Osm jednoduchých tranzistorových obvodů pro začínající rádiové nadšence. Pro začátečníky - tranzistory

Tranzistory jsou srdcem většiny elektronických zařízení. Může být ve formě samostatných rádiových komponentů nebo jako součást mikroobvodů. Dokonce i ten nejsložitější mikroprocesor se skládá z velkého množství malých tranzistorů pevně zabalených v jeho mocném krystalu.

Tranzistory jsou různé. Dvě hlavní skupiny jsou bipolární a polní. Na schématu je znázorněn bipolární tranzistor, jak je znázorněno na obrázku 1. Má dopřednou (p-p-p) a zpětnou (p-p-p) vodivost. Struktura tranzistoru a fyzikální procesy, které se v něm vyskytují, jsou studovány ve škole, takže o tom zde nebudeme mluvit - tak říkajíc, blíže k praxi. Rozdíl je v podstatě v tom p-p-p tranzistory zapojeny tak, že jejich emitor přijímá kladný napěťový potenciál a kolektor záporné napětí. Pro tranzistory n-p -p - vše je naopak, záporný potenciál je dán emitoru a kladný potenciál kolektoru.

Proč potřebujete tranzistor? Používá se hlavně k zesílení proudu, signálů a napětí. A k zesílení dochází díky zdroji energie. Pokusím se vysvětlit princip práce „na prstech“. Auto má podtlakový posilovač brzd. Když řidič sešlápne brzdový pedál, jeho membrána se pohne a otevře se ventil, kterým motor auta tuto membránu nasaje a přidá jí sílu. Výsledkem je, že slabý tlak na brzdový pedál má za následek silnou sílu na brzdové destičky. A k přidání síly dochází díky výkonu běžícího motoru stroje.

S tranzistorem je to podobné. Do základny je přiváděn slabý proud (obr. 2). Pod vlivem tohoto proudu se zvyšuje vodivost kolektor-emitor a kolektorem protéká mnohem silnější proud, pocházející ze zdroje energie. Jak se mění slabý proud báze, mění se odpovídajícím způsobem i silný kolektorový proud. V ideálním případě vypadá graf kolektorového proudu jako zvětšená kopie grafu základního proudu.

Tento rozdíl mezi slabým proudem báze a silným kolektorovým proudem se nazývá zisk tranzistorového proudu a označuje se I21e. Je definován následovně: h21e = Ik /I6 (kolektorový proud dělený proudem báze). Čím větší je tento parametr, tím lepší jsou zesilovací vlastnosti tranzistoru.

Ale tohle všechno je ideální. Ve skutečnosti není závislost kolektorového proudu na základním napětí tak lineární. Je třeba mít na paměti BAX dioda, kde na samém dně proudové charakteristiky je velmi malá, a začne prudce narůstat, když napětí dosáhne určité hodnoty. Vzhledem k tomu, že tranzistor je založen na stejných fyzikálních procesech, existuje i zde podobná „závada“.

Pokud sestavíme obvod zesilovače znázorněný na obrázku 3 a budeme mluvit do mikrofonu, nebude v reproduktoru slyšet žádný zvuk. Protože je napětí na mikrofonu velmi nízké, je pod prahem otevření tranzistoru. Zde nejenže nedojde k zesílení, ale naopak k zeslabení signálu.

Aby tranzistor fungoval jako zesilovač, musíte zvýšit napětí na jeho bázi. To lze provést nějakým zvýšením napětí na výstupu mikrofonu. Pak se ale smysl zesilovače ztrácí. Nebo musíte ošidit a přivést nějaké konstantní napětí na bázi tranzistoru (obr. 4) přes odpor tak, aby se tranzistor mírně otevřel. A přes kondenzátor přiveďte na bázi tohoto tranzistoru slabé střídavé napětí. Nyní je nejdůležitější, že se slabé střídavé napětí spojí s konstantním napětím na základně. Napětí na bázi se bude měnit v čase se slabým střídavým napětím. Ale protože konstantní napětí posunulo pracovní bod tranzistoru do strmé lineární části charakteristiky, dochází k zesílení.

Zjednodušeně řečeno, slabé napětí nemělo sílu otevřít tranzistor a na pomoc jsme mu přidali konstantní napětí, které tranzistor mírně otevřelo. Je to ještě jednodušší (opět s vodou), řekněme, že tam je šroub, který je pevně zašroubovaný a dítě s ním nemůže otočit. Ale tatínek může tento šroub lehce otevřít otočením do mírně otevřené polohy, ve které se snadno otáčí. Nyní může dítě regulovat tlak vody v určitých mezích. Zde je dítě slabé střídavé napětí a otec je konstantní napětí přiváděné na bázi tranzistoru přes odpor.

Konstantní napětí, které je aplikováno na bázi tranzistoru, aby posunulo jeho provozní režim do oblasti se strmější a lineárnější charakteristikou, se nazývá předpětí. Změnou tohoto napětí můžeme dokonce upravit zesílení stupně zesilovače.

Tranzistory se však ne vždy používají s předpětím. Například v zesilovacích stupních vysílačů nemusí být předpětí aplikováno na báze tranzistorů, protože amplituda vstupního střídavého napětí je zcela dostatečná pro „pohon“ tranzistoru.

A pokud se tranzistor nepoužívá jako zesilovač, ale jako spínač, pak se předpětí také nepřivádí do základny. Jednoduše, když má být klíč zavřený, je napětí na bázi nula a když má být otevřená, je do báze přivedeno dostatečné napětí pro otevření tranzistoru. To se běžně používá v digitální elektronice, kde jsou pouze nuly (žádné napětí) a jedničky (přítomné napětí) a žádné hodnoty mezi nimi.

Obrázek 5 ukazuje praktické schéma jak vyrobit reproduktor počítače z reproduktoru rádia. Pro připojení k rádiové síti potřebujete jednoduchý jednoprogramový reproduktor s pouze jednou zástrčkou (víceprogramový reproduktor má druhou zástrčku pro elektrickou síť). Není třeba provádět žádné změny v reproduktorovém obvodu. Ke kolektoru tranzistoru se připojuje stejně jako k rádiové síti.

Uvnitř jednoprogramového reproduktoru je reproduktor, proměnný rezistor pro nastavení hlasitosti a transformátor. To vše je potřeba a zůstává. Když otevřete pouzdro reproduktoru, připájejte kolektor tranzistoru a plus napájecího zdroje na místa, ke kterým je připájen jeho vodič a zástrčka. Samotný drát lze odstranit.

Pro připojení k počítači potřebujete stíněný vodič s odpovídající zástrčkou na konci. Nebo běžný dvouvodičový drát. Pokud je vodič stíněný, připojte opletení k emitoru tranzistoru a centrální jádro ke kondenzátoru C1.

Signál ze zvukové karty počítače je přiváděn přes konektor do kondenzátoru C1. Napájecí napětí je napájeno ze síťového zdroje. Nejlepší volbou je napájení z herní konzole do TV, jako je „Dandy“ nebo „Kanga“. Obecně platí, že jakýkoli napájecí zdroj s výstupním napětím z 7V až 12V. Pro připojení k napájecímu zdroji budete potřebovat odpovídající zásuvku, kterou je nutné nainstalovat na tělo reproduktoru vyvrtáním otvoru. I když samozřejmě můžete dráty z napájecího zdroje připájet přímo k obvodu. Při připojování napájecího zdroje je třeba dodržet polaritu. Dioda VD 1 v zásadě to není potřeba, ale chrání obvod před selháním, pokud si pletete plus s mínusem napájení. Bez něj, pokud je napájecí zdroj připojen nesprávně, může být tranzistor spálen, ale s diodou, pokud jsou póly napájení promíchány, obvod se jednoduše nezapne.

Tranzistor KT315 je v obdélníkovém pouzdře, které má na jedné straně zkosení (znázorněno na obrázku). Nyní, když ji otočíte od sebe tímto zkosením a vedením nahoru, pak bude základna nalevo, emitor napravo a kolektor uprostřed. Postačí tranzistor KT315 s libovolným písmenem (KT315A, KT315B...). Tranzistor musí být připájen správně, bez záměny jeho vývodů. Pokud uděláte chybu a zapnete napájení, může zemřít. Proto poté, co jste vše zapájeli, nebuďte příliš líní a třikrát zkontrolujte správnou instalaci, zda jsou svorky tranzistoru, kondenzátorů a diody správně zapájeny. A až když si budete 100% jisti, zapněte jej.

Dioda VD 1 typ KD209. Je na něm vyznačena anoda. Můžete nainstalovat další diodu, např. 1N 4004 nebo nějaký jiný. Pokud diodu připájete nesprávně, obvod nebude fungovat

nebude. Pokud je tedy vše zapnuto, ale nefunguje, začněte kontrolou správného zapojení diody.

Několik dalších důvodů, proč schéma nemusí fungovat:

Napájení je nesprávně připojeno.

Na výstupu počítače není žádný signál nebo je hlasitost snížena či vypnuta úpravami v počítačovém programu.

Ovladač hlasitosti reproduktoru je v minimální poloze.

Kondenzátory - elektrolytické, pro napětí ne méně 12V. Naše K50-16, K50-35 nebo importované analogy budou stačit. Je třeba poznamenat, že naše kondenzátory mají znaménko plus na těle v blízkosti kladného pólu, zatímco importované mají znaménko mínus nebo široký svislý pruh v blízkosti záporného pólu. Místo kondenzátoru 10 µF si můžete vybrat libovolnou kapacitu od 2 µF do 20 µF. Místo kondenzátoru 100 µF postačí kondenzátor o libovolné kapacitě alespoň 100 µF.

Na obrázku pod schématem je schéma zapojení, kde jsou pájecí body označeny tečkami. Nezaměňujte pájecí body s křížením drátů. Instalace se provádí sklopným způsobem za použití přívodů dílů a kabelových svazků. Celý obvod je vhodné umístit do pouzdra reproduktoru (bývá tam hodně místa).

Pokud vše funguje, ale je tam hodně šumu, znamená to, že jste zapletli vodiče, které jdou do zvuková karta. Vyměňte je.

Obvod NESMÍ být napájen ze zdroje počítače!

Pro stereo možnost můžete vytvořit dva reproduktory, které spojí vstupy do jednoho stereo kabelu pro připojení ke zvukové kartě, a napájet oba reproduktory ze stejného zdroje.

Samozřejmě s jednou tranzistorovou kaskádou bude reproduktor znít tiše, ale pro poslech v malé místnosti dostačující. Hlasitost lze nastavit buď pomocí počítačového regulátoru, nebo pomocí knoflíku na reproduktoru.

Andreev S.

Dobré odpoledne, milí radioamatéři!
Vítejte na stránkách „“

V této lekci Školy pro začínající radioamatéry budeme pokračovat ve studiu polovodiče. V minulé lekci jsme se podívali diody a v této lekci budeme uvažovat o složitějším polovodičovém prvku - tranzistory.

Tranzistor je složitější polovodičová struktura než dioda. Skládá se ze tří vrstev křemíku (existují i ​​germaniové tranzistory) s různou vodivostí. Mohou to být struktury n-p-n nebo p-n-p. Fungování tranzistorů, stejně jako diod, je založeno na vlastnostech p-n přechodů.

Centrální neboli střední vrstva se nazývá báze(B) a další dva - emitor(E) a kolektor(NA). Je třeba poznamenat, že mezi těmito dvěma typy tranzistorů není žádný významný rozdíl a mnoho obvodů lze sestavit s jedním nebo druhým typem, pokud je dodržena vhodná polarita napájecího zdroje. Na obrázku níže je schéma zapojení tranzistorů, pnp tranzistor se liší od tranzistoru směr n-p-nšipky vysílače:

Existují dva hlavní typy tranzistorů: bipolární A unipolární, které se liší v designové prvky. V rámci každého typu existuje mnoho odrůd. Hlavní rozdíl mezi těmito dvěma typy tranzistorů spočívá v tom, že procesy probíhající během provozu zařízení jsou řízeny v bipolárním tranzistoru vstupním proudem a v unipolárním tranzistoru vstupním napětím.

Bipolární tranzistory, jak je uvedeno výše, jsou vrstvený koláč ze tří vrstev. Ve zjednodušené podobě lze tranzistor reprezentovat jako dvě diody typu back-to-back:

(je třeba poznamenat, že přechod báze-emitor je běžná zenerova dioda, jejíž stabilizační napětí je 7...10 voltů). Stav tranzistoru lze zkontrolovat stejným způsobem jako stav diody běžným ohmmetrem, měřením odporu mezi jejími vývody. Přechody podobné těm, které se nacházejí v diodě, existují v tranzistoru mezi bází a kolektorem, stejně jako mezi bází a emitorem. V praxi se tato metoda pro testování tranzistorů používá velmi často. Pokud je mezi svorky kolektoru a emitoru připojen ohmmetr, zařízení ukáže otevřený obvod (pokud tranzistor funguje), což je přirozené, protože diody jsou připojeny zády k sobě. To znamená, že při jakékoli polaritě přiváděného napětí je jedna z diod zapnutá v propustném směru a druhá v opačném směru, takže neteče žádný proud.

Kombinace dvou párů přechodů vede k projevení mimořádně zajímavé vlastnosti tzv tranzistorový efekt. Pokud je na tranzistor mezi kolektorem a emitorem přivedeno napětí, nebude zde prakticky žádný proud (jak bylo uvedeno výše). Pokud provedete zapojení podle schématu (jako na obrázku níže), kde je na bázi přivedeno napětí přes omezující odpor (aby nedošlo k poškození tranzistoru), pak bude procházet proud silnější než proud báze. sběratel. S rostoucím základním proudem se bude zvyšovat i kolektorový proud.

Pomocí měřicího zařízení můžete určit poměr proudu báze, kolektoru a emitoru. To lze zkontrolovat jednoduchým způsobem. Pokud udržíte napájecí napětí například na 4,5 V a změníte hodnotu odporu v základním obvodu z R na R/2, základní proud se zdvojnásobí a kolektorový proud se úměrně zvýší, například:

Proto pro jakékoli napětí na odporu R bude kolektorový proud 99krát větší než proud báze, tj. tranzistor. má aktuální zisk rovna 99. Jinými slovy, tranzistor zesílí proud báze 99krát. Tento koeficient je označen písmenem ? . Zisk se rovná poměru kolektorového proudu k proudu báze:

? = Ik/Ib

Na bázi tranzistoru lze také přivést střídavé napětí. Je však nutné, aby tranzistor pracoval v lineárním režimu. Pro normální provoz v lineárním režimu musí tranzistor aplikovat konstantní předpětí na bázi a dodávat střídavé napětí, které bude zesilovat. Tímto způsobem tranzistory zesilují slabé napětí přicházející například z mikrofonu na úroveň, která může řídit reproduktor. Pokud zesílení není dostatečné, můžete použít několik tranzistorů nebo jejich sériových stupňů. Aby nedošlo k porušení stejnosměrných provozních režimů každého z nich (které zajišťují linearitu) při připojování kaskád, používají se oddělovací kondenzátory. Bipolární tranzistory mají elektrické charakteristiky, což jim poskytuje určité výhody oproti jiným komponentám zesilovače.

Jak již víme, existují také (kromě bipolární) a unipolární tranzistory. Podívejme se krátce na dva z nich - pole A jednokřižovatka tranzistory. Stejně jako bipolární, přicházejí ve dvou typech a mají tři terminály:

Elektrody tranzistorů s efektem pole jsou: brána- Z, odtok– C, odpovídající kolektoru a zdroj– A identifikovaný s vysílačem. N- a p-kanálové tranzistory s efektem pole se liší ve směru šipky hradla. Unijunkční tranzistory, někdy nazývané diody s dvojitou bází, se primárně používají v obvodech generátoru pulzního periodického signálu.

Existují tři základní obvody pro připojení tranzistorů v zesilovacím stupni:

? společný emitor(A)

? se společným sběračem(b)

? se společným základem(PROTI)

Bipolární tranzistor zapojený do obvodu se společným emitorem, v závislosti na výstupním odporu zdroje R1 a odporu zátěže Rн zesiluje vstupní signál jak v napětí, tak v proudu. Zesílení bipolárního tranzistoru se označuje jako h21e(čti: popel-dva-jedna-e, kde e je obvod se společným emitorem), a to je u každého tranzistoru jiné. Hodnota koeficientu h21е (jeho celý název je statický základní koeficient přenosu proudu h21e) závisí pouze na tloušťce báze tranzistoru (nelze ji měnit) a na napětí mezi kolektorem a emitorem, proto se při nízkém napětí (méně než 20 V) jeho koeficient přenosu proudu při jakémkoli kolektorovém proudu prakticky nemění a mírně se zvyšuje s rostoucím kolektorovým napětím.

Aktuální zisk – Kus.i A napěťový zisk – Kus.u bipolárního tranzistoru zapojeného do obvodu se společným emitorem závisí na poměru zatěžovacího odporu (v diagramu označeno jako Rн) a zdroje signálu (v diagramu označeno jako R1). Pokud je odpor zdroje signálu h21e krát menší než odpor zátěže, pak je napěťový zisk o něco menší než jedna (0,95...0,99) a proudový zisk je roven h21e. Když je odpor zdroje signálu větší než h21e krát menší než odpor zátěže, pak proudový zisk zůstane nezměněn (rovný h21e) a napěťový zisk se sníží. Pokud se naopak vstupní odpor sníží, napěťové zesílení bude větší než jedna a proudové zesílení se při omezení proudu procházejícího přechodem báze-emitor tranzistoru nemění. Obvod se společným emitorem je jediným bipolárním tranzistorovým obvodem, který vyžaduje omezení vstupního (řídícího) proudu. Lze vyvodit několik závěrů:– proud báze tranzistoru musí být omezen, jinak se spálí buď tranzistor nebo obvod, který jej řídí; – pomocí tranzistoru zapojeného podle obvodu OE je velmi snadné ovládat vysokonapěťovou zátěž nízkonapěťovým zdrojem signálu. Značný proud protéká bází, a tedy i kolektorovými přechody při napětí báze-emitor pouze 0,8...1,5 V. Pokud je amplituda (napětí) větší než tato hodnota, musíte umístit odpor omezující proud ( R1) mezi bází tranzistoru a výstupem řídicího obvodu. Jeho odpor lze vypočítat pomocí vzorců:

Ir1=Irn/h21e R1=Ucontrol/Ir1 Kde:

Irn– proud zátěží, A; Ucontrol– napětí zdroje signálu, V; R1– odpor odporu, Ohm.

Další vlastností OE obvodu je, že úbytek napětí na přechodu kolektor-emitor tranzistoru lze prakticky snížit na nulu. K tomu je však nutné výrazně zvýšit základní proud, což není příliš ziskové. Proto se tento režim činnosti tranzistorů používá pouze v pulzních digitálních obvodech.

Tranzistor, pracující v obvodu zesilovače analogový signál , by měl poskytovat přibližně stejné zesílení signálů s různými amplitudami vzhledem k nějakému „průměrnému“ napětí. Chcete-li to provést, musíte to trochu „otevřít“ a snažit se „nepřehánět“. Jak můžete vidět na obrázku níže (vlevo):

Kolektorový proud a úbytek napětí na tranzistoru s postupným zvyšováním proudu báze se zpočátku téměř mění lineární a teprve potom s nástupem nasycení tranzistor, jsou přitlačeny proti osám grafu. Nás zajímají pouze rovné části čar (před saturací) - samozřejmě symbolizují lineární zesílení signálu, to znamená, že když se řídicí proud několikrát změní, kolektorový proud (napětí v zátěži) se změní o stejné množství.

Analogový průběh je znázorněn na obrázku výše (vpravo). Jak je vidět z grafu, amplituda signálu neustále pulsuje vzhledem k určitému průměrnému napětí Uav a může se buď zvyšovat nebo snižovat. Ale bipolární tranzistor reaguje pouze na zvýšení vstupního napětí (nebo spíše proudu). Závěr: musíte se ujistit, že tranzistor je mírně otevřený i při minimální amplitudě vstupního signálu. Při průměrné amplitudě Uav se otevře o něco více a při maximální Umax se otevře co nejvíce. Zároveň by však neměl vstoupit do saturačního režimu (viz obrázek výše) - v tomto režimu přestává výstupní proud lineárně záviset na vstupním proudu, v důsledku čehož dochází k vážnému zkreslení signálu.

Podívejme se znovu na tvar analogového signálu. Protože jak maximální, tak minimální amplitudy vstupního signálu vzhledem k průměru jsou přibližně stejné velikosti (a opačného znaménka), musíme do báze tranzistoru přivést takový stejnosměrný proud (bias current - Icm), aby při „průměrném“ napětí na vstupu je tranzistor otevřen přesně z poloviny. Poté, když se vstupní proud sníží, tranzistor se uzavře a kolektorový proud se sníží, a když se vstupní proud zvýší, otevře se ještě více.

Tranzistory s efektem pole v praxi začínajících radioamatérů

Tento článek je určen pro sekci „Začátečník radioamatér“. Dávno předtím, než se v časopise Radio č. 9 – 2007 objevil článek V. Andrjuškeviče „Měření parametrů tranzistorů s efektem pole“, vedený stejnými principy a cíli, vyrobil jsem zařízení podobné tomu popsanému v článku, ale ve svém názor, mnohem jednodušší v návrhu obvodů a technologicky. Myslím, že to ocení začínající radioamatéři. Na druhou stranu je zařízení V. Andryushkeviche přesnější a všestrannější, vytvořené na modernějším elementovém základu, s dobrými ergonomickými vlastnostmi, zkrátka - na vyšší úrovni.

Autor stál svého času před problémem výběru běžných tranzistorů s efektem pole (FET) pro instalaci do konkrétních obvodů zesilovačů, sledovačů zdrojů, směšovačů atd. Pomocí známých standardních obvodů pro měření parametrů FET a po zajištění velkého rozptylu hodnot měřených parametrů bylo rozhodnuto sestavit nejjednodušší kombinované zařízení pro měření parametrů nejčastěji používaných v radioamatérské praxi: odtokový proud, vypínací napětí, sklon.

Nejprve trocha teorie. Je uveden pouze pro další praktickou aplikaci a pochopení činnosti zařízení a nic víc. Proto je vynechána fyzika provozu PT a některá teoretická ustanovení. Důraz je kladen na praktickou stránku aplikovaných ustanovení. Doufám, že pro začínající radioamatéry bude krátký popis fungování zařízení užitečný a použitelný při tvorbě reálného návrhu.

Přenosová (řídící) charakteristika tranzistorů s efektem pole s manažer p-n– přechod.

Obrázek níže ukazuje obvod pro měření odběrového proudu tranzistoru s efektem pole. V zápisu: brána - z, odtok - s, zdroj - i. Kromě svodového proudu je nejdůležitější charakteristikou PT vypínací napětí Uots. Jedná se o napětí mezi hradlem a zdrojem (Uzi), při kterém je mozkový proud téměř 0, i když se obvykle odebírá 10 μA.

Pokud se Uzi rovná 0, pak stejnosměrný odtokový proud bude maximální a nazývá se saturační proud nebo proud plně otevřeného kanálu nebo počáteční odvodňovací proud. Určený je začátek. (někdy Iс.о).

Pokud je na PT hradlo (také známé jako Uzi, na obr. 1) přivedeno předpětí, je to 1,5V baterie a odrážejí Uots na úsečce a Is.init. a další hodnoty odtokového proudu při různých Uzi (výtlak), pak můžete sestavit křivku tzv charakteristika proud-napětí PT. Jak je tedy vidět z grafu, Ic závisí na hodnotě Uots.

Stanovení sklonu charakteristiky (S) pomocí sestavený obvod(obr. 1) se provádí podle vzorce:

S = Je.začátek – Iс/Uз., kde Ic je zvolený optimální odběrový proud, při kterém bude PT pracovat.

Na jejím rovném úseku, který Vždy nachází se na grafu od 0 do hodnoty Uots./2 a volá se kvadratický, zvolte odběrový proud Ic, při kterém bude PT pracovat nejefektivněji a nebude vnášet nelineární zkreslení do činnosti standardního lineárního zesilovacího obvodu (obr. 3). Obvykle se jedná o polovinu kvadratického úseku: Uref./2, pak Uzi bude přibližně rovna Uref./4.

V praxi se Uzi rovná poklesu napětí na Rн (Un). To znamená, že můžete vybrat optimální proud Ic z křivky S a poté určit Uzi (v referenčních knihách jsou odpovídající grafy - závislost S na Ic a na Uzi a naopak). Dále podle Ohmova zákona určete Rн, které musí být umístěno ve zdrojovém obvodu lineárního zesilovače PT. Předpokládejme, že je vybráno Ic = 6 mA a z údajů o S-charakteristice Uzi = Un = 0,7 v. Potom Rн = Un/Iс = 0,7 v/0,006 A = 116 Ohm.

Další možnost je možná: znát z charakteristik nebo měření Uots. můžete určit Uzi (=1/4 Uots.) a poté pomocí grafu S určit Ic a poté hodnotu Rн.

Ve funkčním stejnosměrném zesilovači můžete měřit Un (úbytek napětí na Rн) bez odpájení a se znalostí jmenovité hodnoty Rн z obvodu vypočítat Iс. Například Ic = Un/Rn = 0,7 v/116 Ohm = 0,006 A (6 mA). Porovnáním získaných dat s tabulkovými daty je možné zvolit Rн pro optimální Ic.

Stanovení Uots. snad podle schématu na obr. 4.

Protože Ic závisí na Uzi, S-charakteristika se může změnit (posunout). Také se mění, když je PT vystaven okolní teplotě. Chcete-li se dostat do termostabilního bodu, zvolte Uzi = Uots. - 0,63V. V praxi se pro skutečné PT při pevném Uzi Ic pohybuje od 0,1 do 0,5 mA (v referenční literatuře jsou odpovídající grafy této přenosové charakteristiky).

Pokud jde o charakteristiku proudového napětí DC, Usi je v rozsahu až Usi.us. – saturační napětí zdroje kolektoru a obvykle nepřesahuje 2 V (u KP303 a někdy i více u jiných PT). Tato vlastnost se nazývá volno.

Schéma a činnost zařízení.

Vlastní obvod zařízení pro měření parametrů PT se neliší od výše uvedených obvodů pro měření Ic a Uots. Jen se přístroj stal univerzálnějším, jakýmsi stojanem pro měření parametrů PT.

Když je známo Ic (požadované, optimální, z referenčních knih), nejprve se určí Ic.initial. Chcete-li to provést, nastavte typ kanálu PT pomocí přepínačů SA2 a SA3 („kanál n – p“) a přepínač SA4 („Parametr“) nastavte do polohy „Is.start“. Na svorky XT2 je připojen mikroampérmetr (multimetr). Po připojení PT k proužku se svorkami XT4 zapněte zařízení, stiskněte tlačítko SB1 „Measurement“ a přečtěte si Is.start.

Dále se Ic určí posunutím přepínače SA4 do polohy „Ic“. S tímto rezistorem R2 (“Set Uzi”) mění (na stupnici tohoto rezistoru) Uots. z hodnoty, při které bude odběrový proud minimální (asi 10 μA) na hodnotu blízkou ¼Uots. Mikroampérmetr ukáže Ic: spolu s hodnotou Uzi na grafu tvoří bod na kvadratickém řezu křivky. Poté se vypočte sklon charakteristiky (S) PT:

S = Ic.init - Ic/Uzi, kde Uzi =1/4Uots (empiricky zvolený poměr).

Nejprve můžete určit Uots. (přepínač SA4 v odpovídající poloze), vydělte tuto hodnotu 4, čímž získáte Uzi a poté Ic podle plánu.

Při měření Uots. (při připojení multimetru na svorky voltmetru) je důležité, pokud používáte stejný multimetr, nezapomenout propojit svorky mili(mikro)ampérmetru XT2 propojkou S1.

Usi se obvykle rovná 10 v. Můžete to změnit v zařízení, protože referenční knihy někdy poskytují grafy charakteristik proud-napětí při jiných napětích. Totéž lze říci o Uzi - jeho hodnotu lze změnit. Pro tyto účely se používají nastavitelné kladné a záporné stabilizátory napětí, které se používají k napájení obvodu DC drain od 2 do 15 V a obvodu hradla od 0 do -5 V. Někdy při měření parametrů 2 hradlových FETů je nutné přivést kladné napětí na druhé hradlo. K tomuto účelu má zařízení přepínač SA2.2, který mění polaritu napětí přijímaného ze stabilizátoru předpětí na opačnou. Ve skutečnosti je to jediný důvod, proč tento přepínač není kombinován s přepínačem typu kanálu. Svorku „K“ na pásku XT4 lze použít (nebo dodatečně nainstalovat další) pro připojení druhého hradla, které spojí s výstupem stabilizátoru předpětí (není znázorněno na schématu).

Napěťové regulátory by měly být kalibrovány - pak není potřeba používat další svorky a přístroje pro měření Usi a Uzi. Aby nedocházelo k záměně sond multimetru při měření, jsou svorky XT2 a XT3 zapojeny do obvodu přes příslušné diodové můstky a polarita napájecích napětí se přepne pomocí přepínače SA2. Samotné hodnoty napětí by měly být nastaveny tak, jak je uvedeno v referenčních knihách.

Často můžete slyšet o nebezpečí poškození PT. statická elektřina indukované ze zdroje přes zdroj (také z páječky, z rukou, oděvu atd.). Optimální je samozřejmě napájet zařízení z Krony a AA prvku, přičemž riziko poškození PT statikou sítě je minimální. A pokud jsou napětí uvedených baterií dostatečná pro měření stejnosměrných proudů s nízkým výkonem, pak je třeba udělat toto - vložte tyto dvě baterie do zařízení. Na druhou stranu moje praktické zkušenosti s vyrobeným zařízením nikdy nevedly k poškození PT. Zjevně to bylo usnadněno určitými konstrukčními vlastnostmi a dodržováním obvyklých pravidel při práci s tranzistory s efektem pole. Transformátor T1 používá teflonovou izolaci mezi vinutími, napájení je napájeno stejnosměrným proudem připojeným k zařízení v obvodu pomocí tlačítka SB1 „Measurement“. Mimochodem, transformátor, který je pro toto zařízení nejdostupnější a nejvhodnější z hlediska napětí na sekundárních vinutích, je TVK-70L2.

Nejjednodušším pravidlem je, že svorky PT před a při připojení ke svorkám zařízení musí být vždy zkratovány (několik závitů měkkého tenkého pocínovaného drátu kolem svorek na bázi tranzistoru). Při měření je drát přirozeně odstraněn.

Zařízení je osazeno v těle starého AVO-63, kam bylo možné umístit napájecí zdroj a použít standardní ukazovátko měřící hlavice. Vzhled Zařízení je znázorněno na obr. 6. Svorky testovaného PT se připojují ke konektoru na konci krátkého kabelu od napájecího zdroje osobního počítače.

Na závěr je třeba poznamenat, že výše uvedené schéma není dogma a při implementaci do reálného zařízení pro radioamatéra se nabízí celá řada možností a možností změny zapojení a konstrukce.

Vasilij Kononěnko (RA0CCN).

Tranzistor, stejně jako dioda, je založen na p-n jev přechod. Kdo si přeje, může si osvěžit paměť na fyziku procesů v něm probíhajících resp.

Potřebná vysvětlení byla podána, pojďme k věci.

Tranzistory. Definice a historie

Tranzistor- elektronické polovodičové zařízení, ve kterém je proud v obvodu dvou elektrod řízen třetí elektrodou. (tranzistors.ru)

Tranzistory velmi rychle nahradily elektronky v různých elektronických zařízeních. V tomto ohledu se spolehlivost takových zařízení zvýšila a jejich velikost se výrazně snížila. A dodnes, bez ohledu na to, jak „sofistikovaný“ mikroobvod je, stále obsahuje mnoho tranzistorů (stejně jako diody, kondenzátory, odpory atd.). Jen velmi malé.

Mimochodem, zpočátku byly „tranzistory“ rezistory, jejichž odpor bylo možné měnit pomocí množství použitého napětí. Pokud pomineme fyziku procesů, pak lze moderní tranzistor také reprezentovat jako odpor, který závisí na signálu, který je k němu přiváděn.

Jaký je rozdíl mezi tranzistory s efektem pole a bipolárními tranzistory? Odpověď spočívá v jejich samotných jménech. V bipolárním tranzistoru zahrnuje přenos náboje A elektrony, A otvory ("přídavek" - dvakrát). A v poli (aka unipolární) - nebo elektrony, nebo díry.

Tyto typy tranzistorů se také liší v oblastech použití. Bipolární se používají hlavně v analogové technice a polní - v digitální technice.

A nakonec: hlavní oblast použití jakýchkoli tranzistorů- zesílení slabého signálu díky dodatečnému zdroji energie.

Bipolární tranzistor. Princip fungování. Hlavní vlastnosti

Než se zamyslíme nad fyzikou fungování tranzistoru, nastínime obecný problém.


Je to takto: mezi emitorem a kolektorem protéká silný proud ( kolektorový proud) a mezi emitorem a základnou je slabý řídicí proud ( základní proud). Kolektorový proud se bude měnit v závislosti na změně proudu báze. Proč?
Uvažujme p-n přechody tranzistoru. Existují dva z nich: emitor-base (EB) a base-collector (BC). V aktivním režimu činnosti tranzistoru je první z nich spojen s předpětím a druhý s předpětím zpět. Co se stane na p-n křižovatkách? Pro větší jistotu budeme uvažovat n-p-n tranzistor. Pro p-n-p je vše podobné, pouze slovo „elektrony“ je třeba nahradit „díry“.

Protože je EB přechod otevřený, elektrony snadno „přeběhnou“ k základně. Tam se částečně rekombinují s dírami, ale Ó Většině z nich se díky malé tloušťce základny a jejímu nízkému dopingu podaří dosáhnout přechodu základna-kolektor. Což, jak si pamatujeme, je obráceně zaujaté. A protože elektrony v bázi jsou menšinovými nosiči náboje, elektrické pole přechodu jim pomáhá jej překonat. Kolektorový proud je tedy jen o málo menší než proud emitoru. Nyní pozor na ruce. Pokud zvýšíte proud báze, EB přechod se více otevře a mezi emitor a kolektor může proklouznout více elektronů. A protože kolektorový proud je zpočátku větší než základní proud, bude tato změna velmi, velmi patrná. Tedy, slabý signál přijatý na základně bude zesílen. Ještě jednou, velká změna kolektorového proudu je proporcionálním odrazem malé změny proudu báze.

Pamatuji si, že princip činnosti bipolárního tranzistoru byl vysvětlen mému spolužákovi na příkladu vodovodního kohoutku. Voda v něm je kolektorový proud a základní řídicí proud je to, o kolik otočíme knoflíkem. Ke zvýšení průtoku vody z kohoutku stačí malá síla (kontrolní působení).

Kromě uvažovaných procesů může na p-n přechodech tranzistoru docházet k řadě dalších jevů. Například při silném nárůstu napětí na spoji báze-kolektor může začít násobení lavinové náboje v důsledku nárazové ionizace. A ve spojení s tunelovým efektem to způsobí nejprve elektrický průraz a poté (s rostoucím proudem) tepelný průraz. K tepelnému průrazu v tranzistoru však může dojít bez elektrického průrazu (tj. bez zvýšení napětí kolektoru na průrazné napětí). K tomu bude stačit jeden nadměrný proud kolektorem.

Další jev je způsoben tím, že při změně napětí na přechodech kolektoru a emitoru se mění jejich tloušťka. A pokud je základna příliš tenká, může dojít k uzavíracímu efektu (tzv. „proražení“ základny) - spojení mezi kolektorovým a emitorovým přechodem. V tomto případě oblast báze zmizí a tranzistor přestane normálně fungovat.

Kolektorový proud tranzistoru v normálním aktivním režimu činnosti tranzistoru je o určitý počet větší než proud báze. Toto číslo se volá aktuální zisk a je jedním z hlavních parametrů tranzistoru. Je určeno h21. Pokud je tranzistor zapnut bez zatížení kolektoru, pak při konstantním napětí kolektor-emitor bude poměr kolektorového proudu k proudu báze dávat statický proudový zisk. Může se rovnat desítkám nebo stovkám jednotek, ale stojí za to vzít v úvahu skutečnost, že v reálných obvodech je tento koeficient menší kvůli tomu, že při zapnutí zátěže přirozeně klesá kolektorový proud.

Druhým důležitým parametrem je vstupní odpor tranzistoru. Podle Ohmova zákona je to poměr napětí mezi bází a emitorem k řídicímu proudu báze. Čím větší je, tím nižší je základní proud a vyšší zisk.

Třetím parametrem bipolárního tranzistoru je napěťový zisk. Rovná se poměru amplitudy nebo efektivních hodnot výstupního (emitor-kolektor) a vstupního (base-emitor) střídavého napětí. Protože první hodnota je obvykle velmi velká (jednotky a desítky voltů) a druhá je velmi malá (desetiny voltů), může tento koeficient dosáhnout desítek tisíc jednotek. Stojí za zmínku, že každý základní řídicí signál má svůj vlastní napěťový zisk.

Tranzistory také mají frekvenční odezva, která charakterizuje schopnost tranzistoru zesílit signál, jehož frekvence se blíží mezní frekvenci zesílení. Faktem je, že s rostoucí frekvencí vstupního signálu se zisk snižuje. To je způsobeno skutečností, že doba výskytu hlavních fyzikálních procesů (doba pohybu nosičů od emitoru ke kolektoru, nabíjení a vybíjení bariérových kapacitních přechodů) se stává úměrnou periodě změny vstupního signálu. . Tito. tranzistor prostě nestihne zareagovat na změny vstupního signálu a v určité chvíli ho prostě přestane zesilovat. Frekvence, se kterou se to děje, se nazývá hranice.

Také parametry bipolárního tranzistoru jsou:

• kolektor-emitor zpětného proudu
• včas
• zpětný kolektorový proud
• maximální přípustný proud

Podmíněné n-p-n zápis A pnp tranzistory Liší se pouze směrem šipky označující emitor. Ukazuje, jak teče proud v daném tranzistoru.

Provozní režimy bipolárního tranzistoru

1. Inverzní aktivní režim. Zde je přechod BC otevřený, ale naopak EB je uzavřený. Zesilovací vlastnosti v tomto režimu jsou samozřejmě horší než kdy jindy, takže tranzistory se v tomto režimu používají velmi zřídka.
2. Režim sytosti. Oba přechody jsou otevřené. V souladu s tím hlavní nosiče náboje kolektoru a emitoru „běží“ k základně, kde se aktivně rekombinují se svými hlavními nosiči. V důsledku vzniklého přebytku nosičů náboje klesá odpor báze a p-n přechodů. Proto obvod obsahující tranzistor v saturačním režimu lze považovat za zkratovaný a tento rádiový prvek samotný může být reprezentován jako ekvipotenciální bod.
3. Režim cut-off. Oba přechody tranzistoru jsou uzavřené, tzn. proud hlavních nosičů náboje mezi emitorem a kolektorem se zastaví. Toky menšinových nosičů náboje vytvářejí pouze malé a nekontrolovatelné proudy tepelného přechodu. Díky chudobě základny a přechodům s nosiči náboje se jejich odpor velmi zvyšuje. Proto se často věří, že tranzistor pracující v režimu cutoff představuje otevřený obvod.
4. Bariérový režim V tomto režimu je základna přímo nebo přes nízký odpor připojena ke kolektoru. V obvodu kolektoru nebo emitoru je také obsažen odpor, který nastavuje proud tranzistorem. Vznikne tak ekvivalent diodového obvodu s rezistorem v sérii. Tento režim je velmi užitečný, protože umožňuje obvodu pracovat na téměř libovolné frekvenci, v širokém teplotním rozsahu a je nenáročný na parametry tranzistorů.

Spínací obvody pro bipolární tranzistory

Protože tranzistor má tři kontakty obecný případ Napájení do něj musí být ze dvou zdrojů, které dohromady produkují čtyři výstupy. Proto musí být jeden z tranzistorových kontaktů napájen napětím stejného znaménka z obou zdrojů. A podle toho, o jaký kontakt se jedná, existují tři obvody pro připojení bipolárních tranzistorů: se společným emitorem (CE), společným kolektorem (OC) a společnou bází (CB). Každý z nich má výhody i nevýhody. Volba mezi nimi se provádí podle toho, které parametry jsou pro nás důležité a které lze obětovat.

Spojovací obvod se společným emitorem

Ale kromě všech vychytávek má OE schéma i značnou nevýhodu. Spočívá v tom, že zvýšení frekvence a teploty vede k výraznému zhoršení zesilovacích vlastností tranzistoru. Pokud tedy má tranzistor pracovat při vysoké frekvence, pak je lepší použít jiný spínací obvod. Například se společným základem.

Schéma zapojení se společnou základnou

V obvodu se společnou bází se fáze signálu neinvertuje a hladina šumu při vysokých frekvencích je snížena. Ale jak již bylo zmíněno, jeho aktuální zisk je vždy o něco menší než jednota. Pravda, napěťový zisk je zde stejný jako v obvodu se společným emitorem. Mezi nevýhody obvodu se společnou bází patří také nutnost použití dvou napájecích zdrojů.

Schéma zapojení se společným kolektorem

Dovolte mi připomenout, že negativní zpětná vazba je taková zpětná vazba, ve které je výstupní signál přiváděn zpět na vstup, čímž se snižuje úroveň vstupního signálu. K automatickému nastavení tedy dochází, když se náhodně změní parametry vstupního signálu

Proudové zesílení je téměř stejné jako v obvodu se společným emitorem. Ale napěťové zesílení je malé (hlavní nevýhoda tohoto obvodu). Blíží se k jednotě, ale je vždy menší než ona. Výkonový zisk se tedy rovná pouze několika desítkám jednotek.

Ve společném kolektorovém obvodu nedochází k žádnému fázovému posunu mezi vstupním a výstupním napětím. Protože se napěťový zisk blíží jednotce, výstupní napětí fáze a amplituda se shoduje se vstupní, tj. opakuje ji. Proto se takový obvod nazývá emitorový sledovač. Emitor - protože výstupní napětí je odstraněno z emitoru vzhledem ke společnému vodiči.

Toto zapojení se používá pro přizpůsobení tranzistorových stupňů nebo když má zdroj vstupního signálu vysokou vstupní impedanci (například piezoelektrický snímač nebo kondenzátorový mikrofon).

Dvě slova o kaskádách

Může být také potřeba tranzistor s dobrou citlivostí a zároveň dobrým ziskem. V takových případech se používá kaskáda citlivého, ale nízkovýkonového tranzistoru (VT1 na obrázku), který řídí napájení výkonnějšího kolegu (VT2 na obrázku).

Další aplikace bipolárních tranzistorů

Označení

Jsou to bipolární tranzistory. Spínací obvody závisí na tom, jakou mají vodivost (otvorovou nebo elektronickou) a na funkcích, které plní.

Klasifikace

Tranzistory jsou rozděleny do skupin:

1. Podle materiálů: nejčastěji se používá arsenid galia a křemík.
2. Podle frekvence signálu: nízká (do 3 MHz), střední (do 30 MHz), vysoká (do 300 MHz), ultravysoká (nad 300 MHz).
3. Při maximálním ztrátovém výkonu: až 0,3 W, až 3 W, více než 3 W.
4. Podle typu zařízení: tři spojené vrstvy polovodiče se střídavými změnami v přímém a zpětném způsobu vedení nečistot.

Jak fungují tranzistory?

Vnější a vnitřní vrstva tranzistoru jsou spojeny s napájecími elektrodami, nazývanými emitor, kolektor a báze.

Emitor a kolektor se od sebe neliší v typech vodivosti, ale stupeň dotování nečistotami je mnohem nižší. Tím je zajištěno zvýšení přípustného výstupního napětí.

Základna, což je střední vrstva, má vysokou odolnost, protože je vyrobena z lehce dotovaného polovodiče. Má výraznou kontaktní plochu s kolektorem, což zlepšuje odvod tepla vzniklého v důsledku zpětného předpětí přechodu a také usnadňuje průchod menšinových nosičů – elektronů. Přestože jsou přechodové vrstvy založeny na stejném principu, tranzistor je asymetrické zařízení. Při změně umístění vnějších vrstev se stejnou vodivostí je nemožné získat podobné parametry polovodičového zařízení.

Spínací obvody jsou schopny jej udržovat ve dvou stavech: může být rozpojený nebo sepnutý. V aktivním režimu, když je tranzistor zapnutý, je předpětí emitoru přechodu provedeno v propustném směru. Vizuálně to zvážit třeba na polovodičové triodě typu n-p-n, měl by být napájen napětím ze zdrojů, jak je znázorněno na obrázku níže.

Hranice na druhém kolektorovém přechodu je uzavřena a neměl by jím protékat žádný proud. Ale v praxi dochází k opaku kvůli těsné blízkosti přechodů k sobě a jejich vzájemnému ovlivnění. Vzhledem k tomu, že „mínus“ baterie je připojen k emitoru, umožňuje otevřený přechod elektronům vstoupit do základní zóny, kde se částečně rekombinují s dírami - majoritními nosiči. Vytvoří se základní proud Ib. Čím je silnější, tím je úměrně větší výstupní proud. Na tomto principu fungují zesilovače využívající bipolární tranzistory.

Přes základnu dochází pouze k difúznímu pohybu elektronů, protože tam nepůsobí elektrické pole. Vzhledem k nevýznamné tloušťce vrstvy (mikrony) a velké velikosti záporně nabitých částic téměř všechny spadají do oblasti kolektoru, ačkoli odpor báze je poměrně vysoký. Tam jsou vtahovány elektrickým polem přechodu, což podporuje jejich aktivní přenos. Kolektorové a emitorové proudy jsou si téměř shodné, zanedbáme-li nepatrnou ztrátu nábojů způsobenou rekombinací v bázi: I e = I b + I c.

Parametry tranzistoru

1. Koeficienty zesílení pro napětí U eq /U be a proud: β = I až /I b (skutečné hodnoty). Koeficient β obvykle nepřesahuje 300, ale může dosáhnout 800 nebo vyšší.
2. Vstupní impedance.
3. Kmitočtová charakteristika je výkon tranzistoru do dané frekvence, nad kterou přechodové procesy v něm nestíhají se změnami dodávaného signálu.

Bipolární tranzistor: spínací obvody, provozní režimy

Provozní režimy se liší podle toho, jak je obvod sestaven. Signál musí být přiveden a odstraněn ve dvou bodech pro každý případ a k dispozici jsou pouze tři terminály. Z toho vyplývá, že jedna elektroda musí současně patřit ke vstupu i výstupu. Takto se zapínají jakékoli bipolární tranzistory. Schémata spínání: OB, OE a OK.

1. Schéma pomocí OK

Zapojovací obvod se společným kolektorem: signál je přiveden na rezistor R L, který je rovněž součástí kolektorového obvodu. Toto zapojení se nazývá společný kolektorový obvod.

Tato možnost vytváří pouze aktuální zisk. Výhodou emitorového sledovače je vytvoření vysokého vstupního odporu (10-500 kOhm), který umožňuje pohodlné přizpůsobení stupňů.

2. Schéma s OB

Zapojení pro bipolární tranzistor se společnou bází: příchozí signál vstupuje přes C 1 a po zesílení je odváděn v obvodu výstupního kolektoru, kde je společná elektroda báze. V tomto případě se vytvoří napěťový zisk podobný práci s OE.

Nevýhodou je nízký vstupní odpor (30-100 Ohmů), a obvod s OB je použit jako oscilátor.

3. Schéma s OE

V mnoha případech jsou při použití bipolárních tranzistorů spínací obvody převážně vyrobeny se společným emitorem. Napájecí napětí je přiváděno přes zatěžovací odpor R L a záporný pól externího napájecího zdroje je připojen k emitoru.

Střídavý signál ze vstupu přichází k elektrodám emitoru a báze (V in) a v kolektorovém obvodu má větší hodnotu (V CE). Hlavní prvky obvodu: tranzistor, rezistor R L a výstupní obvod zesilovače s externím napájením. Pomocný: kondenzátor C 1, zabraňující průchodu DC do obvodu přiváděného vstupního signálu, a rezistor R 1, přes který se otevírá tranzistor.

V kolektorovém obvodu jsou napětí na výstupu tranzistoru a na rezistoru R L dohromady rovna hodnotě EMF: V CC = I C R L + V CE.

Malý signál V na vstupu tedy nastavuje zákon změny stejnosměrného napájecího napětí na střídavé napětí na výstupu řízeného tranzistorového měniče. Obvod poskytuje zvýšení vstupního proudu 20-100krát a napětí 10-200krát. V souladu s tím se také zvyšuje výkon.

Nevýhoda obvodu: nízký vstupní odpor (500-1000 Ohmů). Z tohoto důvodu vznikají problémy při vytváření výstupní impedance 2-20 kOhm.

Následující diagramy ukazují, jak funguje bipolární tranzistor. Pokud nebudou přijata další opatření, bude jejich výkon značně ovlivněn vnějšími vlivy, jako je přehřívání a frekvence signálu. Uzemnění emitoru také vytváří nelineární zkreslení na výstupu. Pro zvýšení spolehlivosti provozu je obvod zapojen zpětné vazby, filtry atd. V tomto případě se zisk sníží, ale zařízení se stane účinnějším.

Provozní režimy

Funkce tranzistoru jsou ovlivněny hodnotou připojeného napětí. Všechny provozní režimy lze zobrazit, pokud je použit dříve představený obvod pro připojení bipolárního tranzistoru se společným emitorem.

1. Režim cut-off

Tento režim se vytvoří, když hodnota napětí V BE klesne na 0,7 V. V tomto případě se přechod emitoru uzavře a není zde žádný kolektorový proud, protože v bázi nejsou žádné volné elektrony. Tím je tranzistor vypnutý.

2. Aktivní režim

Je-li na bázi přivedeno napětí dostatečné k sepnutí tranzistoru, objeví se malý vstupní proud a zvýšený výstupní proud v závislosti na velikosti zesílení. Pak bude tranzistor fungovat jako zesilovač.

3. Režim sytosti

Režim se od aktivního liší tím, že se tranzistor úplně otevře a kolektorový proud dosáhne maximální možné hodnoty. Jeho zvýšení lze dosáhnout pouze změnou aplikovaného EMF nebo zátěže ve výstupním obvodu. Když se změní základní proud, kolektorový proud se nemění. Režim saturace se vyznačuje tím, že tranzistor je extrémně otevřený a zde slouží jako spínač v zapnutém stavu. Obvody pro zapínání bipolárních tranzistorů při kombinaci režimu cutoff a saturace umožňují s jejich pomocí vytvářet elektronické spínače.

Všechny provozní režimy závisí na povaze výstupních charakteristik uvedených v grafu.

Lze je názorně demonstrovat, pokud je sestaven obvod pro zapínání bipolárního tranzistoru s OE.

Vynesete-li na osu pořadnice a úsečky segmenty odpovídající maximálnímu možnému kolektorovému proudu a hodnotě napájecího napětí V CC a poté jejich konce vzájemně spojíte, dostanete zatěžovací čáru (červená). Je popsána výrazem: I C = (V CC - V CE)/RC. Z obrázku vyplývá, že pracovní bod, který určuje kolektorový proud IC a napětí V CE, se bude posouvat podél zatěžovací čáry zdola nahoru, jak se základní proud I V zvyšuje.

Oblast mezi osou V CE a první výstupní charakteristikou (stínovaná), kde I B = 0, charakterizuje režim cutoff. V tomto případě je zpětný proud I C zanedbatelný a tranzistor je uzavřen.

Nejvyšší charakteristika v bodě A se protíná s přímou zátěží, načež se s dalším nárůstem I B již kolektorový proud nemění. Zóna nasycení na grafu je stínovaná oblast mezi osou I C a nejstrmější charakteristikou.

Jak se chová tranzistor v různých režimech?

Tranzistor pracuje s proměnnými nebo konstantními signály vstupujícími do vstupního obvodu.

Bipolární tranzistor: spínací obvody, zesilovač

Tranzistor z velké části slouží jako zesilovač. Střídavý signál na vstupu způsobuje změnu jeho výstupního proudu. Zde můžete použít schémata s OK nebo s OE. Signál vyžaduje zátěž ve výstupním obvodu. Typicky se ve výstupním kolektorovém obvodu používá rezistor. Pokud je zvoleno správně, výstupní napětí bude výrazně vyšší než vstupní.

Činnost zesilovače je dobře patrná na časových diagramech.

Při převodu pulzních signálů zůstává režim stejný jako u sinusových signálů. Kvalita převodu jejich harmonických složek je dána frekvenčními charakteristikami tranzistorů.

Provoz ve spínacím režimu

Určeno pro bezkontaktní spínání spojů v elektrické obvody. Princip spočívá v krocích měnit odpor tranzistoru. Bipolární typ je docela vhodný pro požadavky klíčového zařízení.

Závěr

Polovodičové prvky se používají v obvodech pro konverzi elektrických signálů. Univerzální možnosti a velká klasifikace umožňují široké použití bipolárních tranzistorů. Spínací obvody určují jejich funkce a provozní režimy. Hodně také záleží na vlastnostech.

Základní spínací obvody bipolárních tranzistorů zesilují, generují a převádějí vstupní signály a také spínají elektrické obvody.