Radio-elektronisch element van halfgeleidermateriaal met behulp van ingangssignaal creëert, versterkt, verandert impulsen in geïntegreerde schakelingen en systemen voor het opslaan, verwerken en verzenden van informatie. Een transistor is een weerstand waarvan de functies worden geregeld door de spanning tussen de emitter en de basis of de bron en de poort, afhankelijk van het type module.

Soorten transistors

Converters worden veel gebruikt in de digitale en analoge IC-productie om de statische consumentenstroom op te heffen en een verbeterde lineariteit te bereiken. De typen transistors verschillen doordat sommige worden bestuurd door de spanning te veranderen, terwijl andere worden bestuurd door de stroom te veranderen.

Veldmodules werken met een verhoogde DC-weerstand; hoogfrequente transformatie verhoogt de energiekosten niet. Als we het hebben over wat een transistor is in eenvoudige woorden, dan is dit een module met een hoge versterkingslimiet. Dit kenmerk is groter bij veldsoorten dan bij bipolaire typen. De eerste hebben geen resorptie van ladingsdragers, wat het werk versnelt.

Veldveldhalfgeleiders worden vaker gebruikt vanwege hun voordelen ten opzichte van bipolaire typen:

• krachtige ingangsweerstand bij gelijkstroom en hoge frequentie, dit vermindert energieverlies voor controle;
• gebrek aan accumulatie van minderheidselektronen, wat de werking van de transistor versnelt;
• overdracht van mobiele deeltjes;
• stabiliteit onder temperatuurafwijkingen;
• klein geluid door gebrek aan injectie;
• laag stroomverbruik tijdens bedrijf.

De typen transistors en hun eigenschappen bepalen hun doel. Het verwarmen van een bipolaire omvormer verhoogt de stroom langs het pad van de collector naar de emitter. Ze hebben een negatieve weerstandscoëfficiënt en bewegende dragers stromen vanuit de emitter naar het verzamelapparaat. Dunne basis gescheiden door p-n-overgangen, en de stroom ontstaat alleen wanneer mobiele deeltjes zich ophopen en in de basis worden geïnjecteerd. Sommige ladingsdragers worden opgevangen door de aangrenzende pn-overgang en versneld, zo worden de transistorparameters berekend.

Veldeffecttransistoren hebben nog een soort voordeel dat voor dummies moet worden vermeld. Ze zijn parallel geschakeld zonder de weerstand gelijk te maken. Voor dit doel worden weerstanden niet gebruikt, omdat de indicator automatisch toeneemt als de belasting verandert. Om een ​​hoge schakelstroomwaarde te verkrijgen, wordt een complex van modules samengesteld, dat wordt gebruikt in omvormers of andere apparaten.

Het kan niet parallel worden aangesloten; de bepaling van functionele parameters leidt tot de detectie van een thermische storing van onomkeerbare aard. Deze eigenschappen zijn geassocieerd met technische kwaliteiten eenvoudig p-n-kanalen. De modules zijn parallel verbonden met behulp van weerstanden om de stroom in de emittercircuits gelijk te maken. Afhankelijk van de functionele kenmerken en individuele details omvat de classificatie van transistors bipolaire en veldeffecttypen.

Bipolaire transistoren

Bipolaire ontwerpen worden vervaardigd als halfgeleiderapparaten met drie geleiders. Elke elektrode bevat lagen met p-geleiding van gaten of n-geleiding van onzuiverheid. De keuze van de laagconfiguratie is bepalend p-n-p-uitgave of n-p-n-type apparaten. Wanneer het apparaat is ingeschakeld, worden verschillende soorten ladingen tegelijkertijd overgedragen door gaten en elektronen, en zijn er 2 soorten deeltjes betrokken.

Dragers bewegen dankzij het diffusiemechanisme. Atomen en moleculen van een stof dringen door in het intermoleculaire rooster van het aangrenzende materiaal, waarna hun concentratie over het hele volume gelijk wordt gemaakt. De overdracht vindt plaats vanuit gebieden met hoge afdichting naar plaatsen met een lage inhoud.

Elektronen planten zich ook voort onder invloed van een krachtveld rond deeltjes wanneer legeringsadditieven ongelijkmatig in de basismassa zijn opgenomen. Om de werking van het apparaat te versnellen, is de op de middelste laag aangesloten elektrode dun gemaakt. De buitenste geleiders worden de emitter en de collector genoemd. De sperspanningskarakteristiek van de overgang is niet belangrijk.

Veldeffecttransistoren

De veldeffecttransistor bestuurt de weerstand met behulp van het elektrische dwarsveld dat wordt gegenereerd door de aangelegde spanning. De plaats van waaruit elektronen het kanaal binnenkomen, wordt de bron genoemd, en de afvoer verschijnt als het laatste punt waar ladingen binnenkomen. De stuurspanning gaat door een geleider die de poort wordt genoemd. Apparaten zijn onderverdeeld in 2 typen:

• met controle p-n-overgang;
• MIS-transistoren met geïsoleerde poort.

Apparaten van het eerste type bevatten een halfgeleiderwafel die is verbonden met een gecontroleerd circuit met behulp van elektroden aan weerszijden (drain en source). Een plaats met een ander type geleidbaarheid verschijnt na het aansluiten van de plaat op de poort. Een constante voorspanningsbron die in het ingangscircuit is geplaatst, produceert een blokkeerspanning op de kruising.

De bron van de versterkte puls bevindt zich ook in het ingangscircuit. Na het veranderen van de spanning aan de ingang wordt de overeenkomstige indicator op de pn-overgang getransformeerd. De dikte van de laag en het dwarsdoorsnedeoppervlak van de kanaalovergang in het kristal, dat een stroom geladen elektronen doorlaat, zijn gewijzigd. De kanaalbreedte hangt af van de ruimte tussen het uitputtingsgebied (onder de poort) en het substraat. De stuurstroom bij het begin- en eindpunt wordt geregeld door de breedte van het uitputtingsgebied te veranderen.

De MIS-transistor wordt gekenmerkt door het feit dat de poort door isolatie is gescheiden van de kanaallaag. In het halfgeleiderkristal worden gedoteerde plaatsen met het tegenovergestelde teken gecreëerd, het substraat genoemd. Er zijn geleiders op geïnstalleerd - afvoer en bron, waartussen een diëlektricum zich bevindt op een afstand van minder dan een micron. Op de isolator wordt een metalen elektrode – een poort – aangebracht. Vanwege de resulterende structuur die een metaal, een diëlektrische laag en een halfgeleider bevat, krijgen transistors de afkorting MIS.

Ontwerp en werkingsprincipe voor beginners

Technologieën werken niet alleen met de lading van elektriciteit, maar ook met een magnetisch veld, lichtkwanta en fotonen. Het werkingsprincipe van een transistor zijn de toestanden waartussen het apparaat schakelt. Tegenover kleine en groot signaal, open en gesloten staat - dit is dubbel werk apparaten.

Samen met het halfgeleidermateriaal in de compositie, gebruikt in de vorm van een enkel kristal, op sommige plaatsen gedoteerd, heeft de transistor in zijn ontwerp:

• metalen draden;
• diëlektrische isolatoren;
• transistorbehuizing van glas, metaal, kunststof, metaalkeramiek.

Vóór de uitvinding van bipolaire of polaire apparaten, elektronisch vacuüm buizen in de vorm actieve elementen. De voor hen ontwikkelde circuits worden, na aanpassing, gebruikt in de productie halfgeleider apparaten. Ze kunnen als een transistor worden aangesloten en sinds velen worden gebruikt functionele kenmerken lampen zijn geschikt om het werk van veldsoorten te beschrijven.

Voor- en nadelen van het vervangen van lampen door transistors

De uitvinding van transistoren is een stimulerende factor voor de implementatie innovatieve technologieën op het gebied van elektronica. Het netwerk maakt gebruik van moderne halfgeleiderelementen; vergeleken met oude buiscircuits hebben dergelijke ontwikkelingen voordelen:

• kleine afmetingen en laag gewicht, wat belangrijk is voor miniatuurelektronica;
• de mogelijkheid om geautomatiseerde processen toe te passen bij de productie van apparaten en groepsfasen, waardoor de kosten worden verlaagd;
• het gebruik van kleine stroombronnen vanwege de behoefte aan lage spanning;
• onmiddellijk inschakelen, geen kathodeverwarming vereist;
• verhoogde energie-efficiëntie als gevolg van verminderde vermogensdissipatie;
• sterkte en betrouwbaarheid;
• gecoördineerde interactie met aanvullende elementen online;
• weerstand tegen trillingen en schokken.

Nadelen komen tot uiting in de volgende bepalingen:

• siliciumtransistors werken niet bij spanningen boven 1 kW, lampen zijn effectief bij waarden boven 1-2 kW;
• bij gebruik van transistors in radio-omroepnetwerken met hoog vermogen of microgolfzenders is het matchen van parallel geschakelde versterkers met laag vermogen vereist;
• kwetsbaarheid halfgeleiderelementen aan de invloed van een elektromagnetisch signaal;
• gevoelige reactie op kosmische straling en straling, waarvoor in dit opzicht de ontwikkeling van stralingsbestendige microschakelingen vereist is.

Verbindingsschema's

Om in één circuit te kunnen werken, heeft een transistor 2 uitgangen aan de ingang en uitgang nodig. Bijna alle soorten halfgeleiderapparaten hebben slechts 3 aansluitpunten. Om uit een moeilijke situatie te komen, wordt een van de uiteinden als gebruikelijk toegewezen. Dit leidt tot 3 veel voorkomende verbindingsschema's:

• voor bipolaire transistor;
• polair apparaat;
• met open afvoer (collector).

De bipolaire module is aangesloten op een gemeenschappelijke emitter voor zowel spannings- als stroomversterking (CE). In andere gevallen is hij het eens met de conclusies digitale chip wanneer er een hoge spanning is tussen het externe circuit en het interne aansluitschema. Zo maak je verbinding met gemeenschappelijke verzamelaar, en er wordt alleen een toename van de stroom (OK) waargenomen. Als een spanningsverhoging nodig is, wordt het element geïntroduceerd gemeenschappelijke basis(OVER). Deze optie werkt goed in samengestelde cascadecircuits, maar wordt zelden gebruikt in projecten met één transistor.

Veldhalfgeleiderapparaten van MIS-variëteiten en die een pn-overgang gebruiken, zijn opgenomen in het circuit:

• met een gemeenschappelijke zender (COM) - een verbinding vergelijkbaar met een OE-module van het bipolaire type
• met een enkele uitgang (OS) - OK-typeplan;
• met een gezamenlijke sluiter (OZ) - een vergelijkbare beschrijving van OB.

In open-drain-plannen is de transistor verbonden met een gemeenschappelijke emitter als onderdeel van de microschakeling. De collectorterminal is niet verbonden met andere delen van de module en de belasting gaat naar de externe connector. De keuze van de spanningsintensiteit en collectorstroom wordt gemaakt na installatie van het project. Open drain-apparaten werken in circuits met krachtige eindtrappen, busdrivers, logische circuits TTL.

Waar worden transistoren voor gebruikt?

Het toepassingsgebied wordt afgebakend afhankelijk van het type apparaat: bipolaire module of veld. Waarom zijn transistoren nodig? Als er bijvoorbeeld in digitale plannen een lage stroomsterkte vereist is, worden veldtypen gebruikt. Analoge circuits bereik een hoge versterkingslineariteit met ander bereik voedingsspanning en uitgangsparameters.

Toepassingsgebieden voor bipolaire transistors zijn versterkers, hun combinaties, detectoren, modulators, logistieke transistorcircuits en logische omvormers.

De plaatsen waar transistors worden gebruikt, zijn afhankelijk van hun kenmerken. Ze werken in 2 modi:

• in versterkingsvolgorde, het veranderen van de uitgangspuls met kleine afwijkingen van het stuursignaal;
• bij de sleutelregeling, waarbij de voeding naar belastingen bij lage ingangsstroom wordt geregeld, is de transistor volledig gesloten of open.

Het type halfgeleidermodule verandert de bedrijfsomstandigheden niet. De bron is aangesloten op een belasting, zoals een schakelaar, audioversterker, verlichtingsarmatuur, kan dit een elektronische sensor zijn of een krachtige nabijgelegen transistor. Met behulp van stroom begint de werking van het laadapparaat en wordt de transistor verbonden met het circuit tussen de installatie en de bron. De halfgeleidermodule beperkt de hoeveelheid energie die aan de eenheid wordt geleverd.

De weerstand aan de uitgang van de transistor wordt getransformeerd afhankelijk van de spanning op de stuurgeleider. De stroom en spanning aan het begin en einde van het circuit verandert en neemt toe of af en is afhankelijk van het type transistor en hoe deze is aangesloten. Controle van de geregelde voeding leidt tot een toename van de stroom, een vermogenspuls of een toename van de spanning.

Transistors van beide typen worden in de volgende gevallen gebruikt:

1. In digitale regelgeving. Er zijn experimentele ontwerpen ontwikkeld van digitale versterkingscircuits op basis van digitaal-naar-analoog omzetters (DAC's).
2. In pulsgeneratoren. Afhankelijk van het type eenheid werkt de transistor in een sleutel of lineaire volgorde rechthoekig reproduceren of willekeurige signalen respectievelijk.
3. In elektronische hardwareapparaten. Om informatie en programma's te beschermen tegen diefstal, illegaal hacken en gebruik. De bediening vindt plaats in de sleutelmodus, de stroomsterkte wordt analoog geregeld en aangepast met behulp van de pulsbreedte. Transistoren worden gebruikt in elektrische motoraandrijvingen en pulsspanningsstabilisatoren.

Monokristallijne halfgeleiders en modules voor het openen en sluiten van lus verhogen het vermogen, maar functioneren alleen als schakelaars. IN digitale apparaten veldtransistoren worden gebruikt als economische modules. Productietechnologieën in het concept van geïntegreerde experimenten omvatten de productie van transistors op een enkele siliciumchip.

Miniaturisatie van chips leidt tot snellere computers, een lager energieverbruik en minder warmteontwikkeling.

Elektronica omringt ons overal. Maar bijna niemand denkt na over hoe dit hele ding werkt. Het is eigenlijk heel simpel. Dit is precies wat we vandaag zullen proberen te laten zien. Laten we hiermee beginnen belangrijk onderdeel, zoals een transistor. We vertellen je wat het is, wat het doet en hoe de transistor werkt.

Wat is een transistor?

Transistor- een halfgeleiderapparaat ontworpen om te besturen elektrische schok.

Waar worden transistoren gebruikt? Ja overal! Bijna geen enkel modern elektrisch circuit kan zonder transistors. Ze worden veel gebruikt in de productie computertechnologie, audio- en videoapparatuur.

Tijden waarop Sovjet-microcircuits waren de grootste ter wereld, zijn verstreken en de grootte van moderne transistors is erg klein. De kleinste apparaten zijn dus in de orde van een nanometer groot!

Voorvoegsel nano- geeft een waarde aan in de orde van tien tot de min negende macht.

Er zijn echter ook gigantische exemplaren die vooral op het gebied van energie en industrie worden gebruikt.

Er zijn verschillende soorten transistors: bipolaire en polaire, directe en omgekeerde geleiding. De werking van deze apparaten is echter op hetzelfde principe gebaseerd. Een transistor is een halfgeleiderapparaat. Zoals bekend zijn de ladingsdragers in een halfgeleider elektronen of gaten.

Het gebied met overtollige elektronen wordt aangegeven met de letter N(negatief), en het gebied met gatgeleiding is P(positief).

Hoe werkt een transistor?

Om alles heel duidelijk te maken, laten we naar het werk kijken bipolaire transistor (het meest populaire type).

(hierna eenvoudigweg transistor genoemd) is een halfgeleiderkristal (meestal gebruikt). silicium of germanium), verdeeld in drie zones met verschillende elektrische geleidbaarheid. De zones zijn dienovereenkomstig genoemd verzamelaar, baseren En emitter. Het apparaat van de transistor en zijn schematische weergave worden getoond in de onderstaande figuur

Afzonderlijke voorwaartse en achterwaartse geleidingstransistoren. P-n-p-transistors worden voorwaartse geleidingstransistors genoemd, en n-p-n-transistors worden omgekeerde geleidingstransistors genoemd.

Laten we het nu hebben over de twee bedrijfsmodi van transistors. De werking van de transistor zelf is vergelijkbaar met de werking van een waterkraan of klep. Alleen in plaats van water is er elektrische stroom. Er zijn twee mogelijke toestanden van de transistor: in werking (transistor open) en rusttoestand (transistor gesloten).

Wat betekent het? Wanneer de transistor uitgeschakeld is, vloeit er geen stroom door. In de open toestand, wanneer een kleine stuurstroom aan de basis wordt geleverd, opent de transistor en hoge stroom begint door de emitter-collector te stromen.

Fysische processen in een transistor

En nu meer over waarom alles op deze manier gebeurt, dat wil zeggen waarom de transistor opent en sluit. Laten we een bipolaire transistor nemen. Laat het zo zijn n-p-n transistor.

Als je een stroombron aansluit tussen de collector en de emitter, zullen de elektronen van de collector aangetrokken worden door het positieve, maar zal er geen stroom lopen tussen de collector en de emitter. Dit wordt belemmerd door de basislaag en de emitterlaag zelf.

Als je een extra bron aansluit tussen de basis en de emitter, zullen elektronen uit het n-gebied van de emitter in het basisgebied beginnen door te dringen. Als gevolg hiervan zal het basisgebied worden verrijkt met vrije elektronen, waarvan sommige zullen recombineren met gaten, sommige naar de plus van de basis zullen stromen en sommige (de meeste) naar de collector zullen gaan.

De transistor blijkt dus open te zijn en de emitter-collectorstroom vloeit erin. Als de basisspanning wordt verhoogd, zal de collector-emitterstroom ook toenemen. Bovendien wordt bij een kleine verandering in de stuurspanning een significante toename van de stroom door de collector-emitter waargenomen. Het is op dit effect dat de werking van transistors in versterkers is gebaseerd.

Dat is in een notendop de essentie van hoe transistors werken. U moet een eindversterker 's nachts berekenen met behulp van bipolaire transistors, of uitvoeren laboratorium werk de werking van een transistor bestuderen? Zelfs voor een beginner is dit geen probleem als je gebruik maakt van de hulp van onze studentenservicespecialisten.

Neem gerust contact op voor professionele hulp in zulke belangrijke kwesties zoals studeren! En nu je al een idee hebt over transistors, raden we je aan om te ontspannen en de video van Korn “Twisted transistor” te bekijken! Je besluit bijvoorbeeld contact op te nemen met de Correspondentie Student.

Ieder jaar zijn het er steeds meer elektronische middelen, en ze breken vaak. Er wordt veel geld uitgegeven aan reparaties, soms oplopend tot 50 procent van de kosten van het apparaat. En wat vervelend is, is dat sommige van deze storingen zelf kunnen worden verholpen als u dat had gedaan basiskennis over hoe een transistor werkt. Waarom hij? Het zijn transistors die het vaakst falen.

Soorten transistoren

Om het gemakkelijker te maken de werking van een transistor te begrijpen, moet je er een idee van hebben. Het is een halfgeleider, wat aangeeft dat hij stroom in de ene richting kan geleiden en niet in de andere. Om dergelijke kenmerken te bereiken, gebruiken we verschillende manieren productie. Al deze apparaten zijn door hun aard van werking verdeeld in twee groepen:

1. bipolair
2. polair

Hoewel beide tot dezelfde klasse behoren: transistors, zijn de processen die daarin plaatsvinden heel verschillend.

Bipolair

De beweging van elektronen in een gesloten circuit wordt elektrische stroom genoemd. Grof gezegd geldt: hoe meer elektronen, hoe groter de stroom. Als een atoom elektronen afstaat, wordt het positief geladen en omgekeerd, door extra elektronen aan te trekken, wordt het negatief geladen.

Wanneer onzuiverheden aan silicium en germanium worden toegevoegd, worden ze noodzakelijk materiaal, waaruit bipolaire transistors zijn gemaakt.

Bipolair zijn elektronische apparaten die bestaan ​​uit twee lagen met verschillende ladingen.. Bovendien hebben de twee extremen dezelfde lading. De laag met een positieve lading wordt “p” genoemd, en de negatieve laag wordt “n” genoemd. In dit opzicht worden de volgende typen onderscheiden:

• p-n-p
• n-p-n

De grens tussen deze lagen wordt een overgang genoemd. Het binnenste gebied, gescheiden door twee overgangen, wordt de basis genoemd. De twee buitenste gebieden worden de emitter en de collector genoemd. Het enkele kristal is zo gemaakt dat één buitenste gebied energiedragers naar de basis verzendt en de emitter wordt genoemd. Een ander extern gebied verzamelt deze media en wordt de verzamelaar genoemd.

Op het elektrische schema wordt een bipolaire transistor aangegeven in de vorm van een cirkel, waarbinnen een streepje is getekend, en drie rechte lijnen naderen deze. Eén nadert in een hoek van 90 graden en markeert de basis, de andere twee zijn schuin. Degene met de pijl geeft de emitter aan, de andere - de collector. Het apparaat zelf heeft meestal drie aansluitingen die overeenkomen met deze gebieden.

Veld

Het andere type wordt veld of unipolair genoemd. In tegenstelling tot bipolaire p-n transitie werkt anders. Het monokristal heeft een homogene samenstelling. Het kanaal waar energiedragers doorheen bewegen kan hol of elektronisch zijn. In een gatendrager zijn positief geladen immobiele ionen de drager, terwijl ze in een elektronendrager negatief geladen zijn. Deze kanalen worden ook respectievelijk aangeduid met de letters "p" en "n".

Rondom en vrijwel over de gehele lengte van dit kanaal worden ionen met tegengestelde polariteit geïnjecteerd en geïmplanteerd.. Dit gebied wordt de poort genoemd en regelt de geleidbaarheid van het kanaal. De rand van het kanaal waardoor geladen deeltjes het kristal binnenkomen, wordt de bron genoemd, en waardoor ze het kristal verlaten de afvoer.

Om de elektrische eigenschappen te verbeteren, werd een diëlektricum toegevoegd tussen het metalen kanaal en de poort. Als we transistors op structuur classificeren, kunnen we twee families onderscheiden:

• MOS (hiertoe kan ook MOS behoren - metaaloxidegeleider)

MDC staat voor metaal-diëlektrische geleider. Dit is een veld. De nieuwe JGBT-transistor combineert de voordelen van een bipolaire transistor, maar heeft een geïsoleerde gate.

Werkingsprincipe

Een van de complexe radio-elementen is een transistor. Het werkingsprincipe komt op het volgende neer:

• aanpassing
• verdienen
• generatie

Bipolaire exemplaren hebben meer kracht en kunnen ermee werken hoge frequenties. Als je echter een breed versterkingsbereik nodig hebt, dan kun je niet zonder veldversterking.

Veldwerk

Laten we eens kijken hoe een transistor werkt. Voor beginnende radioamateurs is het moeilijk om al deze overgangen te begrijpen. Het principe van de werking van een transistor laten zien in eenvoudige taal, let op het volgende voorbeeld.

Een waterkraan met ventiel kan de waterdruk zeer soepel veranderen. Dit wordt bereikt door het doorvoergat geleidelijk te veranderen. De werking van een veldeffecttransistor is op hetzelfde principe gebaseerd.

De poort omringt het doorgangskanaal. Wanneer er een sperspanning op wordt toegepast, elektrisch veld alsof het de doorgang comprimeert, waardoor de stroom geladen deeltjes wordt verminderd. Net zoals bij het sluiten van een kraan een kleine kracht nodig is, is de kracht van de sluiter, vergeleken met het hoofdkanaal, erg klein. De overeenkomst is ook dat bij kleine veranderingen in de spanning aan de poort de dwarsdoorsnede van de doorgang ook enigszins verandert.

Hoe werkt bipolair?

De werking van een bipolair apparaat wijkt enigszins af van die van een veldapparaat.. Allereerst verschilt de manier om de beweging van geladen deeltjes te controleren. Veldtype gebruikt een elektrisch veld, terwijl bipolair stroom gebruikt tussen de basis en de emitter.

Afhankelijk van het type apparaat zal de emitterpijl in het diagram ofwel naar de basis gericht zijn, dan is dit een p-n-p type, of weg van de basis, dan is het n-p-n. Wanneer op deze klemmen dezelfde spanning wordt aangesloten (“p” is verbonden met “+”, en “n” is verbonden met “-”), ontstaat er een stroom in het emitter-basiscircuit. Er verschijnen meer ladingsdragers in de basis en hoe groter de stroom in dit circuit, hoe groter het aantal ervan.

Er wordt sperspanning aan de collector geleverd, d.w.z. "-" is verbonden met "p" en "+" is verbonden met "n". Omdat er een potentiaalverschil optreedt tussen de emitter en de collector, ontstaat er een stroom tussen deze aansluitingen. Hoe meer ladingsdragers er in de basis zitten, hoe groter deze zal zijn.

Wanneer een stroombron met tegengesteld teken wordt aangesloten op de emitter en de basis, stopt de stroom en sluit de transistor. Wat zal helpen om de werking van de transistor beter te begrijpen? Voor dummies is het belangrijk om één waarheid te begrijpen. Als de emitter-basisovergang open is (er wordt gelijkspanning toegepast), dan is het apparaat zelf open, anders is het gesloten.

Voorzorgsmaatregelen

Veldeffecttransistoren zijn erg gevoelig voor verhoogde spanning. Wanneer u ermee werkt, moet u voorkomen dat statische spanning ermee in contact komt. Dit kan worden bereikt door een geaarde armband te dragen. Bij het selecteren van een analoog is het belangrijk om niet alleen rekening te houden bedrijfsspanning, maar ook de toegestane stroom. En als het apparaat in de frequentiemodus werkt, dan is het de frequentie.

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

Transistoren. Definitie en geschiedenis

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

Veldeffecttransistors waren de eersten die werden uitgevonden (1928), en bipolaire transistors verschenen in 1947 bij Bell Labs. En het was, zonder overdrijving, een revolutie in de elektronica.

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

Overigens waren ‘transistoren’ aanvankelijk weerstanden waarvan de weerstand kon worden gewijzigd met behulp van de hoeveelheid aangelegde spanning. Als we de fysica van processen negeren, dan moderne transistor kan ook worden weergegeven als een weerstand, afhankelijk van het signaal dat erop wordt toegepast.

Wat is het verschil tussen veldeffect- en bipolaire transistors? Het antwoord ligt in hun namen. Bij een bipolaire transistor is sprake van ladingsoverdracht En elektronen, En gaten ("toegift" - tweemaal). En in het veld (ook wel unipolair genoemd) - of elektronen, of gaten.

Ook variëren dit soort transistors in toepassingsgebieden. Bipolaire exemplaren worden voornamelijk gebruikt in analoge technologie, en veld-technologieën - in digitale technologie.

En tot slot: het belangrijkste toepassingsgebied van alle transistors- verdienen zwak signaal vanwege extra bron voeding.

Bipolaire transistor. Werkingsprincipe. Belangrijkste kenmerken

Een bipolaire transistor bestaat uit drie gebieden: emitter, basis en collector, die elk van spanning worden voorzien. Afhankelijk van het type geleidbaarheid van deze gebieden worden n-p-n- en p-n-p-transistoren onderscheiden. Meestal is het collectoroppervlak breder dan het emitteroppervlak. De basis is gemaakt van een licht gedoteerde halfgeleider (daarom heeft deze een hoge weerstand) en is zeer dun gemaakt. Omdat het contactoppervlak tussen emitter en basis aanzienlijk kleiner is dan het contactoppervlak tussen basis en collector, is het onmogelijk om de emitter en de collector te verwisselen door de aansluitpolariteit te veranderen. De transistor is dus een asymmetrisch apparaat.

Voordat we ingaan op de fysica van hoe een transistor werkt, schetsen we eerst het algemene probleem.


Het gaat als volgt: er vloeit een sterke stroom tussen de emitter en de collector ( collectorstroom), en tussen de emitter en de basis is er een zwakke stuurstroom ( basisstroom). De collectorstroom zal veranderen afhankelijk van de verandering in de basisstroom. Waarom?
Laten we eens kijken naar de pn-overgangen van de transistor. Er zijn er twee: emitter-basis (EB) en basis-collector (BC). In de actieve werkingsmodus van de transistor is de eerste verbonden met voorwaartse voorspanning en de tweede met tegengestelde voorspanning. Wat gebeurt er op de p-n-overgangen? Voor meer zekerheid zullen we een n-p-n-transistor beschouwen. Voor p-n-p is alles hetzelfde, alleen het woord ‘elektronen’ hoeft te worden vervangen door ‘gaten’.

Omdat de EB-overgang open is, ‘lopen’ elektronen gemakkelijk naar de basis. Daar recombineren ze gedeeltelijk met gaten, maar O De meeste van hen slagen er, vanwege de kleine dikte van de basis en de lage dotering, in om de basis-collectorovergang te bereiken. Wat, zoals we ons herinneren, omgekeerd bevooroordeeld is. En aangezien elektronen in de basis minderheidsladingsdragers zijn, helpt het elektrische veld van de overgang hen deze te overwinnen. De collectorstroom is dus slechts iets minder dan de emitterstroom. Let nu op je handen. Als je de basisstroom verhoogt, zal de EB-overgang sterker openen en zullen er meer elektronen tussen de emitter en de collector kunnen glippen. En aangezien de collectorstroom aanvankelijk groter is dan de basisstroom, zal deze verandering zeer, zeer merkbaar zijn. Dus, het zwakke signaal dat op de basis wordt ontvangen, wordt versterkt. Nogmaals, een grote verandering in de collectorstroom is een proportionele weerspiegeling van een kleine verandering in de basisstroom.

Ik herinner me dat het werkingsprincipe van een bipolaire transistor aan mijn klasgenoot werd uitgelegd aan de hand van het voorbeeld van een waterkraan. Het water daarin is de collectorstroom, en de basisregelstroom is hoeveel we aan de knop draaien. Een kleine kracht (controleactie) is voldoende om de waterstroom uit de kraan te vergroten.

Naast de beschouwde processen kunnen zich nog een aantal andere verschijnselen voordoen op de p-n-overgangen van de transistor. Bij een sterke toename van de spanning op de basis-collectorovergang kan bijvoorbeeld de vermenigvuldiging van de lawinelading beginnen als gevolg van impactionisatie. En in combinatie met het tunneleffect zal dit eerst een elektrische storing veroorzaken en vervolgens (bij toenemende stroom) een thermische storing. Thermische doorslag in een transistor kan echter optreden zonder elektrische doorslag (dat wil zeggen zonder de collectorspanning te verhogen tot doorslagspanning). Eén zal hiervoor voldoende zijn overmatige stroom via de verzamelaar.

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

De collectorstroom van de transistor in de normale actieve bedrijfsmodus van de transistor is groter dan de basisstroom in bepaald aantal eenmaal. Dit nummer wordt gebeld huidige winst en is een van de belangrijkste parameters van de transistor. Het is aangewezen u21. Als de transistor wordt ingeschakeld zonder belasting van de collector, wanneer dan constante spanning De collector-emitter-verhouding van de collectorstroom tot de basisstroom zal geven statische stroomversterking. Het kunnen tientallen of honderden eenheden zijn, maar het is de moeite waard om te overwegen dat in echte circuits deze coëfficiënt is kleiner vanwege het feit dat wanneer de belasting wordt ingeschakeld, de collectorstroom op natuurlijke wijze afneemt.

Seconde een belangrijke parameter is ingangsweerstand van de transistor. Volgens de wet van Ohm is dit de verhouding tussen de spanning tussen de basis en de emitter en de stuurstroom van de basis. Hoe groter het is, hoe lager de basisstroom en hoe hoger de versterking.

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

Transistoren hebben dat ook frequentierespons , wat het vermogen van de transistor karakteriseert om een ​​signaal te versterken waarvan de frequentie de grensversterkingsfrequentie benadert. Het is een feit dat naarmate de frequentie van het ingangssignaal toeneemt, de versterking afneemt. Dit komt door het feit dat het tijdstip van optreden van de belangrijkste fysieke processen (de tijd van beweging van dragers van de emitter naar de collector, het opladen en ontladen van capacitieve barrière-overgangen) evenredig wordt met de periode van verandering van het ingangssignaal. . Die. de transistor heeft eenvoudigweg geen tijd om te reageren op veranderingen in het ingangssignaal en stopt op een gegeven moment gewoon met het versterken ervan. De frequentie waarmee dit gebeurt, wordt genoemd grens.

Ook zijn de parameters van de bipolaire transistor:

• tegenstroomcollector-emitter
• op tijd
• omgekeerde collectorstroom
• maximaal toelaatbare stroom

Voorwaardelijk n-p-n-notatie en pnp-transistoren verschillen alleen in de richting van de pijl die de emitter aangeeft. Het laat zien hoe de stroom vloeit in een bepaalde transistor.

Bedrijfsmodi van een bipolaire transistor

De hierboven besproken optie is normaal actieve modus transistor werking. Er zijn echter nog verschillende andere open/dicht-combinaties p-n-verbindingen, die elk een afzonderlijke bedrijfsmodus van de transistor vertegenwoordigen.

1. Omgekeerde actieve modus. Hier is de BC-overgang open, maar integendeel, de EB is gesloten. De versterkingseigenschappen in deze modus zijn uiteraard slechter dan ooit, dus transistors worden in deze modus zeer zelden gebruikt.
2. Verzadiging modus. Beide kruispunten zijn open. Dienovereenkomstig "rennen" de belangrijkste ladingsdragers van de collector en de emitter naar de basis, waar ze actief recombineren met de belangrijkste dragers. Door de resulterende overmaat aan ladingsdragers neemt de weerstand van de basis- en pn-overgangen af. Daarom kan een circuit met een transistor in verzadigingsmodus als kortgesloten worden beschouwd, en dit radio-element zelf kan worden weergegeven als een equipotentiaalpunt.
3. Afgesneden modus. Beide overgangen van de transistor zijn gesloten, d.w.z. de stroom van de hoofdladingsdragers tussen de emitter en de collector stopt. Stromen van minderheidsladingsdragers creëren slechts kleine en oncontroleerbare thermische overgangsstromen. Door de armoede van de basis en transities met ladingsdragers neemt hun weerstand enorm toe. Daarom wordt vaak aangenomen dat een transistor die in de afsnijmodus werkt, een open circuit vertegenwoordigt.
4. Barrièremodus In deze modus is de basis rechtstreeks of via een lage weerstand verbonden met de collector. In het collector- of emittercircuit is ook een weerstand opgenomen, die de stroom door de transistor instelt. Hierdoor ontstaat het equivalent van een diodeschakeling met een weerstand in serie. Deze modus is erg handig, omdat het circuit hierdoor op vrijwel elke frequentie en over een breed temperatuurbereik kan werken en weinig veeleisend is voor de parameters van de transistors.

Schakelcircuits voor bipolaire transistors

Omdat de transistor drie contacten heeft, moet er over het algemeen stroom aan worden geleverd vanuit twee bronnen, die samen vier uitgangen produceren. Daarom moet een van de transistorcontacten vanuit beide bronnen worden voorzien van een spanning met hetzelfde teken. En afhankelijk van wat voor soort contact het is, zijn er drie circuits voor het aansluiten van bipolaire transistors: met een gemeenschappelijke emitter (CE), een gemeenschappelijke collector (OC) en een gemeenschappelijke basis (CB). Elk van hen heeft zowel voor- als nadelen. De keuze hiertussen wordt gemaakt afhankelijk van welke parameters voor ons belangrijk zijn en welke kunnen worden opgeofferd.

Aansluitcircuit met gemeenschappelijke emitter

Dit circuit levert de grootste winst in spanning en stroom (en dus in vermogen - tot tienduizenden eenheden), en is daarom het meest gebruikelijk. Hier wordt de emitter-basisovergang direct ingeschakeld, en de basis-collectorovergang omgekeerd. En aangezien zowel de basis als de collector een spanning van hetzelfde teken krijgen, kan het circuit vanuit één bron worden gevoed. In dit circuit de uitgangsfase AC-spanning verandert ten opzichte van de fase van de ingangswisselspanning met 180 graden.

Maar naast al het lekkers heeft de OE-regeling ook aanzienlijk nadeel. Het ligt in het feit dat een toename in frequentie en temperatuur leidt tot een aanzienlijke verslechtering van de versterkingseigenschappen van de transistor. Dus als de transistor moet werken op hoge frequenties, dan kun je beter een ander schakelcircuit gebruiken. Bijvoorbeeld met een gemeenschappelijke basis.

Aansluitschema met een gemeenschappelijke basis

Deze schakeling biedt geen significante signaalversterking, maar is goed bij hoge frequenties, omdat hierdoor vollediger gebruik kan worden gemaakt van de frequentierespons van de transistor. Als dezelfde transistor eerst wordt aangesloten volgens een circuit met een gemeenschappelijke emitter en vervolgens met een gemeenschappelijke basis, dan zal er in het tweede geval een aanzienlijke toename zijn van de afsnijfrequentie van de versterking. Omdat bij een dergelijke aansluiting de ingangsweerstand laag is en de uitgangsweerstand niet erg hoog, worden transistorcascades gebruikt die zijn samengesteld volgens het circuit met OB in antenne versterkers, Waar karakteristieke impedantie kabels zijn meestal niet groter dan 100 ohm.

In een common-base-circuit wordt de signaalfase niet omgekeerd en wordt het ruisniveau bij hoge frequenties verminderd. Maar zoals reeds vermeld is de huidige winst altijd iets minder dan één. Het is waar dat de spanningsversterking hier hetzelfde is als in een circuit met een gemeenschappelijke emitter. De nadelen van een gemeenschappelijk basiscircuit omvatten ook de noodzaak om twee voedingen te gebruiken.

Aansluitschema met een gemeenschappelijke collector

De bijzonderheid van dit circuit is dat de ingangsspanning volledig wordt teruggestuurd naar de ingang, d.w.z. dat de negatieve feedback erg sterk is.

Laat me je eraan herinneren dat negatief zo ​​wordt genoemd feedback, waarbij het uitgangssignaal wordt teruggekoppeld naar de ingang, waardoor het ingangssignaalniveau wordt verlaagd. Er vindt dus automatische aanpassing plaats wanneer de parameters van het ingangssignaal per ongeluk veranderen

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

In een gemeenschappelijk collectorcircuit is er geen faseverschuiving tussen de ingangs- en uitgangsspanning. Omdat de spanningsversterking dicht bij de eenheid ligt, uitgangsspanning de fase en amplitude vallen samen met de ingang, dat wil zeggen, herhalen deze. Daarom wordt zo'n circuit een emittervolger genoemd. Emitter - omdat de uitgangsspanning van de emitter wordt verwijderd ten opzichte van de gemeenschappelijke draad.

Deze aansluiting wordt gebruikt om transistortrappen aan te passen of wanneer de ingangssignaalbron een hoge ingangsimpedantie heeft (bijvoorbeeld een piëzo-elektrische pickup of een condensatormicrofoon).

Twee woorden over cascades

Er zijn momenten waarop je moet verhogen uitgangsvermogen(d.w.z. verhoog de collectorstroom). In dit geval wordt een parallelle aansluiting van het vereiste aantal transistors gebruikt.

Uiteraard moeten ze qua kenmerken ongeveer hetzelfde zijn. Maar er moet aan worden herinnerd dat de maximale totale collectorstroom niet groter mag zijn dan 1,6-1,7 van de maximale collectorstroom van een van de cascadetransistoren.
Het wordt echter niet aanbevolen om dit te doen (bedankt voor de opmerking) in het geval van bipolaire transistors. Omdat twee transistors, zelfs van hetzelfde type, op zijn minst enigszins van elkaar verschillen. Dienovereenkomstig, wanneer parallelle verbinding er zullen stromen van verschillende groottes doorheen stromen. Om deze stromen gelijk te maken, worden gebalanceerde weerstanden geïnstalleerd in de emittercircuits van de transistors. De waarde van hun weerstand wordt zo berekend dat de spanningsval erover in het bedrijfsstroombereik minimaal 0,7 V bedraagt. Het is duidelijk dat dit leidt tot een aanzienlijke verslechtering van de efficiëntie van het circuit.

Er kan ook behoefte zijn aan een transistor met een goede gevoeligheid en tegelijkertijd een goede versterking. In dergelijke gevallen wordt een cascade van een gevoelige transistor met laag vermogen (VT1 in de figuur) gebruikt, die de stroomvoorziening van een krachtigere kerel (VT2 in de figuur) regelt.

Andere toepassingen van bipolaire transistors

Transistoren kunnen niet alleen worden gebruikt in signaalversterkingscircuits. Omdat ze bijvoorbeeld in verzadigings- en afsnijmodi kunnen werken, worden ze gebruikt als elektronische sleutels. Het is ook mogelijk om transistors te gebruiken in signaalgeneratorcircuits. Als ze in de sleutelmodus werken, wordt er een blokgolfsignaal gegenereerd, en als ze in de versterkingsmodus staan, dan een signaal vrije vorm, afhankelijk van de controleactie.

Markering

Omdat het artikel al is uitgegroeid tot een onfatsoenlijk groot volume, zal ik er op dit punt gewoon twee geven goede verbindingen, die in detail de belangrijkste markeersystemen voor halfgeleiderapparaten (inclusief transistors) beschrijven: http://kazus.ru/guide/transistors/mark_all.html en file.xls (35 kb).

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

Tags:

• transistors
• bipolaire transistoren
• elektronica

Tags toevoegen

Groeten lieve vrienden! Vandaag zullen we het hebben over bipolaire transistors en de informatie zal vooral nuttig zijn voor beginners. Dus als je geïnteresseerd bent in wat een transistor is, het werkingsprincipe ervan en in het algemeen waarvoor hij wordt gebruikt, neem dan een comfortabelere stoel en kom dichterbij.

Laten we doorgaan, en we hebben hier inhoud, het zal handiger zijn om door het artikel te navigeren :)

Soorten transistors

Er zijn hoofdzakelijk twee typen transistors: bipolaire transistors en veldeffecttransistors. Natuurlijk was het mogelijk om alle soorten transistors in één artikel te beschouwen, maar ik wil geen pap in je hoofd koken. Daarom zullen we in dit artikel uitsluitend bipolaire transistors beschouwen veldeffecttransistors Ik vertel het je in een van de volgende artikelen. Laten we niet alles op één hoop gooien, maar aandacht besteden aan ieder afzonderlijk.

Bipolaire transistor

De bipolaire transistor is een afstammeling van buistriodes, die in televisies van de 20e eeuw zaten. Triodes raakten in de vergetelheid en maakten plaats voor meer functionele broers: transistors, of liever bipolaire transistors.

Op enkele uitzonderingen na worden triodes gebruikt in apparatuur voor muziekliefhebbers.

Bipolaire transistors kunnen er zo uitzien.

Zoals je kunt zien, hebben bipolaire transistors drie aansluitingen en structureel kunnen ze er compleet anders uitzien. Maar op elektrische schema's ze zien er eenvoudig uit en zijn altijd hetzelfde. En al deze grafische pracht ziet er ongeveer zo uit.

Dit beeld van transistors wordt ook wel UGO (Conventioneel grafisch symbool) genoemd.

Bovendien kunnen bipolaire transistors dit hebben ander soort geleidbaarheid. Er zijn NPN-type en PNP-type transistors.

Het verschil tussen een n-p-n-transistor en een p-n-p-transistor is alleen dat het een "draaggolf" is elektrische lading(elektronen of “gaten”). Die. Bij een pnp-transistor bewegen elektronen van de emitter naar de collector en worden ze aangedreven door de basis. Bij een n-p-n-transistor gaan elektronen van de collector naar de emitter en worden ze bestuurd door de basis. Als resultaat komen we tot de conclusie dat om een ​​transistor van het ene geleidingstype door een ander in een circuit te vervangen, het voldoende is om de polariteit van de aangelegde spanning te veranderen. Of verander op een domme manier de polariteit van de stroombron.

Bipolaire transistors hebben drie aansluitingen: collector, emitter en basis. Ik denk dat het moeilijk zal zijn om in de war te raken met de UGO, maar in een echte transistor is het gemakkelijker dan ooit om in de war te raken.

Meestal wordt bepaald welke output wordt bepaald in het naslagwerk, maar u kunt dat ook eenvoudigweg doen. De aansluitingen van de transistor klinken als twee diodes die op een gemeenschappelijk punt zijn aangesloten (in het gebied van de basis van de transistor).

Aan de linkerkant is een afbeelding van een p-n-p-type transistor; tijdens het testen krijg je het gevoel (door middel van multimetermetingen) dat er twee diodes voor je staan ​​die op één punt zijn verbonden door hun kathodes. Voor npn-transistor type diodes op het basispunt zijn verbonden door hun anodes. Ik denk dat na het experimenteren met een multimeter het duidelijker zal zijn.

Het werkingsprincipe van een bipolaire transistor

Nu zullen we proberen erachter te komen hoe een transistor werkt. Ik zal niet ingaan op de details van de interne structuur van transistors, omdat deze informatie alleen maar voor verwarring zal zorgen. Kijk eens beter naar deze tekening.

Deze afbeelding legt het werkingsprincipe van een transistor het beste uit. In deze afbeelding regelt een persoon de collectorstroom met behulp van een reostaat. Hij kijkt naar de basisstroom; als de basisstroom toeneemt, verhoogt de persoon ook de collectorstroom, rekening houdend met de versterking van de transistor h21E. Als de basisstroom daalt, neemt de collectorstroom ook af - de persoon corrigeert deze met behulp van een reostaat.

Deze analogie heeft er niets mee te maken echt werk transistor, maar het maakt het gemakkelijker om de principes van de werking ervan te begrijpen.

Voor transistors kunnen regels worden opgesteld om de zaken begrijpelijker te maken. (Deze regels zijn overgenomen uit het boek).

1. De collector heeft een positiever potentieel dan de emitter
2. Zoals ik al zei, werken de basiscollector- en basis-emittercircuits als diodes
3. Elke transistor wordt gekenmerkt door grenswaarden zoals collectorstroom, basisstroom en collector-emitterspanning.
4. Als regels 1-3 worden gevolgd, is de collectorstroom Ik rechtevenredig met de basisstroom Ib. Deze relatie kan als een formule worden geschreven.

Uit deze formule kunnen we de belangrijkste eigenschap van een transistor uitdrukken: een kleine basisstroom bestuurt een grote collectorstroom.

Huidige winst.

Het wordt ook wel aangeduid als

Op basis van het bovenstaande kan de transistor in vier modi werken:

1. Transistor-uitschakelmodus— in deze modus is de basis-emitterovergang gesloten, dit kan gebeuren als de basis-emitterspanning onvoldoende is. Hierdoor is er geen basisstroom en dus ook geen collectorstroom.
2. Transistor actieve modus- Dit normale modus transistor werking. In deze modus is de basis-emitterspanning voldoende om de basis-emitterovergang te openen. De basisstroom is voldoende en de collectorstroom is ook beschikbaar. De collectorstroom is gelijk aan de basisstroom vermenigvuldigd met de versterking.
3. Transistorverzadigingsmodus - De transistor schakelt naar deze modus wanneer de basisstroom zo groot wordt dat het vermogen van de stroombron simpelweg niet genoeg is om de collectorstroom verder te vergroten. In deze modus kan de collectorstroom niet toenemen als gevolg van een toename van de basisstroom.
4. Inverse transistormodus— deze modus wordt uiterst zelden gebruikt. In deze modus worden de collector en de emitter van de transistor verwisseld. Als resultaat van dergelijke manipulaties lijdt de versterking van de transistor enorm. De transistor was oorspronkelijk niet ontworpen om in zo'n speciale modus te werken.

Om te begrijpen hoe een transistor werkt, moet je naar specifieke circuitvoorbeelden kijken, dus laten we er een paar bekijken.

Transistor in schakelmodus

Een transistor in schakelmodus is een van de gevallen van transistorcircuits met een gemeenschappelijke emitter. Het transistorcircuit in schakelmodus wordt heel vaak gebruikt. Dit transistorcircuit wordt bijvoorbeeld gebruikt wanneer het nodig is om te regelen krachtige lading via microcontroller. De controllerpoot kan geen krachtige belasting trekken, maar de transistor wel. Het blijkt dat de controller de transistor bestuurt en dat de transistor een krachtige belasting bestuurt. Nou ja, de eerste dingen eerst.

Het belangrijkste idee van deze modus is dat de basisstroom de collectorstroom regelt. Bovendien is de collectorstroom veel groter dan de basisstroom. Hier kun je met het blote oog zien dat het stroomsignaal versterkt wordt. Deze versterking wordt uitgevoerd met behulp van de energie van de stroombron.

De figuur toont een diagram van de werking van een transistor in schakelmodus.

Voor transistorcircuits spelen spanningen geen grote rol, alleen stromen zijn van belang. Daarom, als de verhouding tussen de collectorstroom en de basisstroom kleiner is dan de versterking van de transistor, dan is alles in orde.

In dit geval, zelfs als we een spanning van 5 volt op de basis en 500 volt in het collectorcircuit hebben, zal er niets ergs gebeuren, de transistor zal gehoorzaam de hoogspanningsbelasting schakelen.

Het belangrijkste is dat deze spanningen de grenswaarden voor een specifieke transistor (ingesteld in de transistorkarakteristieken) niet overschrijden.

Voor zover wij weten is de huidige waarde een kenmerk van de belasting.

We weten de weerstand van de lamp niet, maar we weten wel dat de bedrijfsstroom van de lamp 100 mA is. Om de transistor te laten openen en een dergelijke stroom te laten stromen, moet u de juiste basisstroom selecteren. We kunnen de basisstroom aanpassen door de waarde van de basisweerstand te veranderen.

Omdat minimale waarde De transistorversterking is 10, en om de transistor te openen moet de basisstroom 10 mA worden.

De stroom die we nodig hebben is bekend. De spanning over de basisweerstand zal bedragen. Deze spanningswaarde over de weerstand is te wijten aan het feit dat er 0,6V-0,7V valt op de basis-emitterovergang en we mogen niet vergeten hiermee rekening te houden.

Hierdoor kunnen we gemakkelijk de weerstand van de weerstand vinden

Het enige dat overblijft is het kiezen van een specifieke waarde uit een aantal weerstanden en deze zit in het zakje.

Nu denk je waarschijnlijk dat de transistorschakelaar zal werken zoals het hoort? Dat wanneer de basisweerstand op +5 V wordt aangesloten, de lamp oplicht en wanneer deze wordt uitgeschakeld, de lamp uitgaat? Het antwoord kan wel of niet ja zijn.

Het punt is dat er hier een kleine nuance is.

Het lampje gaat uit als het weerstandspotentieel gelijk is aan het aardpotentiaal. Als de weerstand eenvoudigweg wordt losgekoppeld van de spanningsbron, is alles niet zo eenvoudig. De spanning op de basisweerstand kan op wonderbaarlijke wijze ontstaan ​​als gevolg van interferentie of andere buitenaardse boze geesten :)

Om dit effect te voorkomen, doet u het volgende. Een andere weerstand Rbe is aangesloten tussen de basis en de emitter. Deze weerstand is gekozen met een waarde die minstens 10 keer groter is dan de basisweerstand Rb (in ons geval hebben we een weerstand van 4,3 kOhm genomen).

Wanneer de basis op een willekeurige spanning is aangesloten, werkt de transistor zoals het hoort, de weerstand Rbe interfereert er niet mee. Deze weerstand verbruikt slechts een klein deel van de basisstroom.

In het geval dat er geen spanning op de basis wordt toegepast, wordt de basis omhoog getrokken naar het aardpotentiaal, wat ons behoedt voor allerlei soorten interferentie.

Dus in principe hebben we de werking van de transistor in de sleutelmodus ontdekt, en zoals je kunt zien sleutelmodus werk is een soort spanningssignaalversterking. We hebben immers een spanning van 12 V geregeld met een laagspanning van 5V.

Emitter-volger

Een emittervolger is een speciaal geval van gemeenschappelijke collector-transistorcircuits.

Een onderscheidend kenmerk van een circuit met een gemeenschappelijke collector ten opzichte van een circuit met een gemeenschappelijke emitter (optie met een transistorschakelaar) is dat dit circuit het spanningssignaal niet versterkt. Wat via de basis naar binnen ging, kwam er via de emitter uit, met dezelfde spanning.

Laten we zeggen dat we 10 volt op de basis hebben toegepast, terwijl we weten dat er op de basis-emitterovergang ergens rond de 0,6-0,7 V valt. Het blijkt dat er aan de uitgang (aan de emitter, aan de belasting Rн) een basisspanning zal zijn van minus 0,6V.

Het bleek 9,4V te zijn, in één woord bijna net zoveel als er in en uit ging. We hebben ervoor gezorgd dat dit circuit de spanning voor ons niet verhoogt.

“Wat heeft het dan voor zin om de transistor op deze manier aan te zetten?”, vraagt ​​u zich af. Maar het blijkt dat dit schema nog een zeer belangrijke eigenschap heeft. De schakeling voor het verbinden van een transistor met een gemeenschappelijke collector versterkt het signaal qua vermogen. Vermogen is het product van stroom en spanning, maar aangezien de spanning niet verandert het vermogen neemt alleen toe als gevolg van de stroom! De belastingsstroom is de som van de basisstroom plus de collectorstroom. Maar als je de basisstroom en de collectorstroom vergelijkt, is de basisstroom erg klein vergeleken met de collectorstroom. Het blijkt dat de belastingsstroom gelijk is aan de collectorstroom. En het resultaat is deze formule.

Nu denk ik dat het duidelijk is wat de essentie van het emittervolgcircuit is, maar dat is nog niet alles.

De emittervolger heeft nog een andere zeer waardevolle kwaliteit: hoog ingangsimpedantie. Dit betekent dat dit transistorcircuit vrijwel geen ingangsstroom verbruikt en geen belasting op het signaalbroncircuit veroorzaakt.

Om het werkingsprincipe van een transistor te begrijpen, zullen deze twee transistorcircuits voldoende zijn. En als je experimenteert met een soldeerbout in je handen, zal de openbaring eenvoudigweg niet lang op zich laten wachten, omdat theorie theorie is, en praktijk en persoonlijke ervaring honderden keren waardevoller zijn!

Waar kan ik transistoren kopen?

Net als alle andere radiocomponenten kunnen transistors worden gekocht bij een nabijgelegen radio-onderdelenwinkel. Als je ergens in de buitenwijken woont en nog nooit van dergelijke winkels hebt gehoord (zoals ik eerder deed), dan blijft de laatste optie over: transistors bestellen bij een online winkel. Zelf bestel ik vaak radiocomponenten via webwinkels, omdat iets in een reguliere offline winkel simpelweg niet leverbaar is.

Als je een apparaat echter puur voor jezelf in elkaar zet, kun je je daar geen zorgen over maken, maar het uit het oude halen en als het ware de oude radiocomponent nieuw leven inblazen.

Nou vrienden, dat is alles voor mij. Ik heb je alles verteld wat ik vandaag van plan was. Als je vragen hebt, stel ze dan in de reacties, als je geen vragen hebt, schrijf dan toch reacties, jouw mening is altijd belangrijk voor mij. Vergeet trouwens niet dat iedereen die voor het eerst een reactie achterlaat, een cadeautje krijgt.

Zorg er ook voor dat u zich abonneert op nieuwe artikelen, want er staan ​​u veel interessante en nuttige dingen te wachten.

Ik wens je veel geluk, succes en een zonnig humeur!

Van n.v.t. Vladimir Vasiliev

P.S. Vrienden, abonneer je op updates! Als u zich abonneert, ontvangt u nieuwe materialen rechtstreeks in uw e-mail! En trouwens: iedereen die zich aanmeldt, krijgt een nuttig cadeau!