Bipolarni tranzistori: sklopni sklopovi. Shema uključivanja bipolarnog tranzistora s zajedničkim odašiljačem

Jedna vrsta tri elektrode poluvodičke uređaje

klasifikacija

Transistori su podijeljeni u skupine:

1. Na temelju materijala: najčešće se koriste galijev arsenid i silicij.
2. Kao i frekvencija signala niske: (do 3 MHz), srednje (do 30 MHz), visoka (do 300 MHz), ultra-visoke (iznad 300 MHz).
3. Prema najvećoj disipaciji snage: do 0,3 W, do 3 W, više od 3 vata.
4. Prema vrsti uređaja: tri spojena sloja poluvodiča s alternativnim varijacijama izravnih i inverznih metoda provođenja nečistoća.

Kako funkcioniraju tranzistori?

Vanjski i unutarnji slojevi tranzistora su spojeni na dovodne elektrode, tzv. Emitera, kolektora i baze.

Emiter i kolektor se ne razlikuju po tipovima provodljivosti, ali stupanj dopiranja s nečistoćama u potonjem je znatno niži. Time se povećava dopušteni izlazni napon.

Baza, koja je srednji sloj, ima veliku otpornost, jer je izrađena od poluvodiča s slabim dopingom. Ima veliku kontaktnu površinu s kolektora, koji poboljšava uklanjanje topline generirani zbog preokrenuti pristranosti tranziciju, te olakšava prolaz manjinskih prijevoznika - elektrone. Unatoč činjenici da se prijelazni slojevi temelje na jednom principu, tranzistor je asimetrični uređaj. Kod mijenjanja mjesta vanjskih slojeva s istom vodljivošću, nemoguće je dobiti analogne parametre poluvodičkog uređaja.

Sheme uključivanja bipolarni tranzistori oni ga mogu podržati u dvije države: može biti otvoren ili zatvoren. U aktivnom načinu rada, kada je tranzistor otvoren, pomak skretnice odašiljača se vrši naprijed. Da bismo to uzeti u obzir, na primjer, tipa tranzistora n-p-n, treba primijeniti napon izvora, kao što je prikazano u nastavku.

Granica na drugom spojnom kolektoru je zatvorena, a kroz njega struja ne bi trebala teći. No, u praksi, suprotno je zbog bliske lokacije međusobnih prijelaza i njihovog međusobnog utjecaja. Budući da je emiter spojen na „minus” baterije otvorenom tranzicije omogućava elektronima da prelaze u osnovnu zonu, gdje su djelomična rekombinacije s rupama - glavni nositelji. Bazna struja I_b. Što je jači, to je proporcionalnije izlazna struja. Na to načelo, pojačala djeluju na bipolarnim tranzistorima.

Kroz bazu postoji isključivo difuzijsko kretanje elektrona, jer nema djelovanja električnog polja. Zbog beznačajne debljine sloja (mikrona) i velike veličine gradijent koncentracije negativno nabijenih čestica, gotovo sve od njih pada u područje kolektora, iako je otpornost baze dovoljno velika. Tu ih privlače električno polje tranzicije, što pridonosi njihovom aktivnom prijenosu. Kolektora i emitera struje suštinski jednake, ako ne i zanemariv gubitak naboja uzrokovane rekombinacije u bazi: ja_e = I_b + ja_u.

Parametri tranzistora

1. Faktori pojačanja napona U_ek/ U_BE i struja: beta- = I_u/ I_b (stvarne vrijednosti). Obično je omjer beta-ne prelazi 300, ali može doseći 800 ili više.
2. Otpornost ulaza.
3. Frekvencijski odziv - rad tranzistora na određenu frekvenciju, pri čemu višak prijelaza u njemu ne drži korake s promjenama u isporučenom signalu.

Bipolarni tranzistor: sklopni sklopovi, načini rada

Načini rada razlikuju se ovisno o načinu okupljanja sklopa. Signal treba napajati i fotografirati na dvije točke za svaki slučaj, a dostupne su samo tri izlaza. Stoga slijedi da jedna elektroda mora simultano pripadati ulazu i izlazu. To uključuje sve bipolarne tranzistore. Sheme uključivanja: OB, OE i OK.

1. Shema s OK

Dijagram priključenja bipolarni tranzistor s zajedničkim kolektorom: signal prelazi na otpornik R_L, koji također ulazi u krug kolektora. Ta se veza naziva zajedničkim kolektorom.

Ova opcija stvara tekuću dobit. Prednost emiter sljedbenika je stvaranje velikog ulaznog otpora (10-500 kOhm), što ga čini pogodnim za koordiniranje kaskada.

2. Shema s OB

Shema uključivanja bipolarnog tranzistora s zajedničkom bazom: dolazni signal se puni preko C₁, a nakon pojačanja uklanja se u krugu izlaznog kolektora, gdje je osnovna elektroda uobičajena. U ovom slučaju dobivena je naponska dobit koja je analogna radu s MA.

Nedostatak je mali ulazni otpor (30-100 ohm), a krug s OB-om se koristi kao oscilator.

3. Shema s OE

U mnogim slučajevima, kada se koriste bipolarni tranzistori, preklopni krugovi se po mogućnosti rabe s zajedničkim odašiljačem. Opskrbni napon se dobavlja kroz povlačenjem otpornik R_L, a negativni pol vanjske opskrbe povezan je s odašiljačem.

Alternativni signal iz ulaza ide na elektrode emitera i baze (V_u), au kolekcionarskom lancu već postaje veći u veličini (V_CE). Glavni elementi kruga: tranzistor, otpornik R_L i izlazni krug pojačala s vanjskom snagom. Pomoćni: kondenzator C₁, sprečavajući prolaz struje u strujni krug isporučenog ulaznog signala i otpornika R₁, preko kojeg se otvara tranzistor.

U krugu kolektora, napon na izlazu tranzistora i otpornika R_L zajedno su jednaki vrijednosti emf: V_CC = I_CR_L + V_CE.

Dakle, mali signal V_u na ulazu daje se zakon promjene napona napajanja istosmjernom naponu na varijablu na izlazu kontroliranog pretvornika tranzistora. Krug osigurava povećanje ulazne struje od 20-100 puta, a napon - u 10-200 puta. Sukladno tome, snaga je također povećana.

Nedostatak kruga: mali ulazni otpor (500-1000 ohms). Iz tog razloga nastaju problemi u formiranju pojačavajućih kaskada. Izlazni otpor je 2-20 kΩ.

Gornji dijagrami pokazuju kako bipolarni tranzistor radi. Ako ne poduzmete dodatne mjere, njihova učinkovitost bit će pod snažnim utjecajem vanjskih utjecaja, kao što su pregrijavanje i frekvencija signala. Također, emiterski tlo stvara nelinearnu izobličenja na izlazu. Da bi se poboljšala pouzdanost rada, u sklopu su spojeni povratni krugovi, filtri, itd. Istodobno, faktor dobitka se smanjuje, ali uređaj postaje učinkovitiji.

Načini rada

Funkciju tranzistora utječe vrijednost priključenog napona. Svi se načini rada mogu prikazati ako se koristi prethodno uvedeni sklop za uključivanje bipolarnog tranzistora s zajedničkim odašiljačem.

1. Cut-off modus

Ovaj način rada nastaje kada vrijednost napona bude V_BE se smanjuje na 0,7 V. U tom se slučaju veza odašiljača zatvara, a struja kolektora je odsutna, budući da u bazi nema slobodnih elektrona. Dakle, tranzistor je zaključan.

2. Aktivni način rada

Ako se na bazu primjenjuje dovoljan napon za otvaranje tranzistora, postoji malena ulazna struja i povećani izlaz, ovisno o vrijednosti dobitka. Tada će tranzistor raditi kao pojačalo.

3. Način zasićenja

Način se razlikuje od aktivnog u kojem je tranzistor potpuno otvoren, a kolektorski struja doseže maksimalnu moguću vrijednost. Njegovo povećanje može se postići samo mijenjanjem primijenjenog EMF-a ili opterećenja u izlaznom krugu. Kada se osnovna struja mijenja, struja kolektora se ne mijenja. Zasićenost se odlikuje činjenicom da je tranzistor vrlo otvoren, a ovdje služi kao prekidač u uključenom stanju. Sheme za prebacivanje bipolarnih tranzistora pri kombiniranju prekida i zasićenja omogućuju stvaranje elektroničkih ključeva pomoću njihove pomoći.

Svi načini rada ovise o prirodi izlaznih karakteristika prikazanih na grafikonu.

Može se vizualno prikazati ako je sklop za povezivanje bipolarnog tranzistora s OE sastavljen.

Ako nacrtamo na osi segmenata ordinata i apscisa koje odgovaraju najvećoj mogućoj kolektorskoj struji i veličini napona napajanja V_CC, a zatim ih povezujete jedni s drugima, dobit ćete redak opterećenja (crveni). Opisan je izrazom: I_C = (V_CC - V_CE) / R_C. Na slici se slijedi radna točka, koja određuje struju kolektora I_C i napon V_CE, će se pomaknuti duž linije za punjenje odozdo prema gore uz povećanje bazne struje I_U.

Zona između osi V_CE i prva karakteristika izlaza (zasjenjena), gdje sam_U = 0, karakterizira način isključivanja. U ovom slučaju, obrnuto strujanje I_C je zanemariv, a tranzistor je zatvoren.

Najveća svojstva u točki A presijeca se s izravnim opterećenjem, nakon čega s daljnjim povećanjem I_U struja kolektora se više ne mijenja. Zona zasićenja na grafu je osjenčano područje između osi I_C i najfinije osobine.

Kako se tranzistor ponaša u različitim načinima?

Tranzistor radi s promjenjivim ili konstantnim signalom koji ulaze u ulazni krug.

Bipolarni tranzistor: sklopni sklopovi, pojačalo

Većinom, tranzistor služi kao pojačalo. Varijabilni ulazni signal mijenja izlaznu struju. Ovdje možete primijeniti sheme s OK ili s OE. U izlaznom krugu signal je potreban za signal. Obično se otpornik instalira u krug izlaznog kolektora. Ako ga odaberete ispravno, izlazni napon će biti puno veći od ulaznog napona.

Rad pojačala jasno je vidljiv na vremenskim dijagramima.

Kad se pulsni signali pretvore, način ostaje isti kao i sinusni signali. Kvaliteta konverzije njihovih harmonijskih komponenata određena je frekvencijskim karakteristikama tranzistora.

Rad u načinu prebacivanja

Transistorni ključevi su konstruirani za neselektivno prebacivanje spojeva u električnim krugovima. Princip je korak promjena u otporu tranzistora. Bipolarni tip je vrlo pogodan za zahtjeve ključnog uređaja.

zaključak

Poluvodički elementi se koriste u krugovima pretvaranja električnih signala. Univerzalne mogućnosti i velika klasifikacija omogućuju široko korištenje bipolarnih tranzistora. Sklopni krugovi određuju njihove funkcije i način rada. Mnogo toga ovisi o karakteristikama.

Glavni sklopovi uključivanja bipolarnih tranzistora pojačavaju, generiraju i pretvaraju ulazne signale, te također prebacuju električne sklopove.