Radioelektroninen elementti puolijohdemateriaalista käyttämällä tulosignaali luo, vahvistaa, muuttaa impulsseja sisään integroidut piirit sekä järjestelmät tietojen tallentamiseen, käsittelyyn ja siirtoon. Transistori on vastus, jonka toimintoja säätelee emitterin ja kannan tai lähteen ja hilan välinen jännite moduulin tyypistä riippuen.

Transistorien tyypit

Muuntimia käytetään laajasti digitaalisessa ja analogisessa IC-valmistuksessa nollaamaan staattinen kuluttajavirta ja saavuttamaan parempi lineaarisuus. Transistorien tyypit eroavat toisistaan ​​siinä, että joitain ohjataan jännitettä muuttamalla, kun taas toisia ohjataan muuttamalla virtaa.

Kenttämoduulit toimivat lisääntyneellä tasavirtaresistanssilla; suurtaajuusmuunnos ei lisää energiakustannuksia. Jos puhumme siitä, mikä transistori on yksinkertaisilla sanoilla, tämä on moduuli, jolla on korkea vahvistusraja. Tämä ominaisuus on suurempi kenttälajeissa kuin bipolaarisissa tyypeissä. Edellisessä ei ole varauksenkuljettajien resorptiota, mikä nopeuttaa työtä.

Kenttäkenttäpuolijohteita käytetään useammin niiden etujen vuoksi kaksinapaisiin tyyppeihin verrattuna:

• voimakas tulovastus klo DC ja korkea taajuus, tämä vähentää ohjauksen energiahävikkiä;
• vähemmistöelektronien kertymisen puute, mikä nopeuttaa transistorin toimintaa;
• liikkuvien hiukkasten siirto;
• stabiilisuus lämpötilan poikkeamien alla;
• pieni melu injektion puutteesta johtuen;
• alhainen virrankulutus käytön aikana.

Transistorien tyypit ja niiden ominaisuudet määräävät niiden tarkoituksen. Bipolaarisen muuntimen lämmittäminen lisää virtaa polulla kollektorista emitteriin. Niillä on negatiivinen vastuskerroin, ja liikkuvat kantoaineet virtaavat emitteristä keräilylaitteeseen. Ohut pohja erotettu p-n-liitoksilla, ja virta syntyy vain, kun liikkuvat hiukkaset kerääntyvät ja ruiskutetaan pohjaan. Jotkut varauksenkuljettajat sieppaavat viereisen p-n-liitoksen ja kiihdyttävät, näin transistorin parametrit lasketaan.

Kenttätransistoreilla on vielä yksi etutyyppi, joka on mainittava nukkejen kohdalla. Ne on kytketty rinnan tasaamatta vastusta. Vastuksia ei käytetä tähän tarkoitukseen, koska ilmaisin kasvaa automaattisesti kuormituksen muuttuessa. Korkean kytkentävirran arvon saamiseksi kootaan moduulikompleksi, jota käytetään inverttereissä tai muissa laitteissa.

Sitä ei voi kytkeä rinnakkain, toiminnallisten parametrien määrittäminen johtaa peruuttamattoman lämpövaurion havaitsemiseen. Nämä ominaisuudet liittyvät tekniset ominaisuudet yksinkertainen p-n kanavat. Moduulit on kytketty rinnan vastuksilla virran tasaamiseksi emitteripiireissä. Toiminnallisista ominaisuuksista ja yksilöllisistä ominaisuuksista riippuen transistorien luokitus sisältää bipolaari- ja kenttäefektityypit.

Bipolaariset transistorit

Bipolaariset mallit valmistetaan puolijohdelaitteina, joissa on kolme johtimia. Jokainen elektrodi sisältää kerroksia, joissa on reiän p-johtavuus tai epäpuhtauksien n-johtavuus. Kerroskokoonpanon valinta ratkaisee p-n-p julkaisu tai n-p-n tyyppisiä laitteita. Kun laite käynnistetään, erityyppiset varaukset siirtyvät samanaikaisesti reikien ja elektronien avulla, ja mukana on 2 tyyppistä hiukkasia.

Kantolaitteet liikkuvat diffuusiomekanismin ansiosta. Aineen atomit ja molekyylit tunkeutuvat viereisen materiaalin molekyylien väliseen hilaan, minkä jälkeen niiden pitoisuus tasaantuu koko tilavuuteen. Siirto tehdään alueilta, joissa korkea tiiviste paikkoihin, joissa on vähän sisältöä.

Elektronit etenevät myös hiukkasten ympärillä olevan voimakentän vaikutuksesta, kun seosaineita on epätasaisesti sisällytetty perusmassaan. Laitteen toiminnan nopeuttamiseksi keskikerrokseen liitetty elektrodi tehdään ohueksi. Uloimpia johtimia kutsutaan emitteriksi ja kollektoriksi. Siirtymän käänteinen jänniteominaisuus ei ole tärkeä.

Kenttätehostetransistorit

Kenttätransistori ohjaa resistanssia käyttämällä syötetyn jännitteen synnyttämää sähköistä poikittaiskenttää. Paikkaa, josta elektronit siirtyvät kanavaan, kutsutaan lähteeksi, ja nielu näkyy viimeisenä varausten tulopisteenä. Ohjausjännite kulkee johtimen läpi, jota kutsutaan hilaksi. Laitteet on jaettu kahteen tyyppiin:

• ohjaus p-n liitos;
• MIS-transistorit eristetyllä portilla.

Ensimmäisen tyypin laitteet sisältävät puolijohdekiekon, joka on kytketty ohjattuun piiriin käyttämällä elektrodeja vastakkaisilla puolilla (viemäröinti ja lähde). Paikka, jolla on erilainen johtavuus, ilmestyy levyn liittämisen jälkeen porttiin. Tulopiiriin liitetty vakiobias-lähde tuottaa risteyksessä estojännitteen.

Vahvistetun pulssin lähde sijaitsee myös tulopiirissä. Kun jännite on muutettu sisääntulossa, vastaava indikaattori p-n-liitoksessa muutetaan. Kerroksen paksuutta ja kanavasiirtymän poikkileikkausalaa kiteessä, joka välittää varautuneiden elektronien virtaa, muutetaan. Kanavan leveys riippuu tyhjennysalueen (portin alla) ja substraatin välisestä tilasta. Säätövirtaa alku- ja loppupisteissä ohjataan muuttamalla tyhjennysalueen leveyttä.

MIS-transistorille on ominaista se, että sen portti on erotettu eristyksellä kanavakerroksesta. Seostettuja kohtia, joilla on päinvastainen etumerkki, luodaan puolijohdekiteeseen, jota kutsutaan substraatiksi. Niihin on asennettu johtimet - viemäri ja lähde, joiden välissä dielektri sijaitsee alle mikronin etäisyydellä. Eristimeen kiinnitetään metallielektrodi – portti. Tuloksena olevan metallin, dielektrisen kerroksen ja puolijohteen sisältävän rakenteen vuoksi transistoreille annetaan lyhenne MIS.

Suunnittelu ja toimintaperiaate aloittelijoille

Tekniikat eivät toimi vain sähkövarauksella, vaan myös magneettikentällä, valokvanteilla ja fotoneilla. Transistorin toimintaperiaate on tilat, joiden välillä laite vaihtaa. Vastapäätä pieni ja iso signaali, avoin ja suljettu tila - tämä on kaksinkertainen työ laitteet.

Yhdessä koostumuksessa olevan puolijohdemateriaalin kanssa, jota käytetään yksikiteisenä, paikoin seostettuna, transistorilla on rakenteessa:

• metalli johdot;
• dielektriset eristeet;
• transistorin kotelo lasista, metallista, muovista, metallikeramiikasta.

Ennen bipolaaristen tai polaaristen laitteiden keksimistä, elektronisia tyhjiöputket kuten aktiivisia elementtejä. Niille kehitettyjä piirejä käytetään modifioinnin jälkeen tuotannossa puolijohdelaitteet. Ne voitaisiin kytkeä kuin transistori ja käyttää, koska monet toiminnalliset ominaisuudet valaisimet soveltuvat kenttälajien työn kuvaamiseen.

Edut ja haitat lamppujen korvaamisesta transistoreilla

Transistorien keksintö on täytäntöönpanoa stimuloiva tekijä innovatiivisia teknologioita elektroniikassa. Verkossa käytetään nykyaikaisia ​​puolijohdeelementtejä; vanhoihin putkipiireihin verrattuna tällaisella kehityksellä on etuja:

• pienet mitat ja kevyt paino, mikä on tärkeää pienoiselektroniikassa;
• kyky soveltaa automatisoituja prosesseja laitteiden ja ryhmävaiheiden tuotannossa, mikä vähentää kustannuksia;
• pienikokoisten virtalähteiden käyttö matalan jännitteen tarpeen vuoksi;
• välitön käynnistys, katodilämmitystä ei tarvita;
• lisääntynyt energiatehokkuus vähentyneen tehohäviön vuoksi;
• lujuus ja luotettavuus;
• koordinoitua vuorovaikutusta lisäelementtejä verkossa;
• tärinän ja iskujen kestävyys.

Haitat ilmenevät seuraavissa säännöksissä:

• piitransistorit eivät toimi yli 1 kW:n jännitteillä, lamput toimivat yli 1-2 kW:n arvoilla;
• käytettäessä transistoreita suuritehoisissa radiolähetysverkoissa tai mikroaaltolähettimissä, rinnakkain kytkettyjen pienitehoisten vahvistimien sovittaminen vaaditaan;
• haavoittuvuus puolijohdeelementtejä sähkömagneettisen signaalin vaikutukselle;
• herkkä reaktio kosmisille säteille ja säteilylle, mikä edellyttää säteilyä kestävien mikropiirien kehittämistä tässä suhteessa.

Kytkentäkaaviot

Toimiakseen yhdessä piirissä transistori vaatii 2 lähtöä tulossa ja lähdössä. Lähes kaikissa puolijohdelaitteissa on vain 3 liitäntäpistettä. Päästäksesi pois vaikeasta tilanteesta, yksi päistä on määritetty yhteiseksi. Tämä johtaa kolmeen yleiseen yhteysmalliin:

• bipolaariselle transistorille;
• napainen laite;
• avoimella viemärillä (keräimellä).

Bipolaarinen moduuli on kytketty yhteiseen emitteriin sekä jännitteen että virran (CE) vahvistusta varten. Muissa tapauksissa hän on samaa mieltä päätelmistä digitaalinen siru kun ulkoisen piirin ja sisäisen kytkentäsuunnitelman välillä on korkea jännite. Näin muodostat yhteyden yhteinen keräilijä, ja havaitaan vain virran kasvu (OK). Jos jännitettä on lisättävä, elementti viedään sisään yhteinen perusta(NOIN). Tämä vaihtoehto toimii hyvin yhdistetyissä kaskadipiireissä, mutta sitä käytetään harvoin yhden transistorin projekteissa.

Piiriin sisältyvät MIS-lajikkeiden kenttäpuolijohdelaitteet, jotka käyttävät p-n-liitosta:

• yhteisellä emitterillä (COM) - liitäntä, joka on samanlainen kuin bipolaarinen OE-moduuli
• yhdellä uloskäynnillä (OS) - OK-tyyppinen suunnitelma;
• nivelsulkimella (OZ) - samanlainen kuvaus OB: sta.

Avoimessa suunnitelmassa transistori on kytketty yhteiseen emitteriin osana mikropiiriä. Keräinliitintä ei ole kytketty moduulin muihin osiin, ja kuorma siirtyy ulkoiseen liittimeen. Jännitteen voimakkuuden ja kollektorivirran valinta tehdään projektin asennuksen jälkeen. Avoimet tyhjennyslaitteet toimivat piireissä, joissa on tehokkaat lähtöportaat, väyläajurit, logiikkapiirejä TTL.

Mihin transistoreja käytetään?

Sovellusalue on rajattu riippuen laitetyypistä - bipolaarinen moduuli tai kenttä. Miksi transistoreita tarvitaan? Jos tarvitaan pientä virtaa esimerkiksi digitaalisissa suunnitelmissa, käytetään kenttätyyppejä. Analogiset piirit saavuttaa korkea vahvistuslineaarisuus erilainen valikoima syöttöjännite ja lähtöparametrit.

Bipolaaristen transistorien sovellusalueita ovat vahvistimet, niiden yhdistelmät, ilmaisimet, modulaattorit, transistorilogistiikkapiirit ja logiikkatyyppiset invertterit.

Transistoreiden käyttöpaikat riippuvat niiden ominaisuuksista. Ne toimivat kahdessa tilassa:

• vahvistusjärjestyksessä lähtöpulssin muuttaminen ohjaussignaalin pienillä poikkeamilla;
• avainsäädössä, joka ohjaa virransyöttöä kuormille alhaisella tulovirralla, transistori on täysin suljettu tai auki.

Puolijohdemoduulin tyyppi ei muuta sen toimintaolosuhteita. Lähde on kytketty kuormaan, kuten kytkimeen, äänivahvistimeen, valaisin, tämä voi olla elektroninen anturi tai voimakas lähellä oleva transistori. Virran avulla kuormituslaitteen toiminta alkaa, ja transistori kytketään asennuksen ja lähteen väliseen piiriin. Puolijohdemoduuli rajoittaa yksikköön syötettävän energian määrää.

Transistorin lähdön resistanssi muunnetaan ohjausjohtimen jännitteen mukaan. Virta ja jännite piirin alussa ja lopussa muuttuvat ja kasvavat tai laskevat ja riippuvat transistorin tyypistä ja siitä, miten se on kytketty. Ohjatun tehonsyötön ohjaus johtaa virran kasvuun, tehopulssiin tai jännitteen nousuun.

Molempia transistoreita käytetään seuraavissa tapauksissa:

1. Digitaalisissa säännöissä. Digital-to-analog converter (DAC) -muuntimiin perustuvien digitaalisten vahvistuspiirien kokeellisia suunnitelmia on kehitetty.
2. Pulssigeneraattoreissa. Yksikkötyypistä riippuen transistori toimii avaimessa tai lineaarinen järjestys toistaa suorakulmaisia ​​tai mielivaltaisia ​​signaaleja, vastaavasti.
3. Elektronisissa laitteistoissa. Tietojen ja ohjelmien suojaaminen varkauksilta, laittomalta hakkeroinnilta ja käytöltä. Toiminta tapahtuu näppäintilassa, virran voimakkuutta ohjataan analogisessa muodossa ja säädetään pulssin leveyden avulla. Transistoreja käytetään sähkömoottorikäytöissä ja pulssijännitteen stabilaattoreissa.

Yksikiteiset puolijohteet ja silmukan avaus- ja sulkemismoduulit lisäävät tehoa, mutta toimivat vain kytkiminä. SISÄÄN digitaaliset laitteet kenttätyyppisiä transistoreita käytetään taloudelliset moduulit. Integroitujen kokeiden käsitteen valmistusteknologiat sisältävät transistorien tuotannon yhdellä piisirulla.

Sirujen miniatyrisointi johtaa nopeampiin tietokoneisiin, pienempään virrankulutukseen ja pienempään lämmöntuotantoon.

Elektroniikka ympäröi meitä kaikkialla. Mutta melkein kukaan ei ajattele, kuinka tämä koko asia toimii. Se on itse asiassa melko yksinkertaista. Juuri tätä yritämme näyttää tänään. Aloitetaan tästä tärkeä elementti, kuten transistori. Kerromme sinulle, mikä se on, mitä se tekee ja miten transistori toimii.

Mikä on transistori?

Transistori- puolijohdelaite, joka on suunniteltu ohjaamaan sähköisku.

Missä transistoreita käytetään? Kyllä kaikkialla! Lähes mikään nykyaikainen sähköpiiri ei tule toimeen ilman transistoreita. Niitä käytetään laajasti tuotannossa tietokone teknologia, ääni- ja videolaitteet.

Ajat kun Neuvostoliiton mikropiirit olivat maailman suurimmat, ovat kuluneet, ja nykyaikaisten transistorien koko on hyvin pieni. Pienimmät laitteet ovat siis nanometrin luokkaa!

Konsoli nano- tarkoittaa arvoa luokkaa 10 miinus yhdeksänteen potenssiin.

On kuitenkin myös jättimäisiä yksilöitä, joita käytetään pääasiassa energia- ja teollisuusaloilla.

Olla olemassa erilaisia ​​tyyppejä transistorit: bipolaarinen ja polaarinen, suora ja käänteinen johtuminen. Näiden laitteiden toiminta perustuu kuitenkin samaan periaatteeseen. Transistori on puolijohdelaite. Kuten tiedetään, puolijohteessa varauksen kantajat ovat elektroneja tai reikiä.

Ylimääräisiä elektroneja sisältävä alue on merkitty kirjaimella n(negatiivinen), ja reiän johtavuuden omaava alue on s(positiivinen).

Miten transistori toimii?

Jotta kaikki olisi hyvin selvää, katsotaanpa työtä bipolaarinen transistori (suosituin tyyppi).

(jäljempänä yksinkertaisesti transistori) on puolijohdekide (useimmiten käytetty). piitä tai germanium), jaettu kolmeen vyöhykkeeseen, joilla on erilainen sähkönjohtavuus. Alueet on nimetty vastaavasti keräilijä, pohja Ja säteilijä. Transistorin laite ja sen kaavamainen esitys on esitetty alla olevassa kuvassa

Erottele eteenpäin ja taaksepäin johtavat transistorit. P-n-p-transistoreja kutsutaan eteenpäinjohtaviksi transistoreiksi ja n-p-n-transistoreiksi käänteisjohtotransistoreiksi.

Puhutaanpa nyt transistorien kahdesta toimintatilasta. Itse transistorin toiminta on samanlainen kuin vesihanan tai venttiilin toiminta. Vain veden sijasta on sähkövirtaa. Transistorilla on kaksi mahdollista tilaa - toiminta (transistori auki) ja lepotila (transistori kiinni).

Mitä se tarkoittaa? Kun transistori on kytketty pois päältä, sen läpi ei kulje virtaa. Avoimessa tilassa, kun pieni ohjausvirta syötetään kantaan, transistori avautuu ja korkea virta alkaa virrata emitteri-keräimen läpi.

Fyysiset prosessit transistorissa

Ja nyt lisää siitä, miksi kaikki tapahtuu tällä tavalla, eli miksi transistori avautuu ja sulkeutuu. Otetaan bipolaarinen transistori. Anna sen olla n-p-n transistori.

Jos liität virtalähteen kollektorin ja emitterin väliin, kollektorin elektronit alkavat vetää positiivista, mutta kollektorin ja emitterin välillä ei ole virtaa. Tätä haittaavat pohjakerros ja itse emitterikerros.

Jos liität lisälähteen kannan ja emitterin väliin, elektronit emitterin n-alueelta alkavat tunkeutua kanta-alueelle. Tämän seurauksena pohja-alue rikastuu vapailla elektroneilla, joista osa yhdistyy reikiin, osa virtaa pohjan plussaan ja osa (useimmat) menee keräilijälle.

Siten transistori osoittautuu avoimeksi ja emitteri-kollektorivirta kulkee siinä. Jos perusjännitettä nostetaan, myös kollektori-emitterivirta kasvaa. Lisäksi pienellä ohjausjännitteen muutoksella havaitaan merkittävä kasvu kollektori-emitterin läpi kulkevassa virrassa. Tähän vaikutukseen perustuu transistorien toiminta vahvistimissa.

Se on pähkinänkuoressa transistorien toiminnan ydin. Sinun on laskettava tehovahvistin käyttämällä bipolaarisia transistoreja yön yli tai suoritettava laboratoriotyöt tutkia transistorin toimintaa? Tämä ei ole ongelma edes aloittelijalle, jos käytät opiskelijapalvelumme asiantuntijoiden apua.

Ota rohkeasti yhteyttä ammattiapua sellaisia tärkeitä asioita kuin opiskelu! Ja nyt kun sinulla on jo käsitys transistoreista, suosittelemme rentoutumaan ja katsomaan Kornin videon "Twisted transistor"! Päätät esimerkiksi ottaa yhteyttä kirjeenvaihto-opiskelijaan.

Joka vuosi niitä on enemmän ja enemmän sähköisiä keinoja, ja ne hajoavat usein. Korjauksiin käytetään paljon rahaa, joskus jopa 50 prosenttia laitteen hinnasta. Ja mikä ärsyttävää on, että jotkin näistä häiriöistä voitaisiin korjata itse, jos olisit perustieto siitä, miten transistori toimii. Miksi hän? Juuri transistorit epäonnistuvat useimmiten.

Transistorien tyypit

Jotta transistorin toiminnan ymmärtäminen olisi helpompaa, sinulla on oltava siitä käsitys. Se on puolijohde, joka osoittaa sen kyvyn johtaa virtaa yhteen suuntaan eikä toiseen. Tällaisten ominaisuuksien saavuttamiseksi käytämme eri tavoilla valmistus. Kaikki nämä laitteet on toiminnan luonteensa vuoksi jaettu kahteen ryhmään:

1. kaksisuuntainen mieliala
2. napainen

Vaikka molemmat kuuluvat samaan luokkaan - transistorit, niissä tapahtuvat prosessit ovat hyvin erilaisia.

Kaksisuuntainen mieliala

Elektronien liikettä suljetussa piirissä kutsutaan sähkövirraksi. Karkeasti sanottuna mitä enemmän elektroneja, sitä suurempi virta. Jos atomi luovuttaa elektroneja, se varautuu positiivisesti ja päinvastoin, houkuttelemalla ylimääräisiä elektroneja, se varautuu negatiivisesti.

Kun piiiin ja germaniumiin lisätään epäpuhtauksia, niistä tulee tarvittava materiaali, josta valmistetaan bipolaarisia transistoreita.

Bipolar ovat elektronisia laitteita, jotka koostuvat kahdesta kerroksesta, joilla on eri lataukset.. Lisäksi kahdella äärimmäisellä on sama varaus. Kerrosta, jolla on positiivinen varaus, kutsutaan nimellä "p" ja negatiivista "n". Tässä suhteessa erotetaan seuraavat tyypit:

• p-n-p
• n-p-n

Näiden kerrosten välistä rajaa kutsutaan siirtymäksi. Kahden siirtymän erottamaa sisäaluetta kutsutaan pohjaksi. Kahta ulompaa aluetta kutsutaan emitteriksi ja kollektoriksi. Yksikide on valmistettu siten, että yksi ulompi alue välittää energian kantajia pohjalle ja sitä kutsutaan emitteriksi. Toinen ulkopuolinen alue kerää nämä tiedot, ja sitä kutsutaan keräilijäksi.

Sähkökaaviossa kaksinapainen transistori on merkitty ympyrän muodossa, jonka sisään piirretään viiva, ja kolme suoraa linjaa lähestyy sitä. Toinen lähestyy 90 asteen kulmassa ja merkitsee alustaa, kaksi muuta ovat kalteva. Yksi nuolella osoittaa emitterin, toinen - keräilijän. Itse laitteessa on yleensä kolme näitä alueita vastaavia liittimiä.

Ala

Toista tyyppiä kutsutaan kenttä- tai unipolaariseksi. Toisin kuin bipolaarinen p-n siirtyminen toimii eri tavalla. Sen yksikiteellä on homogeeninen koostumus. Kanava, jonka kautta energiankantajat liikkuvat, voi olla reikäinen tai elektroninen. Reikäkantajassa positiivisesti varautuneet liikkumattomat ionit ovat kantaja, kun taas elektronien kantajassa ne ovat negatiivisesti varautuneita. Nämä kanavat on myös merkitty kirjaimilla "p" ja "n" vastaavasti.

Tämän kanavan ympärille ja melkein koko pituudelle ruiskutetaan ja istutetaan vastakkaisen napaisuuden ioneja.. Tätä aluetta kutsutaan portiksi, ja se säätelee kanavan johtavuutta. Kanavan reunaa, jonka kautta varautuneet hiukkaset tulevat kiteen, kutsutaan lähteeksi ja jonka kautta ne poistuvat kiteestä, kutsutaan viemäriksi.

Sähköisten ominaisuuksien parantamiseksi metallikanavan ja portin väliin lisättiin eriste. Jos luokittelemme transistorit rakenteen mukaan, voimme erottaa kaksi perhettä:

• MOS (näihin voi kuulua myös MOS - metallioksidi-johde)

MDC on lyhenne sanoista metalli-dielektrinen johdin. Tämä on kenttä. Uusi JGBT-transistori yhdistää bipolaaritransistorin edut, mutta siinä on eristetty hila.

Toimintaperiaate

Yksi monimutkaisista radioelementeistä on transistori. Sen toimintaperiaate tiivistyy seuraavaan:

• säätö
• saada
• sukupolvi

Bipolaarisilla on enemmän tehoa ja ne toimivat korkeat taajuudet. Jos kuitenkin tarvitset laajan valikoiman vahvistusta, et tule toimeen ilman kenttävahvistusta.

Kenttätyöt

Katsotaanpa kuinka transistori toimii. Aloittelevien radioamatöörien on vaikea ymmärtää kaikkia näitä siirtymiä. Näytä transistorin toimintaperiaate yksinkertaisella kielellä, kiinnitä huomiota seuraavaan esimerkkiin.

Venttiilityyppinen vesihana pystyy muuttamaan vedenpainetta erittäin tasaisesti. Tämä saavutetaan vaihtamalla läpimenoaukkoa asteittain. Kenttätransistorin toiminta perustuu samaan periaatteeseen.

Portti ympäröi käytävää. Kun siihen kytketään estojännite, sähkökenttä ikään kuin puristaa kulkua, mikä vähentää varautuneiden hiukkasten virtausta. Aivan kuten hanaa suljettaessa on käytettävä pientä voimaa, sulkimen teho pääkanavaan verrattuna on hyvin pieni. Samankaltaisuus on myös se, että pienillä portin jännitteen muutoksilla myös käytävän poikkileikkaus muuttuu hieman.

Miten kaksisuuntainen mieliala toimii?

Bipolaarisen laitteen toiminta eroaa jonkin verran kenttälaitteen toiminnasta.. Ensinnäkin varautuneiden hiukkasten liikkeen hallintamenetelmä eroaa. Kenttätyyppi käyttää sähkökenttää, kun taas bipolaarinen käyttää virtaa kannan ja emitterin välillä.

Laitteen tyypistä riippuen kaavion emitterin nuoli on joko suunnattu kantaa kohti, silloin tämä on tyyppiä p-n-p, tai poispäin alustasta, silloin se on n-p-n. Kun sama jännite kytketään näihin liittimiin ("p" on kytketty "+" ja "n" on kytketty "-"), syntyy virtaa emitteri-kantapiiriin. Kantaan ilmestyy enemmän varauksenkuljettajia ja mitä suurempi virta tässä piirissä on, sitä enemmän niistä tulee.

Käänteinen jännite syötetään kollektoriin, eli "-" on kytketty "p":iin ja "+" on kytketty "n". Koska emitterin ja kollektorin välillä on potentiaaliero, näiden liittimien väliin ilmestyy virta. Mitä enemmän varauksenkuljettajia pohjassa on, sitä suurempi se on.

Kun emitteriin ja kantaan kytketään vastakkaisen etumerkin virtalähde, virta pysähtyy ja transistori sulkeutuu. Mikä auttaa ymmärtämään paremmin transistorin toimintaa? Nukkeille on tärkeää ymmärtää yksi totuus. Jos emitteri-kantaliitos on auki (tasajännite on kytketty), itse laite on auki, muuten se on kiinni.

Varotoimenpiteet

Kenttätransistorit ovat erittäin herkkiä kohonneelle jännitteelle. Niiden kanssa työskennellessä on välttämätöntä estää staattisen jännitteen joutuminen kosketuksiin niiden kanssa. Tämä voidaan saavuttaa käyttämällä maadoitettua rannerengasta. Analogia valittaessa on tärkeää ottaa huomioon paitsi käyttöjännite, mutta myös sallittu virta. Ja jos laite toimii taajuustilassa, niin sen taajuus.

Tarvittavat selitykset on annettu, mennään asiaan.

Transistorit. Määritelmä ja historia

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

Kenttätransistorit keksittiin ensimmäisinä (1928), ja bipolaaritransistorit ilmestyivät vuonna 1947 Bell Labsissa. Ja se oli liioittelematta elektroniikan vallankumous.

Hyvin nopeasti transistorit korvasivat tyhjiöputket erilaisissa elektronisissa laitteissa. 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 eroavat sovellusalueilta. Kaksinapaisia ​​käytetään pääasiassa analogisessa tekniikassa ja kenttälaitteita - digitaalitekniikassa.

Ja lopuksi: kaikkien transistorien pääsovellusalue- saada heikko signaali johdosta lisälähde ravitsemus.

Bipolaarinen transistori. Toimintaperiaate. Pääasialliset tunnusmerkit

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 p-n-risteyksissä tapahtuu? Suuremman varmuuden vuoksi harkitsemme n-p-n-transistoria. P-n-p:ssä kaikki on samanlaista, vain sana "elektroni" 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. Täten, tukiasemassa vastaanotettu heikko signaali vahvistetaan. Jälleen kerran suuri muutos kollektorivirrassa on suhteellinen heijastus perusvirran pienestä muutoksesta.

Muistan, että bipolaaritransistorin toimintaperiaate selitettiin luokkatoverilleni 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 useita muita 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 kun tulosignaalin taajuus kasvaa, vahvistus pienenee. Tämä johtuu siitä, että tärkeimpien fyysisten prosessien esiintymisaika (kantoaaltojen liikkumisaika emitteristä kollektoriin, kapasitiivisten esteliitosten varaus ja purkautuminen) tulee oikeassa suhteessa tulosignaalin muutosjaksoon. . Nuo. 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
• ajallaan
• käänteinen kollektorivirta
• suurin sallittu virta

Ehdollinen n-p-n merkintä ja pnp-transistorit 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 auki/suljettuja yhdistelmiä p-n liitokset, joista jokainen edustaa erillistä transistorin toimintatilaa.

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. Siksi kyllästystilassa olevaa 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 tehtyjen 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), yhteisellä kollektorilla (OC) ja yhteisellä kannalla (CB). 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-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, ulostulojännite 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 liitäntää käytetään sovittamaan transistorin portaat tai kun tulosignaalilähteellä on korkea tuloimpedanssi (esimerkiksi 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.
Kuitenkaan (kiitos huomautuksesta) tätä ei suositella bipolaaristen transistorien tapauksessa. 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 ne toimivat näppäintilassa, syntyy neliöaaltosignaali, ja jos vahvistustilassa, niin signaali vapaa muoto, ohjaustoiminnosta riippuen.

Merkintä

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

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

Tunnisteet:

• transistorit
• bipolaariset transistorit
• elektroniikka

Lisää tageja

Terveisiä 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 tarkastellaan yksinomaan bipolaarisia transistoreita kenttäefektitransistorit Kerron sinulle 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 päälle sähkökaaviot ne näyttävät yksinkertaisilta ja aina samanlaisilta. Ja kaikki tämä graafinen loisto näyttää suunnilleen tältä.

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

Lisäksi bipolaarisissa transistoreissa voi olla eri tyyppiä 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 "kantoaalto" sähkövaraus(elektroneja tai "reikiä"). Nuo. 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. Uskon, 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 pohjan alueella).

Vasemmalla on p-n-p-tyypin transistorin kuva, testattaessa tulee tunne (yleismittarin lukemien kautta), että edessäsi on kaksi diodia, jotka on yhdistetty yhdestä pisteestä katodeillaan. varten npn transistori tyyppiset 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, 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 todellista työtä transistori, 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 suljettu, tämä voi tapahtua, kun kanta-emitterijännite ei ole riittävä. Seurauksena on, että kantavirtaa ei ole, eikä myöskään kollektorivirtaa.
2. Transistorin aktiivinen tila- Tämä normaalitila transistorin toiminta. 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 sitä on tarpeen ohjata voimakas kuorma mikro-ohjaimen kautta. 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 virroilla on merkitystä. 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 minimiarvo transistorin vahvistus on 10, jolloin transistorin avaamiseksi 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 valmis.

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.

Lamppu 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 näppäintila työ on eräänlainen jännitesignaalin 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 jännitettä meille.

"Mitä järkeä sitten on kytkeä transistori päälle tällä tavalla?" kysyt. 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, 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 paljon mielenkiintoisia ja hyödyllisiä asioita odottaa sinua edelleen.

Toivotan 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!