Astoņas vienkāršas tranzistoru shēmas iesācējiem radio entuziastiem. Iesācējiem - tranzistori

Tranzistori ir lielākās daļas elektronisko ierīču pamatā. Tas var būt atsevišķu radio komponentu veidā vai kā daļa no mikroshēmām. Pat vissarežģītākais mikroprocesors sastāv no ļoti daudziem sīkiem tranzistoriem, kas cieši iesaiņoti tā varenajā kristālā.

Tranzistori ir dažādi. Divas galvenās grupas ir bipolāri un lauks. Bipolārais tranzistors ir norādīts diagrammā, kā parādīts 1. attēlā. Tam ir tiešā (p-p-p) un apgrieztā (p-p-p) vadītspēja. Tranzistora struktūra un tajā notiekošie fiziskie procesi tiek pētīti skolā, tāpēc mēs par to šeit nerunāsim - tā sakot, tuvāk praksei. Būtībā atšķirība ir tāda p-p-p tranzistori savienoti tā, lai to emitētājs saņemtu pozitīvu sprieguma potenciālu, bet kolektors saņemtu negatīvu spriegumu. Tranzistoriem n-p -p - viss ir otrādi, emitētājam tiek dots negatīvs potenciāls, bet kolektoram - pozitīvs potenciāls.

Kāpēc jums ir nepieciešams tranzistors? To galvenokārt izmanto, lai pastiprinātu strāvu, signālus un spriegumu. Un pastiprinājums notiek strāvas avota dēļ. Mēģināšu izskaidrot principu strādāt “uz pirkstiem”. Automašīnai ir vakuuma bremžu pastiprinātājs. Kad vadītājs nospiež bremžu pedāli, tā membrāna izkustas un atveras vārsts, caur kuru automašīnas dzinējs iesūc šo membrānu, pievienojot tai spēku. Tā rezultātā vājš spiediens uz bremžu pedāli rada spēcīgu spēku uz bremžu klučiem. Un spēka pievienošana notiek mašīnas darba motora jaudas dēļ.

Līdzīgi ir ar tranzistoru. Pamatnei tiek piegādāta vāja strāva (2. att.). Šīs strāvas ietekmē palielinās kolektora-emitera vadītspēja un caur kolektoru plūst daudz spēcīgāka strāva, kas nāk no strāvas avota. Mainoties vājajai bāzes strāvai, attiecīgi mainās stiprā kolektora strāva. Ideālā gadījumā kolektora strāvas grafiks izskatās kā palielināta bāzes strāvas grafika kopija.

Šo atšķirību starp vājo bāzes strāvu un spēcīgu kolektora strāvu sauc par tranzistora strāvas pastiprinājumu, un to apzīmē ar I21e. To definē šādi: h21e = Ik /I6 (kolektora strāva dalīta ar bāzes strāvu). Jo lielāks šis parametrs, jo labākas ir tranzistora pastiprināšanas īpašības.

Bet tas viss ir ideāli. Faktiski kolektora strāvas atkarība no bāzes sprieguma nav tik lineāra. To vajadzētu atcerēties BAX diode, kur strāvas raksturlielumu pašā apakšā tas ir ļoti mazs un sāk strauji palielināties, kad spriegums sasniedz noteiktu vērtību. Tā kā tranzistors ir balstīts uz tiem pašiem fiziskiem procesiem, arī šeit ir līdzīgs "defekts".

Ja mēs saliksim 3. attēlā redzamo pastiprinātāja ķēdi un runāsim mikrofonā, skaļrunī nebūs skaņas. Tā kā mikrofona spriegums ir ļoti zems, tas ir zem tranzistora atvēršanas sliekšņa. Šeit ne tikai nebūs pastiprinājuma, bet, gluži pretēji, signāls vājināsies.

Lai tranzistors darbotos kā pastiprinātājs, tā pamatnē ir jāpalielina spriegums. To var izdarīt, kaut kā palielinot spriegumu pie mikrofona izejas. Bet tad pastiprinātāja jēga zūd. Vai arī jums ir jāmānās un jāpieliek konstants spriegums tranzistora pamatnei (4. att.) caur rezistoru, lai tranzistors nedaudz atvērtos. Un pielieciet vāju maiņspriegumu šī tranzistora pamatnei caur kondensatoru. Tagad vissvarīgākais ir tas, ka vājš maiņspriegums apvienosies ar pastāvīgu spriegumu pie pamatnes. Spriegums pie bāzes laika gaitā mainīsies ar vāju maiņspriegumu. Bet, tā kā pastāvīgais spriegums ir novirzījis tranzistora darbības punktu uz stāvu raksturlieluma lineāro posmu, notiek pastiprināšana.

Vienkārši sakot, vājajam spriegumam nebija spēka atvērt tranzistoru, un mēs tam pievienojām pastāvīgu spriegumu, kas nedaudz atvēra tranzistoru. Tas ir vēl vienkāršāk (atkal ar ūdeni), pieņemsim, ka ir skrūve, kas ir cieši ieskrūvēta, un bērns to nevar pagriezt. Bet tētis var nedaudz atvērt šo skrūvi, pagriežot to nedaudz atvērtā stāvoklī, kurā tā viegli griežas. Tagad bērns var regulēt ūdens spiedienu noteiktās robežās. Šeit bērns ir vājš mainīgs spriegums, un tēvs ir pastāvīgs spriegums, kas caur rezistoru tiek pievadīts tranzistora pamatnei.

Pastāvīgo spriegumu, kas tiek pielietots tranzistora pamatnei, lai pārslēgtu tā darbības režīmu uz reģionu ar stāvāku un lineārāku raksturlielumu, sauc par nobīdes spriegumu. Mainot šo spriegumu, mēs pat varam regulēt pastiprinātāja pakāpes pastiprinājumu.

Bet tranzistori ne vienmēr tiek izmantoti ar nobīdes spriegumu. Piemēram, raidītāju pastiprināšanas posmos nobīdes spriegums var netikt pielietots tranzistoru bāzēm, jo ​​tur esošā ieejas maiņstrāvas sprieguma amplitūda ir diezgan pietiekama, lai tranzistoru “vadītu”.

Un, ja tranzistoru izmanto nevis kā pastiprinātāju, bet gan kā slēdzi, tad nobīdes spriegums arī netiek piegādāts bāzei. Vienkārši, kad atslēga ir jāaizver, spriegums uz pamatnes ir nulle, un, kad tai jābūt atvērtai, pamatnei tiek piegādāts pietiekams spriegums, lai atvērtu tranzistoru. To parasti izmanto digitālajā elektronikā, kur ir tikai nulles (nav sprieguma) un vieninieki (esošs spriegums), un starp tām nav vērtību.

5. attēlā parādīts praktiska shēma kā izveidot datora skaļruni no radio skaļruņa. Lai pieslēgtos radio tīklam, nepieciešams vienkāršs vienas programmas skaļrunis ar vienu spraudni (vairāku programmu skaļrunim ir otrs kontaktdakša elektrotīklam). Nav nepieciešams veikt nekādas izmaiņas skaļruņu ķēdē. Tas ir savienots ar tranzistora kolektoru tāpat kā ar radio tīklu.

Vienas programmas skaļruņa iekšpusē ir skaļrunis, mainīgs rezistors skaļuma regulēšanai un transformators. Tas viss ir vajadzīgs, un tas paliek. Atverot skaļruņa korpusu, pielodējiet tranzistora kolektoru un barošanas avota plusu vietās, kur ir pielodēts tā vads un spraudnis. Pašu vadu var noņemt.

Lai izveidotu savienojumu ar datoru, jums ir nepieciešams ekranēts vads ar atbilstošu spraudni galā. Vai parasts divu vadu vads. Ja vads ir ekranēts, savienojiet pinumu ar tranzistora emitētāju, bet centrālo serdi - ar kondensatoru C1.

Signāls no datora skaņas kartes tiek piegādāts caur spraudni uz kondensatoru C1. Barošanas spriegums tiek piegādāts no tīkla barošanas avota. Labākā izvēle ir strāvas padeve no spēļu konsoles uz televizoru, piemēram, “Dandy” vai “Kanga”. Kopumā jebkurš barošanas avots ar izejas spriegumu no 7V līdz 12V. Lai izveidotu savienojumu ar barošanas avotu, jums būs nepieciešama atbilstoša ligzda, kas jāuzstāda uz skaļruņa korpusa, urbjot tam caurumu. Lai gan, protams, jūs varat lodēt vadus no barošanas avota tieši uz ķēdi. Pievienojot strāvas avotu, jāievēro polaritāte. Diode VD 1 principā tas nav vajadzīgs, bet tas pasargā ķēdi no atteices, ja jūs sajaucat plusu ar barošanas avota mīnusu. Bez tā, ja barošana ir pieslēgta nepareizi, tranzistoru var sadedzināt, bet ar diodi, ja barošanas avota stabi ir sajaukti, ķēde vienkārši neieslēdzas.

KT315 tranzistors ir taisnstūrveida korpusā, kura vienā pusē ir slīpums (parādīts attēlā). Tagad, ja jūs pagriežat to no sevis ar šo slīpumu un ved uz augšu, tad kreisajā pusē būs pamatne, labajā pusē būs emitētājs un vidū kolektors. KT315 tranzistors ar jebkuru burtu derēs (KT315A, KT315B...). Tranzistoram jābūt pielodētam pareizi, nesajaucot tā spailes. Ja pieļaujat kļūdu un ieslēdzat strāvu, tas var nomirt. Tāpēc pēc visu lodēšanas neesiet pārāk slinks, lai trīs reizes pārbaudītu, vai uzstādīšana ir pareiza, vai tranzistora, kondensatoru un diodes spailes ir pielodētas pareizi. Un tikai tad, kad esat 100% pārliecināts, ieslēdziet to.

Diode VD 1 tips KD209. Uz tā ir atzīmēts anods. Varat uzstādīt citu diodi, piemēram, 1N 4004 vai kādu citu. Ja nepareizi lodējat diodi, ķēde nedarbosies

nebūs. Tātad, ja viss ir ieslēgts, bet nedarbojas, sāciet, pārbaudot, vai diode ir pareizi pievienota.

Vēl daži iemesli, kāpēc shēma var nedarboties:

Strāvas padeve ir pievienota nepareizi.

Datora izejā nav signāla, vai arī skaļums tiek samazināts vai izslēgts, pielāgojot datorprogrammu.

Skaļruņa skaļuma regulators ir iestatīts minimālajā pozīcijā.

Kondensatori - elektrolītiski, ne mazākam spriegumam 12V. Derēs mūsu K50-16, K50-35 vai importētie analogi. Jāpiebilst, ka mūsu kondensatoriem pie pozitīvā spailes korpusa ir pluszīme, savukārt importētajiem pie negatīvā spailes ir mīnusa zīme vai plata vertikāla josla. 10 µF kondensatora vietā varat izvēlēties jebkuru kapacitāti no 2 µF līdz 20 µF. 100 µF kondensatora vietā derēs kondensators, kura jauda ir vismaz 100 µF.

Attēlā zem diagrammas ir parādīta elektroinstalācijas shēma, kur lodēšanas punkti ir atzīmēti ar punktiem. Nejauciet lodēšanas punktus ar stieples krustojumiem. Uzstādīšana tiek veikta šarnīra veidā, izmantojot detaļu vadus un instalācijas. Vēlams visu ķēdi ievietot skaļruņa korpusā (parasti tur ir daudz vietas).

Ja viss darbojas, bet ir daudz trokšņu, tas nozīmē, ka esat sajaucis vadus skaņas karte. Apmainiet tos.

Ķēdi NEDRĪKST darbināt no datora barošanas avota!

Stereo opcijai varat izveidot divus skaļruņus, apvienojot ieejas vienā stereo kabelī, lai izveidotu savienojumu ar skaņas karti, un barot abus skaļruņus no viena barošanas avota.

Protams, ar vienu tranzistora kaskādi skaļrunis skanēs klusi, bet pietiekami, lai klausītos nelielā telpā. Skaļumu var regulēt vai nu ar datora regulatoru, vai ar pogu, kas atrodas uz skaļruņa.

Andrejevs S.

Labdien, dārgie radio amatieri!
Laipni lūdzam vietnē ""

Šajā nodarbībā Iesācēju radioamatieru skolas mēs turpināsim mācīties pusvadītāji. Pēdējā nodarbībā mēs skatījāmies diodes, un šajā nodarbībā mēs apskatīsim sarežģītāku pusvadītāju elementu - tranzistori.

Tranzistors ir sarežģītāka pusvadītāju struktūra nekā diode. Tas sastāv no trim silīcija slāņiem (ir arī germānija tranzistori) ar dažādu vadītspēju. Tās var būt n-p-n vai p-n-p struktūras. Tranzistoru, kā arī diožu darbība balstās uz p-n savienojumu īpašībām.

Tiek saukts centrālais vai vidējais slānis bāze(B) un attiecīgi pārējās divas - emitētājs(E) un kolekcionārs(KĀM). Jāņem vērā, ka starp diviem tranzistoru veidiem nav būtiskas atšķirības, un daudzas shēmas var salikt ar vienu vai otru tipu, ja vien tiek ievērota atbilstoša barošanas avota polaritāte. Zemāk redzamajā attēlā ir tranzistoru shēma, pnp tranzistors atšķiras no tranzistora n-p-n virziens emitera bultiņas:

Ir divi galvenie tranzistoru veidi: bipolāri Un vienpolārs, kas atšķiras ar dizaina iezīmes. Katrā sugā ir daudz šķirņu. Galvenā atšķirība starp šiem diviem tranzistoru veidiem ir tāda, ka procesus, kas notiek ierīces darbības laikā, bipolārā tranzistorā kontrolē ieejas strāva, bet vienpolārā tranzistorā - ar ieejas spriegumu.

Bipolāri tranzistori, kā minēts iepriekš, ir trīs slāņu kūka. Vienkāršotā veidā tranzistoru var attēlot kā divas savstarpēji savienotas diodes:

(jāpiebilst, ka bāzes-emitera pāreja ir parasta Zenera diode, kuras stabilizācijas spriegums ir 7...10 volti). Tranzistora stāvokli var pārbaudīt tāpat kā diodes stāvokli, ar parasto ommetru, mērot pretestību starp tā spailēm. Pārejas, kas līdzīgas tām, kas atrodamas diodēs, pastāv tranzistorā starp bāzi un kolektoru, kā arī starp bāzi un emitētāju. Praksē šo tranzistoru pārbaudes metodi izmanto ļoti bieži. Ja starp kolektora un emitera spailēm ir pievienots ommetrs, ierīce parādīs atvērtu ķēdi (ja tranzistors darbojas), kas ir dabiski, jo diodes ir savienotas aizmugure. Tas nozīmē, ka jebkurai pieliktā sprieguma polaritātei viena no diodēm tiek ieslēgta virzienā uz priekšu, bet otra - pretējā virzienā, tāpēc strāva neplūst.

Apvienojot divus pāreju pārus noved pie ārkārtīgi interesanta īpašuma izpausmes, ko sauc tranzistora efekts. Ja tranzistoram starp kolektoru un emitētāju tiek pieslēgts spriegums, strāvas praktiski nebūs (kā minēts iepriekš). Ja izveidojat savienojumu saskaņā ar diagrammu (kā attēlā zemāk), kur spriegums tiek pievadīts bāzei caur ierobežojošu pretestību (lai nesabojātu tranzistoru), tad cauri iet strāva, kas ir spēcīgāka par bāzes strāvu. kolekcionārs. Palielinoties bāzes strāvai, palielināsies arī kolektora strāva.

Izmantojot mērierīci, jūs varat noteikt bāzes, kolektora un emitētāja strāvu attiecību. To var pārbaudīt vienkāršā veidā. Ja barošanas spriegumu uzturēsit, piemēram, 4,5 V, mainot pretestības vērtību bāzes ķēdē no R uz R/2, bāzes strāva dubultosies, un kolektora strāva palielināsies proporcionāli, piemēram:

Tāpēc jebkuram spriegumam pāri pretestībai R kolektora strāva būs 99 reizes lielāka par bāzes strāvu, tas ir, tranzistoru. ir strāvas pieaugums vienāds ar 99. Citiem vārdiem sakot, tranzistors pastiprina bāzes strāvu 99 reizes. Šo koeficientu apzīmē ar burtu ? . Pastiprinājums ir vienāds ar kolektora strāvas attiecību pret bāzes strāvu:

? = Ik/Ib

Tranzistora pamatnei var pielikt arī maiņspriegumu. Bet ir nepieciešams, lai tranzistors darbotos lineārā režīmā. Normālai darbībai lineārajā režīmā tranzistoram jāpieliek pastāvīgs nobīdes spriegums uz bāzi un jāpiegādā maiņspriegums, ko tas pastiprinās. Tādā veidā tranzistori pastiprina vājo spriegumu, kas nāk no, piemēram, mikrofona, līdz līmenim, kas var vadīt skaļruni. Ja pastiprinājums nav pietiekams, varat izmantot vairākus tranzistorus vai to sērijas posmus. Lai nepārkāptu katra no tiem līdzstrāvas darbības režīmus (kas nodrošina linearitāti), savienojot kaskādes, tiek izmantoti atdalošie kondensatori. Bipolāriem tranzistoriem ir elektriskās īpašības, nodrošinot tiem noteiktas priekšrocības salīdzinājumā ar citiem pastiprināšanas komponentiem.

Kā jau zinām, ir arī (izņemot bipolārus) un vienpolāri tranzistori. Īsi apskatīsim divus no tiem - lauks Un viens krustojums tranzistori. Tāpat kā bipolāri, tie ir divu veidu un tiem ir trīs termināli:

Lauka efekta tranzistoru elektrodi ir: vārti- Z, notecēt– C, kas atbilst kolektoram un avots– Un identificējies ar emitētāju. N- un p-kanālu lauka efekta tranzistori atšķiras vārtu bultiņas virzienā. Unijunction tranzistori, ko dažkārt sauc par divbāzu diodēm, galvenokārt izmanto impulsu periodisko signālu ģeneratoru ķēdēs.

Ir trīs galvenās shēmas tranzistoru pievienošanai pastiprinātāja stadijā:

? kopīgs izstarotājs(A)

? ar kopīgu kolektoru b)

? ar kopīgu bāzi(V)

Bipolārais tranzistors, kas savienots kopējā emitētāja ķēdē, atkarībā no barošanas avota R1 izejas pretestības un slodzes pretestības Rн, tas pastiprina ieejas signālu gan spriegumā, gan strāvā. Bipolārā tranzistora pastiprinājums tiek apzīmēts kā h21e(lasīt: ash-two-one-e, kur e ir ķēde ar kopīgu emitētāju), un katram tranzistoram tas ir atšķirīgs. Koeficienta h21е vērtība (tā pilns nosaukums ir statiskās bāzes strāvas pārvades koeficients h21e) ir atkarīgs tikai no tranzistora pamatnes biezuma (to nevar mainīt) un no sprieguma starp kolektoru un emitētāju, tāpēc pie zema sprieguma (mazāk par 20 V) tā strāvas pārvades koeficients pie jebkuras kolektora strāvas praktiski nemainās. un nedaudz palielinās, palielinoties kolektora spriegumam.

Pašreizējais ieguvums – Kus.i Un sprieguma pieaugums – Kus.u bipolārais tranzistors, kas savienots ķēdē ar kopēju emitētāju, ir atkarīgs no slodzes pretestības (shēmā norādīts kā Rн) un signāla avota (shēmā norādīts kā R1) attiecības. Ja signāla avota pretestība ir h21e reizes mazāks par slodzes pretestību, tad sprieguma pieaugums ir nedaudz mazāks par vienību (0,95...0,99), un strāvas pastiprinājums ir vienāds ar h21e. Kad signāla avota pretestība ir lielāka par h21e reizes mazāks par slodzes pretestību, tad strāvas pastiprinājums paliek nemainīgs (vienāds ar h21e), un sprieguma pieaugums samazinās. Ja, gluži pretēji, ieejas pretestība tiek samazināta, sprieguma pieaugums kļūst lielāks par vienību, un strāvas pastiprinājums, vienlaikus ierobežojot strāvu, kas plūst caur tranzistora bāzes-emitera savienojumu, nemainās. Kopējā emitētāja ķēde ir vienīgā bipolārā tranzistora ķēde, kurai nepieciešams ierobežot ieejas (vadības) strāvu. Var izdarīt vairākus secinājumus:– tranzistora bāzes strāvai jābūt ierobežotai, pretējā gadījumā izdegs vai nu tranzistors, vai ķēde, kas to vada; – izmantojot tranzistoru, kas pieslēgts atbilstoši OE shēmai, ir ļoti viegli vadīt augstsprieguma slodzi ar zemsprieguma signāla avotu. Caur bāzi plūst ievērojama strāva un līdz ar to arī kolektoru savienojumi ar bāzes emitera spriegumu tikai 0,8...1,5 V. Ja amplitūda (spriegums) ir lielāka par šo vērtību, ir jāievieto strāvu ierobežojošs rezistors ( R1) starp tranzistora pamatni un vadības ķēdes izeju. Tās pretestību var aprēķināt, izmantojot formulas:

Ir1=Ir/h21e R1=Ucontrol/Ir1 Kur:

Irn– strāva caur slodzi, A; Ucontrol– signāla avota spriegums, V; R1- rezistoru pretestība, Ohm.

Vēl viena OE shēmas iezīme ir tāda, ka sprieguma kritumu tranzistora kolektora-emitera krustojumā var praktiski samazināt līdz nullei. Bet šim nolūkam ir nepieciešams ievērojami palielināt bāzes strāvu, kas nav ļoti izdevīgi. Tāpēc šis tranzistoru darbības režīms tiek izmantots tikai impulsu ciparu shēmās.

Tranzistors, kas darbojas pastiprinātāja ķēdē analogais signāls , vajadzētu nodrošināt aptuveni tādu pašu signālu pastiprinājumu ar dažādām amplitūdām attiecībā pret kādu “vidējo” spriegumu. Lai to izdarītu, jums tas ir nedaudz "jāatver", cenšoties "nepārspīlēt". Kā redzat zemāk esošajā attēlā (pa kreisi):

Kolektora strāva un sprieguma kritums tranzistorā, pakāpeniski palielinoties bāzes strāvai, sākotnēji gandrīz mainās lineārs, un tikai tad, ar sākumu piesātinājums tranzistors, tiek nospiesti pret grafika asīm. Mūs interesē tikai līniju taisnās daļas (pirms piesātinājuma) - acīmredzot tās simbolizē signāla lineāru pastiprināšanos, tas ir, kad vadības strāva mainās vairākas reizes, kolektora strāva (spriegums slodzē) mainīsies par tāda pati summa.

Analogā viļņu forma ir parādīta attēlā iepriekš (pa labi). Kā redzams no grafika, signāla amplitūda pastāvīgi pulsē attiecībā pret noteiktu vidējo spriegumu Uav, un tā var vai nu palielināties, vai samazināties. Bet bipolārais tranzistors reaģē tikai uz ieejas sprieguma (vai drīzāk strāvas) pieaugumu. Secinājums: jums jāpārliecinās, ka tranzistors ir nedaudz atvērts pat pie minimālās ieejas signāla amplitūdas. Ar vidējo amplitūdu Uav tas atvērsies nedaudz vairāk, un ar maksimālo Umax tas atvērsies pēc iespējas vairāk. Bet tajā pašā laikā tai nevajadzētu pāriet piesātinājuma režīmā (skatīt attēlu iepriekš) - šajā režīmā izejas strāva pārstāj būt lineāri atkarīga no ieejas strāvas, kā rezultātā rodas nopietni signāla kropļojumi.

Apskatīsim vēlreiz analogā signāla formu. Tā kā gan ieejas signāla maksimālā, gan minimālā amplitūda attiecībā pret vidējo ir aptuveni vienāda pēc lieluma (un pretēja zīmē), mums ir jāpieliek tāda līdzstrāva (novirzes strāva - Icm) uz tranzistora pamatni, lai pie “vidējā” sprieguma pie ieejas tranzistors ir atvērts tieši uz pusi. Tad, kad ieejas strāva samazinās, tranzistors aizvērsies un kolektora strāva samazināsies, un, palielinoties ieejas strāvai, tas atvērsies vēl vairāk.

Lauka efekta tranzistori iesācēju radioamatieru praksē

Šis raksts ir paredzēts sadaļai "Radioamatieris iesācējiem". Ilgi pirms V. Andrjuškeviča raksta “Lauktranzistoru parametru mērīšana” parādījās Radio žurnālā Nr. 9 – 2007, vadoties pēc tiem pašiem principiem un mērķiem, es izgatavoju ierīci, kas līdzīga rakstā aprakstītajai, bet, viedoklis, daudz vienkāršāks ķēdes dizainā un tehnoloģiski. Es domāju, ka iesācēju radio amatieri to novērtēs. Savukārt V. Andrjuškeviča iekārta ir precīzāka un daudzpusīgāka, radīta uz modernāka elementu bāzes, ar labām ergonomiskām īpašībām, vārdu sakot - augstāka līmeņa.

Savulaik autors saskārās ar problēmu izvēlēties parastos lauka efekta tranzistorus (FET) uzstādīšanai noteiktās pastiprinātāju, avota sekotāju, mikseru uc ķēdēs. Izmantojot labi zināmas standarta shēmas FET parametru mērīšanai un, pārliecinoties par izmērīto parametru vērtību lielo izkliedi, tika nolemts salikt visvienkāršāko kombinēto ierīci radioamatieru praksē visbiežāk izmantoto parametru mērīšanai: drenāžas strāva, atslēgšanas spriegums, slīpums.

Pirmkārt, neliela teorija. Tas tiek pasniegts tikai turpmākai praktiskai pielietošanai un ierīces darbības izpratnei, un nekas vairāk. Tāpēc PT darbības fizika un daži teorētiskie noteikumi ir izlaisti. Tiek uzsvērts piemēroto noteikumu praktiskais aspekts. Ceru, ka iesācējiem radioamatieriem īss iekārtas darbības apraksts būs noderīgs un pielietojams īsta dizaina izveidē.

Pārvades (vadības) raksturlielums lauka efekta tranzistoriem ar vadītājs p-n- pāreja.

Zemāk redzamajā attēlā parādīta ķēde lauka tranzistora iztukšošanas strāvas mērīšanai. Apzīmējumā: vārti - z, noteka - s, avots - i. Papildus drenāžas strāvai vissvarīgākais PT raksturlielums ir atslēgšanas spriegums Uots. Tas ir spriegums starp vārtiem un avotu (Uzi), pie kura drenāžas strāva ir gandrīz 0, lai gan to parasti ņem pie 10 μA.

Ja Uzi ir vienāds ar 0, tad līdzstrāvas drenāžas strāva būs maksimālā un tiek saukta par piesātinājuma strāvu vai pilna atvērtā kanāla strāvu vai sākotnējo drenāžas strāvu. Apzīmēts Ir.sākums. (dažreiz Iс.о).

Ja uz PT vārtiem tiek pielikts nobīdes spriegums (pazīstams arī kā Uzi, 1. attēlā tas ir 1,5 V akumulators), un tas atspoguļo Uots uz abscisas un Is.init. un citas drenāžas strāvas vērtības pie dažādiem Uzi (pārvietojums), tad varat izveidot līkni, ko sauc strāvas-sprieguma raksturlielums PT. Tādējādi, kā redzams no grafika, Ic ir atkarīgs no Uots vērtības.

Raksturlieluma (S) slīpuma noteikšana ar samontēta ķēde(1. att.) tiek veikta pēc formulas:

S = Is.start – Iс/Uз., kur Ic ir izvēlētā optimālā drenāžas strāva, pie kuras darbosies PT.

Uz tā taisnā posma, kas Vienmēr kas atrodas grafikā no 0 līdz Uots./2 vērtībai un tiek izsaukts kvadrātveida, izvēlieties drenāžas strāvu Ic, pie kuras PT darbosies visefektīvāk un neradīs nelineārus kropļojumus standarta lineārā pastiprinātāja ķēdes darbībā (3. att.). Parasti tas ir puse kvadrātveida: Uref./2, tad Uzi būs aptuveni vienāds ar Uref./4.

Praksē Uzi ir vienāds ar sprieguma kritumu pāri Rн (Un). Tas ir, jūs varat izvēlēties optimālo strāvu Ic no līknes S un pēc tam noteikt Uzi (atsauces grāmatās ir atbilstoši grafiki - S atkarība no Ic un Uzi, un otrādi). Tālāk saskaņā ar Oma likumu nosaka Rн, kas jāievieto PT lineārā pastiprinātāja avota ķēdē. Pieņemsim, ka ir izvēlēts Ic = 6mA un no datiem par S raksturlielumu Uzi = Un = 0,7 v. Tad Rн = Un/Iс = 0,7 v/0,006 A = 116 omi.

Ir iespējama arī cita iespēja: zinot pēc Uots raksturlielumiem vai mērījumiem. jūs varat noteikt Uzi (=1/4 Uots.) un pēc tam, izmantojot grafiku S, noteikt Ic un pēc tam Rн vērtību.

Darbojošā līdzstrāvas pastiprinātājā var izmērīt Un (sprieguma kritumu pāri Rн) bez atlodēšanas un, zinot Rн nominālvērtību no ķēdes, aprēķināt Iс. Piemēram, Ic = Un/Rn = 0,7 v/116 omi = 0,006 A (6 mA). Salīdzinot iegūtos datus ar tabulas datiem, ir iespējams izvēlēties Rн optimālajam Ic.

Uots noteikšana. varbūt pēc diagrammas 4. att.

Tā kā Ic ir atkarīgs no Uzi, S raksturlielums var mainīties (shift). Tas mainās arī tad, kad PT tiek pakļauts apkārtējās vides temperatūrai. Lai nokļūtu termostabilā punktā, izvēlieties Uzi = Uots. - 0,63 V. Praksē reāliem PT pie fiksēta Uzi Ic svārstās no 0,1 līdz 0,5 mA (atsauces literatūrā ir atbilstoši šī pārneses raksturlieluma grafiki).

Līdzstrāvas strāvas-sprieguma raksturlielumiem Usi ir diapazonā līdz Usi.us. - drenāžas avota piesātinājuma spriegums un parasti nepārsniedz 2v (KP303 un dažreiz vairāk citiem PT). Šo īpašību sauc brīvdiena.

Ierīces shēma un darbība.

Ierīces faktiskā ķēde PT parametru mērīšanai neatšķiras no iepriekš minētajām shēmām Ic un Uots mērīšanai. Vienkārši ierīce ir kļuvusi universālāka, sava veida statīvs PT parametru mērīšanai.

Kad ir zināms Ic (vēlams, optimāls, no atsauces grāmatām), vispirms tiek noteikts Ic.initial. Lai to izdarītu, iestatiet PT kanāla veidu ar slēdžiem SA2 un SA3 ("n – p kanāls"), un slēdzis SA4 ("Parametrs") ir iestatīts pozīcijā "Is.start". XT2 spailēm ir pievienots mikroampermetrs (multimetrs). Savienojot PT ar sloksni ar XT4 spailēm, ieslēdziet ierīci, nospiediet pogu SB1 “Measurement” un izlasiet Is.start.

Pēc tam Ic nosaka, pārvietojot slēdzi SA4 pozīcijā “Ic”. Ar šo rezistoru R2 (“Set Uzi”) tie maina (šī rezistora mērogā) Uots. no vērtības, pie kuras drenāžas strāva būs minimāla (apmēram 10 μA), līdz vērtībai, kas ir tuvu ¼ Uots. Mikroampermetrs parādīs Ic: kopā ar Uzi vērtību grafikā tie veido punktu līknes kvadrātiskajā griezumā. Tad aprēķina PT raksturlieluma (S) slīpumu:

S = Ic.init - Ic/Uzi, kur Uzi =1/4Uots (empīriski izvēlēta attiecība).

Vispirms varat noteikt Uots. (slēdzis SA4 attiecīgajā pozīcijā), šo vērtību dala ar 4, iegūstot Uzi un pēc šī Ic saskaņā ar grafiku.

Mērot Uots. (kad multimetrs ir savienots ar voltmetra spailēm), ir svarīgi, ja izmantojat to pašu multimetru, neaizmirstiet savienot mili(mikro)ampērmetra XT2 spailes ar džemperi S1.

Usi parasti ir vienāds ar 10 v. Ierīcē to var mainīt, jo uzziņu grāmatās dažreiz ir sniegti grafiki par strāvas-sprieguma raksturlielumiem pie citiem spriegumiem. To pašu var teikt par Uzi - tā vērtību var mainīt. Šiem nolūkiem tiek izmantoti regulējami pozitīvā un negatīvā sprieguma stabilizatori, kurus izmanto, lai darbinātu līdzstrāvas drenāžas ķēdi no 2 līdz 15 V un vārtu ķēdi no 0 līdz -5 V. Dažreiz, mērot 2 vārtu FET parametrus, otrajiem vārtiem ir jāpieliek pozitīvs spriegums. Šim nolūkam ierīcei ir slēdzis SA2.2, kas maina no nobīdes stabilizatora saņemtā sprieguma polaritāti uz pretējo. Faktiski tas ir vienīgais iemesls, kāpēc šis slēdzis nav apvienots ar kanāla tipa slēdzi. Termināli “K” uz XT4 sloksnes var izmantot (vai papildus uzstādīt citu), lai pievienotu otrus vārtus, savienojot tos ar nobīdes sprieguma stabilizatora izeju (nav parādīts diagrammā).

Sprieguma regulatori ir jākalibrē - tad nav nepieciešams izmantot papildu spailes un instrumentus Usi un Uzi mērīšanai. Lai mērījumu laikā netiktu nomainītas multimetra zondes, spailes XT2 un XT3 ir savienotas ķēdē caur attiecīgajiem diožu tiltiem, un barošanas spriegumu polaritāte tiek mainīta, izmantojot slēdzi SA2. Pašas sprieguma vērtības ir jāiestata, kā norādīts atsauces grāmatās.

Bieži var dzirdēt par PT bojājuma briesmām. statiskā elektrība inducēts no barošanas avota caur barošanas bloku (arī no lodāmura, no rokām, apģērba utt.). Protams, ir optimāli ierīci darbināt no Krona un AA elementa, savukārt PT bojājuma risks tīkla statikas dēļ ir minimāls. Un, ja norādīto bateriju spriegumi ir pietiekami mazjaudas līdzstrāvas mērīšanai, tad tas ir jādara - ievietojiet šīs divas baterijas ierīcē. No otras puses, mana praktiskā pieredze ar ražoto ierīci nekad nav novedusi pie PT bojājumiem. Acīmredzot to veicināja noteiktas konstrukcijas īpašības un atbilstība parastajiem noteikumiem, strādājot ar lauka efekta tranzistoriem. Transformators T1 izmanto teflona savstarpējo tinumu izolāciju, izmantojot SB1 “Mērīšana” pogu, strāvas padeve līdzstrāvai, kas savienota ar ierīci ķēdē. Starp citu, šai ierīcei vispieejamākais un piemērotākais transformators sekundāro tinumu sprieguma ziņā ir TVK-70L2.

Vienkāršākais noteikums ir tāds, ka PT spailēm pirms un pēc savienojuma ar ierīces spailēm vienmēr jābūt īssavienojumam (ap tranzistora pamatnes spailēm ir vairāki mīkstas alvas tievas stieples pagriezieni). Veicot mērījumus, vads tiek dabiski noņemts.

Ierīce ir uzstādīta vecā AVO-63 korpusā, kur bija iespējams ievietot barošanas avotu un izmantot standarta rādītāja mērgalvu. Izskats Ierīce parādīta 6. att. Pārbaudītā PT spailes ir savienotas ar savienotāju īsa kabeļa galā no personālā datora barošanas avota.

Noslēgumā jāatzīmē, ka iepriekš minētā diagramma nav dogma, un, to ieviešot īstā radioamatieru ierīcē, ir daudz iespēju un iespēju mainīt shēmu un dizainu.

Vasilijs Konoņenko (RA0CCN).

Tranzistors, tāpat kā diode, ir balstīts uz p-n fenomens pāreja. Tie, kas vēlas, var atsvaidzināt atmiņu par tajā notiekošo procesu fiziku vai.

Nepieciešamie paskaidrojumi ir sniegti, ķersimies pie lietas.

Tranzistori. Definīcija un vēsture

Tranzistors- elektroniska pusvadītāju ierīce, kurā strāvu divu elektrodu ķēdē kontrolē trešais elektrods. (transistors.ru)

Ļoti ātri tranzistori nomainīja vakuuma lampas dažādās elektroniskās ierīcēs. Šajā sakarā šādu ierīču uzticamība ir palielinājusies, un to izmērs ir ievērojami samazinājies. Un līdz pat šai dienai, lai cik “sarežģīta” būtu mikroshēma, tajā joprojām ir daudz tranzistoru (kā arī diodes, kondensatori, rezistori utt.). Tikai ļoti mazi.

Starp citu, sākotnēji “tranzistori” bija rezistori, kuru pretestību varēja mainīt, izmantojot pielietotā sprieguma daudzumu. Ja ignorējam procesu fiziku, tad mūsdienu tranzistoru var attēlot arī kā pretestību, kas atkarīga no tam piegādātā signāla.

Kāda ir atšķirība starp lauka efekta un bipolārajiem tranzistoriem? Atbilde slēpjas viņu nosaukumos. Bipolārā tranzistorā lādiņa pārnešana ietver Un elektroni, Un caurumi (“encore” - divas reizes). Un laukā (aka vienpolārais) - vai elektroni, vai caurumiem.

Arī šāda veida tranzistori atšķiras lietošanas jomās. Bipolāri tiek izmantoti galvenokārt analogajā tehnoloģijā, bet lauka - digitālajā tehnoloģijā.

Un visbeidzot: jebkura tranzistoru galvenā pielietojuma joma- vāja signāla nostiprināšana papildu barošanas avota dēļ.

Bipolārais tranzistors. Darbības princips. Galvenās iezīmes

Pirms apsvērt tranzistoru darbības fiziku, ieskicēsim vispārējo problēmu.


Tas ir šāds: starp emitētāju un kolektoru plūst spēcīga strāva ( kolektora strāva), un starp emitētāju un bāzi ir vāja vadības strāva ( bāzes strāva). Kolektora strāva mainīsies atkarībā no bāzes strāvas izmaiņām. Kāpēc?
Apskatīsim tranzistora p-n krustojumus. Ir divi no tiem: emitētājs-bāze (EB) un bāzes kolektors (BC). Tranzistora aktīvajā darbības režīmā pirmais no tiem ir savienots ar priekšējo nobīdi, bet otrais ar apgriezto nobīdi. Kas notiek p-n krustojumos? Lai iegūtu lielāku noteiktību, mēs apsvērsim n-p-n tranzistoru. Attiecībā uz p-n-p viss ir līdzīgi, tikai vārds "elektroni" ir jāaizstāj ar "caurumiem".

Tā kā EB krustojums ir atvērts, elektroni viegli “skrien pāri” uz pamatni. Tur tie daļēji pārkombinējas ar caurumiem, bet O Lielākajai daļai no tiem mazā pamatnes biezuma un zemā dopinga dēļ izdodas sasniegt bāzes-kolektora pāreju. Kas, kā mēs atceramies, ir apgriezti neobjektīvs. Un tā kā elektroni bāzē ir mazākuma lādiņu nesēji, pārejas elektriskais lauks palīdz viņiem to pārvarēt. Tādējādi kolektora strāva ir tikai nedaudz mazāka par emitētāja strāvu. Tagad vērojiet savas rokas. Ja palielināsit bāzes strāvu, EB pāreja atvērsies vairāk, un vairāk elektronu var izslīdēt starp emitētāju un kolektoru. Un tā kā kolektora strāva sākotnēji ir lielāka par bāzes strāvu, šīs izmaiņas būs ļoti, ļoti pamanāmas. Tādējādi vājais signāls, kas saņemts bāzē, tiks pastiprināts. Vēlreiz lielas kolektora strāvas izmaiņas ir proporcionālas nelielas bāzes strāvas izmaiņas.

Atceros, ka bipolārā tranzistora darbības princips manam klasesbiedram tika skaidrots, izmantojot ūdens krāna piemēru. Ūdens tajā ir kolektora strāva, un bāzes vadības strāva ir tas, cik daudz mēs pagriežam pogu. Pietiek ar nelielu spēku (vadības darbību), lai palielinātu ūdens plūsmu no krāna.

Papildus aplūkotajiem procesiem tranzistora p-n krustojumos var rasties vairākas citas parādības. Piemēram, ar spēcīgu sprieguma pieaugumu bāzes kolektora krustojumā, trieciena jonizācijas dēļ var sākties lavīnas lādiņa pavairošana. Un kopā ar tuneļa efektu tas vispirms radīs elektrisku bojājumu un pēc tam (palielinoties strāvai) termisku bojājumu. Tomēr termiskais sabrukums tranzistorā var notikt bez elektriskās pārrāvuma (t.i., nepalielinot kolektora spriegumu līdz pārrāvuma spriegumam). Tam pietiks ar vienu pārmērīgu strāvu caur kolektoru.

Vēl viena parādība ir saistīta ar faktu, ka, mainoties spriegumam uz kolektora un emitera krustojuma, mainās to biezums. Un, ja pamatne ir pārāk plāna, var rasties aizvēršanas efekts (tā sauktais pamatnes "punkcija") - savienojums starp kolektora savienojumu un emitera savienojumu. Šajā gadījumā bāzes reģions pazūd un tranzistors pārstāj darboties normāli.

Tranzistora kolektora strāva parastajā tranzistora aktīvajā darbības režīmā ir noteikta reižu lielāka par bāzes strāvu. Šo numuru sauc pašreizējais pieaugums un ir viens no galvenajiem tranzistora parametriem. Tas ir norādīts h21. Ja tranzistors tiek ieslēgts bez slodzes uz kolektoru, tad pie pastāvīga kolektora-emitera sprieguma tiks iegūta kolektora strāvas attiecība pret bāzes strāvu. statiskās strāvas pastiprinājums. Tas var būt vienāds ar desmitiem vai simtiem vienību, taču ir vērts ņemt vērā faktu, ka reālās shēmās šis koeficients ir mazāks tāpēc, ka, ieslēdzot slodzi, kolektora strāva dabiski samazinās.

Otrs svarīgais parametrs ir tranzistora ieejas pretestība. Saskaņā ar Oma likumu tā ir sprieguma attiecība starp bāzi un emitētāju pret bāzes vadības strāvu. Jo lielāks tas ir, jo zemāka ir bāzes strāva un lielāks pastiprinājums.

Trešais bipolārā tranzistora parametrs ir sprieguma pieaugums. Tas ir vienāds ar izejas (emitāra-kolektora) un ieejas (bāzes-emitera) mainīgo spriegumu amplitūdas vai efektīvo vērtību attiecību. Tā kā pirmā vērtība parasti ir ļoti liela (vienības un desmitiem voltu), bet otrā ir ļoti maza (desmitdaļas voltu), šis koeficients var sasniegt desmitiem tūkstošu vienību. Ir vērts atzīmēt, ka katram bāzes vadības signālam ir savs sprieguma pieaugums.

Ir arī tranzistoriem frekvences reakcija, kas raksturo tranzistora spēju pastiprināt signālu, kura frekvence tuvojas pastiprināšanas frekvencei. Fakts ir tāds, ka, palielinoties ieejas signāla frekvencei, pastiprinājums samazinās. Tas ir saistīts ar faktu, ka galveno fizisko procesu norises laiks (nesēju kustības laiks no emitētāja uz kolektoru, barjeras kapacitatīvo savienojumu uzlāde un izlāde) kļūst samērojams ar ieejas signāla maiņas periodu. . Tie. tranzistoram vienkārši nav laika reaģēt uz izmaiņām ieejas signālā un kādā brīdī vienkārši pārstāj to pastiprināt. Biežumu, kādā tas notiek, sauc robeža.

Arī bipolārā tranzistora parametri ir:

• reversās strāvas kolektors-emiters
• laikā
• reversā kolektora strāva
• maksimālā pieļaujamā strāva

Nosacīti n-p-n apzīmējums Un pnp tranzistori Tie atšķiras tikai bultiņas virzienā, kas norāda emitētāju. Tas parāda, kā strāva plūst noteiktā tranzistorā.

Bipolārā tranzistora darbības režīmi

1. Apgrieztais aktīvais režīms. Šeit BC pāreja ir atvērta, bet gluži pretēji, EB ir slēgta. Pastiprināšanas īpašības šajā režīmā, protams, ir sliktākas nekā jebkad agrāk, tāpēc tranzistori šajā režīmā tiek izmantoti ļoti reti.
2. Piesātinājuma režīms. Abas pārejas ir atvērtas. Attiecīgi kolektora un emitētāja galvenie lādiņu nesēji “skrien” uz bāzi, kur aktīvi rekombinējas ar tās galvenajiem nesējiem. Tā rezultātā rodas lādiņnesēju pārpalikums, pamatnes un p-n savienojumu pretestība samazinās. Tāpēc ķēdi, kas satur tranzistoru piesātinājuma režīmā, var uzskatīt par īssavienojumu, un pašu šo radioelementu var attēlot kā ekvipotenciālu punktu.
3. Nogriešanas režīms. Abas tranzistora pārejas ir slēgtas, t.i. galveno lādiņnesēju strāva starp emitētāju un kolektoru apstājas. Mazākuma lādiņu nesēju plūsmas rada tikai nelielas un nekontrolējamas termiskās pārejas strāvas. Pamatnes nabadzības un pāreju ar lādiņnesējiem dēļ to pretestība stipri palielinās. Tāpēc bieži tiek uzskatīts, ka tranzistors, kas darbojas izslēgšanas režīmā, ir atvērta ķēde.
4. Barjeras režīmsŠajā režīmā bāze ir tieši vai caur zemu pretestību savienota ar kolektoru. Kolektora vai emitera ķēdē ir iekļauts arī rezistors, kas nosaka strāvu caur tranzistoru. Tas rada ekvivalentu diodes ķēdei ar rezistoru virknē. Šis režīms ir ļoti noderīgs, jo ļauj ķēdei darboties gandrīz jebkurā frekvencē, plašā temperatūras diapazonā un ir mazprasīgs pret tranzistoru parametriem.

Bipolāru tranzistoru komutācijas shēmas

Tā kā tranzistoram ir trīs kontakti, tad vispārējs gadījums Strāva tai jāpiegādā no diviem avotiem, kas kopā rada četras izejas. Tāpēc vienam no tranzistora kontaktiem ir jāpiegādā vienādas zīmes spriegums no abiem avotiem. Un atkarībā no tā, kāda veida kontakts tas ir, ir trīs shēmas bipolāro tranzistoru savienošanai: ar kopējo emitētāju (CE), kopējo kolektoru (OC) un kopējo bāzi (CB). Katram no tiem ir gan priekšrocības, gan trūkumi. Izvēle starp tiem tiek veikta atkarībā no tā, kuri parametri mums ir svarīgi un kurus var upurēt.

Savienojuma ķēde ar kopējo emitētāju

Bet papildus visiem labumiem OE shēmai ir arī ievērojams trūkums. Tas ir saistīts ar faktu, ka frekvences un temperatūras pieaugums ievērojami pasliktina tranzistora pastiprināšanas īpašības. Tādējādi, ja tranzistors ir jādarbojas plkst augstās frekvences, tad labāk ir izmantot citu komutācijas ķēdi. Piemēram, ar kopīgu bāzi.

Savienojuma shēma ar kopīgu pamatni

Kopējās bāzes shēmā signāla fāze netiek invertēta, un trokšņu līmenis augstās frekvencēs tiek samazināts. Bet, kā jau minēts, tā pašreizējais ieguvums vienmēr ir nedaudz mazāks par vienotību. Tiesa, sprieguma pieaugums šeit ir tāds pats kā ķēdē ar kopēju emitētāju. Kopējās bāzes shēmas trūkumi ietver arī nepieciešamību izmantot divus barošanas avotus.

Savienojuma shēma ar kopējo kolektoru

Atgādināšu, ka negatīvā atgriezeniskā saite ir tāda atgriezeniskā saite, kurā izejas signāls tiek padots atpakaļ uz ieeju, tādējādi samazinot ieejas signāla līmeni. Tādējādi automātiska regulēšana notiek, ja ieejas signāla parametri nejauši mainās

Strāvas pastiprinājums ir gandrīz tāds pats kā kopējā emitera ķēdē. Bet sprieguma pieaugums ir mazs (šīs ķēdes galvenais trūkums). Tā tuvojas vienotībai, bet vienmēr ir mazāka par to. Tādējādi jaudas pieaugums ir vienāds tikai ar dažiem desmitiem vienību.

Kopējā kolektora shēmā starp ieejas un izejas spriegumu nav fāzes nobīdes. Tā kā sprieguma pieaugums ir tuvu vienībai, izejas spriegums fāze un amplitūda sakrīt ar ievadi, t.i., atkārto to. Tāpēc šādu ķēdi sauc par emitera sekotāju. Emitētājs - jo izejas spriegums tiek noņemts no emitētāja attiecībā pret kopējo vadu.

Šo savienojumu izmanto, lai saskaņotu tranzistora pakāpes vai ja ieejas signāla avotam ir augsta ieejas pretestība (piemēram, pjezoelektriskais noņēmējs vai kondensatora mikrofons).

Divi vārdi par kaskādēm

Var būt nepieciešams arī tranzistors ar labu jutību un tajā pašā laikā labu pastiprinājumu. Šādos gadījumos tiek izmantota jutīga, bet mazjaudas tranzistora (attēlā VT1) kaskāde, kas kontrolē jaudīgāka biedra barošanu (attēlā VT2).

Citi bipolāro tranzistoru pielietojumi

Marķēšana

Ir bipolāri tranzistori. Komutācijas shēmas ir atkarīgas no tā, kāda veida vadītspēja tām ir (caurumu vai elektronisko) un no funkcijām, ko tās veic.

Klasifikācija

Tranzistori ir sadalīti grupās:

1. Pēc materiāliem: visbiežāk izmanto gallija arsenīdu un silīciju.
2. Pēc signāla frekvences: zema (līdz 3 MHz), vidēja (līdz 30 MHz), augsta (līdz 300 MHz), īpaši augsta (virs 300 MHz).
3. Pēc maksimālās izkliedes jaudas: līdz 0,3 W, līdz 3 W, vairāk nekā 3 W.
4. Pēc ierīces veida: trīs savienoti pusvadītāju slāņi ar mainīgām izmaiņām tiešās un reversās piemaisījumu vadīšanas metodēs.

Kā darbojas tranzistori?

Tranzistora ārējais un iekšējais slānis ir savienoti ar barošanas elektrodiem, ko attiecīgi sauc par emitētāju, kolektoru un bāzi.

Izstarotājs un kolektors neatšķiras viens no otra pēc vadītspējas veidiem, bet leģēšanas pakāpe ar piemaisījumiem pēdējā ir daudz zemāka. Tas nodrošina pieļaujamā izejas sprieguma palielināšanos.

Pamatnei, kas ir vidējais slānis, ir augsta pretestība, jo tā ir izgatavota no viegli leģēta pusvadītāja. Tam ir ievērojams kontakta laukums ar kolektoru, kas uzlabo siltuma noņemšanu, kas rodas krustojuma reversās novirzes dēļ, kā arī atvieglo mazākuma nesēju - elektronu - pāreju. Lai gan pārejas slāņi ir balstīti uz to pašu principu, tranzistors ir asimetriska ierīce. Mainot ārējo slāņu atrašanās vietas ar vienādu vadītspēju, nav iespējams iegūt līdzīgus pusvadītāju ierīces parametrus.

Komutācijas ķēdes spēj to uzturēt divos stāvokļos: tas var būt atvērts vai aizvērts. Aktīvajā režīmā, kad tranzistors ir ieslēgts, krustojuma emitera novirze tiek veikta virzienā uz priekšu. Lai to vizuāli apsvērtu, piemēram, uz pusvadītāju triodes n-p-n tips, tai jāpiegādā spriegums no avotiem, kā parādīts attēlā zemāk.

Robeža pie otrā kolektora krustojuma ir slēgta, un caur to nedrīkst plūst strāva. Bet praksē notiek pretējais pāreju tuvuma viena otrai un to savstarpējās ietekmes dēļ. Tā kā akumulatora “mīnuss” ir savienots ar emitētāju, atvērtais savienojums ļauj elektroniem iekļūt bāzes zonā, kur tie daļēji rekombinējas ar caurumiem - lielāko daļu nesēju. Veidojas bāzes strāva I b. Jo spēcīgāks tas ir, jo proporcionāli lielāka ir izejas strāva. Pastiprinātāji, kas izmanto bipolārus tranzistorus, darbojas pēc šī principa.

Caur bāzi notiek tikai elektronu difūzijas kustība, jo tur nedarbojas elektriskā lauks. Sakarā ar nenozīmīgo slāņa biezumu (mikroniem) un lielo negatīvi lādēto daļiņu izmēru, gandrīz visas no tām iekrīt kolektora zonā, lai gan bāzes pretestība ir diezgan augsta. Tur tos ievelk pārejas elektriskais lauks, kas veicina to aktīvo pārnesi. Kolektora un emitera strāvas ir gandrīz vienādas viena ar otru, ja neņem vērā nelielu lādiņu zudumu, ko izraisa rekombinācija bāzē: I e = I b + I c.

Tranzistora parametri

1. Pastiprinājuma koeficienti spriegumam U eq /U be un strāvai: β = I līdz /I b (faktiskās vērtības). Parasti β koeficients nepārsniedz 300, bet var sasniegt 800 vai vairāk.
2. Ievades pretestība.
3. Frekvences reakcija ir tranzistora veiktspēja līdz noteiktai frekvencei, virs kuras tajā esošie pārejas procesi neseko piegādātā signāla izmaiņām.

Bipolārais tranzistors: komutācijas shēmas, darbības režīmi

Darbības režīmi atšķiras atkarībā no ķēdes montāžas veida. Signāls ir jāpieliek un jānoņem divos punktos katrā gadījumā, un ir pieejami tikai trīs spailes. No tā izriet, ka vienam elektrodam vienlaikus jāpieder pie ieejas un izejas. Šādi tiek ieslēgti jebkuri bipolāri tranzistori. Pārslēgšanas shēmas: OB, OE un OK.

1. Shēma ar OK

Savienojuma ķēde ar kopējo kolektoru: signāls tiek piegādāts rezistoram RL, kas arī ir iekļauts kolektora ķēdē. Šo savienojumu sauc par kopējo kolektoru ķēdi.

Šī opcija rada tikai strāvas pastiprinājumu. Emitera sekotāja priekšrocība ir augstas ieejas pretestības (10-500 kOhm) izveidošana, kas ļauj ērti saskaņot posmus.

2. Shēma ar OB

Savienojuma shēma bipolāram tranzistoram ar kopēju bāzi: ienākošais signāls ieplūst caur C 1, un pēc pastiprināšanas tas tiek noņemts izejas kolektora ķēdē, kur ir kopīgs bāzes elektrods. Šajā gadījumā tiek izveidots sprieguma pieaugums, kas ir līdzīgs darbam ar OE.

Trūkums ir zemā ieejas pretestība (30-100 omi), un ķēde ar OB tiek izmantota kā oscilators.

3. Shēma ar OE

Daudzos gadījumos, kad tiek izmantoti bipolāri tranzistori, komutācijas ķēdes pārsvarā tiek veidotas ar kopēju emitētāju. Barošanas spriegums tiek piegādāts caur slodzes rezistoru RL, un ārējā barošanas avota negatīvais pols ir savienots ar emitētāju.

Mainīgais signāls no ieejas nonāk pie emitētāja un bāzes elektrodiem (V in), un kolektora ķēdē tā vērtība kļūst lielāka (V CE). Ķēdes galvenie elementi: tranzistors, rezistors RL un pastiprinātāja izejas ķēde ar ārējo jaudu. Palīgelements: kondensators C 1, kas novērš caurbraukšanu DC piegādātā ieejas signāla ķēdē un rezistoru R 1, caur kuru atveras tranzistors.

Kolektora ķēdē spriegumi pie tranzistora izejas un rezistora R L kopā ir vienādi ar EMF vērtību: V CC = I C R L + V CE.

Tādējādi neliels signāls V in ieejā nosaka likumu tiešā barošanas sprieguma maiņai uz maiņspriegumu vadāmā tranzistora pārveidotāja izejā. Ķēde nodrošina ieejas strāvas palielināšanos par 20-100 reizēm un spriegumu 10-200 reizes. Attiecīgi arī jauda palielinās.

Ķēdes trūkums: zema ieejas pretestība (500-1000 omi). Šī iemesla dēļ rodas problēmas, veidojot izejas pretestību 2-20 kOhm.

Sekojošās diagrammas parāda, kā darbojas bipolārais tranzistors. Ja netiks veikti papildu pasākumi, to darbību lielā mērā ietekmēs ārējās ietekmes, piemēram, pārkaršana un signāla frekvence. Arī emitera zemējums rada nelineārus kropļojumus izejā. Lai palielinātu darbības uzticamību, ķēde ir pievienota atsauksmes, filtri utt. Šajā gadījumā pastiprinājums samazinās, bet ierīce kļūst efektīvāka.

Darbības režīmi

Tranzistora funkcijas ietekmē pievienotā sprieguma vērtība. Visus darbības režīmus var parādīt, ja tiek izmantota iepriekš parādītā shēma bipolārā tranzistora savienošanai ar kopēju emitētāju.

1. Nogriešanas režīms

Šis režīms tiek izveidots, kad sprieguma vērtība V BE samazinās līdz 0,7 V. Šajā gadījumā emitera pāreja aizveras un nav kolektora strāvas, jo bāzē nav brīvu elektronu. Tādējādi tranzistors tiek izslēgts.

2. Aktīvais režīms

Ja bāzei tiek pielikts pietiekams spriegums, lai ieslēgtu tranzistoru, atkarībā no pastiprinājuma lieluma parādās neliela ieejas strāva un palielinās izejas strāva. Tad tranzistors darbosies kā pastiprinātājs.

3. Piesātinājuma režīms

Režīms atšķiras no aktīvā ar to, ka tranzistors pilnībā atveras un kolektora strāva sasniedz maksimālo iespējamo vērtību. To var palielināt, tikai mainot pielietoto EMF vai slodzi izejas ķēdē. Mainoties bāzes strāvai, kolektora strāva nemainās. Piesātinājuma režīmu raksturo fakts, ka tranzistors ir ārkārtīgi atvērts, un šeit tas kalpo kā slēdzis ieslēgtā stāvoklī. Shēmas bipolāro tranzistoru ieslēgšanai, apvienojot izslēgšanas un piesātinājuma režīmus, ļauj ar to palīdzību izveidot elektroniskus slēdžus.

Visi darbības režīmi ir atkarīgi no grafikā parādīto izvades raksturlielumu rakstura.

Tos var skaidri parādīt, ja ir samontēta ķēde bipolārā tranzistora ieslēgšanai ar OE.

Ja uz ordinātu un abscisu asīm attēlosiet segmentus, kas atbilst maksimālajai iespējamajai kolektora strāvai un barošanas sprieguma vērtībai V CC, un pēc tam savienosiet to galus vienu ar otru, jūs iegūsit slodzes līniju (sarkanu). To raksturo izteiksme: I C = (V CC - V CE)/R C. No attēla izriet, ka darbības punkts, kas nosaka kolektora strāvu IC un spriegumu V CE, nobīdīsies pa slodzes līniju no apakšas uz augšu, palielinoties bāzes strāvai I V.

Laukums starp V CE asi un pirmo izejas raksturlīkni (ēnotu), kur I B = 0, raksturo nogriešanas režīmu. Šajā gadījumā apgrieztā strāva I C ir niecīga, un tranzistors ir aizvērts.

Augstākais raksturlielums punktā A krustojas ar tiešo slodzi, pēc kura, tālāk palielinoties I B, kolektora strāva vairs nemainās. Piesātinājuma zona diagrammā ir iekrāsotais laukums starp I C asi un stāvāko raksturlielumu.

Kā tranzistors darbojas dažādos režīmos?

Tranzistors darbojas ar mainīgiem vai nemainīgiem signāliem, kas nonāk ieejas ķēdē.

Bipolārais tranzistors: komutācijas shēmas, pastiprinātājs

Lielākoties tranzistors kalpo kā pastiprinātājs. Mainīgs signāls ieejā izraisa tā izejas strāvas izmaiņas. Šeit jūs varat izmantot shēmas ar OK vai ar OE. Signālam nepieciešama slodze izejas ķēdē. Parasti rezistors tiek izmantots izejas kolektora ķēdē. Ja tas ir pareizi izvēlēts, izejas spriegums būs ievērojami lielāks par ieeju.

Laika diagrammās ir skaidri redzama pastiprinātāja darbība.

Kad impulsa signāli tiek pārveidoti, režīms paliek tāds pats kā sinusoidālajiem signāliem. To harmonisko komponentu pārveidošanas kvalitāti nosaka tranzistoru frekvences raksturlielumi.

Darbība pārslēgšanas režīmā

Paredzēts bezkontakta savienojumu ieslēgšanai elektriskās ķēdes. Princips ir mainīt tranzistora pretestību pa soļiem. Bipolārais tips ir diezgan piemērots atslēgas ierīces prasībām.

Secinājums

Pusvadītāju elementus izmanto elektrisko signālu pārveidošanas shēmās. Universālās iespējas un liela klasifikācija ļauj plaši izmantot bipolāros tranzistorus. Komutācijas shēmas nosaka to funkcijas un darbības režīmus. Daudz kas ir atkarīgs arī no īpašībām.

Bipolāro tranzistoru pamata komutācijas shēmas pastiprina, ģenerē un pārveido ieejas signālus, kā arī pārslēdz elektriskās ķēdes.