Kahdeksan yksinkertaista transistoripiiriä aloitteleville radioharrastajille. Aloittelijoille - transistorit

Transistorit ovat useimpien elektronisten laitteiden ytimessä. Se voi olla erillisten radiokomponenttien muodossa tai osana mikropiirejä. Jopa monimutkaisin mikroprosessori koostuu monista pienistä transistoreista, jotka on pakattu tiukasti sen mahtavaan kristalliin.

Transistorit ovat erilaisia. Kaksi pääryhmää ovat bipolaarinen ja kenttä. Kaksinapainen transistori on esitetty kaaviossa, kuten kuvassa 1. Sen johtavuus on eteenpäin (p-p-p) ja taaksepäin (p-p-p). Transistorin rakennetta ja siinä tapahtuvia fyysisiä prosesseja tutkitaan koulussa, joten emme puhu siitä täällä - niin sanotusti lähempänä käytäntöä. Pohjimmiltaan ero on siinä p-p-p transistorit kytketty siten, että niiden emitteri saa positiivisen jännitepotentiaalin ja kollektori saa negatiivisen jännitteen. Transistoreille n-p -p - kaikki on päinvastoin, negatiivinen potentiaali annetaan emitterille ja positiivinen potentiaali keräilijälle.

Miksi tarvitset transistorin? Sitä käytetään pääasiassa virran, signaalien ja jännitteen vahvistamiseen. Ja vahvistus johtuu virtalähteestä. Yritän selittää "sormilla" työskentelyn periaatteen. Autossa on tyhjiöjarrutehostin. Kun kuljettaja painaa jarrupoljinta, sen kalvo liikkuu ja venttiili avautuu, jonka kautta auton moottori imee tämän kalvon ja lisää siihen voimaa. Seurauksena on, että jarrupolkimeen kohdistuva heikko paine aiheuttaa voimakkaan voiman jarrupaloihin. Ja voiman lisäys johtuu koneen käynnissä olevan moottorin tehosta.

Sama juttu transistorin kanssa. Heikko virta syötetään alustaan ​​(kuva 2). Tämän virran vaikutuksesta kollektorin ja emitterin johtavuus kasvaa ja kollektorin läpi kulkee paljon voimakkaampi virta, joka tulee virtalähteestä. Kun heikko kantavirta muuttuu, vahva kollektorivirta muuttuu vastaavasti. Ihannetapauksessa kollektorivirtakaavio näyttää suurennetulta kopiolta perusvirtakaaviosta.

Tätä eroa heikon kantavirran ja vahvan kollektorivirran välillä kutsutaan transistorin virran vahvistukseksi ja sitä merkitään I21e. Se määritellään seuraavasti: h21e = Ik /I6 (kollektorivirta jaettuna kantavirralla). Mitä suurempi tämä parametri on, sitä paremmat ovat transistorin vahvistusominaisuudet.

Mutta tämä kaikki on ihanteellista. Itse asiassa kollektorivirran riippuvuus perusjännitteestä ei ole niin lineaarinen. Se pitäisi muistaa BAX diodi, jossa virran ominaisuuksien alaosassa se on hyvin pieni ja alkaa nousta jyrkästi, kun jännite saavuttaa tietyn arvon. Koska transistori perustuu samoihin fysikaalisiin prosesseihin, tässäkin on samanlainen "vika".

Jos kokoamme kuvan 3 vahvistinpiirin ja puhumme mikrofoniin, kaiuttimesta ei kuulu ääntä. Koska mikrofonin jännite on hyvin alhainen, se on transistorin avautumiskynnyksen alapuolella. Täällä ei vain ole vahvistusta, vaan päinvastoin signaali heikkenee.

Jotta transistori toimisi vahvistimena, sinun on lisättävä jännitettä sen pohjassa. Tämä voidaan tehdä lisäämällä jotenkin mikrofonin lähdön jännitettä. Mutta sitten vahvistimen merkitys menetetään. Tai sinun täytyy huijata ja käyttää vakiojännitettä transistorin kantaan (kuva 4) vastuksen kautta siten, että transistori aukeaa hieman. Ja aseta heikko vaihtojännite tämän transistorin pohjaan kondensaattorin kautta. Nyt tärkeintä on, että heikko vaihtojännite yhdistyy vakiojännitteeseen pohjassa. Jännite kannassa muuttuu ajan myötä heikon vaihtojännitteen kanssa. Mutta koska vakiojännite on siirtänyt transistorin toimintapisteen ominaiskäyrän jyrkälle lineaariselle osalle, tapahtuu vahvistusta.

Yksinkertaisesti sanottuna heikolla jännitteellä ei ollut voimaa avata transistoria, ja lisäsimme vakiojännitteen auttamaan sitä, mikä avasi hieman transistorin. Se on vielä yksinkertaisempaa (taas vedellä), oletetaan, että siellä on ruuvi, joka on tiukasti kiinni, eikä lapsi voi kääntää sitä. Mutta isä voi avata tätä ruuvia hieman kääntämällä sitä hieman avoimeen asentoon, jossa se pyörii helposti. Nyt lapsi voi säätää vedenpainetta tietyissä rajoissa. Tässä lapsi on heikko vaihtojännite, ja isä on vakiojännite, joka viedään transistorin kantaan vastuksen kautta.

Vakiojännitettä, joka syötetään transistorin kantaan sen toimintatilan siirtämiseksi alueelle, jolla on jyrkempi ja lineaarisempi ominaisuus, kutsutaan biasjännitteeksi. Tätä jännitettä muuttamalla voimme jopa säätää vahvistinasteen vahvistusta.

Mutta transistoreja ei aina käytetä esijännitteellä. Esimerkiksi lähettimien vahvistusasteissa bias-jännitettä ei saa kohdistaa transistorien kanoihin, koska siellä olevan tulon vaihtojännitteen amplitudi on aivan riittävä "ajoamaan" transistorin.

Ja jos transistoria ei käytetä vahvistimena, vaan kytkimenä, bias-jännitettä ei myöskään syötetä tukikohtaan. Yksinkertaisesti kun avaimen pitää olla kiinni, kannan jännite on nolla ja kun sen pitäisi olla auki, kannalle syötetään riittävästi jännitettä transistorin avaamiseksi. Tätä käytetään yleisesti digitaalisessa elektroniikassa, jossa on vain nollia (ei jännitettä) ja ykkösiä (jännite läsnä) eikä niiden välissä ole arvoja.

Kuva 5 esittää käytännöllinen kaava kuinka tehdä tietokoneen kaiutin radiokaiuttimesta. Tarvitset yksinkertaisen yksiohjelmakaiuttimen, jossa on vain yksi pistoke radioverkkoon liittämistä varten (moniohjelmakaiuttimessa on toinen pistoke sähköverkkoon). Kaiutinpiiriin ei tarvitse tehdä muutoksia. Se on kytketty transistorin kollektoriin samalla tavalla kuin radioverkkoon.

Yksiohjelmakaiuttimen sisällä on kaiutin, säädettävä vastus äänenvoimakkuuden säätöön ja muuntaja. Kaikkea tätä tarvitaan ja se jää. Kun avaat kaiutinkotelon, juota transistorin kollektori ja virtalähteen plus paikkoihin, joihin sen johto ja pistoke on juotettu. Itse lanka voidaan irrottaa.

Tietokoneeseen liittämistä varten tarvitset suojatun johdon, jonka päässä on vastaava pistoke. Tai tavallinen kaksijohtiminen johto. Jos johto on suojattu, yhdistä punos transistorin emitteriin ja keskiydin kondensaattoriin C1.

Tietokoneen äänikortin signaali syötetään pistokkeen kautta kondensaattoriin C1. Syöttöjännite syötetään verkkovirtalähteestä. Paras valinta on virtalähde pelikonsolista televisioon, kuten "Dandy" tai "Kanga". Yleensä mikä tahansa virtalähde, jonka lähtöjännite on 7V - 12V. Kytkeäksesi virtalähteeseen tarvitset vastaavan pistorasian, se on asennettava kaiuttimen runkoon poraamalla siihen. Vaikka tietysti voit juottaa johdot virtalähteestä suoraan piiriin. Kun kytket virtalähteen, on huomioitava napaisuus. Diodi VD 1 periaatteessa sitä ei tarvita, mutta se suojaa piiriä vioittumiselta, jos sekoitat plussan virtalähteen miinukseen. Ilman sitä, jos virtalähde on kytketty väärin, transistori voidaan polttaa, mutta diodilla, jos virtalähteen navat sekoittuvat, piiri ei yksinkertaisesti käynnisty.

KT315-transistori on suorakaiteen muotoisessa kotelossa, jonka toisella puolella on viiste (näkyy kuvassa). Jos nyt käännät sen pois itsestäsi tällä viisteellä ja johdot ylös, niin vasemmalla on alusta, oikealla emitteri ja keskellä keräin. KT315-transistori missä tahansa kirjaimessa käy (KT315A, KT315B...). Transistori on juotettava oikein ilman, että sen liittimet sekoitetaan. Jos teet virheen ja kytket virran päälle, se voi kuolla. Siksi, kun olet juottanut kaiken, älä ole liian laiska tarkistaaksesi kolme kertaa oikean asennuksen, onko transistorin, kondensaattorien ja diodin liittimet juotettu oikein. Ja vasta kun olet 100% varma, kytke se päälle.

Diodi VD 1 tyyppi KD209. Anodi on merkitty siihen. Voit asentaa toisen diodin esim. 1N 4004 tai joku muu. Jos juotat diodin väärin, piiri ei toimi

ei tule olemaan. Joten jos kaikki on päällä, mutta ei toimi, aloita tarkistamalla, että diodi on kytketty oikein.

Muutamia muita syitä, miksi järjestelmä ei ehkä toimi:

Virtalähde on kytketty väärin.

Tietokoneen lähdössä ei ole signaalia tai äänenvoimakkuutta vähennetään tai se sammutetaan tietokoneohjelman säädöillä.

Kaiuttimen äänenvoimakkuuden säädin on minimiasennossa.

Kondensaattorit - elektrolyyttiset, vähintään jännitteelle 12V. Meidän K50-16, K50-35 tai maahantuodut analogit käyvät. On huomattava, että kondensaattoreissamme on plusmerkki rungossa lähellä positiivista napaa, kun taas tuoduissa kondensaattoreissa on miinusmerkki tai leveä pystyviiva lähellä negatiivista napaa. 10 µF:n kondensaattorin sijasta voit valita minkä tahansa kapasitanssin välillä 2 µF - 20 µF. 100 µF:n kondensaattorin sijaan käy kondensaattori, jonka kapasiteetti on vähintään 100 µF.

Kaavion alla oleva kuva esittää kytkentäkaaviota, jossa juotoskohdat on merkitty pisteillä. Älä sekoita juotoskohtia johtojen risteyksiin. Asennus tehdään saranoidusti käyttämällä osajohtimia ja johtosarjoja. On suositeltavaa sijoittaa koko piiri kaiutinkotelon sisään (siellä on yleensä paljon tilaa).

Jos kaikki toimii, mutta on paljon melua, se tarkoittaa, että olet sekoittanut menevät johdot äänikortti. Vaihda ne.

Piiriin EI saa antaa virtaa tietokoneen virtalähteestä!

Stereovaihtoehtoa varten voit tehdä kaksi kaiutinta yhdistämällä tulot yhdeksi stereokaapeliksi äänikorttiin liittämistä varten ja syöttää molemmat kaiuttimet samasta virtalähteestä.

Tietysti yhdellä transistorikaskadilla kaiutin kuulostaa hiljaiselta, mutta riittävän pienessä huoneessa kuunteluun. Äänenvoimakkuutta voi säätää joko tietokoneen säätimellä tai kaiuttimesta löytyvästä nupista.

Andreev S.

Hyvää iltapäivää rakkaat radioamatöörit!
Tervetuloa sivuille ""

Tällä oppitunnilla Koulut aloitteleville radioamatööreille jatkamme opiskelua puolijohteet. Viimeisellä oppitunnilla katsoimme diodit, ja tällä oppitunnilla tarkastelemme monimutkaisempaa puolijohdeelementtiä - transistorit.

Transistori on monimutkaisempi puolijohderakenne kuin diodi. Se koostuu kolmesta piikerroksesta (on myös germaniumtransistoreja), joilla on eri johtavuus. Nämä voivat olla n-p-n tai p-n-p rakenteita. Transistorien, kuten myös diodien, toiminta perustuu p-n-liitosten ominaisuuksiin.

Keski- tai keskikerrosta kutsutaan pohja(B) ja vastaavasti kaksi muuta - säteilijä(E) ja keräilijä(TO). On huomattava, että näiden kahden transistorityypin välillä ei ole merkittävää eroa, ja monet piirit voidaan koota jommankumman tyypin kanssa, kunhan noudatetaan virtalähteen asianmukaista napaisuutta. Alla oleva kuva on piirikaavio transistoreista, pnp-transistori eroaa transistorista n-p-n suuntaan emitterin nuolet:

Transistoreja on kahta päätyyppiä: kaksisuuntainen mieliala Ja yksinapainen, jotka eroavat toisistaan suunnittelun ominaisuudet. Jokaisen tyypin sisällä on monia lajikkeita. Suurin ero näiden kahden tyyppisten transistorien välillä on, että laitteen toiminnan aikana tapahtuvia prosesseja ohjataan bipolaarisessa transistorissa tulovirralla ja unipolaarisessa transistorissa tulojännitteellä.

Bipolaariset transistorit, kuten edellä mainittiin, ovat kolmikerroksisia kakkuja. Yksinkertaistetussa muodossa transistori voidaan esittää kahtena peräkkäisenä diodina:

(huomaa, että kanta-emitteriliitos on tavallinen zener-diodi, jonka stabilointijännite on 7...10 volttia). Transistorin kunto voidaan tarkistaa samalla tavalla kuin diodin kunto, tavallisella ohmimittarilla, joka mittaa vastuksen sen liittimien välillä. Diodin kaltaisia ​​siirtymiä esiintyy transistorissa kannan ja kollektorin välillä sekä kannan ja emitterin välillä. Käytännössä tätä transistorien testausmenetelmää käytetään hyvin usein. Jos kollektorin ja emitterin liittimien väliin on kytketty ohmimittari, laite näyttää avoimen piirin (jos transistori toimii), mikä on luonnollista, koska diodit on kytketty peräkkäin. Tämä tarkoittaa, että minkä tahansa jännitteen napaisuuden kohdalla yksi diodeista kytkeytyy eteenpäin ja toinen vastakkaiseen suuntaan, joten virtaa ei kulje.

Kahden siirtymäparin yhdistäminen johtaa erittäin mielenkiintoisen ominaisuuden ilmenemiseen nimeltä transistoriefekti. Jos kollektorin ja emitterin väliseen transistoriin syötetään jännite, virtaa ei käytännössä ole (kuten juuri edellä mainittiin). Jos teet kytkennän kaavion mukaisesti (kuten alla olevassa kuvassa), jossa jännite johdetaan kantaan rajoittavan resistanssin kautta (jotta transistoria ei vaurioituisi), niin perusvirtaa vahvempi virta kulkee läpi. keräilijä. Kantavirran kasvaessa myös kollektorivirta kasvaa.

Mittauslaitteen avulla voit määrittää kanta-, kollektori- ja emitterivirtojen suhteen. Tämä voidaan tarkistaa yksinkertaisella tavalla. Jos pidät syöttöjännitteen esimerkiksi 4,5 V:ssa ja muutat kantapiirin resistanssin arvosta R arvoon R/2, kantavirta kaksinkertaistuu ja kollektorivirta kasvaa vastaavasti, esim.

Siksi mille tahansa resistanssin R ylittävälle jännitteelle kollektorin virta on 99 kertaa suurempi kuin perusvirta eli transistori on virtavoitto yhtä suuri kuin 99. Toisin sanoen transistori vahvistaa kantavirtaa 99 kertaa. Tämä kerroin on merkitty kirjaimella ? . Vahvistus on yhtä suuri kuin kollektorivirran suhde perusvirtaan:

? = Ik/Ib

Vaihtojännite voidaan syöttää myös transistorin kantaan. Mutta on välttämätöntä, että transistori toimii lineaarisessa tilassa. Normaalia toimintaa varten lineaarisessa tilassa transistorin on syötettävä vakiobias-jännite kantaan ja syötettävä vaihtojännite, jota se vahvistaa. Tällä tavalla transistorit vahvistavat esimerkiksi mikrofonista tulevat heikot jännitteet tasolle, joka voi ohjata kaiutinta. Jos vahvistus ei ole riittävä, voidaan käyttää useita transistoreita tai niiden sarjaportaita. Jotta ei rikottaisi kunkin niistä tasavirtakäyttötiloja (jotka varmistavat lineaarisuuden) kaskadeja kytkettäessä, käytetään erottavia kondensaattoreita. Bipolaarisissa transistoreissa on sähköiset ominaisuudet, joka tarjoaa niille tiettyjä etuja muihin vahvistuskomponentteihin verrattuna.

Kuten jo tiedämme, on olemassa myös (paitsi kaksisuuntainen mieliala) ja unipolaariset transistorit. Katsotaanpa lyhyesti kahta niistä - ala Ja yksi risteys transistorit. Bipolaaristen tapaan niitä on kahta tyyppiä ja niissä on kolme liitintä:

Kenttätransistorien elektrodit ovat: portti- Z, valua– C, joka vastaa kollektoria ja lähde– Ja samaistuneena säteilijään. N- ja p-kanavaiset kenttätransistorit eroavat hilanuolen suunnasta. Unijunction-transistoreja, joita joskus kutsutaan kaksikantaisiksi diodeiksi, käytetään ensisijaisesti pulssijaksoisissa signaaligeneraattoripiireissä.

Transistorien kytkemiseen vahvistinvaiheessa on kolme peruspiiriä:

? yhteinen säteilijä(A)

? yhteisen keräilijän kanssa(b)

? yhteisellä pohjalla(V)

Bipolaaritransistori kytketty yhteiseen emitteripiiriin, riippuen virtalähteen R1 lähtöresistanssista ja kuormitusresistanssista Rн, se vahvistaa tulosignaalia sekä jännitteellä että virralla. Bipolaarisen transistorin vahvistusta merkitään h21e(lue: ash-two-one-e, jossa e on piiri, jolla on yhteinen emitteri), ja se on erilainen kullekin transistorille. Kertoimen arvo h21е (sen koko nimi on staattinen perusvirransiirtokerroin h21e) riippuu vain transistorin kannan paksuudesta (ei voi muuttaa) ja kollektorin ja emitterin välisestä jännitteestä, joten alhaisella jännitteellä (alle 20 V) sen virransiirtokerroin millä tahansa kollektorivirralla on käytännössä muuttumaton ja kasvaa hieman kollektorin jännitteen kasvaessa.

Nykyinen voitto – Kus.i Ja jännitteen lisäys – Kus.u bipolaaritransistori, joka on kytketty piiriin, jossa on yhteinen emitteri, riippuu kuormitusvastuksen (merkitty kaaviossa Rн) ja signaalilähteen (merkitty kaaviossa R1) suhteesta. Jos signaalilähteen vastus on h21e kertaa pienempi kuin kuormitusvastus, niin jännitteen vahvistus on hieman pienempi kuin yksikkö (0,95...0,99) ja virran vahvistus on yhtä suuri kuin h21e. Kun signaalilähteen vastus on suurempi kuin h21e kertaa pienempi kuin kuormitusvastus, niin virran vahvistus pysyy muuttumattomana (saa kuin h21e), ja jännitteen vahvistus pienenee. Jos päinvastoin tulovastusta pienennetään, jännitteen vahvistuksesta tulee suurempi kuin yksikkö, ja virran vahvistus, joka rajoittaa transistorin kanta-emitteriliitoksen läpi kulkevaa virtaa, ei muutu. Yhteinen emitteripiiri on ainoa bipolaarinen transistoripiiri, joka vaatii tulo- (ohjaus-) virran rajoittamista. Voidaan tehdä useita johtopäätöksiä:– transistorin kantavirtaa on rajoitettava, muuten joko transistori tai sitä ohjaava piiri palaa loppuun; – OE-piirin mukaan kytketyllä transistorilla on erittäin helppo ohjata suurjännitekuormaa pienjännitesignaalilähteellä. Merkittävä virta kulkee kannan läpi ja siksi kollektoriliitokset kanta-emitterijännitteellä vain 0,8...1,5 V. Jos amplitudi (jännite) on suurempi kuin tämä arvo, sinun on asetettava virtaa rajoittava vastus ( R1) transistorin kannan ja ohjauspiirin lähdön välissä. Sen vastus voidaan laskea kaavojen avulla:

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

Irn– virta kuorman läpi, A; Ucontrol– signaalilähteen jännite, V; R1– vastuksen vastus, ohm.

Toinen OE-piirin ominaisuus on, että jännitehäviö transistorin kollektori-emitteriliitoksessa voidaan käytännössä vähentää nollaan. Mutta tätä varten on tarpeen lisätä merkittävästi perusvirtaa, mikä ei ole kovin kannattavaa. Siksi tätä transistorien toimintatapaa käytetään vain pulssidigitaalisissa piireissä.

Transistori, toimii vahvistinpiirissä analoginen signaali , pitäisi tarjota suunnilleen sama vahvistus signaaleille eri amplitudeilla suhteessa johonkin "keskimääräiseen" jännitteeseen. Tehdäksesi tämän, sinun on "avattava sitä" hieman yrittäen olla "liioittamatta sitä". Kuten alla olevasta kuvasta näkyy (vasemmalla):

Kollektorivirta ja jännitehäviö transistorin poikki perusvirran asteittaisen kasvun myötä muuttuvat aluksi melkein lineaarinen, ja vasta sitten, alkaessa kylläisyys transistori, painetaan kaavion akseleita vasten. Olemme kiinnostuneita vain linjojen suorista osista (ennen kyllästymistä) - ilmeisesti ne symboloivat signaalin lineaarista vahvistusta, eli kun ohjausvirta muuttuu useita kertoja, kollektorivirta (kuorman jännite) muuttuu sama määrä.

Analoginen aaltomuoto näkyy yllä olevassa kuvassa (oikealla). Kuten käyrästöstä nähdään, signaalin amplitudi sykkii jatkuvasti suhteessa tiettyyn keskimääräiseen jännitteeseen Uav, ja se voi joko kasvaa tai laskea. Mutta bipolaarinen transistori reagoi vain tulojännitteen (tai pikemminkin virran) nousuun. Johtopäätös: sinun on varmistettava, että transistori on hieman auki jopa tulosignaalin vähimmäisamplitudilla. Keskimääräisellä amplitudilla Uav aukeaa hieman enemmän, ja maksimi Umaxilla se avautuu niin paljon kuin mahdollista. Mutta samaan aikaan sen ei pitäisi siirtyä kyllästystilaan (katso kuva yllä) - tässä tilassa lähtövirta lakkaa olemasta lineaarisesti riippuvainen tulovirrasta, minkä seurauksena tapahtuu vakavia signaalin vääristymiä.

Katsotaanpa uudelleen analogisen signaalin muotoa. Koska sekä tulosignaalin maksimi- että minimiamplitudit suhteessa keskiarvoon ovat suuruudeltaan suunnilleen samat (ja etumerkissä vastakkaiset), meidän on kohdistettava tällainen tasavirta (esijännite - Icm) transistorin kantaan siten, että "keskimääräisellä" jännitteellä sisääntulossa transistori on auki tasan puolet. Sitten kun tulovirta pienenee, transistori sulkeutuu ja kollektorivirta pienenee, ja kun tulovirta kasvaa, se avautuu vielä enemmän.

Kenttätransistorit aloittelevien radioamatöörien käytännössä

Tämä artikkeli on tarkoitettu "Aloitusradioamatöörit" -osioon. Kauan ennen kuin V. Andryushkevichin artikkeli ”Kenttätransistorien parametrien mittaaminen” ilmestyi Radio-lehdessä nro 9 – 2007 samojen periaatteiden ja tavoitteiden ohjaamana tein artikkelissa kuvatun kaltaisen laitteen, mutta Mielipide, paljon yksinkertaisempi piirisuunnittelussa ja teknisesti. Uskon, että aloittelevat radioamatöörit arvostavat tätä. Toisaalta V. Andryushkevichin laite on tarkempi ja monipuolisempi, nykyaikaisemmalle elementtipohjalle luotu, hyvillä ergonomisilla ominaisuuksilla, lyhyesti sanottuna korkeammalla tasolla.

Kerran kirjoittaja kohtasi ongelman valita yleiset kenttätransistorit (FET) asennettavaksi tiettyihin vahvistimien, lähdeseuraajien, sekoittimien jne. piireihin. Käyttämällä tunnettuja standardipiirejä FET-parametrien mittaamiseen ja varmistuttuaan mitattujen parametrien arvojen suuresta hajaantumisesta päätettiin koota yksinkertaisin yhdistetty laite radioamatöörikäytännössä useimmin käytettyjen parametrien mittaamiseen: tyhjennysvirta, katkaisujännite, kaltevuus.

Ensin vähän teoriaa. Se on esitetty vain käytännön soveltamista ja laitteen toiminnan ymmärtämistä varten, eikä mitään muuta. Siksi PT:n toiminnan fysiikka ja jotkut teoreettiset määräykset jätetään pois. Sovellettujen säännösten käytännön puoli korostuu. Toivon, että aloitteleville radioamatööreille lyhyt kuvaus laitteen toiminnasta on hyödyllinen ja sovellettavissa todellisen suunnittelun luomisessa.

Kenttätransistoreiden siirto (ohjaus) ominaisuus johtaja p-n– siirtyminen.

Alla olevassa kuvassa on piiri kenttätransistorin nieluvirran mittaamiseksi. Merkinnässä: portti - z, viemäri - s, lähde - i. Tyhjennysvirran lisäksi PT:n tärkein ominaisuus on katkaisujännite Uots. Tämä on hilan ja lähteen välinen jännite (Uzi), jolla nieluvirta on lähes 0, vaikka se yleensä otetaan 10 μA:lla.

Jos Uzi on 0, DC-nieluvirta on maksimi ja sitä kutsutaan kyllästysvirraksi tai täysin avoimeksi kanavavirraksi tai alkuperäiseksi nieluvirraksi. Nimetty Is.beginning. (joskus Iс.о).

Jos esijännite syötetään PT-porttiin (tunnetaan myös nimellä Uzi, kuvassa 1, tämä on 1,5 voltin akku) ja heijastaa Uots abskissalla ja Is.init. ja muut tyhjennysvirran arvot eri Uzilla (siirtymä), voit rakentaa käyrän nimeltä virta-jännite ominaisuus PT. Siten, kuten kaaviosta voidaan nähdä, Ic riippuu Uotsin arvosta.

Ominaisuuden (S) kaltevuuden määrittäminen by koottu piiri(Kuva 1) suoritetaan kaavan mukaan:

S = Is.start – Iс/Uз., jossa Ic on valittu optimaalinen tyhjennysvirta, jolla PT toimii.

Suoralla osuudellaan, joka Aina sijaitsee kaaviossa 0:sta Uots./2:n arvoon ja sitä kutsutaan neliöllinen, valitse nieluvirta Ic, jolla PT toimii tehokkaimmin eikä aiheuta epälineaarisia vääristymiä tavallisen lineaarisen vahvistinpiirin toimintaan (kuva 3). Yleensä tämä on puoli neliöosaa: Uref./2, silloin Uzi on suunnilleen yhtä suuri kuin Uref./4.

Käytännössä Uzi on yhtä suuri kuin jännitehäviö Rн:n yli (Un). Eli voit valita optimaalisen virran Ic käyrältä S ja määrittää sitten Uzi (viitekirjoissa on vastaavat kaaviot - S:n riippuvuus Ic:stä ja Uzistä ja päinvastoin). Seuraavaksi määritetään Ohmin lain mukaan Rн, joka on sijoitettava lineaarisen PT-vahvistimen lähdepiiriin. Oletetaan, että valittuna on Ic = 6mA ja S-ominaisuuden tiedoista Uzi = Un = 0,7 v. Silloin Rн = Un/Iс = 0,7 v/0,006 A = 116 ohmia.

Toinen vaihtoehto on mahdollinen: tietäen Uotsin ominaisuuksista tai mitoista. voit määrittää Uzi (=1/4 Uots.) ja sitten kaavion S avulla määrittää Ic ja sitten Rн arvon.

Toimivassa tasavirtavahvistimessa voit mitata Un (jännitehäviö Rн:n yli) ilman juottamisen purkamista ja, tietäen Rн:n nimellisarvon piiristä, laskea Iс. Esimerkiksi Ic = Un/Rn = 0,7 v/116 ohm = 0,006 A (6 mA). Vertaamalla saatuja tietoja taulukkotietoihin on mahdollista valita Rн optimaaliselle Ic:lle.

Uotsin määrittäminen. ehkä kuvan 4 kaavion mukaan.

Koska Ic riippuu Uzista, S-ominaisuus voi muuttua (siirtyä). Se muuttuu myös, kun PT altistuu ympäristön lämpötilalle. Päästäksesi lämpöstabiiliin pisteeseen, valitse Uzi = Uots. – 0,63v Käytännössä todellisilla PT:illä kiinteällä Uzi:lla Ic vaihtelee välillä 0,1 - 0,5 mA (viitekirjallisuudessa on vastaavat kaaviot tästä siirtoominaisuudesta).

DC:n virta-jännite-ominaisuuksissa Usi on välillä Usi.us. – nielulähteen kyllästysjännite, eikä yleensä ylitä 2v (KP303:lle ja joskus enemmän muille PT:ille). Tätä ominaisuutta kutsutaan vapaapäivä.

Laitteen kaavio ja toiminta.

PT-parametrien mittauslaitteen todellinen piiri ei poikkea yllä olevista Ic- ja Uots-mittauspiireistä. Laitteesta on vain tullut yleismaailmallisempi, eräänlainen teline PT-parametrien mittaamiseen.

Kun Ic on tiedossa (toivottu, optimaalinen, viitekirjoista), Ic.initial määritetään ensin. Tätä varten aseta PT-kanavan tyyppi kytkimillä SA2 ja SA3 ("n – p kanava") ja kytkin SA4 ("Parametri") asetetaan "Is.start"-asentoon. Mikroampeerimittari (yleismittari) on kytketty XT2-liittimiin. Kun PT on liitetty nauhaan XT4-liittimillä, käynnistä laite, paina SB1 “Measurement”-painiketta ja lue Is.start.

Seuraavaksi Ic määritetään siirtämällä kytkin SA4 "Ic"-asentoon. Tällä vastuksella R2 ("Set Uzi") ne muuttavat (tämän vastuksen mittakaavassa) Uots. arvosta, jolla tyhjennysvirta on minimaalinen (noin 10 μA) arvoon, joka on lähellä ¼Uots. Mikroampeerimittari näyttää Ic: yhdessä kaavion Uzin arvon kanssa ne muodostavat pisteen käyrän neliöleikkaukselle. Sitten lasketaan PT:n ominaisuuden (S) kaltevuus:

S = Ic.init - Ic/Uzi, jossa Uzi = 1/4Uots (empiirisesti valittu suhde).

Voit ensin määrittää Uotsin. (kytkin SA4 vastaavassa asennossa), jaa tämä arvo 4:llä, jolloin saadaan Uzi ja tämän jälkeen Ic aikataulun mukaan.

Kun mitataan Uotsia. (kun yleismittari on kytketty volttimittarin liittimiin), on tärkeää, että jos käytät samaa yleismittaria, muista kytkeä milli(mikro)ampeerimittarin XT2 liittimet jumpperilla S1.

Usi on yleensä 10 v. Voit vaihtaa sen laitteessa, koska hakuteokset tarjoavat joskus kaavioita muiden jännitteiden virta-jännite-ominaisuuksista. Samaa voidaan sanoa Uzista - sen arvoa voidaan muuttaa. Näihin tarkoituksiin käytetään säädettäviä positiivisia ja negatiivisia jännitteen stabilaattoreita, joita käytetään syöttämään DC-tyhjennyspiiriä 2 - 15 V ja hilapiiriä 0 - -5 V. Joskus, kun mitataan 2 hila-FETin parametreja, on tarpeen asettaa positiivinen jännite toiseen hilaan. Tätä tarkoitusta varten laitteessa on kytkin SA2.2, joka muuttaa biasstabilisaattorilta tulevan jännitteen napaisuuden päinvastaiseksi. Itse asiassa tämä on ainoa syy, miksi tätä kytkintä ei ole yhdistetty kanavatyyppikytkimeen. XT4-nauhan liitintä "K" voidaan käyttää (tai lisäksi asentaa toinen) toisen portin liittämiseen yhdistämällä se bias-jännitteen stabilisaattorin lähtöön (ei näy kaaviossa).

Jännitteensäätimet tulee kalibroida - silloin ei tarvitse käyttää ylimääräisiä liittimiä ja laitteita Usin ja Uzin mittaamiseen. Jotta yleismittarin antureita ei vaihdettaisi mittausten aikana, liittimet XT2 ja XT3 on kytketty piiriin vastaavien diodisiltojen kautta ja syöttöjännitteiden napaisuus vaihdetaan kytkimellä SA2. Itse jännitearvot tulee asettaa hakuteosten mukaisesti.

Voit usein kuulla PT:n vaurioitumisvaarasta. staattinen sähkö indusoituu virtalähteestä virtalähteen kautta (myös juottimesta, käsistä, vaatteista jne.). Tietenkin on optimaalista saada laitteeseen virta Kronasta ja AA-elementistä, kun taas verkon staattisen sähkön aiheuttaman PT:n vahingoittumisen riski on minimaalinen. Ja jos ilmoitettujen paristojen jännitteet ovat riittävät pienitehoisten DC:iden mittaamiseen, niin tämä on tehtävä - aseta nämä kaksi paristoa laitteeseen. Toisaalta käytännön kokemukseni valmistetusta laitteesta ei ole koskaan johtanut PT:n vaurioitumiseen. Ilmeisesti tätä helpotti tietyt suunnitteluominaisuudet ja tavanomaisten sääntöjen noudattaminen työskenneltäessä kenttätransistoreiden kanssa. Muuntaja T1 käyttää teflon-käämieristystä, ja virta syötetään DC:hen, joka on liitetty piirissä olevaan laitteeseen SB1 "Measurement" -painikkeen kautta. Muuten, toisiokäämien jännitteen suhteen tälle laitteelle parhaiten saatavilla oleva ja sopivin muuntaja on TVK-70L2.

Yksinkertaisin sääntö on, että PT-liittimet ennen laitteen liittimiä ja kytkettäessä niihin on aina oikosuljettava (useita kierroksia pehmeää tinattua ohutta lankaa transistorin pohjassa olevien liittimien ympäri). Mittauksia tehtäessä lanka poistetaan luonnollisesti.

Laite on asennettu vanhan AVO-63:n runkoon, johon oli mahdollista sijoittaa virtalähde ja käyttää tavallista osoitinmittapäätä. Ulkonäkö Laite on esitetty kuvassa 6. Testatun PT:n liittimet on kytketty henkilökohtaisen tietokoneen virtalähteestä tulevan lyhyen kaapelin päässä olevaan liittimeen.

Lopuksi on huomattava, että yllä oleva kaavio ei ole dogmi, ja kun se toteutetaan todelliseksi radioamatöörin laitteeksi, on olemassa koko kenttä mahdollisuuksia ja vaihtoehtoja piirien ja suunnittelun muuttamiseen.

Vasily Kononenko (RA0CCN).

Transistori, kuten diodi, perustuu p-n ilmiö siirtyminen. Halukkaat voivat virkistää muistiaan siinä tapahtuvien prosessien fysiikasta tai.

Tarvittavat selitykset on annettu, mennään asiaan.

Transistorit. Määritelmä ja historia

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

Hyvin nopeasti transistorit korvasivat tyhjiöputket erilaisissa elektronisissa laitteissa. Tässä suhteessa tällaisten laitteiden luotettavuus on kasvanut ja niiden koko on pienentynyt merkittävästi. Ja tähän päivään asti, riippumatta siitä, kuinka "kehittynyt" mikropiiri on, se sisältää edelleen monia transistoreita (sekä diodeja, kondensaattoreita, vastuksia jne.). Vain hyvin pieniä.

Muuten, alun perin "transistorit" olivat vastuksia, joiden resistanssia voitiin muuttaa käytetyn jännitteen määrällä. Jos jätämme huomiotta prosessien fysiikan, niin nykyaikainen transistori voidaan esittää myös resistanssina, joka riippuu siihen syötetystä signaalista.

Mitä eroa on kenttätransistoreilla ja bipolaarisilla transistoreilla? Vastaus piilee heidän nimessään. Bipolaarisessa transistorissa varauksen siirto sisältää Ja elektronit, Ja reikiä ("encore" - kahdesti). Ja kentällä (alias unipolaarinen) - tai elektronit, tai reikiä.

Myös tämäntyyppiset transistorit vaihtelevat sovellusalueilla. Bipolaarisia käytetään pääasiassa analogisessa tekniikassa ja kenttälaitteita - digitaalitekniikassa.

Ja lopuksi: kaikkien transistorien pääsovellusalue- heikon signaalin vahvistuminen lisävirtalähteen vuoksi.

Bipolaarinen transistori. Toimintaperiaate. Pääominaisuudet

Ennen kuin tarkastelemme transistorin toiminnan fysiikkaa, hahmotellaan yleinen ongelma.


Se on seuraava: voimakas virta kulkee emitterin ja kollektorin välillä ( kerääjävirta), ja emitterin ja kannan välillä on heikko ohjausvirta ( perusvirta). Kollektorivirta muuttuu perusvirran muutoksesta riippuen. Miksi?
Tarkastellaan transistorin p-n-liitoksia. Niitä on kaksi: emitter-base (EB) ja base-collector (BC). Transistorin aktiivisessa toimintatilassa ensimmäinen niistä on kytketty myötäsuuntaisella biasilla ja toinen käänteisellä biasilla. Mitä p-n-risteyksissä tapahtuu? Suuremman varmuuden vuoksi harkitsemme n-p-n-transistoria. P-n-p:ssä kaikki on samanlaista, vain sana "elektronit" on korvattava sanalla "reiät".

Koska EB-risteys on avoin, elektronit "juoksevat" helposti pohjaan. Siellä ne yhdistyvät osittain uudelleen reikiin, mutta O Suurin osa niistä onnistuu pohjan pienestä paksuudesta ja sen vähäisestä dopingista johtuen saavuttamaan pohjakeräimen siirtymän. Mikä, kuten muistamme, on käänteinen puolueellinen. Ja koska emäksen elektronit ovat vähemmistövarauksen kantajia, siirtymän sähkökenttä auttaa heitä voittamaan sen. Siten kollektorivirta on vain hieman pienempi kuin emitterin virta. Varo nyt käsiäsi. Jos lisäät kantavirtaa, EB-liitos avautuu enemmän ja enemmän elektroneja voi liukua emitterin ja kollektorin välillä. Ja koska kollektorivirta on aluksi suurempi kuin perusvirta, tämä muutos on hyvin, hyvin havaittavissa. Siten, tukiasemassa vastaanotettu heikko signaali vahvistetaan. Jälleen kerran suuri muutos kollektorivirrassa on suhteellinen heijastus perusvirran pienestä muutoksesta.

Muistan, että bipolaaritransistorin toimintaperiaate selitettiin luokkatoverilleni vesihanan esimerkillä. Siinä oleva vesi on kollektorivirtaa, ja perusohjausvirta on se, kuinka paljon käännämme nuppia. Pieni voima (ohjaustoiminto) riittää lisäämään veden virtausta hanasta.

Käsiteltyjen prosessien lisäksi transistorin p-n-liitoksissa voi esiintyä useita muita ilmiöitä. Esimerkiksi kun jännite nousee voimakkaasti kanta-kollektorin liitoksessa, lumivyöryvarauksen lisääntyminen voi alkaa iskuionisaation vuoksi. Ja yhdistettynä tunneliefektiin, tämä aiheuttaa ensin sähkökatkon ja sitten (virran kasvaessa) lämpöhäiriön. Lämpöhäiriö transistorissa voi kuitenkin tapahtua ilman sähköistä läpilyöntiä (eli nostamatta kollektorin jännitettä läpilyöntijännitteeksi). Yksi liiallinen virta kollektorin läpi riittää tähän.

Toinen ilmiö johtuu siitä, että kun kollektori- ja emitteriliitosten jännitteet muuttuvat, niiden paksuus muuttuu. Ja jos pohja on liian ohut, voi tapahtua sulkemisvaikutus (ns. pohjan "puhkaisu") - yhteys kollektoriliitoksen ja emitteriliitoksen välillä. Tässä tapauksessa perusalue katoaa ja transistori lakkaa toimimasta normaalisti.

Transistorin kollektorivirta transistorin normaalissa aktiivisessa toimintatilassa on suurempi kuin kantavirta tietyn määrän kertoja. Tätä numeroa kutsutaan nykyinen voitto ja on yksi transistorin pääparametreista. Se on nimetty h21. Jos transistori kytketään päälle ilman kollektorin kuormitusta, niin vakiolla kollektori-emitterijännitteellä kollektorivirran suhde kantavirtaan antaa staattisen virran vahvistus. Se voi olla kymmeniä tai satoja yksiköitä, mutta on syytä ottaa huomioon se tosiasia, että todellisissa piireissä tämä kerroin on pienempi, koska kun kuorma kytketään päälle, kollektorivirta pienenee luonnollisesti.

Toinen tärkeä parametri on transistorin tuloresistanssi. Ohmin lain mukaan se on kannan ja emitterin välisen jännitteen suhde kannan ohjausvirtaan. Mitä suurempi se on, sitä pienempi perusvirta ja sitä suurempi vahvistus.

Bipolaarisen transistorin kolmas parametri on jännitteen lisäys. Se on yhtä suuri kuin lähtö- (emitteri-kollektori) ja tulo (kanta-emitteri) vaihtojännitteiden amplitudin tai tehollisten arvojen suhde. Koska ensimmäinen arvo on yleensä erittäin suuri (yksiköitä ja kymmeniä voltteja) ja toinen on hyvin pieni (voltin kymmenesosia), tämä kerroin voi nousta kymmeniin tuhansiin yksiköihin. On syytä huomata, että jokaisella kantaohjaussignaalilla on oma jännitevahvistus.

Myös transistoreilla on taajuusvaste, joka kuvaa transistorin kykyä vahvistaa signaalia, jonka taajuus on lähellä vahvistustaajuutta. Tosiasia on, että kun tulosignaalin taajuus kasvaa, vahvistus pienenee. Tämä johtuu siitä, että tärkeimpien fyysisten prosessien esiintymisaika (kantoaaltojen liikkumisaika emitteristä kollektoriin, kapasitiivisten sulkuliitosten varaus ja purkautuminen) tulee oikeassa suhteessa tulosignaalin muutosjaksoon. . Ne. transistorilla ei yksinkertaisesti ole aikaa reagoida tulosignaalin muutoksiin ja jossain vaiheessa yksinkertaisesti lopettaa sen vahvistamisen. Taajuutta, jolla tämä tapahtuu, kutsutaan rajaa.

Myös bipolaarisen transistorin parametrit ovat:

• käänteisvirran kollektori-emitteri
• ajoissa
• käänteinen kollektorivirta
• suurin sallittu virta

Ehdollinen n-p-n merkintä Ja pnp-transistorit Ne eroavat toisistaan ​​vain emitteriä osoittavan nuolen suunnassa. Se näyttää kuinka virta kulkee tietyssä transistorissa.

Bipolaaritransistorin toimintatilat

1. Käänteinen aktiivinen tila. Tässä BC-siirtymä on avoin, mutta päinvastoin, EB on suljettu. Vahvistusominaisuudet tässä tilassa ovat tietysti huonommat kuin koskaan, joten transistoreja käytetään tässä tilassa erittäin harvoin.
2. Kylläisyystila. Molemmat risteykset ovat auki. Vastaavasti keräilijän ja emitterin päävarauksen kantajat "juoksevat" tukikohtaan, jossa ne yhdistyvät aktiivisesti pääkantajiinsa. Tuloksena olevan varauksenkuljettajien ylimäärän vuoksi kanta- ja p-n-liitoksen vastus pienenee. Tästä syystä kyllästystilassa olevan transistorin sisältävää piiriä voidaan pitää oikosulkuisena, ja tämä radioelementti itse voidaan esittää ekvipotentiaalipisteenä.
3. Katkaisutila. Transistorin molemmat siirtymät ovat suljettuja, ts. päävarauksenkuljettajien virta emitterin ja kollektorin välillä pysähtyy. Vähemmistövarauksen kantajien virtaukset luovat vain pieniä ja hallitsemattomia lämpösiirtymävirtoja. Pohjan köyhyyden ja varauksenkuljettajien kanssa tehtyjen siirtymien vuoksi niiden vastus kasvaa suuresti. Siksi usein uskotaan, että katkaisutilassa toimiva transistori edustaa avointa piiriä.
4. Estetila Tässä tilassa pohja on kytketty suoraan tai pienen vastuksen kautta kollektoriin. Kollektori- tai emitteripiiriin sisältyy myös vastus, joka asettaa virran transistorin läpi. Tämä luo vastineen diodipiirille, jossa vastus on sarjassa. Tämä tila on erittäin hyödyllinen, koska se mahdollistaa piirin toiminnan lähes millä tahansa taajuudella, laajalla lämpötila-alueella ja ei vaadi transistorien parametreja.

Kytkinpiirit bipolaarisille transistoreille

Koska transistorissa on kolme kosketinta, niin yleinen tapaus Siihen on syötettävä virtaa kahdesta lähteestä, jotka yhdessä tuottavat neljä lähtöä. Siksi yhdelle transistorikoskettimesta on syötettävä samanmerkkinen jännite molemmista lähteistä. Ja riippuen siitä, millainen kosketin se on, kaksinapaisten transistorien kytkemiseen on kolme piiriä: yhteisellä emitterillä (CE), yhteisellä kollektorilla (OC) ja yhteisellä kannalla (CB). Jokaisella niistä on sekä etuja että haittoja. Valinta niiden välillä tehdään sen mukaan, mitkä parametrit ovat meille tärkeitä ja mitkä voidaan uhrata.

Kytkentäpiiri yhteisellä emitterillä

Mutta kaikkien herkkujen lisäksi OE-järjestelmällä on myös merkittävä haittapuoli. Se johtuu siitä, että taajuuden ja lämpötilan nousu johtaa transistorin vahvistusominaisuuksien merkittävään heikkenemiseen. Näin ollen, jos transistori toimii korkeat taajuudet, silloin on parempi käyttää toista kytkentäpiiriä. Esimerkiksi yhteisellä pohjalla.

Kytkentäkaavio yhteisellä pohjalla

Yhteiskantaisessa piirissä signaalin vaihe ei käänny, ja kohinataso korkeilla taajuuksilla pienenee. Mutta kuten jo mainittiin, sen nykyinen voitto on aina hieman pienempi kuin yhtenäisyys. Totta, jännitteen vahvistus tässä on sama kuin piirissä, jossa on yhteinen emitteri. Yhteisen peruspiirin haittoja ovat myös tarve käyttää kahta virtalähdettä.

Kytkentäkaavio yhteisen keräimen kanssa

Haluan muistuttaa, että negatiivinen palaute on palautetta, jossa lähtösignaali syötetään takaisin tuloon, mikä vähentää tulosignaalin tasoa. Näin ollen automaattinen säätö tapahtuu, kun tulosignaalin parametrit muuttuvat vahingossa

Virran vahvistus on lähes sama kuin tavallisessa emitteripiirissä. Mutta jännitteen vahvistus on pieni (tämän piirin tärkein haittapuoli). Se lähestyy yhtenäisyyttä, mutta on aina sitä pienempi. Näin ollen tehon vahvistus on vain muutama kymmenkunta yksikköä.

Yhteisessä kollektoripiirissä ei ole vaihesiirtoa tulo- ja lähtöjännitteen välillä. Koska jännitteen vahvistus on lähellä yksikköä, lähtöjännite vaihe ja amplitudi osuvat yhteen tulon kanssa, eli toistaa sen. Siksi tällaista piiriä kutsutaan emitterin seuraajaksi. Emitter - koska lähtöjännite poistetaan emitteristä suhteessa yhteiseen johtoon.

Tätä liitäntää käytetään sovittamaan transistorin portaat tai kun tulosignaalilähteellä on korkea tuloimpedanssi (esimerkiksi pietsosähköinen poiminta tai kondensaattorimikrofoni).

Kaksi sanaa kaskadeista

Saattaa olla myös tarve transistorille, jolla on hyvä herkkyys ja samalla hyvä vahvistus. Tällaisissa tapauksissa käytetään herkän mutta pienitehoisen transistorin (kuvassa VT1) kaskadia, joka ohjaa tehokkaamman kaverin (kuvassa VT2) virransyöttöä.

Bipolaaristen transistorien muut sovellukset

Merkintä

Ovat bipolaarisia transistoreita. Kytkentäpiirit riippuvat niiden johtavuudesta (reikä tai elektroninen) ja toiminnoista, joita ne suorittavat.

Luokitus

Transistorit on jaettu ryhmiin:

1. Materiaalien mukaan: yleisimmin käytetään galliumarsenidia ja piitä.
2. Signaalitaajuuden mukaan: matala (jopa 3 MHz), keskitaso (jopa 30 MHz), korkea (jopa 300 MHz), erittäin korkea (yli 300 MHz).
3. Maksimihäviöteholla: jopa 0,3 W, enintään 3 W, yli 3 W.
4. Laitetyypin mukaan: kolme yhdistettyä puolijohdekerrosta vuorotellen epäpuhtauksien johtamisen suorissa ja käänteisissä menetelmissä.

Miten transistorit toimivat?

Transistorin ulko- ja sisäkerros on kytketty syöttöelektrodeihin, joita kutsutaan vastaavasti emitteriksi, kollektoriksi ja pohjaksi.

Emitteri ja kollektori eivät eroa toisistaan ​​johtavuustyypeissä, mutta jälkimmäisen epäpuhtauksien seostusaste on paljon pienempi. Tämä varmistaa sallitun lähtöjännitteen nousun.

Pohjalla, joka on keskikerros, on korkea vastus, koska se on valmistettu kevyesti seostetusta puolijohteesta. Sillä on merkittävä kosketuspinta-ala kollektorin kanssa, mikä parantaa liitoksen käänteisen esijännityksen vuoksi syntyneen lämmön poistamista ja helpottaa myös vähemmistökantoaaltojen - elektronien - kulkua. Vaikka siirtymäkerrokset perustuvat samaan periaatteeseen, transistori on epäsymmetrinen laite. Muutettaessa ulkokerrosten paikkoja samalla johtavuudella on mahdotonta saada samanlaisia ​​puolijohdelaitteen parametreja.

Kytkentäpiirit pystyvät pitämään sen kahdessa tilassa: se voi olla auki tai kiinni. Aktiivitilassa, kun transistori on päällä, liitoksen emitteribias tehdään eteenpäin. Tarkastellaan tätä visuaalisesti esimerkiksi puolijohdetriodilla n-p-n tyyppi, se tulee syöttää jännitelähteistä alla olevan kuvan mukaisesti.

Toisen kollektoriliitoksen raja on suljettu, eikä sen läpi saa kulkea virtaa. Mutta käytännössä tapahtuu päinvastoin, koska siirtymät ovat lähellä toisiaan ja niiden keskinäinen vaikutus. Koska akun "miinus" on kytketty emitteriin, avoin risteys mahdollistaa elektronien pääsyn perusvyöhykkeelle, jossa ne yhdistyvät osittain uudelleen reikiin - enemmistön kantajista. Muodostuu kantavirta I b. Mitä vahvempi se on, sitä suhteellisesti suurempi lähtövirta. Bipolaarisia transistoreja käyttävät vahvistimet toimivat tällä periaatteella.

Ainoastaan ​​elektronien diffuusioliike tapahtuu pohjan läpi, koska siellä ei ole sähkökentän toimintaa. Kerroksen merkityksettömästä paksuudesta (mikronit) ja negatiivisesti varautuneiden hiukkasten suuresta koosta johtuen melkein kaikki ne putoavat kollektorialueelle, vaikka pohjaresistanssi on melko korkea. Siellä siirtymän sähkökenttä vetää heidät sisään, mikä edistää niiden aktiivista siirtymistä. Kollektori- ja emitterivirrat ovat lähes yhtä suuret, jos jätämme huomiotta kannan rekombinaatiosta johtuvan vähäisen varaushäviön: I e = I b + I c.

Transistorin parametrit

1. Jännitteen U eq /U be ja virran vahvistuskertoimet: β = I - /I b (oloarvot). Tyypillisesti β-kerroin ei ylitä 300, mutta voi olla 800 tai korkeampi.
2. Tuloimpedanssi.
3. Taajuusvaste on transistorin suorituskyky tiettyyn taajuuteen asti, jonka yläpuolella siinä olevat transienttiprosessit eivät pysy mukana syötetyn signaalin muutoksissa.

Bipolaaritransistori: kytkentäpiirit, toimintatilat

Toimintatilat vaihtelevat sen mukaan, miten piiri on koottu. Signaali on syötettävä ja poistettava kahdesta kohdasta kussakin tapauksessa, ja käytettävissä on vain kolme liitintä. Tästä seuraa, että yhden elektrodin tulee kuulua samanaikaisesti tuloon ja lähtöön. Näin kaikki bipolaariset transistorit kytketään päälle. Kytkentäkaaviot: OB, OE ja OK.

1. Kaavio OK-painikkeella

Kytkentäpiiri yhteisellä kollektorilla: signaali syötetään vastukseen RL, joka myös sisältyy kollektoripiiriin. Tätä liitäntää kutsutaan yhteiseksi kollektoripiiriksi.

Tämä vaihtoehto luo vain virran vahvistuksen. Emitteriseuraajan etuna on korkea tuloresistanssi (10-500 kOhm), mikä mahdollistaa portaiden kätevän sovituksen.

2. Kaavio OB:n kanssa

Yhteisellä kannalla varustetun bipolaaritransistorin kytkentäpiiri: sisääntuleva signaali tulee sisään C 1:n kautta ja vahvistuksen jälkeen se poistetaan lähtökollektoripiirissä, jossa kantaelektrodi on yhteinen. Tässä tapauksessa syntyy jännitteen vahvistus, joka on samanlainen kuin työskentely OE:n kanssa.

Haittapuolena on alhainen tuloresistanssi (30-100 ohmia), ja OB-piiriä käytetään oskillaattorina.

3. Kaavio alkuperäisen valmistajan kanssa

Monissa tapauksissa, kun käytetään bipolaarisia transistoreja, kytkentäpiirit on tehty pääasiassa yhteisellä emitterillä. Syöttöjännite syötetään kuormitusvastuksen RL kautta ja ulkoisen teholähteen negatiivinen napa on kytketty emitteriin.

Tulosta tuleva vaihtosignaali saapuu emitteri- ja kantaelektrodille (V in), ja kollektoripiirissä sen arvo kasvaa (V CE). Piirin pääelementit: transistori, vastus RL ja vahvistimen lähtöpiiri ulkoisella teholla. Apu: kondensaattori C 1, joka estää läpikulun DC syötetyn tulosignaalin piiriin ja vastukseen R 1, jonka läpi transistori avautuu.

Kollektoripiirissä jännitteet transistorin lähdössä ja vastuksessa RL ovat yhdessä yhtä suuret kuin EMF:n arvo: V CC = I C R L + V CE.

Siten pieni signaali V in sisääntulossa asettaa lain suoran syöttöjännitteen muuttamisesta vaihtojännitteeksi ohjatun transistorimuuntimen lähdössä. Piiri lisää tulovirtaa 20-100-kertaisesti ja jännitettä 10-200-kertaisesti. Vastaavasti myös teho kasvaa.

Piirin haittapuoli: pieni tulovastus (500-1000 ohmia). Tästä syystä syntyy ongelmia 2-20 kOhmin lähtöimpedanssin muodostuksessa.

Seuraavat kaaviot osoittavat, kuinka bipolaarinen transistori toimii. Jos lisätoimenpiteitä ei tehdä, ulkoiset vaikutukset, kuten ylikuumeneminen ja signaalin taajuus, vaikuttavat suuresti niiden suorituskykyyn. Myös emitterin maadoitus aiheuttaa epälineaarista säröä lähdössä. Toimintavarmuuden lisäämiseksi piiri on kytketty palautetta, suodattimet jne. Tässä tapauksessa vahvistus pienenee, mutta laitteesta tulee tehokkaampi.

Toimintatilat

Transistorin toimintoihin vaikuttaa kytketyn jännitteen arvo. Kaikki toimintatilat voidaan näyttää, jos käytetään aiemmin esitettyä piiriä bipolaaritransistorin yhdistämiseksi yhteisellä emitterillä.

1. Katkaisutila

Tämä tila syntyy, kun jännitearvo V BE laskee 0,7 V:iin. Tällöin emitteriliitos sulkeutuu eikä kollektorivirtaa ole, koska kannassa ei ole vapaita elektroneja. Siten transistori kytkeytyy pois päältä.

2. Aktiivinen tila

Jos kantaan syötetään riittävä jännite transistorin käynnistämiseksi, pieni tulovirta tulee näkyviin ja lisääntynyt lähtövirta näkyy vahvistuksen suuruudesta riippuen. Sitten transistori toimii vahvistimena.

3. Kylläisyystila

Tila eroaa aktiivisesta siinä, että transistori avautuu kokonaan ja kollektorivirta saavuttaa suurimman mahdollisen arvon. Sen lisäys voidaan saavuttaa vain muuttamalla käytettyä EMF:ää tai kuormaa lähtöpiirissä. Kun perusvirta muuttuu, kollektorivirta ei muutu. Saturaatiotilalle on ominaista se, että transistori on erittäin avoin, ja tässä se toimii kytkimenä päällä-tilassa. Piirit bipolaaristen transistorien kytkemiseksi päälle katkaisu- ja kyllästystilojen yhdistämisessä mahdollistavat elektronisten kytkimien luomisen niiden avulla.

Kaikki toimintatilat riippuvat kaaviossa esitettyjen lähtöominaisuuksien luonteesta.

Ne voidaan osoittaa selvästi, jos kootaan piiri bipolaarisen transistorin kytkemiseksi päälle OE:llä.

Jos piirrät ordinaatalle ja abskissa-akseleille suurimman mahdollisen kollektorivirran ja syöttöjännitteen V CC arvoa vastaavat segmentit ja yhdistät sitten niiden päät toisiinsa, saat kuormitusviivan (punainen). Sitä kuvaa lauseke: I C = (V CC - V CE)/R C. Kuvasta seuraa, että toimintapiste, joka määrittää kollektorivirran IC ja jännitteen V CE, siirtyy kuormitusviivaa pitkin alhaalta ylöspäin kantavirran IV kasvaessa.

V CE -akselin ja ensimmäisen lähtöominaisuuden (varjostettu) välinen alue, jossa I B = 0, kuvaa katkaisutilaa. Tässä tapauksessa käänteisvirta I C on merkityksetön ja transistori on suljettu.

Ylin ominaiskäyrä pisteessä A leikkaa suoran kuorman, minkä jälkeen IB:n edelleen kasvaessa kollektorivirta ei enää muutu. Kuvaajan kylläisyysvyöhyke on I C -akselin ja jyrkimmän ominaisuuden välinen varjostettu alue.

Miten transistori käyttäytyy eri moodeissa?

Transistori toimii muuttuvilla tai vakiosignaaleilla, jotka tulevat tulopiiriin.

Bipolaaritransistori: kytkentäpiirit, vahvistin

Suurimmaksi osaksi transistori toimii vahvistimena. Vaihtuva signaali tulossa muuttaa sen lähtövirtaa. Täällä voit käyttää skeemoja, joissa on OK tai OE. Signaali vaatii kuormituksen lähtöpiirissä. Lähtökollektoripiirissä käytetään tyypillisesti vastusta. Jos se valitaan oikein, lähtöjännite on huomattavasti suurempi kuin tulo.

Vahvistimen toiminta näkyy selkeästi ajoituskaavioista.

Kun pulssisignaalit muunnetaan, tila pysyy samana kuin sinimuotoisissa. Niiden harmonisten komponenttien muuntamisen laatu määräytyy transistorien taajuusominaisuuksien mukaan.

Toiminta kytkintilassa

Suunniteltu kosketuksettomaan kytkentöihin sähköpiirit. Periaate on muuttaa transistorin resistanssia portaittain. Bipolaarinen tyyppi sopii varsin avainlaitteen vaatimuksiin.

Johtopäätös

Puolijohdeelementtejä käytetään sähköisissä signaalinmuunnospiireissä. Yleiset ominaisuudet ja laaja luokittelu mahdollistavat bipolaaristen transistorien laajan käytön. Kytkentäpiirit määrittävät niiden toiminnot ja toimintatavat. Paljon riippuu myös ominaisuuksista.

Bipolaaritransistoreiden peruskytkentäpiirit vahvistavat, generoivat ja muuntavat tulosignaaleja sekä kytkevät sähköpiirejä.