초보 라디오 매니아를 위한 8가지 간단한 트랜지스터 회로. 초보자를 위한 - 트랜지스터

트랜지스터는 대부분의 전자 장치의 핵심입니다. 이는 별도의 무선 구성 요소 형태이거나 미세 회로의 일부일 수 있습니다. 가장 복잡한 마이크로프로세서라도 그 강력한 크리스털 안에 촘촘하게 들어 있는 수많은 작은 트랜지스터로 구성되어 있습니다.

트랜지스터는 다릅니다. 두 가지 주요 그룹은 양극성과 장입니다. 그림 1과 같이 바이폴라 트랜지스터가 다이어그램에 표시되어 있습니다. 이는 순방향(p-p-p) 및 역방향(p-p-p) 전도성이 있습니다. 트랜지스터의 구조와 그 안에서 발생하는 물리적 과정은 학교에서 연구되므로 여기서는 이에 대해 이야기하지 않겠습니다. 말하자면 실습에 더 가깝습니다. 본질적으로 차이점은 다음과 같습니다. p-p-p 트랜지스터이미터는 양의 전압 전위를 받고 컬렉터는 음의 전압을 받도록 연결됩니다. 트랜지스터용 n-p -p - 모든 것이 반대입니다. 이미터에는 음의 전위가 주어지고 컬렉터에는 양의 전위가 주어집니다.

왜 트랜지스터가 필요합니까? 주로 전류, 신호, 전압을 증폭하는데 사용됩니다. 그리고 전원으로 인해 증폭이 발생합니다. "손가락으로"작업하는 원리를 설명하려고 노력하겠습니다. 자동차에는 진공 브레이크 부스터가 있습니다. 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 멤브레인이 움직이고 자동차 엔진이 이 멤브레인을 빨아들이는 밸브가 열리고 힘이 추가됩니다. 결과적으로 브레이크 페달을 약하게 밟으면 브레이크 패드에 ​​강한 힘이 가해집니다. 그리고 기계의 구동 모터의 힘으로 인해 힘이 추가됩니다.

트랜지스터와 비슷합니다. 약한 전류가 베이스에 공급됩니다(그림 2). 이 전류의 영향으로 컬렉터-이미터 전도성이 증가하고 전원에서 나오는 훨씬 더 강한 전류가 컬렉터를 통해 흐릅니다. 약한 베이스 전류가 변하면 그에 따라 강한 컬렉터 전류도 변합니다. 이상적으로 컬렉터 전류 그래프는 베이스 전류 그래프의 확대된 복사본처럼 보입니다.

약한 베이스 전류와 강한 콜렉터 전류 사이의 이러한 차이를 트랜지스터 전류 이득이라고 하며 I21e로 표시합니다. 이는 다음과 같이 정의됩니다: h21e =익 /I6(콜렉터 전류를 베이스 전류로 나눈 값). 이 매개변수가 클수록 트랜지스터의 증폭 특성이 좋아집니다.

그러나 이것은 모두 이상적입니다. 실제로 기본 전압에 대한 콜렉터 전류의 의존성은 그다지 선형적이지 않습니다. 기억해야 할 것 BAX 전류 특성의 맨 아래 부분에서는 매우 작고 전압이 특정 값에 도달하면 급격히 증가하기 시작하는 다이오드. 트랜지스터는 동일한 물리적 프로세스를 기반으로 하기 때문에 여기에도 비슷한 "결함"이 있습니다.

그림 3에 표시된 증폭기 회로를 조립하고 마이크에 말하면 스피커에서는 소리가 나지 않습니다. 마이크의 전압은 매우 낮기 때문에 트랜지스터의 개방 임계값보다 낮습니다. 여기서는 증폭이 없을 뿐만 아니라 반대로 신호가 약해집니다.

트랜지스터가 증폭기로 작동하려면 베이스의 전압을 높여야 합니다. 이는 마이크 출력의 전압을 높이면 가능합니다. 그러나 그러면 증폭기의 의미가 상실됩니다. 또는 저항을 통해 트랜지스터 베이스(그림 4)에 일정한 전압을 적용하여 트랜지스터가 약간 열리도록 해야 합니다. 그리고 커패시터를 통해 이 트랜지스터의 베이스에 약한 교류 전압을 가합니다. 이제 가장 중요한 것은 약한 교류 전압이 베이스의 일정한 전압과 결합된다는 것입니다. 베이스의 전압은 약한 교류 전압에 따라 시간이 지남에 따라 변경됩니다. 그러나 일정한 전압으로 인해 트랜지스터의 작동 점이 특성의 급격한 선형 부분으로 이동했기 때문에 증폭이 발생합니다.

간단히 말해서, 약한 전압은 트랜지스터를 열 힘이 없었고, 이를 돕기 위해 일정한 전압을 추가하여 트랜지스터를 약간 열었습니다. 더 간단하게(물을 사용하여) 나사가 단단히 조여져 있어 아이가 돌릴 수 없다고 가정해 보겠습니다. 하지만 아빠는 이 나사를 약간 열린 위치로 돌리면 쉽게 회전할 수 있으므로 살짝 열 수 있습니다. 이제 아이는 특정 한도 내에서 수압을 조절할 수 있습니다. 여기서 아이는 약한 교류 전압이고 아버지는 저항을 통해 트랜지스터베이스에 가해지는 일정한 전압입니다.

더 가파르고 더 선형적인 특성을 갖는 영역으로 작동 모드를 전환하기 위해 트랜지스터의 베이스에 적용되는 정전압을 바이어스 전압이라고 합니다. 이 전압을 변경하면 증폭기 스테이지의 이득도 조정할 수 있습니다.

그러나 트랜지스터가 항상 바이어스 전압과 함께 사용되는 것은 아닙니다. 예를 들어, 송신기의 증폭 단계에서는 입력 교류 전압의 진폭이 트랜지스터를 "구동"하기에 충분하기 때문에 바이어스 전압이 트랜지스터의 베이스에 적용되지 않을 수 있습니다.

그리고 트랜지스터가 증폭기가 아닌 스위치로 사용되면 바이어스 전압도베이스에 공급되지 않습니다. 간단히 말해서, 키를 닫아야 할 때는 베이스의 전압이 0이고, 열어야 할 때는 베이스에 충분한 전압이 공급되어 트랜지스터가 열립니다. 이는 일반적으로 0(전압 없음)과 1(전압 있음)만 있고 그 사이에는 값이 없는 디지털 전자 장치에 사용됩니다.

그림 5는 실용적인 계획라디오 스피커로 컴퓨터 스피커를 만드는 방법. 무선 네트워크에 연결하기 위해 플러그가 하나만 있는 간단한 단일 프로그램 라우드스피커가 필요합니다(멀티 프로그램 라우드스피커에는 전기 네트워크용 두 번째 플러그가 있습니다). 스피커 회로를 변경할 필요가 없습니다. 무선 네트워크와 동일한 방식으로 트랜지스터의 컬렉터에 연결됩니다.

단일 프로그램 스피커 내부에는 스피커, 볼륨 조절용 가변 저항기 및 변압기가 있습니다. 이 모든 것이 필요하며 여전히 남아 있습니다. 스피커 하우징을 열 때 트랜지스터의 컬렉터와 전원 공급 장치의 플러스를 와이어와 플러그가 납땜되는 위치에 납땜하십시오. 와이어 자체를 제거할 수 있습니다.

컴퓨터에 연결하려면 끝에 해당 플러그가 있는 차폐선이 필요합니다. 또는 일반 2선식 와이어입니다. 와이어가 차폐된 경우 브레이드를 트랜지스터 이미터에 연결하고 중앙 코어를 커패시터 C1에 연결합니다.

컴퓨터 사운드 카드의 신호는 플러그를 통해 커패시터 C1에 공급됩니다. 공급 전압은 주 전원 공급 장치에서 공급됩니다. 최선의 선택은 "Dandy"또는 "Kanga"와 같은 게임 콘솔에서 TV로의 전원 공급 장치입니다. 일반적으로 출력 전압이 다음과 같은 모든 전원 공급 장치는 7V ~ 12V. 전원 공급 장치에 연결하려면 해당 소켓이 필요합니다. 구멍을 뚫어 스피커 본체에 설치해야 합니다. 물론 전원 공급 장치의 전선을 회로에 직접 납땜할 수도 있습니다. 전원을 연결할 때 극성을 준수해야 합니다. 다이오드 VD 1 원칙적으로는 필요하지 않지만 전원 공급 장치의 플러스와 마이너스를 혼동하면 회로가 고장 나지 않도록 보호합니다. 그것이 없으면 전원 공급 장치가 잘못 연결되면 트랜지스터가 타버릴 수 있지만 다이오드를 사용하면 전원 공급 장치의 극이 섞이면 회로가 켜지지 않습니다.

KT315 트랜지스터는 직사각형 케이스에 있으며 한쪽에 경사가 있습니다(그림 참조). 이제 이 베벨을 사용하여 리드를 위로 돌리면 왼쪽에 베이스가 있고 오른쪽에 이미터가 있으며 가운데에 컬렉터가 있습니다. 어떤 문자든 KT315 트랜지스터가 가능합니다(KT315A, KT315B...). 트랜지스터는 단자를 섞지 않고 올바르게 납땜해야 합니다. 실수로 전원을 켜면 죽을 수도 있습니다. 따라서 모든 것을 납땜한 후에는 너무 게으르지 말고 올바른 설치를 위해 트랜지스터, 커패시터 및 다이오드의 단자가 올바르게 납땜되었는지 세 번 확인하십시오. 그리고 100% 확신할 때만 켜십시오.

다이오드 VD 1개 유형 KD209. 양극이 표시되어 있습니다. 예를 들어, 다른 다이오드를 설치할 수 있습니다. 1N 4004 아니면 다른 것. 다이오드를 잘못 납땜하면 회로가 작동하지 않습니다

없을 것입니다. 따라서 모든 것이 켜져 있지만 작동하지 않으면 먼저 다이오드가 올바르게 연결되어 있는지 확인하십시오.

이 계획이 작동하지 않는 몇 가지 이유는 다음과 같습니다.

전원 공급 장치가 잘못 연결되었습니다.

컴퓨터 출력에 신호가 없거나, 컴퓨터 프로그램을 조정하여 볼륨이 줄거나 꺼졌습니다.

스피커 볼륨 조절 장치가 최소 위치에 있습니다.

커패시터 - 전해, 전압 이상 12V. K50-16, K50-35 또는 수입 유사품이 가능합니다. 우리 커패시터의 본체에는 양극 단자 근처에 더하기 기호가 있고 수입된 커패시터에는 음극 단자 근처에 빼기 기호 또는 넓은 수직 줄무늬가 있습니다. 10μF 커패시터 대신 2μF~20μF의 정전용량을 선택할 수 있습니다. 100μF 커패시터 대신 최소 100μF 용량의 커패시터가 적합합니다.

다이어그램 아래 그림은 납땜 지점이 점으로 표시된 배선 다이어그램을 보여줍니다. 납땜 지점과 와이어 교차점을 혼동하지 마십시오. 설치는 부품 리드와 배선 하네스를 사용하여 힌지 방식으로 수행됩니다. 전체 회로를 스피커 하우징 내부에 배치하는 것이 좋습니다(보통 공간이 많이 있음).

모든 것이 작동하지만 소음이 많이 난다면, 전선이 뒤섞여 있다는 뜻입니다. 사운드 카드. 교환하세요.

회로는 컴퓨터의 전원 공급 장치에서 전원을 공급받아서는 안 됩니다!

스테레오 옵션의 경우 두 개의 스피커를 만들고 입력을 하나의 스테레오 케이블로 결합하여 사운드 카드에 연결하고 동일한 전원 공급 장치에서 두 스피커에 전원을 공급할 수 있습니다.

물론 하나의 트랜지스터 캐스케이드를 사용하면 스피커 소리가 조용하지만 작은 방에서 듣기에는 충분합니다. 볼륨은 컴퓨터 조절기나 스피커에 있는 손잡이를 사용하여 조절할 수 있습니다.

안드레예프 S.

안녕하세요, 라디오 아마추어 여러분!
““ 웹사이트에 오신 것을 환영합니다.

이번 강의에서는 초보자 라디오 아마추어를 위한 학교우리는 계속 공부할 거예요 반도체. 지난 강의에서 우리가 살펴본 다이오드, 이번 강의에서는 더 복잡한 반도체 요소를 고려해 보겠습니다. 트랜지스터.

트랜지스터반도체보다 더 복잡한 구조 다이오드. 이는 전도성이 서로 다른 3개의 실리콘 층(게르마늄 트랜지스터도 있음)으로 구성됩니다. 이는 n-p-n 또는 p-n-p 구조일 수 있습니다. 트랜지스터와 다이오드의 기능은 p-n 접합의 특성을 기반으로 합니다.

중앙 또는 중간층이라고 합니다. 베이스(B), 그리고 다른 두 개는 각각 - 이미 터(E) 그리고 수집기(에게). 두 가지 유형의 트랜지스터 사이에는 큰 차이가 없으며 전원 공급 장치의 적절한 극성을 준수하는 한 많은 회로를 하나 또는 다른 유형으로 조립할 수 있습니다. 아래 그림은 트랜지스터의 회로도이며, pnp 트랜지스터는 트랜지스터와 다릅니다. n-p-n 방향이미터 화살표:

트랜지스터에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.: 양극성그리고 단극, 이는 디자인 특징. 각 유형에는 다양한 종류가 있습니다. 이 두 가지 유형의 트랜지스터 사이의 주요 차이점은 장치 작동 중에 발생하는 프로세스가 바이폴라 트랜지스터에서는 입력 전류에 의해 제어되고 유니폴라 트랜지스터에서는 입력 전압에 의해 제어된다는 것입니다.

바이폴라 트랜지스터은 위에서 언급한 바와 같이 3개의 층으로 구성된 레이어 케이크입니다. 단순화된 형태로 트랜지스터는 두 개의 연속 다이오드로 표현될 수 있습니다.

(베이스-이미터 접합은 일반 제너 다이오드이며 안정화 전압은 7~10V입니다.) 트랜지스터의 상태는 다이오드의 상태와 동일한 방법으로 일반 저항계를 사용하여 단자 사이의 저항을 측정하여 확인할 수 있습니다. 다이오드에서 발견되는 것과 유사한 전이가 트랜지스터의 베이스와 컬렉터 사이는 물론 베이스와 이미터 사이에도 존재합니다. 실제로 이 트랜지스터 테스트 방법은 매우 자주 사용됩니다. 컬렉터와 이미터 단자 사이에 저항계가 연결된 경우 다이오드가 연속적으로 연결되어 있으므로 장치에 개방 회로가 표시됩니다(트랜지스터가 작동하는 경우). 이는 적용된 전압의 모든 극성에 대해 다이오드 중 하나가 순방향으로 켜지고 두 번째는 역방향으로 켜지므로 전류가 흐르지 않음을 의미합니다.

두 쌍의 전환 결합라는 매우 흥미로운 속성이 나타납니다. 트랜지스터 효과. 컬렉터와 이미터 사이의 트랜지스터에 전압이 가해지면 실질적으로 전류가 발생하지 않습니다(위에서 설명한 것처럼). 제한 저항을 통해 베이스에 전압이 가해지는 다이어그램(아래 그림 참조)에 따라 연결하면(트랜지스터가 손상되지 않도록) 베이스 전류보다 강한 전류가 통과합니다. 수집가. 베이스 전류가 증가하면 컬렉터 전류도 증가합니다.

측정 장치를 사용하면 베이스 전류, 컬렉터 전류, 이미터 전류의 비율을 결정할 수 있습니다. 이 확인 가능 간단한 방법으로. 예를 들어 공급 전압을 4.5V로 유지하고 베이스 회로의 저항 값을 R에서 R/2로 변경하면 베이스 전류는 두 배가 되고 컬렉터 전류는 비례적으로 증가합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

따라서 저항 R에 걸리는 전압에 대해 콜렉터 전류는 베이스 전류, 즉 트랜지스터의 99배가 됩니다. 현재 이득이 있습니다즉, 트랜지스터는 베이스 전류를 99배 증폭합니다. 이 계수는 문자로 표시됩니다. ? . 이득은 베이스 전류에 대한 콜렉터 전류의 비율과 같습니다.:

? = Iк/Ib

트랜지스터 베이스에 교류 전압을 가할 수도 있습니다. 그러나 트랜지스터가 선형 모드에서 작동하려면 필요합니다. 선형 모드의 정상적인 작동을 위해 트랜지스터는 베이스에 일정한 바이어스 전압을 적용하고 증폭할 교류 전압을 공급해야 합니다. 이러한 방식으로 트랜지스터는 마이크 등에서 나오는 약한 전압을 스피커를 구동할 수 있는 수준까지 증폭시킵니다. 이득이 충분하지 않은 경우 여러 트랜지스터 또는 해당 직렬 스테이지를 사용할 수 있습니다. 캐스케이드를 연결할 때 각각의 직류 작동 모드(선형성 보장)를 위반하지 않기 위해 분리 커패시터가 사용됩니다. 바이폴라 트랜지스터는 전기적 특성, 다른 증폭 구성 요소에 비해 특정 이점을 제공합니다.

우리가 이미 알고 있듯이 (양극성 제외) 및 단극 트랜지스터. 그 중 두 가지를 간단히 살펴보겠습니다. 필드그리고 단일 접합트랜지스터. 양극성과 마찬가지로 두 가지 유형으로 제공되며 세 개의 단자가 있습니다.

전계 효과 트랜지스터의 전극은 다음과 같습니다. 문- Z, 물을 빼다– C, 수집기에 해당 원천– 그리고 이미터로 식별됩니다. N-채널 및 p-채널 전계 효과 트랜지스터는 게이트 화살표 방향이 다릅니다. 이중 베이스 다이오드라고도 하는 단일접합 트랜지스터는 주로 펄스 주기 신호 발생기 회로에 사용됩니다.

증폭기 스테이지에 트랜지스터를 연결하기 위한 세 가지 기본 회로가 있습니다.

? 공통 이미 터(에이)

? 공통 수집기와 함께(비)

? 공통 베이스로(다섯)

공통 이미터 회로에 연결된 바이폴라 트랜지스터, 전원 R1의 출력 저항과 부하 저항 Rн에 따라 전압과 전류 모두에서 입력 신호를 증폭합니다. 바이폴라 트랜지스터의 이득은 다음과 같이 표시됩니다. h21e(읽기: ash-two-one-e, 여기서 e는 공통 이미터가 있는 회로입니다.) 이는 트랜지스터마다 다릅니다. 계수 h21е의 값(전체 이름은 정적 베이스 전류 전달 계수 h21e)는 트랜지스터 베이스의 두께(변경할 수 없음)와 컬렉터와 이미터 사이의 전압에만 의존하므로 낮은 전압(20V 미만)에서는 모든 컬렉터 전류에서의 전류 전달 계수가 실질적으로 변하지 않습니다. 콜렉터 전압이 증가하면 약간 증가합니다.

현재 이득 – Kus.i그리고 전압 이득 – 쿠스유공통 이미터가 있는 회로에 연결된 바이폴라 트랜지스터는 부하 저항(다이어그램에서 Rн으로 표시됨)과 신호 소스(다이어그램에서 R1로 표시됨)의 비율에 따라 달라집니다. 신호 소스 저항이 h21e부하 저항보다 배 작으면 전압 이득은 1(0.95...0.99)보다 약간 작으며 전류 이득은 다음과 같습니다. h21e.신호 소스 저항이 다음보다 클 때 h21e부하 저항보다 몇 배 더 작으면 전류 이득은 변경되지 않고 유지됩니다( h21e), 전압이득은 감소한다. 반대로 입력 저항이 감소하면 전압 이득은 1보다 커지고 트랜지스터의 베이스-이미터 접합을 통해 흐르는 전류를 제한하는 전류 이득은 변하지 않습니다. 공통 이미터 회로는 입력(제어) 전류를 제한해야 하는 유일한 바이폴라 트랜지스터 회로입니다. 다음과 같은 몇 가지 결론을 내릴 수 있습니다.– 트랜지스터의 베이스 전류는 제한되어야 합니다. 그렇지 않으면 트랜지스터나 이를 제어하는 ​​회로가 소진됩니다. – OE 회로에 따라 연결된 트랜지스터를 사용하면 저전압 신호 소스로 고전압 부하를 제어하는 ​​것이 매우 쉽습니다. 상당한 전류가 베이스를 통해 흐르므로 베이스-이미터 전압이 0.8...1.5V에 불과한 컬렉터 접합이 됩니다. 진폭(전압)이 이 값보다 큰 경우 전류 제한 저항을 배치해야 합니다( R1) 트랜지스터 베이스와 제어 회로 출력 사이. 저항은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

Ir1=Irn/h21e R1=Ucontrol/Ir1어디:

이르른- 부하를 통과하는 전류, A; 유컨트롤- 신호 소스 전압, V; R1– 저항 저항, 옴.

OE 회로의 또 다른 특징은 트랜지스터의 컬렉터-이미터 접합에서의 전압 강하를 실질적으로 0으로 줄일 수 있다는 것입니다. 그러나 이를 위해서는 베이스 전류를 크게 증가시켜야 하는데 이는 그다지 수익성이 좋지 않습니다. 따라서 이러한 트랜지스터 작동 모드는 펄스 디지털 회로에서만 사용됩니다.

트랜지스터, 증폭기 회로에서 작동 아날로그 신호 , 일부 "평균" 전압에 비해 진폭이 다른 신호의 거의 동일한 증폭을 제공해야 합니다. 이렇게 하려면 "과도하게" 하지 않으려고 노력하면서 약간 "열어야" 합니다. 아래 사진(왼쪽)에서 볼 수 있듯이

베이스 전류가 점진적으로 증가함에 따라 콜렉터 전류와 트랜지스터 양단의 전압 강하는 처음에 거의 변합니다. 선의, 그리고 나서야 발병과 함께 포화트랜지스터는 그래프의 축에 눌려 있습니다. 우리는 라인의 직선 부분(포화 전)에만 관심이 있습니다. 분명히 이는 신호의 선형 증폭을 상징합니다. 즉, 제어 전류가 여러 번 변경되면 컬렉터 전류(부하의 전압)가 같은 금액.

아날로그 파형은 위 그림(오른쪽)에 나와 있습니다.. 그래프에서 볼 수 있듯이 신호 진폭은 특정 평균 전압 Uav에 대해 지속적으로 맥동하며 증가하거나 감소할 수 있습니다. 그러나 바이폴라 트랜지스터는 입력 전압(또는 전류)의 증가에만 반응합니다. 결론: 입력 신호의 최소 진폭에서도 트랜지스터가 약간 열려 있는지 확인해야 합니다. 평균 진폭 Uav를 사용하면 조금 더 열리고 최대 Umax를 사용하면 최대한 많이 열립니다. 그러나 동시에 포화 모드로 들어가서는 안 됩니다(위 그림 참조). 이 모드에서는 출력 전류가 입력 전류에 선형적으로 의존하지 않고 그 결과 심각한 신호 왜곡이 발생합니다.

아날로그 신호 형태를 다시 살펴보겠습니다. 평균에 대한 입력 신호의 최대 및 최소 진폭은 크기가 거의 동일하고 부호가 반대이므로 이러한 직류(바이어스 전류 - Icm)를 트랜지스터 베이스에 적용해야 합니다. 입력의 "평균"전압에서 트랜지스터는 정확히 절반으로 열립니다. 그러면 입력 전류가 감소하면 트랜지스터가 닫히고 콜렉터 전류가 감소하며 입력 전류가 증가하면 더욱 열립니다.

초보 라디오 아마추어의 실습에 사용되는 전계 효과 트랜지스터

이 기사는 "초보자 라디오 아마추어" 섹션을 위한 것입니다. V. Andryushkevich의 기사 "전계 효과 트랜지스터의 매개 변수 측정"이 Radio 잡지 No. 9 – 2007에 게재되기 오래 전에 동일한 원칙과 목적에 따라 기사에 설명된 것과 유사한 장치를 만들었지만 제 생각에는 , 회로 설계 및 기술적으로 훨씬 간단합니다. 나는 초보 라디오 아마추어들이 이것을 높이 평가할 것이라고 생각합니다. 반면에 V. Andryushkevich의 장치는 더 정확하고 다재다능하며 더 높은 수준의 우수한 인체 공학적 특성을 갖춘보다 현대적인 요소 기반으로 제작되었습니다.

한때 저자는 증폭기, 소스 팔로어, 믹서 등의 특정 회로에 설치하기 위해 일반적인 전계 효과 트랜지스터(FET)를 선택하는 문제에 직면했습니다. FET의 매개변수를 측정하기 위해 잘 알려진 표준 회로를 사용하고, 측정된 매개변수 값의 큰 분산을 확인한 후, 라디오 아마추어 실습에서 가장 자주 사용되는 매개변수(드레인 전류, 차단 전압, 기울기)를 측정하기 위한 가장 간단한 결합 장치를 조립하기로 결정했습니다.

첫째, 약간의 이론입니다. 이는 장치 작동에 대한 실제 적용 및 이해를 위해서만 제공되며 그 이상은 아닙니다. 따라서 PT 작동의 물리학과 일부 이론적 조항은 생략됩니다. 강조되는 것은 적용 조항의 실무적 측면이다. 라디오 아마추어를 시작하는 사람들에게 장치 작동에 대한 간단한 설명이 실제 디자인을 만드는 데 유용하고 적용 가능하기를 바랍니다.

전계 효과 트랜지스터의 전달(제어) 특성 관리자 p-n- 이행.

아래 그림은 전계 효과 트랜지스터의 드레인 전류를 측정하는 회로를 보여줍니다. 표기법: 게이트 - z, 드레인 - s, 소스 - i. 드레인 전류와 더불어 PT의 가장 중요한 특성은 차단전압(Uots)이다. 이는 일반적으로 10μA에서 사용되지만 드레인 전류가 거의 0인 게이트와 소스(Uzi) 사이의 전압입니다.

Uzi가 0이면 DC 드레인 전류는 최대가 되며 포화 전류, 완전 개방 채널 전류 또는 초기 드레인 전류라고 합니다. Is.begin으로 지정되었습니다. (때로는 Iс.о).

PT 게이트(Uzi라고도 함, 그림 1에서는 1.5v 배터리)에 바이어스 전압이 인가되면 가로축에 Uots가, 세로축에 Is.init가 반영됩니다. 다른 Uzi(변위)에서 다른 드레인 전류 값을 사용하면 다음과 같은 곡선을 만들 수 있습니다. 전류-전압 특성 PT. 따라서 그래프에서 볼 수 있듯이 Ic는 Uots의 값에 따라 달라집니다.

특성(S)의 기울기 결정 조립된 회로(그림 1)은 다음 공식에 따라 수행됩니다.

S = Is.start – Iс/Uз., 여기서 Ic는 PT가 작동할 선택된 최적의 드레인 전류입니다.

직선 구간에서는 언제나 그래프에서 0부터 Uots./2 값까지 위치하며 호출됩니다. 이차, PT가 가장 효율적으로 작동하고 표준 선형 증폭기 회로의 작동에 비선형 왜곡을 도입하지 않는 드레인 전류 Ic를 선택합니다(그림 3). 일반적으로 이는 이차 섹션의 절반입니다: Uref./2, 그러면 Uzi는 대략 Uref./4와 같습니다.

실제로 Uzi는 Rн(Un) 양단의 전압 강하와 같습니다. 즉, 곡선 S에서 최적의 전류 Ic를 선택한 다음 Uzi를 결정할 수 있습니다(참고 도서에 해당 그래프가 있습니다. S가 Ic와 Uzi에 의존하고 그 반대도 마찬가지입니다). 다음으로 옴의 법칙에 따라 PT 선형 증폭기의 소스 회로에 배치되어야 하는 Rн을 결정합니다. Ic = 6mA가 선택되고 S 특성의 데이터에서 Uzi = Un = 0.7 v가 된다고 가정해 보겠습니다. 그런 다음 Rн = Un/Iс = 0.7 v/0.006 A = 116 Ohm입니다.

또 다른 옵션이 가능합니다: Uot의 특성이나 측정을 통해 아는 것입니다. Uzi(=1/4 Uots.)를 결정한 다음 그래프 S를 사용하여 Ic를 결정하고 Rн 값을 결정할 수 있습니다.

작동 중인 DC 증폭기에서는 납땜 제거 없이 Un(Rн에 걸친 전압 강하)을 측정할 수 있으며 회로에서 Rн의 공칭 값을 알고 Ic를 계산할 수 있습니다. 예를 들어, Ic = Un/Rn = 0.7 v/116 Ohm = 0.006 A(6mA)입니다. 얻은 데이터를 데이터 시트와 비교함으로써 최적의 Ic에 대한 Rн을 선택할 수 있습니다.

Uots의 결정. 아마도 그림 4의 다이어그램에 따르면.

Ic는 Uzi에 의존하기 때문에 S 특성이 변경(시프트)될 수 있습니다. 또한 PT가 주변 온도에 노출되면 변경됩니다. 열안정점에 도달하려면 Uzi = Uots를 선택합니다. – 0.63v. 실제로 고정된 Uzi에서 실제 PT의 경우 Ic는 0.1~0.5mA로 다양합니다(참고 문헌에는 이 전달 특성에 대한 해당 그래프가 있습니다).

DC의 전류-전압 특성에서 Usi는 Usi.us까지의 범위에 속한다. – 드레인-소스 포화 전압이며 일반적으로 2v를 초과하지 않습니다(KP303의 경우, 때로는 다른 PT의 경우 더 높음). 이 특성을 이라고 합니다. 쉬는 날.

장치의 다이어그램 및 작동.

PT 매개변수 측정 장치의 실제 회로는 위의 Ic 및 Uots 측정 회로와 다르지 않습니다. 단지 이 장치가 PT 매개변수를 측정하기 위한 일종의 스탠드로 더욱 보편화되었다는 것입니다.

Ic가 알려지면(참조 서적에서 원하는, 최적의) Ic.initial이 먼저 결정됩니다. 이렇게 하려면 스위치 SA2 및 SA3("n – p 채널")을 사용하여 PT 채널 유형을 설정하고 스위치 SA4("매개변수")를 "Is.start" 위치로 설정합니다. 마이크로 전류계(멀티미터)는 XT2 단자에 연결됩니다. XT4 터미널을 사용하여 PT를 스트립에 연결한 후 장치를 켜고 SB1 "측정" 버튼을 누르고 Is.start를 읽습니다.

다음으로 스위치 SA4를 "Ic" 위치로 이동하여 Ic를 결정합니다. 이 저항기 R2("Set Uzi")를 사용하면 (이 저항기의 규모에 따라) Uots가 변경됩니다. 드레인 전류가 최소가 되는 값(약 10μA)에서 ¼Uots에 가까운 값까지. 마이크로 전류계는 Ic를 표시합니다. 그래프의 Uzi 값과 함께 곡선의 2차 단면에 점을 형성합니다. 그런 다음 PT의 특성(S) 기울기가 계산됩니다.

S = Ic.init - Ic/Uzi, 여기서 Uzi =1/4Uots(경험적으로 선택된 비율).

먼저 Uot를 결정할 수 있습니다. (해당 위치에서 SA4를 전환) 이 값을 4로 나누어 Uzi를 얻은 다음 일정에 따라 이 Ic를 얻습니다.

Uot를 측정할 때. (멀티미터가 전압계 단자에 연결된 경우) 동일한 멀티미터를 사용하는 경우 밀리(마이크로) 전류계 XT2의 단자를 점퍼 S1과 연결하는 것을 잊지 않는 것이 중요합니다.

Usi는 일반적으로 10v와 같습니다. 기기에서 변경할 수 있습니다. 참고 서적에서는 때때로 다른 전압에서의 전류-전압 특성 그래프를 제공합니다. Uzi에 대해서도 마찬가지입니다. 그 가치는 변경될 수 있습니다. 이러한 목적을 위해 DC 드레인 회로에 2V에서 15V까지, 게이트 회로에 0V에서 -5V까지 전력을 공급하는 데 사용되는 조정 가능한 포지티브 및 네거티브 전압 안정기가 사용됩니다. 때로는 2개의 게이트 FET의 파라미터를 측정할 때 두 번째 게이트에 양의 전압을 인가해야 하는 경우가 있습니다. 이를 위해 장치에는 바이어스 안정기에서 수신된 전압의 극성을 반대 방향으로 변경하는 스위치 SA2.2가 있습니다. 사실 이 스위치가 채널형 스위치와 결합되지 않는 이유는 바로 이것이다. XT4 스트립의 터미널 "K"는 두 번째 게이트를 연결하는 데 사용되거나 추가로 다른 게이트를 설치하여 바이어스 전압 안정기의 출력과 연결할 수 있습니다(다이어그램에는 표시되지 않음).

전압 조정기를 교정해야 합니다. 그러면 Usi 및 Uzi를 측정하기 위해 추가 터미널과 장비를 사용할 필요가 없습니다. 측정 중에 멀티미터 프로브를 교체하지 않기 위해 단자 XT2와 XT3은 해당 다이오드 브리지를 통해 회로에 연결되고 스위치 SA2를 사용하여 공급 전압의 극성이 반전됩니다. 전압값 자체는 참고서에 제시된 대로 설정되어야 합니다.

PT가 손상될 위험이 있다는 이야기를 자주 들을 수 있습니다. 정전기전원 공급 장치를 통해 전원 공급 장치에서 유도됩니다(납땜 인두, 손, 옷 등에서도 발생). 물론 크로나 및 AA 요소에서 장치에 전원을 공급하는 것이 최적이며 네트워크 정전기로 인한 PT 손상 위험은 최소화됩니다. 그리고 표시된 배터리의 전압이 저전력 DC를 측정하는 데 충분하다면 다음과 같이 해야 합니다. 이 두 배터리를 장치에 삽입합니다. 반면에, 제조된 장치에 대한 나의 실제 경험으로 인해 PT가 손상되지 않았습니다. 분명히 이것은 전계 효과 트랜지스터로 작업할 때 특정 설계 속성과 일반적인 규칙 준수로 인해 촉진되었습니다. 변압기 T1은 테플론 내부 권선 절연을 사용하며 SB1 "측정" 버튼을 통해 회로의 장치에 연결된 DC에 전원이 공급됩니다. 그런데 2차 ​​권선의 전압 측면에서 이 장치에 가장 접근하기 쉽고 적합한 변압기는 TVK-70L2입니다.

가장 간단한 규칙은 장치 단자에 연결되기 전과 연결될 때 PT 단자가 항상 단락되어야 한다는 것입니다(트랜지스터 베이스의 단자 주변에 부드러운 주석 도금 얇은 와이어가 여러 번 감겨 있음). 측정시 와이어는 자연스럽게 제거됩니다.

이 장치는 기존 AVO-63 본체에 장착되어 전원 공급 장치를 배치하고 표준 포인터 측정 헤드를 사용할 수 있었습니다. 모습장치는 그림 6에 나와 있습니다. 테스트된 PT의 단자는 개인용 컴퓨터 전원 공급 장치의 짧은 케이블 끝에 있는 커넥터에 연결됩니다.

결론적으로 위의 다이어그램은 교리가 아니며 무선 아마추어를 위한 실제 장치에 구현될 때 회로와 설계를 변경할 수 있는 가능성과 옵션이 무궁무진하다는 점에 유의해야 합니다.

바실리 코노넨코(RA0CCN).

트랜지스터는 다이오드와 마찬가지로 다음을 기반으로 합니다. p-n 현상이행. 원하는 사람은 그 과정에서 일어나는 과정의 물리학에 대한 기억을 새로 고칠 수 있습니다.

필요한 설명이 제공되었으므로 요점을 살펴 보겠습니다.

트랜지스터. 정의와 역사

트랜지스터- 두 전극으로 구성된 회로의 전류가 세 번째 전극에 의해 제어되는 전자 반도체 장치. (transistors.ru)

매우 빠르게 트랜지스터는 다양한 전자 장치의 진공관을 대체했습니다. 이와 관련하여 이러한 장치의 신뢰성은 향상되고 크기는 크게 감소했습니다. 그리고 오늘날까지도 마이크로 회로가 아무리 "정교"하더라도 여전히 많은 트랜지스터(다이오드, 커패시터, 저항기 등)가 포함되어 있습니다. 아주 작은 것뿐입니다.

그런데 초기의 "트랜지스터"는 인가되는 전압의 양에 따라 저항이 변경될 수 있는 저항이었습니다. 프로세스의 물리학을 무시한다면 현대 트랜지스터는 공급되는 신호에 따라 달라지는 저항으로 표현될 수도 있습니다.

전계 효과 트랜지스터와 바이폴라 트랜지스터의 차이점은 무엇입니까? 답은 바로 그들의 이름에 있습니다. 바이폴라 트랜지스터에서 전하 이동에는 다음이 포함됩니다. 그리고전자, 그리고구멍 ( "앙코르"- 두 번). 그리고 현장(일명 단극)에서 - 또는전자, 또는구멍.

또한 이러한 유형의 트랜지스터는 응용 분야가 다릅니다. 양극형은 주로 아날로그 기술에 사용되며 필드형은 디지털 기술에 사용됩니다.

그리고 마지막으로: 모든 트랜지스터의 주요 적용 영역- 추가 전원으로 인해 약한 신호가 강화됩니다.

바이폴라 트랜지스터. 작동 원리. 주요 특징

트랜지스터 작동 방식의 물리학을 고려하기 전에 일반적인 문제를 간략히 살펴보겠습니다.


다음과 같습니다. 이미 터와 컬렉터 사이에 강한 전류가 흐릅니다 ( 컬렉터 전류), 이미 터와베이스 사이에는 약한 제어 전류가 있습니다 ( 기본 전류). 콜렉터 전류는 베이스 전류의 변화에 ​​따라 변화합니다. 왜?
트랜지스터의 pn 접합을 생각해 봅시다. 이미터 베이스(EB)와 베이스 컬렉터(BC)의 두 가지가 있습니다. 트랜지스터의 활성 작동 모드에서 첫 번째는 순방향 바이어스로 연결되고 두 번째는 역방향 바이어스로 연결됩니다. p-n 접합에서는 무슨 일이 일어나는가? 더 확실하게 하기 위해 n-p-n 트랜지스터를 고려해 보겠습니다. p-n-p의 경우 모든 것이 유사합니다. "전자"라는 단어만 "구멍"으로 바꾸면 됩니다.

EB 접합이 열려 있기 때문에 전자는 쉽게 베이스로 "횡단"합니다. 거기서 그들은 부분적으로 구멍과 재결합하지만 영형이들 중 대부분은 베이스의 두께가 얇고 도핑이 낮기 때문에 베이스-컬렉터 전환에 도달합니다. 우리가 기억하는 것처럼 이는 역편향되어 있습니다. 그리고 베이스의 전자는 소수 전하 캐리어이기 때문에 전이의 전기장은 이를 극복하는 데 도움이 됩니다. 따라서 컬렉터 전류는 이미터 전류보다 약간 적습니다. 이제 손을 조심하세요. 베이스 전류를 높이면 EB 접합이 더 많이 열리고 이미터와 컬렉터 사이에 더 많은 전자가 미끄러질 수 있습니다. 그리고 컬렉터 전류는 처음에는 베이스 전류보다 크기 때문에 이러한 변화는 매우 눈에 띕니다. 따라서, 베이스에서 수신된 약한 신호가 증폭됩니다.. 다시 한번, 컬렉터 전류의 큰 변화는 베이스 전류의 작은 변화를 비례적으로 반영합니다.

바이폴라 트랜지스터의 작동 원리를 급우에게 수도꼭지를 예로 설명했던 기억이 납니다. 그 안의 물은 컬렉터 전류이고 기본 제어 전류는 손잡이를 돌리는 양입니다. 작은 힘(제어 작용)만으로도 수도꼭지에서 나오는 물의 흐름을 증가시킬 수 있습니다.

고려된 프로세스 외에도 트랜지스터의 p-n 접합에서 여러 가지 다른 현상이 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 베이스-컬렉터 접합부에서 전압이 크게 증가하면 충격 이온화로 인해 눈사태 전하 증가가 시작될 수 있습니다. 그리고 터널 효과와 결합하면 먼저 전기적 항복이 발생하고 그 다음에는 (전류가 증가함에 따라) 열적 항복이 발생합니다. 그러나 트랜지스터의 열 항복은 전기적 항복 없이(즉, 컬렉터 전압을 항복 전압으로 높이지 않고) 발생할 수 있습니다. 이를 위해서는 컬렉터를 통한 하나의 과도한 전류로 충분합니다.

또 다른 현상은 컬렉터와 이미터 접합의 전압이 변할 때 두께가 변한다는 사실 때문입니다. 그리고 베이스가 너무 얇으면 컬렉터 접합과 이미터 접합 사이의 연결인 폐쇄 효과(소위 베이스의 "천공")가 발생할 수 있습니다. 이 경우 베이스 영역이 사라지고 트랜지스터가 정상적으로 작동하지 않게 됩니다.

트랜지스터의 정상 활성 모드에서 트랜지스터의 콜렉터 전류는 기본 전류보다 특정 횟수만큼 큽니다. 이 번호는 현재 이득트랜지스터의 주요 매개 변수 중 하나입니다. 지정되어 있습니다 h21. 콜렉터에 부하를 주지 않고 트랜지스터를 켜면 일정한 콜렉터-이미터 전압에서 콜렉터 전류 대 베이스 전류의 비율이 다음과 같이 됩니다. 정적 전류 이득. 수십 또는 수백 개의 장치와 같을 수 있지만 실제 회로에서는 부하가 켜지면 컬렉터 전류가 자연스럽게 감소하기 때문에 이 계수가 더 작다는 사실을 고려해 볼 가치가 있습니다.

두 번째로 중요한 매개변수는 트랜지스터 입력 저항. 옴의 법칙에 따르면 베이스와 이미터 사이의 전압과 베이스의 제어 전류의 비율입니다. 크기가 클수록 베이스 전류는 낮아지고 이득은 높아집니다.

바이폴라 트랜지스터의 세 번째 매개변수는 다음과 같습니다. 전압 이득. 이는 출력(이미터-컬렉터) 및 입력(베이스-이미터) 교류 전압의 진폭 또는 유효 값의 비율과 같습니다. 첫 번째 값은 일반적으로 매우 크고(단위 및 수만 볼트) 두 번째 값은 매우 작기 때문에(10분의 1볼트) 이 계수는 수만 단위에 도달할 수 있습니다. 각 기본 제어 신호에는 고유한 전압 이득이 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

트랜지스터에도 주파수 응답이는 주파수가 차단 증폭 주파수에 접근하는 신호를 증폭하는 트랜지스터의 능력을 나타냅니다. 사실 입력 신호의 주파수가 증가하면 이득은 감소합니다. 이는 주요 물리적 프로세스의 발생 시간(이미터에서 컬렉터로 캐리어가 이동하는 시간, 배리어 용량성 접합의 충전 및 방전)이 입력 신호의 변경 주기에 비례하기 때문입니다. . 저것들. 트랜지스터는 입력 신호의 변화에 ​​반응할 시간이 없으며 어느 시점에서는 단순히 증폭을 중단합니다. 이런 일이 일어나는 빈도를 '빈도'라고 합니다. 경계.

또한 바이폴라 트랜지스터의 매개변수는 다음과 같습니다.

• 역방향 전류 컬렉터-이미터
• 정시에
• 역방향 컬렉터 전류
• 최대 허용 전류

가정 어구 n-p-n 표기법그리고 pnp 트랜지스터이미터를 나타내는 화살표 방향만 다릅니다. 주어진 트랜지스터에서 전류가 어떻게 흐르는지 보여줍니다.

바이폴라 트랜지스터의 작동 모드

1. 역활성 모드. 여기서 BC 전환은 열려 있지만 반대로 EB는 닫혀 있습니다. 물론 이 모드의 증폭 특성은 그 어느 때보다 나쁘기 때문에 이 모드에서는 트랜지스터가 거의 사용되지 않습니다.
2. 채도 모드. 두 교차점 모두 열려 있습니다. 따라서 컬렉터와 이미터의 주 전하 캐리어는 베이스로 "실행"되어 주 캐리어와 적극적으로 재결합합니다. 결과적으로 과도한 전하 캐리어로 인해 베이스와 p-n 접합의 저항이 감소합니다. 따라서 포화 모드의 트랜지스터를 포함하는 회로는 단락된 것으로 간주될 수 있으며 이 무선 소자 자체는 등전위점으로 표시될 수 있습니다.
3. 컷오프 모드. 트랜지스터의 두 전이가 모두 닫혀 있습니다. 이미 터와 컬렉터 사이의 주요 전하 캐리어의 전류가 중지됩니다. 소수 전하 캐리어의 흐름은 작고 제어할 수 없는 열 전이 전류만 생성합니다. 기지의 빈곤과 전하 운반체의 전환으로 인해 저항이 크게 증가합니다. 따라서 차단 모드에서 작동하는 트랜지스터는 개방 회로를 나타내는 것으로 종종 믿어집니다.
4. 배리어 모드이 모드에서는 베이스가 직접 또는 낮은 저항을 통해 컬렉터에 연결됩니다. 콜렉터 또는 이미터 회로에는 트랜지스터를 통해 전류를 설정하는 저항기도 포함되어 있습니다. 이는 저항이 직렬로 연결된 다이오드 회로와 동일합니다. 이 모드는 회로가 넓은 온도 범위에 걸쳐 거의 모든 주파수에서 작동할 수 있게 하고 트랜지스터의 매개변수를 요구하지 않기 때문에 매우 유용합니다.

바이폴라 트랜지스터용 스위칭 회로

트랜지스터에는 세 개의 접점이 있으므로 일반적인 경우 4개의 출력을 함께 생성하는 2개의 소스에서 전원을 공급해야 합니다. 따라서 트랜지스터 접점 중 하나에는 두 소스로부터 동일한 부호의 전압이 공급되어야 합니다. 그리고 어떤 종류의 접점인지에 따라 바이폴라 트랜지스터를 연결하는 데 공통 이미터(CE), 공통 컬렉터(OC) 및 공통 베이스(CB)의 세 가지 회로가 있습니다. 각각에는 장점과 단점이 있습니다. 그들 사이의 선택은 우리에게 중요한 매개변수와 희생될 수 있는 매개변수에 따라 결정됩니다.

공통 이미터와의 연결 회로

그러나 모든 장점 외에도 OE 계획에는 심각한 단점도 있습니다. 주파수와 온도가 증가하면 트랜지스터의 증폭 특성이 크게 저하된다는 사실에 있습니다. 따라서 트랜지스터가 다음에서 작동하려면 고주파수, 그러면 다른 스위칭 회로를 사용하는 것이 좋습니다. 예를 들어 공통 기반이 있습니다.

공통 베이스가 있는 연결 다이어그램

공통 베이스 회로에서는 신호 위상이 반전되지 않으며 고주파수에서의 노이즈 레벨이 감소됩니다. 그러나 이미 언급했듯이 현재 이득은 항상 1보다 약간 적습니다. 사실, 여기의 전압 이득은 공통 이미 터가있는 회로와 동일합니다. 공통 기본 회로의 단점에는 두 개의 전원 공급 장치를 사용해야 한다는 점도 포함됩니다.

공통 컬렉터와의 연결 다이어그램

부정적인 피드백은 출력 신호가 입력으로 피드백되어 입력 신호의 레벨이 감소하는 피드백이라는 점을 상기시켜 드리겠습니다. 따라서 입력 신호 매개변수가 실수로 변경되면 자동 조정이 발생합니다.

전류 이득은 공통 이미 터 회로와 거의 동일합니다. 그러나 전압 이득은 작습니다(이 회로의 주요 단점). 그것은 일치에 접근하지만 항상 그것보다 작습니다. 따라서 전력 이득은 수십 단위에 불과합니다.

공통 컬렉터 회로에서는 입력 전압과 출력 전압 사이에 위상 변화가 없습니다. 전압이득은 1에 가깝기 때문에 출력 전압위상과 진폭은 입력과 일치합니다. 즉, 반복합니다. 이것이 바로 이러한 회로를 이미터 팔로워(Emitter Follower)라고 부르는 이유입니다. 이미터 - 출력 전압이 공통 와이어를 기준으로 이미터에서 제거되기 때문입니다.

이 연결은 트랜지스터 단을 일치시키거나 입력 신호 소스의 입력 임피던스가 높은 경우(예: 압전 픽업 또는 콘덴서 마이크) 사용됩니다.

캐스케이드에 관한 두 단어

감도가 좋고 이득도 좋은 트랜지스터가 필요할 수도 있습니다. 이러한 경우 더 강력한 동료 (그림의 VT2)의 전원 공급을 제어하는 ​​민감하지만 저전력 트랜지스터 (그림의 VT1) 캐스케이드가 사용됩니다.

바이폴라 트랜지스터의 기타 응용

마킹

바이폴라 트랜지스터입니다. 스위칭 회로는 전도성 유형(정공 또는 전자)과 수행하는 기능에 따라 달라집니다.

분류

트랜지스터는 다음과 같은 그룹으로 나뉩니다.

1. 재료별 : 갈륨비소와 실리콘이 가장 많이 사용됩니다.
2. 신호 주파수별: 낮음(최대 3MHz), 중간(최대 30MHz), 높음(최대 300MHz), 초고음(300MHz 이상).
3. 최대 소산 전력: 최대 0.3W, 최대 3W, 3W 이상.
4. 장치 유형별: 불순물 전도의 직접 및 역방향 방법이 교대로 변화하는 3개의 연결된 반도체 층.

트랜지스터는 어떻게 작동하나요?

트랜지스터의 외부 및 내부 층은 각각 이미터, 컬렉터 및 베이스라고 불리는 공급 전극에 연결됩니다.

이미 터와 컬렉터는 전도성 유형이 서로 다르지 않지만 후자의 불순물 도핑 정도는 훨씬 낮습니다. 이는 허용 출력 전압의 증가를 보장합니다.

중간층인 베이스는 저농도로 도핑된 반도체로 만들어져 저항이 높다. 이는 컬렉터와의 접촉 면적이 상당하여 접합의 역방향 바이어스로 인해 발생하는 열의 제거를 향상시키고 소수 캐리어인 전자의 통과를 촉진합니다. 전이층은 동일한 원리를 기반으로 하지만 트랜지스터는 비대칭 장치입니다. 동일한 전도성을 갖는 외부층의 위치를 ​​변경하면 반도체 소자의 유사한 매개변수를 얻는 것이 불가능합니다.

스위칭 회로는 열리거나 닫힐 수 있는 두 가지 상태로 유지할 수 있습니다. 활성 모드에서 트랜지스터가 켜져 있으면 접합의 이미터 바이어스가 순방향으로 만들어집니다. 예를 들어 반도체 삼극관에서 이를 시각적으로 고려하려면 n-p-n 유형, 아래 그림과 같이 소스로부터 전압을 공급받아야 합니다.

두 번째 컬렉터 접합의 경계는 닫혀 있으며 이를 통해 전류가 흐르지 않아야 합니다. 그러나 실제로는 전환이 서로 가깝고 상호 영향을 미치기 때문에 반대가 발생합니다. 배터리의 "마이너스"가 이미 터에 연결되어 있기 때문에 개방형 접합을 통해 전자가 기본 영역으로 들어가고 부분적으로 다수 캐리어인 정공과 재결합됩니다. 베이스 전류 Ib가 형성됩니다. 강할수록 비례적으로 출력 전류가 커집니다. 바이폴라 트랜지스터를 사용하는 증폭기는 이 원리로 작동합니다.

전기장의 작용이 없기 때문에 베이스를 통해 전자의 확산 운동만 발생합니다. 층의 두께(미크론)가 미미하고 음으로 하전된 입자의 크기가 크기 때문에 기본 저항은 상당히 높지만 거의 모든 입자가 컬렉터 영역에 떨어집니다. 그곳에서 그들은 전이의 전기장에 이끌려 활성 전달을 촉진합니다. 베이스의 재결합으로 인한 약간의 전하 손실을 무시하면 컬렉터 전류와 이미터 전류는 서로 거의 동일합니다. I e = I b + I c.

트랜지스터 매개변수

1. 전압 U eq /U be 및 전류에 대한 이득 계수: β = I ~ /I b(실제 값). 일반적으로 β 계수는 300을 초과하지 않지만 800 이상에 도달할 수 있습니다.
2. 입력 임피던스.
3. 주파수 응답은 주어진 주파수까지의 트랜지스터 성능이며, 그 이상에서는 과도 프로세스가 공급된 신호의 변화를 따라잡지 못합니다.

바이폴라 트랜지스터: 스위칭 회로, 작동 모드

작동 모드는 회로 조립 방법에 따라 다릅니다. 각 경우에 대해 두 지점에서 신호를 적용하고 제거해야 하며 세 개의 터미널만 사용할 수 있습니다. 따라서 하나의 전극은 입력과 출력에 동시에 속해야 합니다. 이것이 바이폴라 트랜지스터가 켜지는 방식입니다. 스위칭 방식: OB, OE 및 OK.

1. OK가 있는 계획

공통 컬렉터가 있는 연결 회로: 신호는 컬렉터 회로에도 포함된 저항 R L에 공급됩니다. 이 연결을 공통 컬렉터 회로라고 합니다.

이 옵션은 전류 게인만 생성합니다. 이미터 팔로워의 장점은 높은 입력 저항(10-500kOhm)을 생성하여 스테이지를 편리하게 일치시킬 수 있다는 것입니다.

2. OB와의 계획

공통 베이스가 있는 바이폴라 트랜지스터의 연결 회로: 들어오는 신호는 C 1을 통해 들어가고 증폭 후 베이스 전극이 공통인 출력 컬렉터 회로에서 제거됩니다. 이 경우 OE 작업과 유사한 전압 이득이 생성됩니다.

단점은 입력 저항(30~100Ω)이 낮다는 점이며, OB가 있는 회로는 발진기로 사용됩니다.

3. OE와의 계획

바이폴라 트랜지스터를 사용하는 경우 스위칭 회로는 주로 공통 이미터로 구성되는 경우가 많습니다. 공급 전압은 부하 저항 R L을 통해 공급되고 외부 전원 공급 장치의 음극은 이미 터에 연결됩니다.

입력의 교번 신호는 이미 터와 기본 전극 (V in)에 도달하고 컬렉터 회로에서는 값이 더 커집니다 (V CE). 회로의 주요 요소: 트랜지스터, 저항 R L 및 외부 전원을 사용하는 증폭기 출력 회로. 보조: 커패시터 C 1, 통과 방지 DC공급된 입력 신호의 회로와 저항 R 1을 통해 트랜지스터가 열립니다.

컬렉터 회로에서 트랜지스터 출력과 저항 R L의 전압은 모두 EMF 값과 같습니다. V CC = I C R L + V CE.

따라서 입력의 작은 신호 V in은 제어되는 트랜지스터 변환기의 출력에서 ​​직접 공급 전압을 교류 전압으로 변경하는 법칙을 설정합니다. 이 회로는 입력 전류를 20-100배, 전압을 10-200배 증가시킵니다. 이에 따라 전력도 증가합니다.

회로의 단점: 낮은 입력 저항(500-1000Ω). 이러한 이유로 2~20kΩ의 출력 임피던스를 형성하는 데 문제가 발생합니다.

다음 다이어그램은 바이폴라 트랜지스터의 작동 방식을 보여줍니다. 추가 조치를 취하지 않으면 과열, 신호 주파수 등 외부 영향으로 인해 성능이 크게 영향을 받게 됩니다. 또한 이미터를 접지하면 출력에 비선형 왜곡이 발생합니다. 작동의 신뢰성을 높이기 위해 회로가 연결됩니다. 피드백, 필터 등. 이 경우 이득은 감소하지만 장치는 더 효율적이 됩니다.

작동 모드

트랜지스터의 기능은 연결된 전압 값에 영향을 받습니다. 바이폴라 트랜지스터를 공통 이미터와 연결하기 위해 이전에 제시된 회로를 사용하면 모든 작동 모드를 표시할 수 있습니다.

1. 컷오프 모드

이 모드는 전압 값 V BE가 0.7V로 감소할 때 생성됩니다. 이 경우 베이스에 자유 전자가 없기 때문에 이미터 접합이 닫히고 컬렉터 전류가 없습니다. 따라서 트랜지스터는 꺼진다.

2. 활성 모드

트랜지스터를 켜기에 충분한 전압이 베이스에 인가되면 이득의 크기에 따라 작은 입력 전류가 나타나고 출력 전류가 증가합니다. 그러면 트랜지스터가 증폭기로 작동합니다.

3. 포화 모드

이 모드는 트랜지스터가 완전히 열리고 콜렉터 전류가 가능한 최대 값에 도달한다는 점에서 활성 모드와 다릅니다. 출력 회로에 적용된 EMF 또는 부하를 변경해야만 증가할 수 있습니다. 베이스 전류가 변해도 컬렉터 전류는 변하지 않습니다. 포화 모드는 트랜지스터가 극도로 열려 있다는 사실이 특징이며 여기서는 켜짐 상태에서 스위치 역할을 합니다. 차단 모드와 포화 모드를 결합할 때 바이폴라 트랜지스터를 켜는 회로를 사용하면 전자 스위치를 만들 수 있습니다.

모든 작동 모드는 그래프에 표시된 출력 특성의 특성에 따라 달라집니다.

OE가 있는 바이폴라 트랜지스터를 켜기 위한 회로를 조립하면 이를 명확하게 입증할 수 있습니다.

가능한 최대 컬렉터 전류와 공급 전압 V CC 값에 해당하는 세그먼트를 세로축과 가로축에 플롯한 다음 그 끝을 서로 연결하면 부하선(빨간색)이 표시됩니다. 이는 I C = (V CC - V CE)/R C라는 표현으로 설명됩니다. 그림에서 볼 수 있듯이 콜렉터 전류 IC와 전압 V CE를 결정하는 동작 지점은 베이스 전류 IV가 증가함에 따라 부하 라인을 따라 아래에서 위로 이동합니다.

I B = 0인 V CE 축과 첫 번째 출력 특성(음영) 사이의 영역은 차단 모드를 나타냅니다. 이 경우 역전류 IC는 무시할 수 있으며 트랜지스터는 닫힙니다.

A 지점의 가장 높은 특성은 직접 부하와 교차하며, 그 후 I B가 더 증가하면 컬렉터 전류가 더 이상 변하지 않습니다. 그래프의 포화 영역은 IC 축과 가장 가파른 특성 사이의 음영 영역입니다.

트랜지스터는 다양한 모드에서 어떻게 동작합니까?

트랜지스터는 입력 회로에 입력되는 가변 또는 일정한 신호로 작동합니다.

바이폴라 트랜지스터: 스위칭 회로, 증폭기

대부분의 경우 트랜지스터는 증폭기 역할을 합니다. 입력의 교류 신호로 인해 출력 전류가 변경됩니다. 여기에서는 OK 또는 OE와 함께 구성표를 사용할 수 있습니다. 신호에는 출력 회로에 부하가 필요합니다. 일반적으로 출력 컬렉터 회로에는 저항이 사용됩니다. 올바르게 선택하면 출력 전압이 입력 전압보다 훨씬 높아집니다.

앰프의 작동은 타이밍 다이어그램에서 명확하게 볼 수 있습니다.

펄스 신호가 변환되면 모드는 정현파 신호와 동일하게 유지됩니다. 고조파 성분의 변환 품질은 트랜지스터의 주파수 특성에 따라 결정됩니다.

스위칭 모드에서의 작동

비접촉식 연결 전환을 위해 설계되었습니다. 전기 회로. 원리는 트랜지스터의 저항을 단계적으로 변경하는 것입니다. 바이폴라 유형은 핵심 장치의 요구 사항에 매우 적합합니다.

결론

반도체 소자는 전기 신호 변환 회로에 사용됩니다. 범용 기능과 대규모 분류를 통해 바이폴라 트랜지스터를 널리 사용할 수 있습니다. 스위칭 회로는 해당 기능과 작동 모드를 결정합니다. 많은 것은 또한 특성에 달려 있습니다.

바이폴라 트랜지스터의 기본 스위칭 회로는 입력 신호를 증폭, 생성 및 변환하고 전기 회로도 스위칭합니다.