Bipolarni tranzistori: sklopni sklopovi. Shema uključivanja bipolarnog tranzistora s zajedničkim odašiljačem

Jedna vrsta tri elektrode poluvodičkih uređaja su bipolarni tranzistori. Sheme prebacivanja ovise o vodljivosti (rupe ili elektronske) i obavljenih funkcija.

klasifikacija

Transistori su podijeljeni u skupine:

1. Na materijale se najčešće koriste galijev arsenid i silicij.
2. Prema frekvenciji signala: niska (do 3 MHz), medij (do 30 MHz), visok (do 300 MHz), ultra visok (iznad 300 MHz).
3. Prema maksimalnoj disipaciji snage: do 0,3 W, do 3 W, više od 3 W.
4. Prema vrsti uređaja: tri spojena sloja poluvodiča s izmjeničnim varijacijama izravnih i inverznih metoda provođenja nečistoće.

Kako funkcioniraju tranzistori?

Vanjski i unutarnji slojevi tranzistora su spojeni na dovodne elektrode, nazvane emiter, kolektor i baza.

Emiter i kolektor se ne razlikuju po tipovima provodljivosti, ali stupanj dopiranja s onečišćenima u potonjem je znatno niži. Time se povećava dopušteni izlazni napon.

Baza, koja je srednji sloj, ima veliku otpornost, jer je izrađena od poluvodiča s slabim dopingom. Ima veliko područje kontakta s kolektorom koji poboljšava disipaciju topline zbog obrnutog pristranosti prijelaza, a također olakšava prolaz manjih prijevoznika elektrona. Unatoč činjenici da se prijelazni slojevi temelje na jednom principu, tranzistor je asimetrični uređaj. Kod mijenjanja mjesta ekstremnih slojeva s istom vodljivosti, nemoguće je dobiti analogne parametre poluvodičkog uređaja.

Bipolarni tranzistor sklopni krugovi mogu ga podržati u dva stanja: mogu biti otvoreni ili zatvoreni. U aktivnom načinu rada, kada je tranzistor otvoren, pomak skretnice odašiljača se vrši naprijed. Da bi vizualno to vidjeli, na primjer, na poluvodičkoj triodu tipa npn, trebalo bi ga napajati izvori, kao što je prikazano na donjoj slici.

Granica na drugom spojnom kolektoru je zatvorena, a kroz njega struja ne bi trebala teći. No, u praksi se događa suprotno zbog bliske lokacije međusobnih prijelaza i njihovog međusobnog utjecaja. Budući da je "minus" akumulatora povezana s odašiljačem, otvoreni prijelaz omogućuje elektrone da uđu u baznu zonu gdje se djelomično rekombinacija događa s rupama - glavnim nosačima. Osnovna struja I _{b je formirana} . Što je jači, to je proporcionalnije izlazna struja. Na ovom principu, pojačala djeluju na bipolarnim tranzistorima.

Kroz bazu postoji isključivo difuzijsko kretanje elektrona, jer nema djelovanja električnog polja. Zbog beznačajne debljine sloja (mikrona) i velike vrijednosti gradijenta koncentracije negativno nabijenih čestica, skoro sve njih pada u područje kolektora, iako je otpornost na bazu prilično velika. Tu ih privlače električno polje tranzicije, što pridonosi njihovom aktivnom prijenosu. Kolektora i emiterske struje praktički su međusobno jednake ako zanemarimo neznatan gubitak optužbi uzrokovanih rekombinacijom u bazu: _Ie = I _b + I _k .

Parametri tranzistora

1. Faktori pojačanja napona U _eq / U _b i struja: β = I _k / I _b (stvarne vrijednosti). Obično koeficijent β ne prelazi 300, ali može doseći 800 i više.
2. Otpornost ulaza.
3. Frekvencijski odziv - rad tranzistora na određenu frekvenciju, pri prekoračenju prijelaznih vrijednosti u njemu ne drži korake s promjenama u signalu koji se isporučuje.

Bipolarni tranzistor: sklopni sklopovi, načini rada

Načini rada razlikuju se ovisno o načinu okupljanja sklopa. Signal treba biti hranjen i fotografiran u dvije točke za svaki slučaj, a dostupne su samo tri izlaza. Stoga slijedi da jedna elektroda mora simultano pripadati ulazu i izlazu. To uključuje sve bipolarne tranzistore. Sheme uključivanja: OB, MA i OK.

1. Shema s OK

Shema uključivanja bipolarnog tranzistora s zajedničkim kolektorom: signal se primjenjuje na otpornik RL, koji također ulazi u kolektor kolektora. Ta se veza naziva zajedničkim kolektorom.

Ova opcija stvara tekuću dobit. Prednost odašiljača emitera je stvaranje velikog ulaznog otpora (10-500 kOhm), što ga čini pogodnim za koordiniranje kaskada.

2. shema s OB

Shema uključivanja bipolarnog tranzistora s zajedničkom bazom: dolazni signal se provodi kroz C ₁ , a nakon pojačanja uklanja se u izlazu kolektorskog kruga, gdje je osnovna elektroda uobičajena. U ovom slučaju dobivena je naponska dobit koja je analogna radu s MA.

Nedostatak je mali ulazni otpor (30-100 Ohm), a krug s OB se koristi kao oscilator.

3. Shema s OE

U mnogim slučajevima, kada se koriste bipolarni tranzistori, preklopni krugovi se po mogućnosti rabe s zajedničkim odašiljačem. Opskrbni napon se opskrbljuje kroz otpornik opterećenja RL, a negativni pol vanjske opskrbe povezan je s odašiljačem.

Promjenljivi signal iz ulaza ide na elektrode emitera i baze (V _in ), au kolektoru kolektora postaje već veći (V _CE ). Glavni elementi kruga: tranzistor, otpornik RL i izlazni krug pojačala s vanjskom snagom. Pomoćni: kondenzator C ₁ , koji sprječava strujanje istosmjerne struje u krug ulaznog signala i otpornik R1, kroz koji se otvara tranzistor.

U krugu kolektora, naponi na izlazu tranzistora i otpornika RL su jednaki EMF vrijednosti: V _CC = I _C R _L + V _CE .

Dakle, mali signal V na ulazu postavlja zakon promjene DC napona u AC izlaz kontroliranog pretvornika tranzistora. Krug osigurava povećanje ulazne struje od 20-100 puta, a napon - 10-200 puta. Prema tome, snaga je također povećana.

Nedostatak sklopa: mali ulazni otpor (500-1000 ohms). Zbog toga nastaju problemi u formiranju kaskada pojačanja. Izlazni otpor je 2-20 kΩ.

Gornji dijagrami pokazuju kako funkcionira bipolarni tranzistor. Ako ne poduzmete dodatne mjere, njihovu učinkovitost bit će snažno pod utjecajem vanjskih utjecaja, poput pregrijavanja i frekvencije signala. Također, emiterski tlo stvara nelinearnu izobličenja na izlazu. Da bi se povećala pouzdanost rada, u sklopu su spojeni povratni krugovi, filtri, itd. Istodobno, faktor dobitka se smanjuje, ali uređaj postaje učinkovitiji.

Načini rada

Funkciju tranzistora utječe vrijednost priključenog napona. Svi se načini rada mogu prikazati ako se koristi prethodno uvedeni sklop za uključivanje bipolarnog tranzistora s zajedničkim odašiljačem.

1. Cut-off mod

Ovaj način se stvara kada je vrijednost napona V _BE smanjena na 0,7 V. U tom slučaju spojnica je zatvorena i struja kolektora je odsutna, jer u bazu nema slobodnih elektrona. Dakle, tranzistor je zaključan.

2. Aktivni način rada

Ako je napona dovoljna za otvaranje tranzistora primjenjuje se na bazu, pojavljuje se malena ulazna struja koja se povećava na izlazu, ovisno o veličini dobitka. Tada će tranzistor raditi kao pojačalo.

3. Način zasićenja

Način se razlikuje od aktivnog u kojem je tranzistor potpuno otvoren i struja kolektora doseže maksimalnu moguću vrijednost. Njegovo povećanje može se postići samo mijenjanjem primijenjenog EMF-a ili opterećenja u izlaznom krugu. Kada se osnovna struja mijenja, struja kolektora se ne mijenja. Zasićenost se odlikuje činjenicom da je tranzistor vrlo otvoren, a ovdje služi kao prekidač u stanju uključenosti. Sheme za prebacivanje bipolarnih tranzistora u kombinaciji s isključenim i zasićenim načinima omogućuju stvaranje elektroničkih ključeva uz pomoć.

Svi načini rada ovise o prirodi izlaznih karakteristika prikazanih na grafikonu.

Može se vizualno prikazati ako je sklop za povezivanje bipolarnog tranzistora s OE sastavljen.

Ako smo na osi koordinata i segmenata apscisa koji odgovaraju najvećoj mogućoj kolektorskoj struji i veličini opskrbnog napona V _CC , a zatim spojimo njihove krajeve jedni s drugima dobivamo liniju opterećenja (crvena boja). Opisana je izrazom: I _C = (V _CC - V _CE ) / R _C. Na slici slijedi da radna točka, koja određuje kolektorsku struju I _C i napon V _CE , će se pomicati uzduž linije za punjenje odozdo prema gore, s povećanjem bazne struje I _B.

Zona između osi V _CE i prve izlazne karakteristike (zasjenjena), gdje I _B = 0, karakterizira cut-off način rada. U ovom slučaju, obrnuti struja I _{C je} zanemariva, a tranzistor je zatvoren.

Najveća karakteristika u točki A presijeca se s izravnim opterećenjem, nakon čega struja kolektora više ne mijenja dok se povećavam. Zona zasićenja na grafikonu je osjenčano područje između I _C i najstrmije karakteristike.

Kako se tranzistor ponaša u različitim načinima rada?

Transistor radi s promjenjivim ili konstantnim signalom koji ulazi u ulazni krug.

Bipolarni tranzistor: sklopni sklopovi, pojačalo

Uglavnom, tranzistor služi kao pojačalo. Varijabilni ulazni signal rezultira promjenom izlazne struje. Ovdje možete primijeniti sheme s OK ili s OE. U izlaznom krugu signal je potreban za signal. Obično se koristi otpornik u izlazu kruga kolektora. Ako je pravilno odabran, izlazni napon će biti puno veći od ulaznog napona.

Rad pojačala jasno je vidljiv na vremenskim dijagramima.

Kad se pulsni signali pretvore, način ostaje isti kao i sinusni signali. Kvaliteta pretvorbe njihovih harmonijskih komponenata određena je frekvencijskim karakteristikama tranzistora.

Rad u modu prebacivanja

Transistorni ključevi su dizajnirani za neselektivno prebacivanje priključaka u električnim krugovima. Princip je korak promjena u otporu tranzistora. Bipolarni tip je vrlo pogodan za zahtjeve ključnog uređaja.

zaključak

Poluvodički elementi se koriste u sklopovima pretvorbe električnih signala. Univerzalne mogućnosti i velika klasifikacija omogućuju široko korištenje bipolarnih tranzistora. Sklopni krugovi određuju njihove funkcije i način rada. Mnogo toga ovisi i o karakteristikama.

Glavni krugovi za uključivanje bipolarnih tranzistora pojačavaju, generiraju i pretvaraju ulazne signale, te također prebacuju električne sklopove.