinen transistoritila— tätä tilaa käytetään erittäin harvoin. Tässä tilassa transistorin kollektori ja emitteri vaihdetaan. Tällaisten manipulaatioiden seurauksena transistorin vahvistus kärsii suuresti. Transistoria ei alun perin suunniteltu toimimaan sellaisessa erityistilassa.

Ymmärtääksesi, kuinka transistori toimii, sinun on tarkasteltava tiettyjä piiriesimerkkejä, joten katsotaanpa joitain niistä.

Transistori kytkintilassa

Kytkintilassa oleva transistori on yksi tapauksista transistoripiireistä, joissa on yhteinen emitteri. Kytkentätilassa olevaa transistoripiiriä käytetään hyvin usein. Tätä transistoripiiriä käytetään esimerkiksi silloin, kun on tarpeen ohjata voimakasta kuormaa mikro-ohjaimella. Ohjainjalka ei pysty vetämään voimakasta kuormaa, mutta transistori voi. Osoittautuu, että ohjain ohjaa transistoria ja transistori ohjaa voimakasta kuormaa. No, ensimmäiset asiat ensin.

Tämän tilan pääideana on, että perusvirta ohjaa kollektorivirtaa. Lisäksi kollektorivirta on paljon suurempi kuin perusvirta. Täällä voit nähdä paljaalla silmällä, että nykyinen signaali on vahvistettu. Tämä vahvistus suoritetaan käyttämällä virtalähteen energiaa.

Kuvassa on kaavio transistorin toiminnasta kytkentätilassa.

Transistoripiireissä jännitteillä ei ole suurta merkitystä, vain virrat ovat tärkeitä. Siksi, jos kollektorivirran suhde perusvirtaan on pienempi kuin transistorin vahvistus, kaikki on kunnossa.

Tässä tapauksessa, vaikka meillä olisi 5 voltin jännite pohjaan ja 500 volttia kollektoripiirissä, mitään pahaa ei tapahdu, transistori vaihtaa kuuliaisesti suurjännitekuorman.

Tärkeintä on, että nämä jännitteet eivät ylitä tietyn transistorin raja-arvoja (asetettu transistorin ominaisuuksissa).

Sikäli kuin tiedämme, nykyinen arvo on kuorman ominaisuus.

Emme tiedä hehkulampun resistanssia, mutta tiedämme, että hehkulampun käyttövirta on 100 mA. Jotta transistori avautuu ja sallii tällaisen virran kulkemisen, sinun on valittava sopiva perusvirta. Voimme säätää kantavirtaa muuttamalla kantavastuksen arvoa.

Koska transistorin vahvistuksen minimiarvo on 10, niin transistorin avautumiseksi kantavirran tulee olla 10 mA.

Tarvittava virta tunnetaan. Jännite kantavastuksen yli on Tämä vastuksen jännitearvo johtuu siitä, että kanta-emitteriliitoksessa putoaa 0,6V-0,7V, eikä tätä pidä unohtaa ottaa huomioon.

Tämän seurauksena voimme helposti löytää vastuksen resistanssin

Jäljelle jää vain valita tietty arvo useista vastuksista ja se on pussissa.

Nyt luultavasti luulet, että transistorikytkin toimii niin kuin sen pitäisi? Että kun kantavastus on kytketty +5 V polttimo syttyy, kun sammutetaan lamppu sammuu? Vastaus voi olla kyllä ​​tai ei.

Asia on siinä, että tässä on pieni vivahde.

Valo sammuu, kun vastuksen potentiaali on yhtä suuri kuin maapotentiaali. Jos vastus on yksinkertaisesti irrotettu jännitelähteestä, kaikki ei ole niin yksinkertaista. Kantavastuksen jännite voi ihmeellisesti syntyä häiriön tai muun maailman pahojen henkien seurauksena :)

Jotta tämä vaikutus ei toistu, toimi seuraavasti. Toinen vastus Rbe on kytketty kannan ja emitterin väliin. Tämä vastus valitaan arvolla, joka on vähintään 10 kertaa suurempi kuin kantavastuksen Rb (tapauksessamme otimme 4,3 kOhm vastuksen).

Kun kanta on kytketty mihin tahansa jännitteeseen, transistori toimii kuten pitääkin, vastus Rbe ei häiritse sitä. Tämä vastus kuluttaa vain pienen osan kantavirrasta.

Siinä tapauksessa, että kantaan ei syötetä jännitettä, pohja vedetään maapotentiaaliin, mikä säästää meidät kaikenlaisilta häiriöiltä.

Joten periaatteessa olemme selvittäneet transistorin toiminnan avaintilassa, ja kuten näet, näppäintoimintatapa on eräänlainen signaalin jännitteen vahvistus. Loppujen lopuksi ohjasimme 12 V:n jännitettä 5 V:n matalalla jännitteellä.

Lähettäjä seuraaja

Emitteriseuraaja on yhteisen kollektorin transistoripiirien erikoistapaus.

Yhteisellä kollektorilla varustetun piirin erottuva piirre yhteisellä emitterillä varustetusta piiristä (vaihtoehto transistorikytkimellä) on, että tämä piiri ei vahvista jännitesignaalia. Se, mikä meni sisään kannan kautta, tuli ulos emitterin kautta samalla jännitteellä.

Oletetaan todellakin, että syötimme 10 volttia tukiasemaan, vaikka tiedämme, että kanta-emitteriliitoksessa noin 0,6-0,7 V putoaa. Osoittautuu, että lähdössä (emitterillä, kuormalla Rн) on perusjännite miinus 0,6 V.

Siitä tuli 9,4V, sanalla sanoen melkein yhtä paljon kuin meni sisään ja ulos. Varmistimme, että tämä piiri ei lisää signaalia meille jännitteen suhteen.

"Mitä järkeä sitten on kytkeä transistori päälle näin?" Mutta käy ilmi, että tällä järjestelmällä on toinen erittäin tärkeä ominaisuus. Piiri transistorin yhdistämiseksi yhteiseen kollektoriin vahvistaa signaalia tehon suhteen. Teho on virran ja jännitteen tulo, mutta koska jännite ei muutu, niin teho kasvaa vain virran vaikutuksesta! Kuormavirta on perusvirran ja kollektorivirran summa. Mutta jos vertaa perusvirtaa ja kollektorivirtaa, perusvirta on hyvin pieni verrattuna kollektorivirtaan. Osoittautuu, että kuormitusvirta on yhtä suuri kuin kollektorivirta. Ja tulos on tämä kaava.

Nyt mielestäni on selvää, mikä emitterin seuraajapiirin olemus on, mutta siinä ei vielä kaikki.

Emitteriseuraajalla on toinen erittäin arvokas laatu - korkea tuloimpedanssi. Tämä tarkoittaa, että tämä transistoripiiri ei kuluta lähes lainkaan tulovirtaa eikä kuormita signaalilähdepiiriä.

Transistorin toimintaperiaatteen ymmärtämiseksi nämä kaksi transistoripiiriä ovat melko riittäviä. Ja jos kokeilet juotosraudalla käsissäsi, loisto ei yksinkertaisesti jätä sinua odottamaan, koska teoria on teoriaa ja käytäntö ja henkilökohtainen kokemus ovat satoja kertoja arvokkaampia!

Mistä voin ostaa transistoreita?

Kuten kaikki muutkin radiokomponentit, transistorit voidaan ostaa mistä tahansa läheisestä radion osaliikkeestä. Jos asut jossain laitamilla etkä ole kuullut sellaisista kaupoista (kuten tein aiemmin), viimeinen vaihtoehto jää - tilaa transistorit verkkokaupasta. Itse tilaan usein radiokomponentteja verkkokaupan kautta, koska jotain ei välttämättä yksinkertaisesti ole saatavilla tavallisesta offline-kaupasta.

Jos kuitenkin kokoat laitetta puhtaasti itseäsi varten, et voi olla huolissaan siitä, vaan irrottaa sen vanhasta ja niin sanotusti puhaltaa uutta elämää vanhaan radiokomponenttiin.

No ystävät, siinä kaikki minulle. Kerroin sinulle kaiken, mitä suunnittelin tänään. Jos sinulla on kysyttävää, kysy ne kommenteissa, jos sinulla ei ole kysymyksiä, kirjoita kommentteja joka tapauksessa, mielipiteesi on minulle aina tärkeä. Älä muuten unohda, että jokainen ensimmäistä kertaa kommentin jättänyt saa lahjan.

Muista myös tilata uusia artikkeleita, koska sinua odottaa paljon mielenkiintoisia ja hyödyllisiä asioita.

Toivon sinulle onnea, menestystä ja aurinkoista tunnelmaa!

Osoitteessa n/a Vladimir Vasiliev

P.S. Ystävät, muistakaa tilata päivitykset! Tilaamalla saat uudet materiaalit suoraan sähköpostiisi! Ja muuten, kaikki ilmoittautuneet saavat hyödyllisen lahjan!

OE-piirillä on suurin tehonvahvistus, joten se on edelleen yleisin ratkaisu suurtaajuusvahvistimille, GPS-, GSM- ja WiFi-järjestelmille. Tällä hetkellä sitä käytetään yleensä valmiiden integroitujen piirien muodossa (MAXIM, VISHAY, RF Micro Devices), mutta tuntematta sen toiminnan perusteita on lähes mahdotonta saada mikropiirin kuvauksessa annettuja parametreja. Siksi työntekijöitä palkattaessa ja haettaessa tärkein vaatimus on OE-vahvistimien toimintaperiaatteiden tuntemus.

Vahvistin, olipa se mikä tahansa (äänivahvistin, putkivahvistin tai radiotaajuusvahvistin) on nelinapainen verkko, jossa kaksi nastaa syötetään ja kaksi nastaa lähtee. Vahvistimen lohkokaavio on esitetty kuvassa 1.

Kuva 1 Vahvistimen lohkokaavio

Päävahvistinelementissä, transistorissa, on vain kolme napaa, joten yhtä transistoriliittimistä on käytettävä samanaikaisesti signaalilähteen (tuloliittimenä) ja kuorman (lähtöliittimenä) kytkemiseen. Yleinen emitteripiiri on vahvistin, jossa transistorin emitteriä käytetään sekä tulosignaalin että kuorman kytkemiseen. Toimintakaavio vahvistimesta, jossa transistori on kytketty yhteisen emitteripiirin mukaisesti, on esitetty kuvassa 2.

Kuva 2 Toimintakaavio transistorin kytkemisestä yhteiseen emitteriin

Tässä kaaviossa katkoviiva näyttää kuvan 1 vahvistimen rajat. Se ei näytä transistorin tehopiirejä. Tällä hetkellä yhteistä emitteripiiriä ei käytännössä käytetä audiovahvistimissa, mutta sitä käytetään laajalti TV-signaalin vahvistinpiireissä, GSM-vahvistimissa tai muissa suurtaajuusvahvistimissa. Voit käyttää kahta virtalähdettä transistorin syöttämiseen yhteisessä emitteripiirissä, mutta tämä vaatii kaksi jännitteensäädintä. Akkukäyttöisissä laitteissa tämä voi olla ongelmallista, joten yleensä käytetään yhtä virtalähdettä. Yhteisellä emitterillä varustetun vahvistimen tehon syöttämiseen mikä tahansa harkitsemistamme piireistä voi olla sopiva:

• emitterin stabiloitu piiri.

Katsotaanpa esimerkkiä vahvistinpiiristä, jossa on yhteinen emitteri ja transistorin toimintatilan emitterin stabilointi. Kuva 3 esittää kaskadin, joka perustuu bipolaariseen NPN-transistoriin, joka on suunniteltu vahvistamaan äänitaajuuksia.

Kuva 3 Kaaviokuva vahvistinasteesta, jossa on yhteinen emitteri

Tämän piirin elementtien laskenta tasavirralle löytyy artikkelista. Nyt olemme kiinnostuneita parametreista, jotka on koottu piirin mukaan, jossa on yhteinen emitteri. Sen tärkeimmät ominaisuudet ovat tulo- ja lähtöimpedanssi sekä tehonvahvistus. Pohjimmiltaan nämä ominaisuudet määräytyvät transistorin parametrien mukaan.

Yhteinen emitterin tuloimpedanssi

Yhteisessä emitteripiirissä transistorin tuloresistanssi on R Tulo HOE voidaan määrittää sen tuloominaisuudella. Tämä ominaisuus on sama kuin p-n-liitoksen virta-jännite-ominaisuus. Esimerkki piitransistorin tuloominaispiirteistä (jänniteriippuvuus U b perusvirrasta minä b) näkyy kuvassa 4.

Kuva 4 Piitransistorin tuloominaiskäyrä

Kuten tästä kuvasta voidaan nähdä, transistorin tuloresistanssi R IOE riippuu perusvirrasta minä b0 ja se määritetään seuraavalla kaavalla:

(1)

Kuinka määrittää Δ U b0 ja Δ minä b0 transistorin toimintapisteen läheisyydessä piirissä, jossa on yhteinen emitteri, on esitetty kuvassa 5.

Kuva 5 Yhteisemitteripiirin tuloresistanssin määritys piitransistorin tuloominaiskäyristä

Resistanssin määrittäminen kaavan (1) avulla on tarkin tapa määrittää tuloresistanssi. Vahvistinta laskettaessa meillä ei kuitenkaan aina ole käsillä käyttämiämme transistoreja, joten olisi mukavaa pystyä laskemaan tuloresistanssi analyyttisesti. Pn-liitoksen virta-jännite-ominaisuus on hyvin approksimoitu eksponentiaalisella funktiolla.

(2)

Jossa minä b - perusvirta toimintapisteessä;
U bе on perusjännite toimintapisteessä;
minä s on emitteri-kanta-siirtymän käänteinen virta;
— lämpötilapotentiaali;
k— Boltzmannin vakio;
q— elektronivaraus;
T— lämpötila Kelvin-asteina.

Tässä lausekkeessa eksponentin normalisoiva kerroin on virta minä s, joten mitä tarkemmin se määritetään, sitä paremmin transistorin todellisten ja likimääräisten tuloominaisuuksien välinen vastaavuus on. Jos jätämme huomiotta lausekkeen (2) yksikön, transistorin kannan jännite voidaan laskea seuraavalla kaavalla:

(3)

Lausekkeesta (1) käy selvästi ilmi, että tuloresistanssi on transistorin kannan jännitteen derivaatta suhteessa virtaan. Erotetaan lauseke (3), jolloin piirin, jolla on yhteinen emitteri, tuloresistanssi voidaan määrittää seuraavalla kaavalla:

(4)

Yhteisemitteripiiriin kytketyn transistorin todellisen tuloominaiskäyrä poikkeaa kuitenkin eksponentiaalisesta funktiosta. Tämä johtuu siitä, että puolijohteen ohminen resistanssi transistorin kannassa ei ole nolla, joten transistorin korkeilla kantavirroilla piirissä, jossa on yhteinen emitteri, sen tuloresistanssi pyrkii ohmiseen resistanssiin. perus rbb".

Yhteisemitteripiirin tulovirta ei kulje vain transistorin tulovastuksen läpi, vaan myös kaikkien transistorin kannalla olevien jännitteenmuodostuspiirien vastusten läpi. Siksi yhteisen emitteripiirin tuloresistanssi määritellään kaikkien näiden vastusten rinnakkaiskytkennäksi. Yhteisen emitteripiirin tulovirtareitit on esitetty kuvassa 6.

Kuva 6 Virta kulkee yhteisellä emitterillä varustetun piirin tulopiirien läpi

Tätä piiriä on paljon helpompi analysoida käyttämällä tulopiirin vastaavaa piiriä, jossa näytetään vain ne piirit, joiden läpi tulovirta kulkee signaalilähteestä. Yhteisen emitteripiirin vastaava tulopiiri on esitetty kuvassa 7.

Kuva 7 Yhteisemitteripiirin tulopiirin ekvivalenttipiiri

Tämä piiri on rakennettu keskitaajuuksille käyttämällä transistorivastaavaa piiriä. Keskitaajuuksilla transistorin tulokapasitanssilla ei ole vaikutusta, joten emme näytä sitä vastaavassa piirissä. Kondensaattorin C3 resistanssi keskitaajuuksilla on lähellä nollaa, joten piirissä ei ole R4C3-elementtejä. Elementit R ulos ja h 21× i tulot eivät vaikuta tulopiiriin ja ne on esitetty kaaviossa näyttämään transistorin vahvistusominaisuudet.

Lopuksi voimme kirjoittaa muistiin yhteisen emitteripiirin tuloimpedanssin kaavan:

(5)

Yllä olevilla menetelmillä lasketun vahvistimen valmistuksen jälkeen on tarpeen mitata piirin tuloresistanssi yhteisellä emitterillä. Mittaa tuloresistanssi käyttämällä vahvistimen tuloresistanssin mittauspiiriä, joka näkyy kuvassa 8. Tässä piirissä tulovastuksen mittaamiseen käytetään vaihtojännitteen mittausgeneraattoria ja kahta suurtaajuista AC-volttimetriä (voit käytä yhtä ja tee kaksi mittausta).

Kuva 8 Piiri vahvistinportaan tuloimpedanssin mittaamiseen

Jos vastus R ja on yhtä suuri kuin vahvistimen tuloresistanssi, AC-volttimittarin V2 osoittama jännite on puolet jännitteestä V1. Jos vastusta ei ole mahdollista muuttaa R ja tuloimpedanssia mitattaessa vahvistimen tuloimpedanssi voidaan laskea seuraavalla kaavalla:

(6)

Yhteisen emitteripiirin lähtöimpedanssi

Transistorin lähtöresistanssi riippuu transistorin suunnitteluominaisuuksista, sen pohjan paksuudesta ja kollektorin tilavuusresistanssista. Yhteisemitteripiiriin kytketyn transistorin lähtöresistanssi voidaan määrittää transistorin lähtöominaisuuksista. Esimerkki transistorin lähtöominaisuuksista on esitetty kuvassa 9.

Kuva 9 Piitransistorin lähtöominaisuudet

Valitettavasti lähtöominaisuuksia ei yleensä anneta nykyaikaisten transistorien ominaisuuksissa. Tämä johtuu siitä, että niiden lähtöresistanssi on melko korkea ja yhteisellä emitterillä varustetun transistoriasteen lähtöresistanssi määräytyy kuormitusvastuksen mukaan. Kuvassa 6 esitetyssä piirissä tämä on vastuksen R3 resistanssi.

Tiedoston viimeisin päivityspäivä: 31.5.2018

Kirjallisuus:

Yhdessä artikkelin "Yhteinen-emitteripiiri (yhteinen-emitterikaskadi)" kanssa lue:

http://site/Sxemoteh/ShTrzKask/KollStab/

http://site/Sxemoteh/ShTrzKask/EmitStab/

Piirikaavio bipolaarisen transistorin yhdistämiseksi yhteisellä emitterillä on esitetty kuvassa. 6.13:

Transistorissa, joka on kytketty piiriin, jossa on yhteinen emitteri, vahvistus ei ole vain jännitteessä, vaan myös virrassa. Yhteisen emitteripiirin tuloparametrit ovat perusvirta minä B, ja kannan jännite suhteessa emitteriin U BE, ja lähtöominaisuudet ovat kollektorivirta minä TO ja kollektorin jännite U CE. Kaikille jännitteille:

U CE = U KB + U OLLA

OE-käyttötilan erottuva piirre on sama bias-jännitteen napaisuus tulossa (kanta) ja lähdössä (kollektorissa): negatiivinen potentiaali tapauksessa pnp-transistori ja positiivinen tapauksessa npn-transistori. Tässä tapauksessa kanta-emitteriliitos on biasoitu eteenpäin suunnassa ja kanta-kollektori-liitos on esijännitetty vastakkaiseen suuntaan.

Aikaisemmin, kun analysoitiin bipolaaritransistoria yhteiskantaisessa piirissä, kollektorivirran ja emitterivirran välinen suhde saatiin seuraavassa muodossa:
. Piirissä, jossa on yhteinen emitteri pnp-transistori (Kirchhoffin ensimmäisen lain mukaisesti) (6.1):
, täältä saamme:

Kerroin α/(1-α) soitti bipolaarisen transistorin virranvahvistus yhteisemitteripiirissä . Merkitään tämä kerroin etumerkillä β , Joten:

.

Virransiirtokerroin transistorille, joka on kytketty piiriin, jossa on yhteinen emitteri β näyttää kuinka monta kertaa kollektorivirta muuttuu minä K kun perusvirta muuttuu minä B. Lähetyskertoimen arvosta lähtien α on lähellä yhtenäisyyttä ( α <1), то из уравнения (6.38) следует, что коэффициент усиления β on huomattavasti suurempi kuin yhtenäisyys ( β >>1). Lähetyskertoimen arvoilla α =0,98÷0,99 perusvirran vahvistus on alueella β =50÷100.

6.2.1 Yhteisen emitterin piiriin kytketyn transistorin staattiset virta-jännite-ominaisuudet

Tarkastellaan virta-jännite ominaisuutta pnp-transistori OE-tilassa (kuva 6.13, 6.14).

klo U CE =0
. Lisääntynyt jännite U OLLA EB-siirtymän pitoisuus kasvaa (kuva 6.15a), ruiskutettujen reikien pitoisuusgradientti kasvaa, reikien diffuusiovirta, kuten suoraan esijännitetyssä pn-liitos, kasvaa eksponentiaalisesti (t. A) ja eroaa emitterivirrasta vain mittakaavaltaan (6.36) .

Käänteiset jännitteet kollektorissa ja kiinteä jännite ED | U OLLA| (Kuva 6.15, b) myös alustan reikien pitoisuus emitterin lähellä on vakio. Jännitteen nousu U CE seuraa kollektoriliitoksen SCR:n laajeneminen ja pohjan leveyden pieneneminen (Varhainen vaikutus) ja näin ollen pohjassa olevien reikien kokonaismäärän väheneminen.

Tässä tapauksessa pohjassa olevien reikien pitoisuusgradientti kasvaa, mikä johtaa niiden pitoisuuden vähenemiseen edelleen. Siksi emäksessä olevien elektronien ja reikien rekombinaatioiden määrä aikayksikköä kohti pienenee (siirtokerroin kasvaa ). Koska rekombinaation elektronit tulevat kantapään kautta, kantavirta pienenee ja tulovirta-jännite -ominaisuudet siirtyvät alaspäin.

klo U OLLA=0 ja negatiivinen jännite kollektorissa ( U kb << 0) emitteriliitoksen läpi kulkeva virta on nolla, transistorin pohjassa reikien pitoisuus on pienempi kuin tasapainoarvo, koska CP: lle tämä pitoisuus on nolla ja EP: lle sen arvon määrittää tasapainoarvo. Kollektorista otettujen reikien virta kulkee kollektoriliitoksen läpi minä CE 0 .

Tietokannassa, kuten pn-siirtymä käänteisen biasin alaisena, lämmönmuodostusprosessi voittaa rekombinaatioprosessin. Syntyneet elektronit poistuvat kannasta kantapään kautta, mikä tarkoittaa, että transistorin kantaa kohti (piste B) suuntautuu sähkövirta. Tämä on tila rajat, sille on ominaista perusvirran suunnan muutos.

Viikonloppu VAC.

IN aktiivinen tila (| U CE |> |U OLLA |>0 ) emitterin ruiskuttamien reikien virtaus  s erotetaan kollektoriliitoksella samalla tavalla kuin OB-moodissa, kertoimella
. Osa reikiä (1-α) s rekombinoituu pohjassa elektronien kanssa, jotka tulevat emäksen ohmisesta kosketuksesta.

Kantavirran kasvaessa elektronien negatiivinen varaus pienentää emitteriliitoksen potentiaalisulkua aiheuttaen lisäinjektiota pohjaan.

Analysoidaan miksi perusvirran pienet muutokset minä B aiheuttaa merkittäviä muutoksia kollektorivirrassa minä K. Kertoimen arvo β , huomattavasti suurempi kuin yksikkö, tarkoittaa, että lähetyskerroin α lähellä yhtenäisyyttä. Tässä tapauksessa kollektorivirta on lähellä emitterivirtaa ja kantavirta (fysikaalisen luonteensa vuoksi rekombinaatio) on huomattavasti pienempi kuin sekä kollektori- että emitterivirta. Kun kerroin arvo α = 0,99 100:sta emitteriliitoksen kautta ruiskutetusta reiästä, 99 poistetaan kollektoriliitoksen kautta, ja vain yksi yhdistyy uudelleen kannan elektronien kanssa ja myötävaikuttaa kantavirtaan.

Kantavirran kaksinkertaistaminen (kahden reikän on yhdistettävä uudelleen) aiheuttaa kaksinkertaisen ruiskutuksen emitteriliitoksen läpi (200 reikää on ruiskutettava) ja vastaavasti poiston kollektoriliitoksen kautta (198 reikää poistetaan). Näin ollen pieni muutos kantavirrassa, esimerkiksi 5:stä 10 µA:iin, aiheuttaa suuria muutoksia kollektorivirrassa, vastaavasti 500 µA:sta 1000 µA:iin. Kantavirta aiheuttaa kollektorivirran satakertaisen kasvun.

Analogisesti (6.34):n kanssa voimme kirjoittaa:

Ottaen huomioon (6.1):
, saamme:

Ottaen huomioon sen

, A

missä on yksittäisen kollektorin läpäisevä lämpövirta pn-siirtymä irrotettuun perustilaan (kanssa
, t. C, tila rajat). Kantaliitoksen (kuva 6.16) myötäsuuntaisesta biasista johtuen virta
paljon enemmän kuin kollektorin lämpövirta minä Vastaanottaja 0 .

Riisi. 6.16 U OLLA=vakio, U CE– muuttuva

tilassa kylläisyys pohja on rikastettava muilla kuin suurilla kantoaineilla. Tämän järjestelmän kriteeri on tasapainokantoainepitoisuus CP:ssä ( U KB =0 ). Yhtälön perusteella U CE = U KB + U OLLA, Nollaa vastaava jännite kollektoriliitoksessa voi esiintyä pienillä negatiivisilla jännitteillä kannan ja emitterin välillä. klo U CE 0 ja U OLLA <0, оба перехода смещаются в прямом направлении, их сопротивление падает. При малых напряжениях на коллекторе (U CE < U OLLA) U KB muuttaa etumerkkiään, kollektoriliitoksen vastus pienenee jyrkästi ja kollektori alkaa ruiskuttaa reikiä pohjaan. Reikien virtaus kollektorista kompensoi reikien virtausta emitteristä. Kollektorivirta muuttaa etumerkkiään (tätä aluetta ei yleensä näytetä lähdön I-V ominaisuuksissa).

Kollektorin korkeilla jännitteillä kollektoriliitoksen hajoaminen on mahdollista johtuen kantoaaltojen lumivyöryn lisääntymisestä SCR:ssä (kohta D). Häiriöjännite riippuu transistorin alueiden seostusasteesta. Transistoreissa, joissa on erittäin ohut kanta, on mahdollista laajentaa SCR koko perusalueelle (kannan puhkeaminen tapahtuu).

Vertaamalla OE- ja OB-piiriin kytketyn transistorin lähtövirta-jännite-ominaisuuksia (kuva 6.17), voidaan havaita kaksi tärkeintä ominaisuutta: ensinnäkin OE-piirin ominaisuuksilla on suurempi kaltevuus, mikä viittaa transistorin lähtöresistanssi ja toiseksi siirtyminen kyllästystilaan havaitaan kollektorin negatiivisilla jännitteillä.

Keräimen virran kasvu kasvaa U CE määräytyy pohjan leveyden pienenemisen perusteella. Siirtokertoimet æ ja emitterivirran siirto α kasvaa, mutta perusvirransiirtokerroin piirissä, jossa on OE
kasvaa nopeammin α . Siksi vakiokantavirralla kollektorivirta kasvaa enemmän kuin piirissä, jossa on OB.

Riisi. 6.23 Lähtöominaisuudet pnp-transistori a – piirissä, jossa on OB, b – piirissä, jossa on OE

6.3 Transistorin kytkeminen päälle yhteiskollektorin piirin mukaan

Jos tulo- ja lähtöpiireillä on yhteinen elektrodi, kollektori (OC) ja lähtövirta on emitterin virta ja tulovirta on perusvirta, virransiirtokertoimelle pätee seuraava:

Tällaisessa kytkennässä virransiirtokerroin on hieman suurempi kuin OE-liitännässä ja jännitteen vahvistus on hieman pienempi kuin yksikkö, koska kannan ja emitterin välinen potentiaaliero on käytännössä riippumaton kantavirrasta. Emitteripotentiaali käytännössä toistaa kantapotentiaalin, joten OK-transistorin pohjalta rakennettua kaskadia kutsutaan ns. emitterin seuraaja. Tämän tyyppistä sisällytystä käytetään kuitenkin suhteellisen harvoin.

Saatuja tuloksia vertaamalla voimme tehdä johtopäätöksiä :

OE-piirissä on suuri vahvistus sekä jännitteessä että virrassa. Huomaa, että piiri muuttaa lähtöjännitteen vaihetta 180.

Tämä on yleisin vahvistinpiiri.

Piiri, jossa on OB, vahvistaa jännitettä (suunnilleen sama kuin piiri OE), mutta ei vahvista virtaa. Lähtöjännitteen vaihe tuloon nähden ei muutu. Piiriä käytetään korkea- ja ultrakorkeataajuisissa vahvistimissa.