ثماني دوائر ترانزستور بسيطة لعشاق الراديو المبتدئين. للمبتدئين - الترانزستورات

تقع الترانزستورات في قلب معظم الأجهزة الإلكترونية. يمكن أن يكون على شكل مكونات راديو منفصلة، ​​أو كجزء من الدوائر الدقيقة. حتى المعالجات الدقيقة الأكثر تعقيدًا تتكون من عدد كبير جدًا من الترانزستورات الصغيرة المعبأة بإحكام في بلورتها القوية.

الترانزستورات مختلفة. المجموعتان الرئيسيتان هما ثنائي القطب والميدان. يُشار إلى الترانزستور ثنائي القطب في الرسم البياني، كما هو موضح في الشكل 1. وهو يأتي بموصلية أمامية (pp-p-p) وعكسية (pp-p-p). تتم دراسة بنية الترانزستور والعمليات الفيزيائية التي تحدث فيه في المدرسة، لذلك لن نتحدث عنها هنا - إذا جاز التعبير، أقرب إلى الممارسة. في الأساس الفرق هو ذلك الترانزستورات ص-ص-فمتصلة بحيث يتلقى باعثها جهدًا موجبًا، ويستقبل المجمع جهدًا سلبيًا. للترانزستوراتن-ص -p - كل شيء على العكس من ذلك، يتم إعطاء إمكانات سلبية للباعث، وإمكانات إيجابية للمجمع.

لماذا تحتاج الترانزستور؟ يتم استخدامه بشكل أساسي لتضخيم التيار والإشارات والجهد. ويحدث التضخيم بسبب مصدر الطاقة. سأحاول شرح مبدأ العمل "على الأصابع". تحتوي السيارة على معزز فرامل فراغي. عندما يضغط السائق على دواسة الفرامل يتحرك غشاؤها وينفتح صمام يقوم من خلاله محرك السيارة بامتصاص هذا الغشاء مما يزيده قوة. ونتيجة لذلك، يؤدي الضغط الضعيف على دواسة الفرامل إلى قوة قوية على تيل الفرامل. وتحدث إضافة القوة بسبب قوة محرك السيارة.

إنه مشابه للترانزستور. يتم توفير تيار ضعيف للقاعدة (الشكل 2). تحت تأثير هذا التيار، تزداد موصلية المجمع والباعث ويتدفق تيار أقوى بكثير عبر المجمع، قادمًا من مصدر الطاقة. مع تغير تيار القاعدة الضعيف، يتغير تيار المجمع القوي وفقًا لذلك. من الناحية المثالية، يبدو الرسم البياني لتيار المجمع وكأنه نسخة مكبرة من الرسم البياني الحالي الأساسي.

هذا الفرق بين تيار القاعدة الضعيف وتيار المجمع القوي يسمى كسب تيار الترانزستور، ويرمز له بـ I21e. يتم تعريفه على النحو التالي: h21e =إيك /I6 (تيار المجمع مقسومًا على تيار القاعدة). كلما كانت هذه المعلمة أكبر، كانت خصائص تضخيم الترانزستور أفضل.

ولكن هذا كله مثالي. في الواقع، اعتماد تيار المجمع على الجهد الأساسي ليس خطيًا. ينبغي أن نتذكرباكس الصمام الثنائي، حيث يكون صغيرًا جدًا في أسفل الخصائص الحالية، ويبدأ في الزيادة بشكل حاد عندما يصل الجهد إلى قيمة معينة. وبما أن الترانزستور يعتمد على نفس العمليات الفيزيائية، فهناك "عيب" مماثل هنا أيضًا.

إذا قمنا بتجميع دائرة مكبر الصوت الموضحة في الشكل 3 وتحدثنا في الميكروفون، فلن يكون هناك صوت في مكبر الصوت. نظرًا لأن جهد الميكروفون منخفض جدًا، فهو أقل من عتبة فتح الترانزستور. لن يكون هناك تضخيم هنا فحسب، بل على العكس من ذلك، سيكون هناك إضعاف للإشارة.

لكي يعمل الترانزستور كمضخم، تحتاج إلى زيادة الجهد عند قاعدته. يمكن القيام بذلك عن طريق زيادة الجهد عند مخرج الميكروفون بطريقة أو بأخرى. ولكن بعد ذلك يتم فقدان معنى مكبر الصوت. أو تحتاج إلى الغش وتطبيق بعض الجهد الثابت على قاعدة الترانزستور (الشكل 4) من خلال المقاوم، بحيث يفتح الترانزستور قليلاً. وقم بتطبيق جهد متناوب ضعيف على قاعدة هذا الترانزستور من خلال مكثف. الآن الشيء الأكثر أهمية هو أن الجهد المتردد الضعيف سوف يتحد مع جهد ثابت عند القاعدة. سوف يتغير الجهد عند القاعدة مع مرور الوقت مع الجهد المتردد الضعيف. ولكن بما أن الجهد الثابت قد حول نقطة تشغيل الترانزستور إلى قسم خطي شديد الانحدار من الخاصية، يحدث التضخيم.

ببساطة، الجهد الضعيف لم يكن لديه القوة لفتح الترانزستور، وقمنا بإضافة جهد ثابت لمساعدته، مما أدى إلى فتح الترانزستور قليلاً. بل إنه أبسط (مرة أخرى مع الماء)، لنفترض أن هناك برغيًا مثبتًا بإحكام، ولا يستطيع الطفل قلبه. لكن يمكن لأبي فتح هذا المسمار قليلاً عن طريق تحويله إلى الوضع المفتوح قليلاً، حيث يدور بسهولة. الآن يستطيع الطفل تنظيم ضغط الماء ضمن حدود معينة. هنا الطفل هو جهد متناوب ضعيف، والأب هو جهد ثابت مطبق على قاعدة الترانزستور من خلال المقاوم.

يسمى الجهد الثابت الذي يتم تطبيقه على قاعدة الترانزستور لتحويل وضع التشغيل الخاص به إلى منطقة ذات خاصية أكثر انحدارًا وخطية بجهد التحيز. عن طريق تغيير هذا الجهد يمكننا حتى ضبط كسب مرحلة مكبر الصوت.

لكن الترانزستورات لا تستخدم دائمًا بجهد متحيز. على سبيل المثال، في مراحل تضخيم أجهزة الإرسال، قد لا يتم تطبيق جهد الانحياز على قواعد الترانزستورات، نظرًا لأن سعة جهد الدخل المتناوب هناك كافية تمامًا "لتشغيل" الترانزستور.

وإذا تم استخدام الترانزستور ليس كمكبر للصوت، ولكن كمفتاح، فلن يتم توفير جهد التحيز أيضًا إلى القاعدة. ببساطة، عندما يجب إغلاق المفتاح، يكون جهد القاعدة صفرًا، وعندما يكون مفتوحًا، يتم توفير جهد كافٍ للقاعدة لفتح الترانزستور. يُستخدم هذا بشكل شائع في الإلكترونيات الرقمية، حيث لا يوجد سوى أصفار (لا يوجد جهد) وآحاد (الجهد موجود) ولا توجد قيم بينهما.

ويبين الشكل 5 مخطط عمليكيفية صنع مكبر صوت للكمبيوتر من مكبر صوت الراديو. أنت بحاجة إلى مكبر صوت بسيط أحادي البرنامج مزود بمقبس واحد فقط للاتصال بشبكة الراديو (يحتوي مكبر الصوت متعدد البرامج على قابس ثانٍ للشبكة الكهربائية). ليست هناك حاجة لإجراء أي تغييرات على دائرة مكبر الصوت. وهو متصل بمجمع الترانزستور بنفس طريقة توصيله بشبكة الراديو.

يوجد داخل مكبر الصوت ذو البرنامج الواحد مكبر صوت ومقاوم متغير لضبط مستوى الصوت ومحول. كل هذا مطلوب، ويبقى. عند فتح علبة السماعة، قم بلحام مجمع الترانزستور ومصدر الطاقة الزائد بالأماكن التي يتم لحام سلكها وقابسها. يمكن إزالة السلك نفسه.

للاتصال بجهاز كمبيوتر، تحتاج إلى سلك محمي مع قابس مناسب في النهاية. أو سلك عادي بسلكين. إذا كان السلك محميًا، قم بتوصيل الجديلة بباعث الترانزستور، والقلب المركزي بالمكثف C1.

يتم توفير الإشارة من بطاقة صوت الكمبيوتر من خلال القابس إلى المكثف C1. يتم توفير جهد الإمداد من مصدر الطاقة الرئيسي. الخيار الأفضل هو مصدر الطاقة من وحدة التحكم في الألعاب إلى التلفزيون، مثل "Dandy" أو "Kanga". بشكل عام، أي مصدر طاقة بجهد خرج من 7 فولت إلى 12 فولت. للاتصال بمصدر الطاقة، ستحتاج إلى مقبس مناسب، ويجب تثبيته على جسم السماعة عن طريق حفر فتحة له. على الرغم من أنه يمكنك بالطبع لحام الأسلاك من مصدر الطاقة مباشرة إلى الدائرة. عند توصيل مصدر الطاقة، يجب مراعاة القطبية. الصمام الثنائيفي دي 1 من حيث المبدأ، ليس هناك حاجة إليه، لكنه يحمي الدائرة من الفشل إذا كنت تخلط بين الزائد وناقص مصدر الطاقة. بدونها، إذا تم توصيل مصدر الطاقة بشكل غير صحيح، يمكن حرق الترانزستور، ولكن باستخدام الصمام الثنائي، إذا كانت أقطاب مصدر الطاقة مختلطة، فلن يتم تشغيل الدائرة ببساطة.

يوجد الترانزستور KT315 في علبة مستطيلة ذات حافة مائلة من جانب واحد (كما هو موضح في الشكل). الآن، إذا أبعدته عنك بهذه الشطبة، والموصلات للأعلى، فستكون هناك قاعدة على اليسار، وباعث على اليمين، ومجمع في الوسط. الترانزستور KT315 مع أي حرف سيفي بالغرض (KT315A، KT315B...). يجب أن يكون ملحوم الترانزستور بشكل صحيح، دون الخلط بين أطرافه. إذا ارتكبت خطأ وقمت بتشغيل الطاقة، فقد يموت. لذلك، بعد لحام كل شيء، لا تكن كسولًا جدًا للتحقق ثلاث مرات من التثبيت الصحيح، ما إذا كانت أطراف الترانزستور والمكثفات والصمام الثنائي ملحومة بشكل صحيح. وفقط عندما تكون متأكدًا بنسبة 100%، قم بتشغيله.

ديود VD 1 نوع 209 د.ك. يتم وضع علامة على الأنود عليه. يمكنك تركيب ديود آخر مثلا 1 ن 4004 أو بعض آخر. إذا قمت بلحام الصمام الثنائي بشكل غير صحيح، فلن تعمل الدائرة

لن يكون هناك. لذلك، إذا تم تشغيل كل شيء، لكنه لا يعمل، فابدأ بالتحقق من توصيل الصمام الثنائي بشكل صحيح.

بعض الأسباب الأخرى التي قد تؤدي إلى عدم نجاح المخطط:

تم توصيل مصدر الطاقة بشكل غير صحيح.

لا توجد إشارة عند مخرج الكمبيوتر، أو يتم تقليل مستوى الصوت أو إيقاف تشغيله عن طريق التعديلات التي يتم إجراؤها في برنامج الكمبيوتر.

التحكم في مستوى صوت مكبر الصوت في الوضع الأدنى.

المكثفات - كهربائيا، للجهد لا يقل 12 فولت. لدينا K50-16 أو K50-35 أو نظائرها المستوردة ستفي بالغرض. تجدر الإشارة إلى أن المكثفات لدينا لديها علامة زائد على الجسم بالقرب من الطرف الموجب، في حين أن المكثفات المستوردة لديها علامة ناقص أو شريط عمودي عريض بالقرب من الطرف السالب. بدلاً من مكثف 10 ميكروفاراد، يمكنك اختيار أي سعة تتراوح من 2 ميكروفاراد إلى 20 ميكروفاراد. بدلاً من مكثف 100 ميكروفاراد، سيكون هناك مكثف بأي سعة لا تقل عن 100 ميكروفاراد.

يوضح الشكل الموجود أسفل الرسم التخطيطي مخطط الأسلاك، حيث يتم تمييز نقاط اللحام بالنقاط. لا تخلط بين نقاط اللحام ومعابر الأسلاك. يتم التثبيت بطريقة مفصلية باستخدام أسلاك الأجزاء وأحزمة الأسلاك. يُنصح بوضع الدائرة بأكملها داخل مبيت السماعة (عادةً ما تكون هناك مساحة كبيرة هناك).

إذا كان كل شيء يعمل، ولكن هناك الكثير من الضوضاء، فهذا يعني أنك قد خلطت الأسلاك التي ستذهب إليها بطاقة الصوت. مبادلة لهم.

لا ينبغي أن يتم تشغيل الدائرة من مصدر طاقة الكمبيوتر!

بالنسبة لخيار الاستريو، يمكنك إنشاء مكبري صوت، ودمج المدخلات في كابل استريو واحد للاتصال ببطاقة الصوت، وتشغيل كلا السماعتين من نفس مصدر الطاقة.

بالطبع، مع سلسلة ترانزستور واحدة، سيبدو مكبر الصوت هادئًا، ولكنه كافٍ للاستماع في غرفة صغيرة. يمكن ضبط مستوى الصوت إما باستخدام منظم الكمبيوتر أو باستخدام المقبض الموجود على مكبر الصوت.

أندرييف س.

مساء الخير يا هواة الراديو الأعزاء!
مرحبا بكم في الموقع ""

في هذا الدرس مدارس لهواة الراديو المبتدئينسوف نستمر في الدراسة أشباه الموصلات. في الدرس الأخير نظرنا إليه الثنائيات، وفي هذا الدرس سنتناول عنصرًا أكثر تعقيدًا من أشباه الموصلات - الترانزستورات.

الترانزستورهو هيكل أشباه الموصلات أكثر تعقيدا من الصمام الثنائي. يتكون من ثلاث طبقات من السيليكون (توجد أيضًا ترانزستورات الجرمانيوم) ذات موصلية مختلفة. يمكن أن تكون هذه هياكل n-p-n أو p-n-p. يعتمد عمل الترانزستورات، وكذلك الثنائيات، على خصائص تقاطعات p-n.

تسمى الطبقة المركزية أو الوسطى قاعدة(ب)، والاثنان الآخران، على التوالي - باعث(ه) و جامع(ل). تجدر الإشارة إلى أنه لا يوجد فرق كبير بين نوعي الترانزستورات، ويمكن تجميع العديد من الدوائر بنوع أو آخر، طالما تمت ملاحظة القطبية المناسبة لمصدر الطاقة. الشكل أدناه هو مخطط دائرة الترانزستورات، ترانزستور pnp يختلف عن الترانزستور اتجاه n-p-nسهام الباعث:

هناك نوعان رئيسيان من الترانزستورات: ثنائي القطبو أحادي القطب، والتي تختلف في ميزات التصميم. داخل كل نوع هناك العديد من الأصناف. الفرق الرئيسي بين هذين النوعين من الترانزستورات هو أن العمليات التي تحدث أثناء تشغيل الجهاز يتم التحكم فيها في ترانزستور ثنائي القطب بواسطة تيار الإدخال، وفي ترانزستور أحادي القطب بواسطة جهد الدخل.

الترانزستورات ثنائية القطبكما ذكرنا أعلاه، عبارة عن كعكة مكونة من ثلاث طبقات. في شكل مبسط، يمكن تمثيل الترانزستور على شكل ثنائيات ثنائية متعاقبة:

(تجدر الإشارة إلى أن وصلة القاعدة والباعث هي صمام ثنائي زينر عادي، جهد التثبيت له 7...10 فولت). يمكن التحقق من صحة الترانزستور بنفس طريقة التحقق من صحة الصمام الثنائي، وذلك باستخدام جهاز قياس المقاومة العادي بين أطرافه. توجد انتقالات مشابهة لتلك الموجودة في الصمام الثنائي في الترانزستور بين القاعدة والمجمع، وكذلك بين القاعدة والباعث. في الممارسة العملية، يتم استخدام هذه الطريقة لاختبار الترانزستورات في كثير من الأحيان. إذا تم توصيل جهاز قياس الأومتر بين طرفي المجمع والباعث، فسيظهر الجهاز دائرة مفتوحة (إذا كان الترانزستور يعمل)، وهو أمر طبيعي حيث يتم توصيل الثنائيات من الخلف إلى الخلف. هذا يعني أنه بالنسبة لأي قطبية للجهد المطبق، يتم تشغيل أحد الثنائيات في الاتجاه الأمامي، والثاني في الاتجاه العكسي، لذلك لن يتدفق أي تيار.

الجمع بين زوجين من التحولاتيؤدي إلى ظهور خاصية مثيرة للاهتمام للغاية تسمى تأثير الترانزستور. إذا تم تطبيق الجهد على الترانزستور بين المجمع والباعث، فلن يكون هناك تيار عمليًا (كما تمت مناقشته أعلاه). إذا قمت بإجراء الاتصال وفقًا للمخطط (كما في الشكل أدناه)، حيث يتم تطبيق الجهد على القاعدة من خلال مقاومة محدودة (حتى لا تتلف الترانزستور)، فسوف يمر تيار أقوى من تيار القاعدة الجامع. ومع زيادة تيار القاعدة، سيزداد تيار المجمع أيضًا.

باستخدام جهاز قياس، يمكنك تحديد نسبة التيارات الأساسية والمجمعة والباعثة. يمكن التحقق من ذلك بطريقة بسيطة. إذا حافظت على جهد المصدر، على سبيل المثال، عند 4.5 فولت، مع تغيير قيمة المقاومة في الدائرة الأساسية من R إلى R/2، فإن تيار القاعدة سوف يتضاعف، وسيزداد تيار المجمع بشكل متناسب، على سبيل المثال:

لذلك، بالنسبة لأي جهد عبر المقاومة R، سيكون تيار المجمع أكبر بـ 99 مرة من تيار القاعدة، أي الترانزستور لديه مكاسب الحاليةيساوي 99. بمعنى آخر، يقوم الترانزستور بتضخيم تيار القاعدة بمقدار 99 مرة. ويشار إلى هذا المعامل بالحرف ? . الكسب يساوي نسبة تيار المجمع إلى تيار القاعدة:

؟ = إيك / إب

يمكن أيضًا تطبيق جهد متناوب على قاعدة الترانزستور. لكن من الضروري أن يعمل الترانزستور في الوضع الخطي. للتشغيل العادي في الوضع الخطي، يجب أن يطبق الترانزستور جهدًا متحيزًا ثابتًا على القاعدة ويزود جهدًا متناوبًا، والذي سيتم تضخيمه. وبهذه الطريقة، تعمل الترانزستورات على تضخيم الفولتية الضعيفة القادمة من الميكروفون، على سبيل المثال، إلى مستوى يمكنه تشغيل مكبر الصوت. إذا لم يكن الكسب كافيا، فيمكنك استخدام العديد من الترانزستورات أو مراحلها المتسلسلة. من أجل عدم انتهاك أوضاع التشغيل الحالية المباشرة لكل منها (والتي تضمن الخطية) عند توصيل الشلالات، يتم استخدام المكثفات المنفصلة. هناك ترانزستورات ثنائية القطب الخصائص الكهربائيةمما يوفر لهم مزايا معينة مقارنة بمكونات التضخيم الأخرى.

كما نعلم بالفعل، هناك أيضًا (باستثناء ثنائي القطب) و الترانزستورات أحادية القطب. دعونا نلقي نظرة سريعة على اثنين منهم - مجالو تقاطع واحدالترانزستورات. مثل القطبين، فهي تأتي في نوعين ولها ثلاث محطات:

أقطاب الترانزستورات ذات التأثير الميداني هي: بوابة- ض، بالُوعَة- C، المقابلة للمجمع و مصدر- وتم التعرف عليه مع الباعث. تختلف الترانزستورات ذات التأثير الميداني للقناة N وp في اتجاه سهم البوابة. تستخدم الترانزستورات أحادية الوصلة، والتي تسمى أحيانًا الثنائيات ثنائية القاعدة، بشكل أساسي في دوائر مولد الإشارة الدورية النبضية.

هناك ثلاث دوائر أساسية لتوصيل الترانزستورات في مرحلة المضخم:

? باعث مشترك(أ)

? مع جامع مشترك(ب)

? مع قاعدة مشتركة(الخامس)

ترانزستور ثنائي القطب متصل بدائرة باعث مشتركة، اعتمادًا على مقاومة الخرج لمصدر الطاقة R1 ومقاومة الحمل Rн، فإنه يضخم إشارة الدخل في كل من الجهد والتيار. يُشار إلى كسب الترانزستور ثنائي القطب على أنه h21e(اقرأ: ash-two-one-e، حيث e عبارة عن دائرة ذات باعث مشترك)، ويختلف الأمر بالنسبة لكل ترانزستور. قيمة المعامل h21е (اسمه الكامل هو معامل نقل التيار الأساسي الثابت h21e) يعتمد فقط على سمك قاعدة الترانزستور (لا يمكن تغييره) وعلى الجهد بين المجمع والباعث، وبالتالي، عند الجهد المنخفض (أقل من 20 فولت)، فإن معامل النقل الحالي عند أي تيار مجمع لا يتغير عمليا ويزداد قليلاً مع زيادة جهد المجمع.

المكسب الحالي – Kus.iو كسب الجهد – Kus.uيعتمد الترانزستور ثنائي القطب المتصل في دائرة مع باعث مشترك على نسبة مقاومة الحمل (المشار إليها في الرسم البياني بـ Rн) ومصدر الإشارة (المشار إليه في الرسم البياني بـ R1). إذا كانت مقاومة مصدر الإشارة h21eمرات أقل من مقاومة الحمل، ثم كسب الجهد أقل قليلا من الوحدة (0.95...0.99)، والكسب الحالي يساوي h21e.عندما تكون مقاومة مصدر الإشارة أكبر من h21eمرات أقل من مقاومة الحمل، فإن الكسب الحالي يبقى دون تغيير (يساوي h21e)، فينخفض ​​كسب الجهد. على العكس من ذلك، إذا تم تقليل مقاومة الإدخال، فإن كسب الجهد يصبح أكبر من الوحدة، ولا يتغير كسب التيار، مع الحد من التيار المتدفق عبر تقاطع الباعث الأساسي للترانزستور. دائرة الباعث المشترك هي دائرة الترانزستور ثنائية القطب الوحيدة التي تتطلب الحد من تيار الإدخال (التحكم). يمكن استخلاص عدة استنتاجات:- يجب أن يكون التيار الأساسي للترانزستور محدودًا، وإلا فسوف يحترق الترانزستور أو الدائرة التي تتحكم فيه؛ - باستخدام ترانزستور متصل وفقًا لدائرة OE، من السهل جدًا التحكم في الحمل عالي الجهد باستخدام مصدر إشارة منخفض الجهد. يتدفق تيار كبير عبر القاعدة، وبالتالي، تقاطعات المجمع عند جهد باعث أساسي يبلغ 0.8...1.5 فولت فقط. إذا كانت السعة (الجهد) أكبر من هذه القيمة، فأنت بحاجة إلى وضع المقاوم الذي يحد من التيار ( R1) بين قاعدة الترانزستور ومخرج دائرة التحكم. يمكن حساب مقاومتها باستخدام الصيغ:

Ir1=Irn/h21e R1=Ucontrol/Ir1أين:

إيرن- التيار من خلال الحمل، A؛ Ucontrol- جهد مصدر الإشارة، V؛ ر1- مقاومة المقاومة، أوم.

ميزة أخرى لدائرة OE هي أن انخفاض الجهد عند تقاطع المجمع والباعث للترانزستور يمكن تقليله عمليًا إلى الصفر. ولكن لهذا من الضروري زيادة التيار الأساسي بشكل كبير، وهو أمر غير مربح للغاية. لذلك، يتم استخدام هذا النمط من تشغيل الترانزستورات فقط في الدوائر الرقمية النبضية.

الترانزستور, تعمل في دائرة مكبر للصوت إشارة تناظرية ، يجب أن يوفر تقريبًا نفس تضخيم الإشارات بسعات مختلفة بالنسبة لبعض الجهد "المتوسط". للقيام بذلك، تحتاج إلى "فتح الأمر" قليلاً، ومحاولة عدم "المبالغة في ذلك". كما ترون من الصورة أدناه (يسار):

يتغير تيار المجمع وانخفاض الجهد عبر الترانزستور مع الزيادة التدريجية في تيار القاعدة تقريبًا في البداية خطي، وعندها فقط، مع البداية التشبعيتم ضغط الترانزستور على محاور الرسم البياني. نحن مهتمون فقط بالأجزاء المستقيمة من الخطوط (قبل التشبع) - من الواضح أنها ترمز إلى التضخيم الخطي للإشارة، أي عندما يتغير تيار التحكم عدة مرات، سيتغير تيار المجمع (الجهد في الحمل) بمقدار نفس المبلغ.

يظهر الشكل الموجي التناظري في الشكل أعلاه (يمين). كما يتبين من الرسم البياني، فإن سعة الإشارة تنبض باستمرار بالنسبة إلى متوسط ​​جهد معين للطائرة بدون طيار، ويمكن أن تزيد أو تنقص. لكن الترانزستور ثنائي القطب يستجيب فقط لزيادة جهد الدخل (أو بالأحرى التيار). الخلاصة: عليك التأكد من أن الترانزستور مفتوح قليلاً حتى عند الحد الأدنى لسعة إشارة الدخل. مع متوسط ​​\u200b\u200bسعة Uav، سيتم فتحه أكثر قليلا، ومع الحد الأقصى Umax، سيتم فتحه قدر الإمكان. ولكن في الوقت نفسه، لا ينبغي أن يدخل وضع التشبع (انظر الشكل أعلاه) - في هذا الوضع، يتوقف تيار الإخراج عن الاعتماد خطيا على تيار الإدخال، ونتيجة لذلك يحدث تشويه شديد للإشارة.

دعونا ننظر مرة أخرى إلى شكل الإشارة التناظرية. نظرًا لأن السعات القصوى والدنيا لإشارة الدخل بالنسبة للمتوسط ​​هي نفسها تقريبًا في الحجم (ومعاكسة في الإشارة)، نحتاج إلى تطبيق مثل هذا التيار المباشر (تيار الانحياز - Icm) على قاعدة الترانزستور بحيث عند الجهد "المتوسط" عند الإدخال يكون الترانزستور مفتوحًا إلى النصف بالضبط. بعد ذلك، عندما ينخفض ​​تيار الإدخال، سينغلق الترانزستور وينخفض ​​تيار المجمع، وعندما يزيد تيار الإدخال، سيفتح أكثر.

الترانزستورات ذات التأثير الميداني في ممارسة هواة الراديو المبتدئين

هذه المقالة مخصصة لقسم "هواة الراديو المبتدئين". قبل فترة طويلة من ظهور مقال V. Andryushkevich "قياس معلمات ترانزستورات التأثير الميداني" في مجلة الراديو رقم 9 – 2007، مسترشدًا بنفس المبادئ والأهداف، قمت بصنع جهاز مشابه لذلك الموصوف في المقال، ولكن في بلدي الرأي، أبسط بكثير في تصميم الدوائر ومن الناحية التكنولوجية. أعتقد أن هواة الراديو المبتدئين سيقدرون ذلك. من ناحية أخرى، يعد جهاز V. Andryushkevich أكثر دقة وتنوعًا، حيث تم إنشاؤه على قاعدة عناصر أكثر حداثة، مع خصائص مريحة جيدة، باختصار - بمستوى أعلى.

في وقت ما، واجه المؤلف مشكلة اختيار ترانزستورات التأثير الميداني الشائعة (FETs) للتركيب في دوائر محددة من مكبرات الصوت، وأتباع المصدر، والخلاطات، وما إلى ذلك. باستخدام الدوائر القياسية المعروفة لقياس معلمات FETs و، بعد التأكد من التشتت الكبير لقيم المعلمات المقاسة، تقرر تجميع أبسط جهاز مدمج لقياس المعلمات المستخدمة غالبًا في ممارسة هواة الراديو: تيار التصريف، والجهد المقطوع، والمنحدر.

أولا، القليل من النظرية. يتم تقديمه فقط لمزيد من التطبيق العملي وفهم تشغيل الجهاز، وليس أكثر. ولذلك، تم حذف فيزياء تشغيل حزب العمال وبعض الأحكام النظرية. ويتم التركيز على الجانب العملي للأحكام المطبقة. آمل أن يكون الوصف المختصر لتشغيل الجهاز مفيدًا وقابل للتطبيق لهواة الراديو المبتدئين في إنشاء تصميم حقيقي.

خاصية النقل (التحكم) للترانزستورات ذات التأثير الميداني مدير ص-ن- انتقال.

يوضح الشكل أدناه دائرة لقياس تيار التصريف لترانزستور التأثير الميداني. في التدوين: البوابة - z، الصرف - s، المصدر - i. بالإضافة إلى تيار الصرف، فإن أهم ما يميز PT هو جهد القطع Uots. هذا هو الجهد بين البوابة والمصدر (Uzi)، حيث يكون تيار التصريف 0 تقريبًا، على الرغم من أنه يتم أخذه عادةً عند 10 μA.

إذا كان Uzi يساوي 0، فإن تيار التصريف المستمر سيكون الحد الأقصى ويسمى تيار التشبع، أو تيار القناة المفتوحة الكاملة، أو تيار التصريف الأولي. المعينة هي.البداية. (أحيانًا Iс.о).

إذا تم تطبيق جهد متحيز على بوابة PT (المعروفة أيضًا باسم Uzi، في الشكل 1، فهذه بطارية 1.5 فولت)، وتعكس Uots على الإحداثي. وقيم أخرى لتيار التصريف عند عوزي (إزاحة) مختلفة، ثم يمكنك بناء منحنى يسمى خاصية الجهد الحاليحزب العمال. وهكذا، كما يتبين من الرسم البياني، Ic يعتمد على قيمة Uots.

تحديد ميل الخاصية (S) بواسطة الدائرة المجمعة(الشكل 1) يتم تنفيذه وفقًا للصيغة:

S = بداية – Iс/Uз.، حيث Ic هو تيار التصريف الأمثل الذي سيتم تشغيل PT عنده.

على قسمها المستقيم الذي دائماً يقع على الرسم البياني من 0 إلى قيمة Uots./2 ويسمى من الدرجة الثانية، حدد تيار التصريف Ic، الذي سيعمل عنده PT بكفاءة أكبر ولن يقدم تشوهات غير خطية في تشغيل دائرة مضخم خطي قياسي (الشكل 3). عادةً ما يكون هذا نصف قسم من الدرجة الثانية: Uref./2، إذًا سيكون عوزي مساويًا تقريبًا لـ Uref./4.

في الممارسة العملية، عوزي يساوي انخفاض الجهد عبر Rн (Un). أي أنه يمكنك تحديد التيار الأمثل Ic من المنحنى S ثم تحديد Uzi (توجد الرسوم البيانية المقابلة في الكتب المرجعية - اعتماد S على Ic وعلى Uzi والعكس صحيح). بعد ذلك، وفقًا لقانون أوم، حدد Rн، الذي يجب وضعه في دائرة المصدر لمكبر الصوت الخطي PT. لنفترض أنه تم تحديد Ic = 6mA، ومن البيانات الموجودة على الخاصية S Uzi = Un = 0.7 v. ثم Rн = Un/Iс = 0.7 v/0.006 A = 116 أوم.

هناك خيار آخر ممكن: معرفة خصائص أو قياسات Uots. يمكنك تحديد Uzi (= 1/4 وحدة) ثم باستخدام الرسم البياني S، حدد Ic، ثم قيمة Rн.

في مضخم التيار المستمر العامل، يمكنك قياس Un (انخفاض الجهد عبر Rн) دون إزالة اللحام، ومعرفة القيمة الاسمية لـ Rн من الدائرة، وحساب Iс. على سبيل المثال، Ic = Un/Rn = 0.7 فولت/116 أوم = 0.006 أمبير (6 مللي أمبير). ومن خلال مقارنة البيانات التي تم الحصول عليها مع بيانات الجدول، من الممكن تحديد Rн للحصول على Ic الأمثل.

تحديد Uots. ربما وفقًا للرسم البياني في الشكل 4.

نظرًا لأن Ic يعتمد على Uzi، فإن خاصية S يمكن أن تتغير (تتحول). ويتغير أيضًا عندما يتعرض حزب العمال لدرجة الحرارة المحيطة. للوصول إلى نقطة الاستقرار الحراري، اختر Uzi = Uots. – 0.63 فولت. من الناحية العملية، بالنسبة إلى PTs الحقيقية عند Uzi ثابت، تتراوح Ic من 0.1 إلى 0.5 مللي أمبير (توجد في الأدبيات المرجعية رسوم بيانية مقابلة لخاصية النقل هذه).

بالنسبة لخصائص الجهد الحالي للتيار المستمر، فإن Usi يقع في نطاق يصل إلى Usi.us. - جهد تشبع مصدر التصريف، وعادة لا يتجاوز 2 فولت (لـ KP303، وأحيانًا أكثر لـ PTs الأخرى). وتسمى هذه الخاصية يوم عطلة.

رسم تخطيطي وتشغيل الجهاز.

لا تختلف الدائرة الفعلية لجهاز قياس معلمات PT عن الدوائر المذكورة أعلاه لقياس Ic وUots. لقد أصبح الجهاز أكثر تنوعًا، وهو نوع من الحامل لقياس معلمات PT.

عندما تكون Ic معروفة (المطلوبة، الأمثل، من الكتب المرجعية)، يتم تحديد Ic.initial أولاً. للقيام بذلك، قم بتعيين نوع قناة PT باستخدام المحولين SA2 وSA3 ("قناة n - p")، ويتم ضبط المفتاح SA4 ("المعلمة") على الوضع "Is.start". يتم توصيل مقياس ميكرومتر (متعدد) بمحطات XT2. بعد توصيل PT بالشريط باستخدام أطراف XT4، قم بتشغيل الجهاز، واضغط على زر "القياس" SB1 واقرأ Is.start.

بعد ذلك، يتم تحديد Ic عن طريق تحريك المفتاح SA4 إلى الوضع "Ic". مع هذا المقاوم R2 ("Set Uzi") يغيرون (على نطاق هذا المقاوم) Uots. من القيمة التي سيكون عندها تيار التصريف في حده الأدنى (حوالي 10 ميكرو أمبير) إلى قيمة قريبة من ¼Uots. سيُظهر مقياس الميكرومتر Ic: مع قيمة Uzi على الرسم البياني، فإنها تشكل نقطة على القسم التربيعي للمنحنى. ثم يتم حساب ميل الخاصية (S) لـ PT:

S = Ic.init - Ic/Uzi، حيث Uzi = 1/4Uots (النسبة المحددة تجريبيًا).

يمكنك أولاً تحديد Uots. (قم بتبديل SA4 في الموضع المقابل)، وقسم هذه القيمة على 4، لتحصل على Uzi، وبعد ذلك Ic وفقًا للجدول.

عند قياس Uots. (عندما يكون المتر المتعدد متصلاً بأطراف مقياس الفولتميتر)، فمن المهم، إذا كنت تستخدم نفس المتر المتعدد، ألا تنسى توصيل أطراف مقياس التيار الميلي (الصغرى) XT2 مع وصلة العبور S1.

Usi عادة ما يساوي 10 فولت. يمكنك تغييره في الجهاز، لأنه توفر الكتب المرجعية أحيانًا رسومًا بيانية لخصائص الجهد الحالي عند الفولتية الأخرى. ويمكن قول الشيء نفسه عن عوزي - يمكن تغيير قيمته. لهذه الأغراض، يتم استخدام مثبتات الجهد الإيجابية والسلبية القابلة للتعديل، والتي تستخدم لتشغيل دائرة تصريف التيار المستمر من 2 إلى 15 فولت، ودائرة البوابة من 0 إلى -5 فولت. في بعض الأحيان، عند قياس معلمات البوابة الثانية، من الضروري تطبيق جهد إيجابي على البوابة الثانية. لهذا الغرض، يحتوي الجهاز على مفتاح SA2.2، الذي يغير قطبية الجهد المستلم من مثبت التحيز إلى الاتجاه المعاكس. في الواقع، هذا هو السبب الوحيد لعدم دمج هذا المفتاح مع مفتاح نوع القناة. يمكن استخدام الطرف "K" الموجود على شريط XT4 (أو تثبيت طرف آخر بشكل إضافي) لتوصيل بوابة ثانية، وربطها بإخراج مثبت الجهد الكهربي (غير موضح في الرسم التخطيطي).

يجب معايرة منظمات الجهد - فلا داعي لاستخدام أطراف وأدوات إضافية لقياس Usi وUzi. من أجل عدم تبديل مجسات المتر المتعدد أثناء القياسات، يتم توصيل المطرافين XT2 وXT3 في الدائرة من خلال جسور الصمام الثنائي المقابلة، ويتم عكس قطبية جهد الإمداد باستخدام المفتاح SA2. يجب ضبط قيم الجهد نفسها كما هو موضح في الكتب المرجعية.

يمكنك غالبًا أن تسمع عن خطر تلف PT. الكهرباء الساكنةالمستحث من مصدر الطاقة من خلال مصدر الطاقة (أيضًا من مكواة اللحام، من الأيدي، والملابس، وما إلى ذلك). بالطبع، من الأمثل تشغيل الجهاز من عنصر Krona وعنصر AA، في حين أن خطر تلف PT بسبب ثبات الشبكة يكون في حده الأدنى. وإذا كانت الفولتية للبطاريات المشار إليها كافية لقياس DC منخفضة الطاقة، فهذا ما يجب القيام به - أدخل هاتين البطاريتين في الجهاز. ومن ناحية أخرى فإن تجربتي العملية مع الجهاز المصنع لم تؤد أبدا إلى تلف جهاز PT. من الواضح أن هذا تم تسهيله من خلال خصائص تصميم معينة والامتثال للقواعد المعتادة عند العمل مع ترانزستورات التأثير الميداني. يستخدم المحول T1 العزل الداخلي للملفات التيفلون؛ ويتم توفير الطاقة إلى التيار المستمر المتصل بالجهاز في الدائرة من خلال زر "القياس" SB1. بالمناسبة، المحول الأكثر سهولة ومناسبًا لهذا الجهاز من حيث الجهد على اللفات الثانوية هو TVK-70L2.

أبسط قاعدة هي أن أطراف PT قبل وأثناء توصيلها بأطراف الجهاز يجب أن تكون دائمًا ذات دائرة قصيرة (عدة لفات من سلك رفيع معلبة ناعم حول الأطراف الموجودة في قاعدة الترانزستور). عند أخذ القياسات، تتم إزالة السلك بشكل طبيعي.

تم تركيب الجهاز في جسم AVO-63 القديم، حيث كان من الممكن وضع مصدر طاقة واستخدام رأس قياس قياسي. مظهريظهر الجهاز في الشكل 6. يتم توصيل أطراف جهاز PT الذي تم اختباره بالموصل الموجود في نهاية كابل قصير من مصدر الطاقة للكمبيوتر الشخصي.

في الختام، تجدر الإشارة إلى أن الرسم البياني أعلاه ليس عقيدة، وعند تنفيذه في جهاز حقيقي لهواة الراديو، هناك مجال كامل من الاحتمالات والخيارات لتغيير الدوائر والتصميم.

فاسيلي كونونينكو (RA0CCN).

يعتمد الترانزستور، مثل الصمام الثنائي، على ظاهرة p-nانتقال. يمكن لأولئك الذين يرغبون تحديث ذاكرتهم لفيزياء العمليات التي تحدث فيها أو.

لقد تم تقديم التوضيحات اللازمة، فلندخل في صلب الموضوع.

الترانزستورات. التعريف والتاريخ

الترانزستور- جهاز إلكتروني من أشباه الموصلات يتم فيه التحكم في التيار في دائرة مكونة من قطبين بواسطة قطب كهربائي ثالث. (الترانزستورات.ru)

وبسرعة كبيرة، حلت الترانزستورات محل الأنابيب المفرغة في مختلف الأجهزة الإلكترونية. وفي هذا الصدد، زادت موثوقية هذه الأجهزة وانخفض حجمها بشكل ملحوظ. وحتى يومنا هذا، بغض النظر عن مدى "تعقيد" الدائرة الدقيقة، فإنها لا تزال تحتوي على العديد من الترانزستورات (وكذلك الثنائيات والمكثفات والمقاومات وما إلى ذلك). فقط صغيرة جدا.

بالمناسبة، كانت "الترانزستورات" في البداية عبارة عن مقاومات يمكن تغيير مقاومتها باستخدام مقدار الجهد المطبق. إذا تجاهلنا فيزياء العمليات، فيمكن أيضًا تمثيل الترانزستور الحديث كمقاومة تعتمد على الإشارة المقدمة إليه.

ما هو الفرق بين التأثير الميداني والترانزستورات ثنائية القطب؟ الجواب يكمن في أسمائهم ذاتها. في الترانزستور ثنائي القطب، يتضمن نقل الشحنة والإلكترونات, والثقوب ("الظهور" - مرتين). وفي الميدان (المعروف أيضًا باسم أحادي القطب) - أوالإلكترونات, أوالثقوب.

كما تختلف هذه الأنواع من الترانزستورات في مجالات التطبيق. يتم استخدام القطبين بشكل رئيسي في التكنولوجيا التناظرية، والميدان - في التكنولوجيا الرقمية.

وأخيرا: المجال الرئيسي لتطبيق أي الترانزستورات- تقوية الإشارة الضعيفة بسبب مصدر طاقة إضافي.

الترانزستور ثنائي القطب. مبدأ التشغيل. الميزات الرئيسية

قبل النظر في فيزياء كيفية عمل الترانزستور، دعونا نلخص المشكلة العامة.


وهي كالتالي: يتدفق تيار قوي بين الباعث والمجمع ( تيار المجمع)، وبين الباعث والقاعدة يوجد تيار تحكم ضعيف ( التيار الأساسي). سوف يتغير تيار المجمع اعتمادًا على التغير في تيار القاعدة. لماذا؟
دعونا ننظر في تقاطعات p-n للترانزستور. هناك نوعان منهم: قاعدة الباعث (EB) ومجمع القاعدة (BC). في الوضع النشط لتشغيل الترانزستور، الأول منهما متصل بالتحيز الأمامي، والثاني بالتحيز العكسي. ماذا يحدث عند تقاطعات p-n؟ لمزيد من اليقين، سوف ننظر في الترانزستور n-p-n. بالنسبة لـ p-n-p، كل شيء متشابه، فقط كلمة "إلكترونات" هي التي يجب استبدالها بكلمة "ثقوب".

نظرًا لأن الوصلة EB مفتوحة، فإن الإلكترونات "تعبر" بسهولة إلى القاعدة. هناك يتحدون جزئيًا مع الثقوب، ولكن يامعظمهم، بسبب سماكة القاعدة الصغيرة ومنشطاتها المنخفضة، تمكنوا من الوصول إلى انتقال المجمع الأساسي. والتي، كما نتذكر، متحيزة عكسيا. وبما أن الإلكترونات الموجودة في القاعدة هي حاملات شحنة أقلية، فإن المجال الكهربائي للانتقال يساعدها على التغلب عليها. وبالتالي، فإن تيار المجمع أقل بقليل من تيار الباعث. الآن انتبه إلى يديك. إذا قمت بزيادة التيار الأساسي، فإن الوصلة EB سوف تنفتح أكثر، ويمكن أن تنزلق المزيد من الإلكترونات بين الباعث والمجمع. وبما أن تيار المجمع أكبر في البداية من تيار القاعدة، فإن هذا التغيير سيكون ملحوظًا جدًا. هكذا، سيتم تضخيم الإشارة الضعيفة المستلمة عند القاعدة. مرة أخرى، التغيير الكبير في تيار المجمع هو انعكاس متناسب لتغير بسيط في تيار القاعدة.

أتذكر أنه تم شرح مبدأ تشغيل الترانزستور ثنائي القطب لزملائي باستخدام مثال صنبور الماء. الماء الموجود فيه هو تيار المجمع، وتيار التحكم الأساسي هو مقدار دوران المقبض. قوة صغيرة (إجراء تحكم) كافية لزيادة تدفق الماء من الصنبور.

بالإضافة إلى العمليات التي تم النظر فيها، يمكن أن يحدث عدد من الظواهر الأخرى عند تقاطعات p-n للترانزستور. على سبيل المثال، مع زيادة قوية في الجهد عند تقاطع مجمع القاعدة، قد يبدأ تكاثر شحنة الانهيار الجليدي بسبب التأين الناتج. وبالاقتران مع تأثير النفق، سيؤدي ذلك أولاً إلى حدوث انهيار كهربائي، ثم (مع زيادة التيار) انهيار حراري. ومع ذلك، يمكن أن يحدث الانهيار الحراري في الترانزستور دون انهيار كهربائي (أي دون زيادة جهد المجمع إلى جهد الانهيار). سيكون تيارًا واحدًا زائدًا عبر المجمع كافيًا لهذا الغرض.

هناك ظاهرة أخرى ترجع إلى حقيقة أنه عندما تتغير الفولتية الموجودة في تقاطعات المجمع والباعث، يتغير سمكها. وإذا كانت القاعدة رقيقة جدا، فقد يحدث تأثير الإغلاق (ما يسمى "ثقب" القاعدة) - اتصال بين تقاطع المجمع وتقاطع الباعث. في هذه الحالة تختفي منطقة القاعدة ويتوقف الترانزستور عن العمل بشكل طبيعي.

يكون تيار المجمع للترانزستور في الوضع النشط العادي لتشغيل الترانزستور أكبر من التيار الأساسي بعدد معين من المرات. هذا الرقم يسمى المكسب الحاليوهي واحدة من المعالم الرئيسية للترانزستور. تم تعيينه ح21. إذا تم تشغيل الترانزستور دون تحميل على المجمع، فعند جهد باعث المجمع الثابت ستعطي نسبة تيار المجمع إلى التيار الأساسي كسب الحالي ثابت. يمكن أن يكون مساويا لعشرات أو مئات الوحدات، لكن الأمر يستحق النظر في حقيقة أن هذا المعامل في الدوائر الحقيقية أصغر بسبب حقيقة أنه عند تشغيل الحمل، ينخفض ​​\u200b\u200bتيار المجمع بشكل طبيعي.

المعلمة الثانية المهمة هي مقاومة مدخلات الترانزستور. وفقًا لقانون أوم، فهو نسبة الجهد بين القاعدة والباعث إلى تيار التحكم في القاعدة. كلما كان أكبر، كلما انخفض التيار الأساسي وزاد الكسب.

المعلمة الثالثة للترانزستور ثنائي القطب هي كسب الجهد. وهي تساوي نسبة السعة أو القيم الفعالة للجهد المتناوب للخرج (مجمع الباعث) والمدخلات (الباعث الأساسي). وبما أن القيمة الأولى عادة ما تكون كبيرة جدًا (وحدات وعشرات الفولتات)، والثانية صغيرة جدًا (أعشار الفولتات)، فإن هذا المعامل يمكن أن يصل إلى عشرات الآلاف من الوحدات. تجدر الإشارة إلى أن كل إشارة تحكم أساسية لها كسب جهد خاص بها.

الترانزستورات لديها أيضا استجابة التردد، والذي يميز قدرة الترانزستور على تضخيم الإشارة التي يقترب ترددها من تردد التضخيم المقطوع. والحقيقة هي أنه مع زيادة تردد إشارة الدخل، ينخفض ​​الكسب. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن وقت حدوث العمليات الفيزيائية الرئيسية (وقت حركة الموجات الحاملة من الباعث إلى المجمع، وشحن وتفريغ الوصلات السعوية العازلة) يصبح متناسبًا مع فترة تغير إشارة الدخل . أولئك. ببساطة ليس لدى الترانزستور الوقت للرد على التغييرات في إشارة الإدخال وفي مرحلة ما يتوقف ببساطة عن تضخيمها. التردد الذي يحدث فيه هذا يسمى الحدود.

أيضًا معلمات الترانزستور ثنائي القطب هي:

• عكس باعث المجمع الحالي
• في الوقت المحدد
• عكس تيار المجمع
• الحد الأقصى المسموح به الحالي

شرطي تدوين n-p-nو الترانزستورات بي إن بيوهي تختلف فقط في اتجاه السهم الذي يشير إلى الباعث. يوضح كيفية تدفق التيار في ترانزستور معين.

أوضاع تشغيل الترانزستور ثنائي القطب

1. الوضع النشط العكسي. هنا يكون انتقال BC مفتوحًا، ولكن على العكس من ذلك، يكون EB مغلقًا. خصائص التضخيم في هذا الوضع، بطبيعة الحال، هي أسوأ من أي وقت مضى، لذلك نادرا ما تستخدم الترانزستورات في هذا الوضع.
2. وضع التشبع. كلا المعبرين مفتوحان. وبناء على ذلك، فإن ناقلات الشحن الرئيسية للمجمع والباعث "تركض" إلى القاعدة، حيث تتحد بنشاط مع ناقلاتها الرئيسية. بسبب الزيادة الناتجة في حاملات الشحنة، تنخفض مقاومة القاعدة وتقاطعات p-n. لذلك، يمكن اعتبار الدائرة التي تحتوي على ترانزستور في وضع التشبع دائرة قصيرة، ويمكن تمثيل عنصر الراديو نفسه كنقطة متساوية الجهد.
3. وضع القطع. كلا التحولات من الترانزستور مغلقة، أي. يتوقف تيار حاملات الشحنة الرئيسية بين الباعث والمجمع. إن تدفقات حاملات الشحنة الأقلية لا تخلق سوى تيارات انتقالية حرارية صغيرة لا يمكن السيطرة عليها. بسبب فقر القاعدة والانتقالات مع حاملات الشحن، تزداد مقاومتها بشكل كبير. لذلك، يُعتقد غالبًا أن الترانزستور الذي يعمل في وضع القطع يمثل دائرة مفتوحة.
4. وضع الحاجزفي هذا الوضع، تكون القاعدة متصلة مباشرة أو من خلال مقاومة منخفضة بالمجمع. يتم تضمين المقاوم أيضًا في دائرة المجمع أو الباعث، والتي تحدد التيار عبر الترانزستور. وهذا يخلق ما يعادل دائرة الصمام الثنائي مع المقاوم على التوالي. يعد هذا الوضع مفيدًا جدًا، لأنه يسمح للدائرة بالعمل على أي تردد تقريبًا، وعلى نطاق واسع من درجات الحرارة، كما أنها تتجاهل معلمات الترانزستورات.

تبديل الدوائر للترانزستورات ثنائية القطب

بما أن الترانزستور لديه ثلاث جهات اتصال، إذن حالة عامةويجب أن يتم إمداده بالطاقة من مصدرين، ينتجان معاً أربعة مخارج. لذلك، يجب تزويد أحد موصلات الترانزستور بجهد بنفس الإشارة من كلا المصدرين. واعتمادًا على نوع الاتصال، هناك ثلاث دوائر لتوصيل الترانزستورات ثنائية القطب: مع باعث مشترك (CE)، ومجمع مشترك (OC) وقاعدة مشتركة (CB). كل واحد منهم لديه مزايا وعيوب. يتم الاختيار بينهما اعتمادًا على المعلمات المهمة بالنسبة لنا والتي يمكن التضحية بها.

دائرة اتصال مع باعث مشترك

ولكن بالإضافة إلى كل الأشياء الجيدة، فإن مخطط OE لديه أيضا عيب كبير. يكمن في حقيقة أن الزيادة في التردد ودرجة الحرارة تؤدي إلى تدهور كبير في خصائص تضخيم الترانزستور. وبالتالي، إذا كان الترانزستور يعمل على ترددات عاليةفمن الأفضل استخدام دائرة تبديل مختلفة. على سبيل المثال، مع قاعدة مشتركة.

مخطط اتصال مع قاعدة مشتركة

في دائرة ذات قاعدة مشتركة، لا ينعكس طور الإشارة، وينخفض ​​مستوى الضوضاء عند الترددات العالية. ولكن، كما ذكرنا سابقًا، فإن مكاسبها الحالية تكون دائمًا أقل بقليل من الوحدة. صحيح أن كسب الجهد هنا هو نفسه كما هو الحال في الدائرة ذات الباعث المشترك. تشمل عيوب الدائرة الأساسية المشتركة أيضًا الحاجة إلى استخدام مصدري طاقة.

مخطط اتصال مع جامع مشترك

اسمحوا لي أن أذكرك أن ردود الفعل السلبية هي ردود فعل يتم فيها تغذية إشارة الإخراج مرة أخرى إلى الإدخال، وبالتالي تقليل مستوى إشارة الإدخال. وبالتالي، يحدث التعديل التلقائي عندما تتغير معلمات إشارة الإدخال عن طريق الخطأ

الكسب الحالي هو نفسه تقريبًا كما هو الحال في دائرة الباعث المشتركة. لكن كسب الجهد صغير (العيب الرئيسي لهذه الدائرة). إنه يقترب من الوحدة، لكنه دائمًا أقل منها. وبالتالي، فإن كسب الطاقة يساوي بضع عشرات من الوحدات فقط.

في دائرة المجمع المشتركة، لا يوجد إزاحة طور بين جهد الدخل والخرج. وبما أن كسب الجهد قريب من الوحدة، الجهد الناتجيتطابق الطور والسعة مع المدخل الأول، أي يكرره. ولهذا السبب تسمى هذه الدائرة بمتابع الباعث. الباعث - لأنه تتم إزالة جهد الخرج من الباعث بالنسبة للسلك المشترك.

يتم استخدام هذا الاتصال لمطابقة مراحل الترانزستور أو عندما يكون لمصدر إشارة الإدخال مقاومة دخل عالية (على سبيل المثال، لاقط كهرضغطية أو ميكروفون مكثف).

كلمتين عن الشلالات

قد تكون هناك حاجة أيضًا إلى ترانزستور يتمتع بحساسية جيدة وفي نفس الوقت كسب جيد. في مثل هذه الحالات، يتم استخدام سلسلة من الترانزستور الحساس ولكن منخفض الطاقة (VT1 في الشكل)، والذي يتحكم في مصدر الطاقة لزميل أكثر قوة (VT2 في الشكل).

تطبيقات أخرى للترانزستورات ثنائية القطب

وضع العلامات

هي الترانزستورات ثنائية القطب. تعتمد دوائر التبديل على نوع الموصلية التي تمتلكها (ثقب أو إلكتروني) والوظائف التي تؤديها.

تصنيف

تنقسم الترانزستورات إلى مجموعات:

1. حسب المواد: يتم استخدام زرنيخيد الغاليوم والسيليكون في أغلب الأحيان.
2. حسب تردد الإشارة: منخفض (حتى 3 ميجا هرتز)، متوسط ​​(حتى 30 ميجا هرتز)، مرتفع (حتى 300 ميجا هرتز)، عالي جدًا (فوق 300 ميجا هرتز).
3. بواسطة أقصى قوة تبديد: ما يصل إلى 0.3 واط، ما يصل إلى 3 واط، أكثر من 3 واط.
4. حسب نوع الجهاز: ثلاث طبقات متصلة من أشباه الموصلات مع تغييرات متناوبة في الطرق المباشرة والعكسية لتوصيل الشوائب.

كيف تعمل الترانزستورات؟

ترتبط الطبقات الخارجية والداخلية للترانزستور بأقطاب إمداد تسمى الباعث والمجمع والقاعدة على التوالي.

لا يختلف الباعث والمجمع عن بعضهما البعض في أنواع الموصلية، ولكن درجة المنشطات مع الشوائب في الأخير أقل بكثير. وهذا يضمن زيادة في الجهد الناتج المسموح به.

تتمتع القاعدة، وهي الطبقة الوسطى، بمقاومة عالية لأنها مصنوعة من مادة شبه موصلة مطلية بشكل خفيف. لديها منطقة اتصال كبيرة مع المجمع، مما يحسن إزالة الحرارة المتولدة بسبب التحيز العكسي للتقاطع، ويسهل أيضا مرور ناقلات الأقلية - الإلكترونات. على الرغم من أن الطبقات الانتقالية تعتمد على نفس المبدأ، إلا أن الترانزستور عبارة عن جهاز غير متماثل. عند تغيير مواقع الطبقات الخارجية بنفس الموصلية، من المستحيل الحصول على معلمات مماثلة لجهاز أشباه الموصلات.

دوائر التبديل قادرة على الحفاظ عليها في حالتين: يمكن أن تكون مفتوحة أو مغلقة. في الوضع النشط، عندما يكون الترانزستور قيد التشغيل، يتم انحياز باعث الوصلة في الاتجاه الأمامي. للنظر في هذا بصريا، على سبيل المثال، على الصمام الثلاثي لأشباه الموصلات نوع ن-ن-نيجب إمداده بالجهد من المصادر كما هو موضح في الشكل أدناه.

الحدود عند تقاطع المجمع الثاني مغلقة، ولا ينبغي أن يمر تيار من خلالها. ولكن في الممارسة العملية يحدث العكس بسبب قرب التحولات من بعضها البعض وتأثيرها المتبادل. نظرًا لأن "ناقص" البطارية متصل بالباعث، فإن الوصلة المفتوحة تسمح للإلكترونات بالدخول إلى المنطقة الأساسية، حيث تتحد جزئيًا مع الثقوب - حاملات الأغلبية. يتم تشكيل تيار أساسي I b. كلما كان أقوى، كلما زاد تيار الإخراج بشكل متناسب. تعمل مكبرات الصوت التي تستخدم الترانزستورات ثنائية القطب على هذا المبدأ.

تحدث حركة انتشار الإلكترونات فقط عبر القاعدة، حيث لا يوجد أي تأثير للمجال الكهربائي هناك. نظرًا للسمك الضئيل للطبقة (الميكرونات) والحجم الكبير للجزيئات المشحونة سالبًا، تقع جميعها تقريبًا في منطقة المجمع، على الرغم من أن المقاومة الأساسية عالية جدًا. هناك يتم جذبهم بواسطة المجال الكهربائي للانتقال، مما يعزز نقلهم النشط. تيارات المجمع والباعث متساوية تقريبًا مع بعضها البعض، إذا أهملنا الفقد الطفيف للشحنات الناتج عن إعادة التركيب في القاعدة: I e = I b + I c.

معلمات الترانزستور

1. معاملات الكسب للجهد U eq /U be والتيار: β = I to /I b (القيم الفعلية). عادة، لا يتجاوز معامل 300، ولكن يمكن أن يصل إلى 800 أو أعلى.
2. مقاومة الإدخال.
3. استجابة التردد هي أداء الترانزستور حتى تردد معين، والذي فوقه لا تواكب العمليات العابرة التغييرات في الإشارة المقدمة.

الترانزستور ثنائي القطب: دوائر التبديل، أوضاع التشغيل

تختلف أوضاع التشغيل اعتمادًا على كيفية تجميع الدائرة. يجب تطبيق الإشارة وإزالتها عند نقطتين لكل حالة، ولا تتوفر سوى ثلاث محطات فقط. ويترتب على ذلك أن قطبًا كهربائيًا واحدًا يجب أن ينتمي في نفس الوقت إلى الإدخال والإخراج. هذه هي الطريقة التي يتم بها تشغيل أي ترانزستورات ثنائية القطب. أنظمة التبديل: OB، OE وOK.

1. مخطط مع موافق

دائرة التوصيل بمجمع مشترك: يتم توصيل الإشارة إلى المقاوم R L، والذي يتم تضمينه أيضًا في دائرة المجمع. يسمى هذا الاتصال بدائرة المجمع المشتركة.

يقوم هذا الخيار بإنشاء الكسب الحالي فقط. تتمثل ميزة متابع الباعث في إنشاء مقاومة عالية للمدخل (10-500 كيلو أوم)، مما يسمح بمطابقة المراحل بسهولة.

2. مخطط مع OB

دائرة توصيل ترانزستور ثنائي القطب بقاعدة مشتركة: تدخل الإشارة الواردة من خلال C 1، وبعد التضخيم يتم إزالتها في دائرة مجمع الخرج، حيث يكون القطب الكهربائي شائعًا. في هذه الحالة، يتم إنشاء كسب الجهد على غرار العمل مع OE.

العيب هو انخفاض مقاومة الإدخال (30-100 أوم)، ويتم استخدام الدائرة مع OB كمذبذب.

3. مخطط مع OE

في كثير من الحالات، عند استخدام الترانزستورات ثنائية القطب، يتم تصنيع دوائر التبديل في الغالب باستخدام باعث مشترك. يتم توفير جهد الإمداد من خلال مقاوم الحمل R L، ويتم توصيل القطب السالب لمصدر الطاقة الخارجي بالباعث.

تصل الإشارة المتناوبة من الدخل إلى الباعث والأقطاب الكهربائية الأساسية (V in)، وفي دائرة المجمع تصبح أكبر في القيمة (V CE). العناصر الرئيسية للدائرة: الترانزستور والمقاوم R L ودائرة خرج مكبر للصوت بقوة خارجية. المساعد: مكثف C1، يمنع المرور العاصمةفي دائرة إشارة الدخل الموردة، والمقاوم R 1، الذي يتم من خلاله فتح الترانزستور.

في دائرة المجمع، تكون الفولتية عند خرج الترانزستور وعند المقاوم R L معًا مساوية لقيمة EMF: V CC = I C R L + V CE.

وبالتالي، فإن الإشارة الصغيرة V الموجودة عند المدخل تحدد قانون تغيير جهد الإمداد المباشر إلى جهد متناوب عند خرج محول الترانزستور المتحكم فيه. توفر الدائرة زيادة في تيار الإدخال بمقدار 20-100 مرة والجهد بمقدار 10-200 مرة. وفقا لذلك، تزداد القوة أيضا.

عيوب الدائرة: مقاومة المدخلات منخفضة (500-1000 أوم). لهذا السبب، تنشأ مشاكل في تشكيل مقاومة الخرج من 2-20 كيلو أوم.

توضح الرسوم البيانية التالية كيفية عمل الترانزستور ثنائي القطب. إذا لم يتم اتخاذ تدابير إضافية، فسوف يتأثر أدائها بشكل كبير بالمؤثرات الخارجية، مثل ارتفاع درجة الحرارة وتردد الإشارة. كما أن تأريض الباعث يؤدي إلى تشويه غير خطي عند الإخراج. لزيادة موثوقية التشغيل، يتم توصيل الدائرة التقيماتوالمرشحات وما إلى ذلك. في هذه الحالة، ينخفض ​​\u200b\u200bالكسب، لكن الجهاز يصبح أكثر كفاءة.

أوضاع التشغيل

تتأثر وظائف الترانزستور بقيمة الجهد المتصل. يمكن إظهار جميع أوضاع التشغيل في حالة استخدام الدائرة المقدمة مسبقًا لتوصيل ترانزستور ثنائي القطب بباعث مشترك.

1. وضع القطع

يتم إنشاء هذا الوضع عندما تنخفض قيمة الجهد V BE إلى 0.7 فولت. في هذه الحالة، يتم إغلاق تقاطع الباعث ولا يوجد تيار جامع، حيث لا توجد إلكترونات حرة في القاعدة. وبالتالي، يتم إيقاف تشغيل الترانزستور.

2. الوضع النشط

إذا تم تطبيق جهد كافي لتشغيل الترانزستور على القاعدة، فسيظهر تيار دخل صغير ويظهر تيار خرج متزايد، اعتمادًا على حجم الكسب. ثم سيعمل الترانزستور كمكبر للصوت.

3. وضع التشبع

يختلف الوضع عن الوضع النشط حيث يفتح الترانزستور بالكامل ويصل تيار المجمع إلى أقصى قيمة ممكنة. لا يمكن تحقيق الزيادة إلا عن طريق تغيير المجال الكهرومغناطيسي المطبق أو الحمل في دائرة الخرج. عندما يتغير تيار القاعدة، لا يتغير تيار المجمع. يتميز وضع التشبع بحقيقة أن الترانزستور مفتوح للغاية، وهنا يعمل كمفتاح في حالة التشغيل. تتيح دوائر تشغيل الترانزستورات ثنائية القطب عند الجمع بين أوضاع القطع والتشبع إمكانية إنشاء مفاتيح إلكترونية بمساعدتها.

تعتمد جميع أوضاع التشغيل على طبيعة خصائص الإخراج الموضحة في الرسم البياني.

يمكن إثباتها بوضوح إذا تم تجميع دائرة لتشغيل ترانزستور ثنائي القطب مع OE.

إذا قمت برسم المقاطع المقابلة لأقصى تيار ممكن للمجمع وقيمة جهد الإمداد V CC على محاور الإحداثي والإحداثي السيني، ثم قمت بتوصيل نهاياتها ببعضها البعض، فستحصل على خط تحميل (أحمر). يتم وصفه بالتعبير: I C = (V CC - V CE)/R C. يترتب على الشكل أن نقطة التشغيل، التي تحدد تيار المجمع IC والجهد V CE، سوف تتحول على طول خط التحميل من الأسفل إلى الأعلى مع زيادة التيار الأساسي I V.

المنطقة الواقعة بين محور V CE وخاصية الإخراج الأولى (مظللة)، حيث I B = 0، تميز وضع القطع. في هذه الحالة، التيار العكسي I C لا يكاد يذكر، والترانزستور مغلق.

تتقاطع الخاصية العلوية عند النقطة A مع الحمل المباشر، وبعد ذلك، مع زيادة أخرى في I B، لم يعد تيار المجمع يتغير. منطقة التشبع على الرسم البياني هي المنطقة المظللة بين المحور I C والأكثر انحدارًا.

كيف يتصرف الترانزستور في أوضاع مختلفة؟

يعمل الترانزستور بإشارات متغيرة أو ثابتة تدخل إلى دائرة الإدخال.

الترانزستور ثنائي القطب: دوائر التبديل، مكبر الصوت

بالنسبة للجزء الأكبر، يعمل الترانزستور كمكبر للصوت. تؤدي الإشارة المتناوبة عند الإدخال إلى تغيير تيار الإخراج. هنا يمكنك استخدام المخططات مع OK أو مع OE. تتطلب الإشارة حملاً في دائرة الإخراج. عادةً ما يتم استخدام المقاوم في دائرة تجميع الإخراج. إذا تم اختياره بشكل صحيح، فسيكون جهد الخرج أعلى بكثير من جهد الإدخال.

يظهر تشغيل مكبر الصوت بوضوح في مخططات التوقيت.

عندما يتم تحويل إشارات النبض، يظل الوضع كما هو بالنسبة للإشارات الجيبية. يتم تحديد جودة تحويل مكوناتها التوافقية من خلال خصائص تردد الترانزستورات.

التشغيل في وضع التبديل

مصممة لتبديل الاتصالات بدون تلامس الدوائر الكهربائية. المبدأ هو تغيير مقاومة الترانزستور على مراحل. النوع ثنائي القطب مناسب تمامًا لمتطلبات الجهاز الرئيسي.

خاتمة

تستخدم عناصر أشباه الموصلات في دوائر تحويل الإشارات الكهربائية. تسمح القدرات العالمية والتصنيف الكبير باستخدام الترانزستورات ثنائية القطب على نطاق واسع. تحدد دوائر التبديل وظائفها وأنماط تشغيلها. يعتمد الكثير أيضًا على الخصائص.

تعمل دوائر التبديل الأساسية للترانزستورات ثنائية القطب على تضخيم وتوليد وتحويل إشارات الإدخال، وكذلك تبديل الدوائر الكهربائية.