کدام ترانزیستور دوقطبی نامیده می شود؟ ترانزیستورهای دوقطبی: مدارهای سوئیچینگ مدار اتصال ترانزیستور دوقطبی با امیتر مشترک

بعد از ظهر خوبی داشته باشید دوستان!

امروز ما همچنان با "بلوک های ساختمانی" الکترونیکی سخت افزار کامپیوتر آشنا خواهیم شد. ما قبلاً نحوه عملکرد آنها را بررسی کرده ایم ترانزیستورهای اثر میدانی، که لزوماً در هر وجود دارد مادربردکامپیوتر.

راحت بنشینید - اکنون ما تلاش فکری می کنیم و سعی می کنیم بفهمیم که چگونه کار می کند

ترانزیستور دوقطبی

ترانزیستور دوقطبی یک دستگاه نیمه هادی است که به طور گسترده در محصولات الکترونیکی از جمله استفاده می شود واحدهای کامپیوتریتغذیه.

کلمه ترانزیستور از دو کلمه انگلیسی ترجمه و مقاومت گرفته شده است که به معنای مبدل مقاومت است.

کلمه "دو قطبی" به این معنی است که جریان در دستگاه توسط ذرات باردار با دو قطب منفی (الکترون) و مثبت (به اصطلاح "سوراخ") ایجاد می شود.

"سوراخ" اصطلاحی نیست، بلکه یک اصطلاح کاملاً علمی است. "حفره" یک بار مثبت جبران نشده یا به عبارت دیگر، عدم وجود الکترون در شبکه بلوری یک نیمه هادی است.

ترانزیستور دوقطبی یک ساختار سه لایه با انواع نیمه هادی های متناوب است.

از آنجایی که دو نوع نیمه هادی وجود دارد، مثبت (مثبت، نوع p) و منفی (منفی، نوع n)، دو نوع از چنین ساختاری وجود دارد - p-n-p و n-p-n.

ناحیه میانی چنین سازه ای را پایه و نواحی بیرونی را امیتر و کلکتور می نامند.

در نمودارها، ترانزیستورهای دوقطبی به روش خاصی مشخص شده اند (شکل را ببینید). می بینیم که ترانزیستور اساساً بله است اتصال p-n، به صورت سری متصل شده است.

یک سوال سریع: چرا نمی توان ترانزیستور را با دو دیود جایگزین کرد؟ بالاخره هر کدام از آنها یک اتصال p-n دارند، درست است؟ من دو دیود را به صورت سری وصل کردم - و تمام!

نه! واقعیت این است که پایه در ترانزیستور در طول ساخت بسیار نازک ساخته می شود که با اتصال دو دیود جداگانه نمی توان به آن دست یافت.

اصل عملکرد ترانزیستور دوقطبی

نسبت جریان کلکتور به جریان پایه، بهره جریان نامیده می شود و می تواند از چند واحد تا چند صد متغیر باشد.

جالب است بدانید که برای ترانزیستورهای کم مصرف اغلب بیشتر از ترانزیستورهای پرقدرت است (و نه برعکس، همانطور که ممکن است تصور شود).

تفاوت این است که برخلاف گیت PT، در حین کنترل، جریان پایه همیشه وجود دارد، یعنی. مقداری قدرت همیشه صرف کنترل می شود.

هر چه ولتاژ بین امیتر و بیس بیشتر باشد، جریان بیس بیشتر می شود و بر این اساس، جریان کلکتور بیشتر می شود. با این حال، هر ترانزیستوری دارای حداکثر مقادیر مجاز ولتاژ بین امیتر و پایه و بین امیتر و کلکتور است. اگر از این پارامترها فراتر رفتید، باید با یک ترانزیستور جدید پرداخت کنید.

در حالت کار معمولاً محل اتصال بیس-امیتر باز و اتصال بیس-کلکتور بسته است.

یک ترانزیستور دوقطبی، مانند یک رله، می تواند در حالت سوئیچینگ نیز کار کند. اگر مقداری جریان کافی به پایه اعمال کنید (دکمه S1 را ببندید)، ترانزیستور به خوبی باز می شود. لامپ روشن خواهد شد.

در این حالت مقاومت بین امیتر و کلکتور کم خواهد بود.

افت ولتاژ در بخش امیتر-کلکتور چندین دهم ولت خواهد بود.

اگر سپس جریان را به پایه متوقف کنید (S1 را باز کنید)، ترانزیستور بسته می شود، یعنی. مقاومت بین امیتر و کلکتور بسیار زیاد خواهد شد.

لامپ خاموش خواهد شد.

چگونه ترانزیستور دوقطبی را تست کنیم؟

از آنجایی که یک ترانزیستور دوقطبی از دو اتصال p-n تشکیل شده است، بررسی آن با یک تستر دیجیتال بسیار ساده است.

لازم است سوئیچ عملکرد تستر را در موقعیت خود قرار دهید و یک پروب را به پایه و دومی را به طور متناوب به امیتر و کلکتور متصل کنید.

در اصل، ما فقط به صورت متوالی بررسی می کنیم قابلیت سرویس دهی p-nانتقال.

چنین انتقالی می تواند باز یا بسته باشد.

سپس باید قطبیت پروب ها را تغییر دهید و اندازه گیری ها را تکرار کنید.

در یک مورد، تستر افت ولتاژ را در اتصالات پایه امیتر و پایه جمع کننده 0.6 - 0.7 V نشان می دهد (هر دو اتصال باز هستند).

در حالت دوم، هر دو انتقال بسته خواهند شد و تستر این را ثبت خواهد کرد.

لازم به ذکر است که در حالت عملیاتی، اغلب یکی از انتقال های ترانزیستور باز و دومی بسته است.

اندازه گیری بهره جریان ترانزیستور دوقطبی

اگر تستر توانایی اندازه گیری ضریب انتقال جریان را داشته باشد، می توانید با نصب سیم های ترانزیستور در سوکت های مربوطه، عملکرد ترانزیستور را بررسی کنید.

ضریب انتقال جریان، نسبت جریان کلکتور به جریان پایه است.

هر چه بهره بیشتر باشد، جریان کلکتور بیشتری را می توان توسط جریان پایه کنترل کرد، همه چیزهای دیگر برابر هستند.

پین اوت (نام پین) و سایر داده ها را می توان از برگه های داده (داده های مرجع) برای ترانزیستور مربوطه گرفت. برگه های داده را می توان در اینترنت از طریق موتورهای جستجو پیدا کرد.

تستر ضریب انتقال فعلی (بهره) را روی صفحه نمایش نشان می دهد که باید با داده های مرجع مقایسه شود.

ضریب انتقال جریان ترانزیستورهای کم مصرف می تواند به چند صد نفر برسد.

برای ترانزیستورهای قدرتمند به طور قابل توجهی کوچکتر است - چندین واحد یا ده.

با این حال، وجود دارد ترانزیستورهای قدرتمندبا ضریب انتقال چند صد یا هزار. اینها به اصطلاح جفت دارلینگتون هستند.

یک جفت دارلینگتون از دو ترانزیستور تشکیل شده است. جریان خروجی ترانزیستور اول جریان ورودی ترانزیستور دوم است.

ضریب انتقال جریان کلی حاصل ضرب ضرایب ترانزیستورهای اول و دوم است.

جفت دارلینگتون در یک محفظه مشترک ساخته شده است، اما می تواند از دو ترانزیستور مجزا نیز ساخته شود.

محافظ دیود داخلی

برخی از ترانزیستورها (قدرت و ولتاژ بالا) را می توان با یک دیود داخلی در برابر ولتاژ معکوس محافظت کرد.

بنابراین، اگر پروب های تستر را در حالت تست دیود به امیتر و کلکتور متصل کنید، همان ولتاژ 0.6 - 0.7 ولت (اگر دیود بایاس رو به جلو باشد) یا "دیود مسدود شده" (اگر دیود بایاس معکوس باشد) را نشان می دهد.

اگر تستر مقداری ولتاژ کوچک و در هر دو جهت نشان می دهد، پس ترانزیستور قطعا خراب است و باید تعویض شود. در حالت اندازه گیری مقاومت نیز می توان کوتاه را تعیین کرد - تستر مقاومت کم نشان می دهد.

(خوشبختانه، به ندرت) نقص "متوسط" ترانزیستورها وجود دارد. این زمانی است که ابتدا کار می کند، اما پس از مدتی (یا پس از گرم شدن) پارامترهای خود را تغییر می دهد یا به طور کلی از کار می افتد.

اگر چنین ترانزیستوری را لحیم کنید و آن را با تستر بررسی کنید، قبل از اتصال پروب ها زمان خنک شدن خواهد داشت و تستر نشان می دهد که طبیعی است. بهترین راه برای تأیید این موضوع، تعویض ترانزیستور «مشکوک» در دستگاه است.

در پایان، بیایید بگوییم که ترانزیستور دوقطبی یکی از "قطعات سخت افزاری" اصلی در الکترونیک است. خوب است که یاد بگیریم بفهمیم آیا این "تکه های آهن" "زنده" هستند یا نه. البته من برای شما خوانندگان عزیز یک تصویر بسیار ساده ارائه کرده ام.

در واقع، عملکرد یک ترانزیستور دوقطبی با فرمول های بسیاری توصیف می شود، انواع مختلفی از آنها وجود دارد، اما این یک علم پیچیده است. برای کسانی که مایل به کاوش عمیق تر هستند، می توانم کتاب فوق العاده هوروویتز و هیل، "هنر طراحی مدار" را توصیه کنم.

ترانزیستورها برای آزمایش های شما قابل خریداری هستند

شما را در وبلاگ می بینم!

ترانزیستور PNP یک دستگاه الکترونیکی است که به نوعی معکوس ترانزیستور NPN است. در این نوع طراحی ترانزیستور، اتصالات PN آن با ولتاژهایی با قطبیت معکوس نسبت به نوع NPN باز می شود. که در سمبلابزار، فلش، که پایانه امیتر را نیز تعیین می کند، این زمان به داخل نماد ترانزیستور اشاره می کند.

طراحی دستگاه

مدار طراحی یک ترانزیستور نوع PNP از دو ناحیه از مواد نیمه هادی نوع p در دو طرف یک منطقه از مواد نوع n تشکیل شده است، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.

فلش امیتر و جهت پذیرفته شده جریان آن ("داخل" برای یک ترانزیستور PNP) را مشخص می کند.

ترانزیستور PNP دارای ویژگی های بسیار مشابه با همتای دوقطبی NPN خود است، با این تفاوت که جهت جریان ها و قطبیت های ولتاژ در آن برای هر یک از سه طرح اتصال ممکن برعکس است: با یک پایه مشترک، با قطره چکان مشترکو با کلکسیونر مشترک

تفاوت های اصلی بین دو نوع ترانزیستور دوقطبی

تفاوت اصلی بین آنها این است که سوراخ ها حامل جریان اصلی ترانزیستورهای PNP هستند، ترانزیستورهای NPN دارای الکترون هایی در این ظرفیت هستند. بنابراین، قطبیت ولتاژهای تامین کننده ترانزیستور معکوس شده و جریان ورودی آن از پایه جریان می یابد. در مقابل، با یک ترانزیستور NPN، جریان پایه به داخل آن جریان می یابد، همانطور که در نمودار مداری برای اتصال هر دو نوع دستگاه با یک پایه مشترک و یک امیتر مشترک نشان داده شده است.

اصل کار یک ترانزیستور نوع PNP بر اساس استفاده از یک جریان پایه کوچک (مانند نوع NPN) و یک ولتاژ بایاس پایه منفی (بر خلاف نوع NPN) برای کنترل جریان امیتر-کلکتور بسیار بزرگتر است. به عبارت دیگر، برای یک ترانزیستور PNP، امیتر نسبت به پایه و همچنین نسبت به کلکتور مثبت تر است.

بیایید به تفاوت های نوع PNP در نمودار اتصال با یک پایه مشترک نگاه کنیم

در واقع، از آن می توان دریافت که جریان کلکتور I C (در مورد ترانزیستور NPN) از قطب مثبت باتری B2 خارج می شود، از ترمینال کلکتور عبور می کند، به داخل آن نفوذ می کند و سپس باید از ترمینال پایه خارج شود تا به قطب منفی باتری بازگردد. به همین ترتیب، با نگاهی به مدار امیتر، می توانید ببینید که چگونه جریان آن از قطب مثبت باتری B1 از طریق ترمینال پایه وارد ترانزیستور شده و سپس به امیتر نفوذ می کند.

بنابراین، هر دو جریان کلکتور I C و جریان امیتر I E از ترمینال پایه عبور می کنند. از آنجایی که آنها در جهت مخالف در مدارهای خود گردش می کنند، جریان پایه حاصل برابر با اختلاف آنها است و بسیار کوچک است، زیرا I C کمی کمتر از I E است. اما از آنجایی که دومی هنوز بزرگتر است، جهت جریان جریان دیفرانسیل (جریان پایه) با I E منطبق است و بنابراین ترانزیستور دوقطبی نوع PNP دارای جریانی است که از پایه جریان دارد و ترانزیستور دوقطبی نوع NPN دارای جریان است. جاری شدن در

تفاوت بین نوع PNP با استفاده از مثال یک مدار اتصال با یک امیتر مشترک

در این طرح جدیداتصال PN پایه-امیتر توسط ولتاژ باتری B1 باز است و اتصال کلکتور-پایه توسط ولتاژ باتری B2 بایاس معکوس می شود. بنابراین ترمینال امیتر برای مدارهای پایه و کلکتور مشترک است.

کل جریان امیتر با مجموع دو جریان I C و I B به دست می آید. عبور از ترمینال امیتر در یک جهت. بنابراین، I E = I C + I B داریم.

در این مدار، جریان پایه I B به سادگی از جریان امیتر I E منشعب می شود، همچنین در جهت با آن منطبق است. در همان زمان، یک ترانزیستور نوع PNP همچنان دارای جریانی است که از پایه I B جریان دارد و یک ترانزیستور نوع NPN دارای جریانی است که در آن جریان دارد.

در سومین مدارهای سوئیچینگ ترانزیستوری شناخته شده، با یک کلکتور مشترک، وضعیت دقیقاً به همین صورت است. بنابراین برای صرفه جویی در زمان و مکان برای خوانندگان آن را ارائه نمی کنیم.

ترانزیستور PNP: اتصال منابع ولتاژ

منبع ولتاژ پایه به امیتر (V BE) به پایه منفی و به امیتر مثبت وصل می شود زیرا ترانزیستور PNP زمانی کار می کند که پایه نسبت به امیتر بایاس منفی شود.

ولتاژ تغذیه امیتر نیز نسبت به کلکتور مثبت است (V CE). بنابراین، با یک ترانزیستور از نوع PNP، ترمینال امیتر همیشه در رابطه با پایه و کلکتور مثبت تر است.

منابع ولتاژ مطابق شکل زیر به ترانزیستور PNP متصل می شوند.

این بار کلکتور از طریق یک مقاومت بار R L به ولتاژ تغذیه VCC متصل می شود که حداکثر جریان عبوری از دستگاه را محدود می کند. یک ولتاژ پایه VB، که آن را نسبت به امیتر منفی می کند، از طریق یک مقاومت RB به آن اعمال می شود، که دوباره برای محدود کردن حداکثر جریان پایه استفاده می شود.

عملکرد یک مرحله ترانزیستور PNP

بنابراین، برای ایجاد جریان پایه در یک ترانزیستور PNP، پایه باید منفی تر از امیتر باشد (جریان باید از پایه خارج شود) حدود 0.7 ولت برای دستگاه سیلیکونی یا 0.3 ولت برای دستگاه ژرمانیومی. فرمول های مورد استفاده برای محاسبه مقاومت پایه، جریان پایه یا جریان کلکتور همان فرمول هایی است که برای ترانزیستور NPN معادل استفاده می شود و در زیر ارائه شده است.

می بینیم که تفاوت اساسی بین یک ترانزیستور NPN و یک ترانزیستور PNP در بایاس صحیح اتصالات pn است، زیرا جهت جریان ها و قطبیت ولتاژها در آنها همیشه مخالف است. بنابراین، برای مدار فوق: I C = I E - I B، زیرا جریان باید از پایه جریان یابد.

به طور کلی، ترانزیستور PNP را می توان با یک ترانزیستور NPN در بیشتر موارد جایگزین کرد مدارهای الکترونیکی، تنها تفاوت در قطبیت ولتاژ و جهت جریان است. از چنین ترانزیستورهایی می توان به عنوان وسایل سوئیچینگ نیز استفاده کرد و نمونه ای از سوئیچ ترانزیستور PNP در زیر نشان داده شده است.

مشخصات ترانزیستور

مشخصات خروجی ترانزیستور PNP بسیار شبیه به ترانزیستور NPN معادل است، با این تفاوت که 180 درجه چرخانده می شود تا قطبیت معکوس ولتاژها و جریان ها را فراهم کند (جریان پایه و کلکتور یک ترانزیستور PNP منفی است). به طور مشابه، برای یافتن نقاط عملیاتی یک ترانزیستور PNP، خط بار دینامیکی آن را می توان در ربع سوم سیستم مختصات دکارتی نشان داد.

مشخصات معمول ترانزیستور 2N3906 PNP در شکل زیر نشان داده شده است.

جفت ترانزیستورها در مراحل تقویت کننده

ممکن است بپرسید دلیل استفاده از ترانزیستورهای PNP در زمانی که ترانزیستورهای NPN زیادی وجود دارد که می توانند به عنوان تقویت کننده یا سوئیچ حالت جامد استفاده شوند چیست؟ با این حال، حضور دو انواع مختلفترانزیستورها - NPN و PNP - مزایای زیادی در طراحی مدارهای تقویت کننده قدرت دارند. این تقویت کننده ها از جفت ترانزیستورهای "مکمل" یا "همسان" (که نشان دهنده یک ترانزیستور PNP و یک ترانزیستور NPN متصل به هم هستند، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است) در مرحله خروجی استفاده می کنند.

دو ترانزیستور NPN و PNP متناظر با خصوصیات مشابه، یکسان با یکدیگر، مکمل نامیده می شوند. به عنوان مثال، TIP3055 (نوع NPN) و TIP2955 (نوع PNP) مثال خوبترانزیستورهای قدرت سیلیکونی مکمل هر دو سود دارند جریان مستقیمβ=I C/I B با 10 درصد و جریان کلکتور بالا در حدود 15 آمپر مطابقت دارد، که آنها را برای کنترل موتور یا کاربردهای روباتیک ایده آل می کند.

علاوه بر این، تقویت کننده های کلاس B از جفت ترانزیستورهای همسان در مراحل توان خروجی خود استفاده می کنند. در آنها، ترانزیستور NPN فقط نیمه موج مثبت سیگنال را هدایت می کند و ترانزیستور PNP فقط نیمه منفی خود را هدایت می کند.

این به تقویت کننده اجازه می دهد تا توان مورد نیاز خود را در هر دو جهت در یک توان و امپدانس معین از بلندگو عبور دهد. در نتیجه، جریان خروجی که معمولاً در حد چند آمپر است، به طور مساوی بین دو ترانزیستور مکمل توزیع می شود.

جفت ترانزیستورها در مدارهای کنترل موتور الکتریکی

آنها همچنین در مدارهای کنترل پل H برای موتورهای DC برگشت پذیر استفاده می شوند که امکان تنظیم جریان از طریق موتور را به طور یکنواخت در هر دو جهت چرخش آن ممکن می کند.

مدار پل H بالا به این دلیل نامیده می شود که پیکربندی اصلی چهار سوئیچ ترانزیستوری آن شبیه حرف "H" با موتور واقع در خط متقاطع است. ترانزیستور پل H احتمالاً یکی از متداول ترین انواع مدارهای کنترل موتور DC برگشت پذیر است. از جفت‌های "مکمل" ترانزیستور NPN و PNP در هر شاخه استفاده می‌کند تا به عنوان سوئیچ برای کنترل موتور عمل کند.

ورودی کنترل A به موتور اجازه می دهد در یک جهت کار کند، در حالی که ورودی B برای چرخش معکوس استفاده می شود.

به عنوان مثال، هنگامی که ترانزیستور TR1 روشن و TR2 خاموش است، ورودی A به ولتاژ تغذیه (+Vcc) وصل می شود و اگر ترانزیستور TR3 خاموش و TR4 روشن است، ورودی B به ولتاژ 0 (GND) وصل می شود. بنابراین، موتور در یک جهت می‌چرخد که مربوط به پتانسیل مثبت ورودی A و پتانسیل منفی ورودی B است.

اگر حالت سوئیچ طوری تغییر کند که TR1 خاموش، TR2 روشن، TR3 روشن و TR4 خاموش باشد، جریان موتور در جهت مخالف جریان می یابد و باعث معکوس شدن آن می شود.

با استفاده از سطوح منطقی مخالف "1" یا "0" در ورودی های A و B، می توانید جهت چرخش موتور را کنترل کنید.

تعیین نوع ترانزیستور

هر ترانزیستور دوقطبی را می توان به عنوان متشکل از دو دیود که پشت به پشت به هم متصل شده اند در نظر گرفت.

ما می توانیم از این قیاس برای تعیین اینکه آیا ترانزیستور از نوع PNP یا NPN است با آزمایش مقاومت آن بین سه ترمینال آن استفاده کنیم. با آزمایش هر جفت از آنها در هر دو جهت با استفاده از یک مولتی متر، پس از شش اندازه گیری به نتیجه زیر می رسیم:

1. امیتر - پایه.این لیدها باید مانند یک دیود معمولی عمل کنند و فقط جریان را در یک جهت هدایت کنند.

2.گردآورنده - پایه.این لیدها نیز باید مانند یک دیود معمولی عمل کنند و فقط جریان را در یک جهت هدایت کنند.

3. امیتر - گردآورنده.این نتایج را نباید در هیچ جهتی گرفت.

مقادیر مقاومت انتقالی ترانزیستورهای هر دو نوع

سپس می توانیم ترانزیستور PNP را سالم و بسته تشخیص دهیم. یک جریان خروجی کوچک و ولتاژ منفی در پایه آن (B) نسبت به امیتر (E) آن را باز می کند و به جریان امیتر-کلکتور بسیار بیشتری اجازه می دهد. ترانزیستورهای PNP با پتانسیل امیتر مثبت هدایت می کنند. به عبارت دیگر، یک ترانزیستور دوقطبی PNP تنها در صورتی هدایت می‌شود که پایه‌های پایه و کلکتور نسبت به امیتر منفی باشند.

در این مقاله سعی خواهیم کرد که شرح دهیم اصل عملیاترایج ترین نوع ترانزیستور دو قطبی است. ترانزیستور دوقطبییکی از عناصر فعال اصلی دستگاه های رادیویی الکترونیکی است. هدف آن تلاش برای افزایش قدرت است سیگنال الکتریکیرسیدن به ورودی آن تقویت توان از طریق انجام می شود منبع خارجیانرژی. ترانزیستور یک قطعه رادیو الکترونیکی با سه پایانه است

ویژگی طراحی ترانزیستور دوقطبی

برای تولید یک ترانزیستور دوقطبی، به یک نیمه هادی از نوع سوراخ یا رسانایی الکترونیکی نیاز دارید که از انتشار یا آلیاژ شدن با ناخالصی های گیرنده به دست می آید. در نتیجه مناطقی با رسانایی قطبی در دو طرف پایه تشکیل می شوند.

ترانزیستورهای دوقطبی بر اساس رسانایی دو نوع هستند: n-p-n و p-n-p. قوانین عملیاتی که بر ترانزیستور دوقطبی دارای رسانایی n-p-n حاکم است (برای p-n-p لازم است قطبیت ولتاژ اعمال شده را تغییر دهید):

1. پتانسیل مثبت در کلکتور مهمتر از امیتر است.
2. هر ترانزیستوری حداکثر خود را دارد پارامترهای معتبر Ib، Ik و Uke، که بیش از حد آنها در اصل غیر قابل قبول است، زیرا این می تواند منجر به تخریب نیمه هادی شود.
3. پایانه های پایه امیتر و بیس کلکتور مانند دیودها عمل می کنند. به عنوان یک قاعده، دیود در جهت بیس-امیتر باز است و در جهت بیس-کلکتور در جهت مخالف بایاس می شود، یعنی ولتاژ ورودی با جریان تداخل می کند. جریان الکتریسیتهاز طریق او
4. اگر مراحل 1 تا 3 تکمیل شود، جریان Ik مستقیماً با Ib فعلی متناسب است و به شکل: Ik = he21*Ib است که he21 بهره فعلی است. این قانونکیفیت اصلی ترانزیستور را مشخص می کند، یعنی جریان پایه کم جریان کلکتور قدرتمند را کنترل می کند.

برای ترانزیستورهای دوقطبی مختلف از یک سری، نشانگر he21 اساساً می‌تواند از 50 تا 250 متغیر باشد. مقدار آن همچنین به جریان کلکتور، ولتاژ بین امیتر و کلکتور و دمای محیط بستگی دارد.

بیایید قانون شماره 3 را مطالعه کنیم. از این نتیجه می شود که ولتاژ اعمال شده بین امیتر و پایه نباید به طور قابل توجهی افزایش یابد، زیرا اگر ولتاژ پایه 0.6 ... 0.8 V بیشتر از امیتر (ولتاژ جلو دیود) باشد، جریان بسیار زیادی ایجاد می شود. به نظر می رسد. بنابراین، در یک ترانزیستور کار، ولتاژهای امیتر و پایه طبق فرمول به هم متصل می شوند: Ub = Ue + 0.6V (Ub = Ue + Ube)

اجازه دهید یک بار دیگر به شما یادآوری کنیم که تمام این نکات در مورد ترانزیستورهایی با رسانایی n-p-n اعمال می شود. برای نوع p-n-pهمه چیز باید برعکس شود

همچنین باید به این واقعیت توجه داشته باشید که جریان کلکتور هیچ ارتباطی با رسانایی دیود ندارد، زیرا، به عنوان یک قاعده، دیود پایه کلکتور دریافت می کند ولتاژ معکوس. علاوه بر این، جریان عبوری از کلکتور بسیار کمی به پتانسیل کلکتور بستگی دارد (این دیود شبیه یک منبع جریان کوچک است)

هنگامی که ترانزیستور در حالت تقویت روشن می شود، اتصال امیتر باز و اتصال کلکتور بسته می شود. این با اتصال منابع تغذیه به دست می آید.

از آنجایی که محل اتصال امیتر باز است، جریان امیتر از آن عبور می کند که به دلیل انتقال حفره ها از پایه به امیتر و همچنین الکترون ها از امیتر به پایه ایجاد می شود. بنابراین، جریان امیتر شامل دو جزء است - سوراخ و الکترون. نسبت تزریق، کارایی امیتر را تعیین می کند. تزریق شارژ عبارت است از انتقال حامل های بار از منطقه ای که در آن اکثریت بودند به منطقه ای که در آن اقلیت می شوند.

در پایه، الکترون ها دوباره ترکیب می شوند و غلظت آنها در پایه از منبع EE دوباره پر می شود. در نتیجه، در مدار الکتریکیجریان نسبتاً ضعیفی از پایه جاری خواهد شد. الکترون‌های باقی‌مانده که زمان لازم برای ترکیب مجدد در پایه را نداشتند، تحت تأثیر شتاب‌دهنده میدان اتصال جمع‌کننده قفل شده، به عنوان حامل‌های اقلیت، به داخل کلکتور حرکت می‌کنند و جریان جمع‌کننده ایجاد می‌کنند. انتقال حامل های بار از منطقه ای که در آن اقلیت بودند به منطقه ای که اکثریت می شوند را استخراج بارهای الکتریکی می گویند.

در طرح در نظر گرفته شده Ik = Ik0 + aIe »Ie. بنابراین مدار ترانزیستور دوقطبی پایه مشترک ضریب انتقال جریان پایینی دارد. به همین دلیل، به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد، عمدتاً در دستگاه های فرکانس بالا، جایی که از نظر تقویت ولتاژ نسبت به سایرین ارجحیت دارد.

مدار اصلی برای روشن کردن ترانزیستور دوقطبی مداری با یک امیتر مشترک است (شکل 3).

برنج. 3. روشن کردن ترانزیستور دوقطبی طبق مدار امیتر مشترک

برای آن می توانیم بنویسیم Ib = Ie – Ik = (1 – a)Ie – Ik0.

با توجه به اینکه 1 – a = 0.001 - 0.1، Ib داریم<< Iэ » Iк.

بیایید نسبت جریان کلکتور به جریان پایه را پیدا کنیم:

این رابطه نامیده می شود ضریب انتقال جریان پایه. با a = 0.99، b = 100 را به دست می آوریم. اگر یک منبع سیگنال در مدار پایه گنجانده شود، آنگاه همان سیگنال، اما در بارهای جریان b تقویت شده، در مدار کلکتور جریان می یابد و ولتاژی را روی مقاومت Rk تشکیل می دهد. بسیار بیشتر از ولتاژ منبع سیگنال.

برای ارزیابی عملکرد یک ترانزیستور دوقطبی در طیف وسیعی از جریان‌ها، توان‌ها و ولتاژهای مستقیم و پالسی، و همچنین محاسبه مدار بایاس و تثبیت حالت، خانواده مشخصات جریان-ولتاژ ورودی و خروجی (ویژگی های ولت آمپر).

خانواده مشخصات جریان-ولتاژ ورودیتعیین وابستگی جریان ورودی (پایه یا امیتر) به ولتاژ ورودی Ube در Uk = const، شکل. 4، الف. مشخصات جریان-ولتاژ ورودی ترانزیستور مشابه مشخصات جریان-ولتاژ یک دیود در اتصال مستقیم است.

خانواده مشخصه های خروجی I-V وابستگی جریان کلکتور را به ولتاژ روی آن در یک پایه یا جریان امیتر مشخص (بسته به مدار با یک امیتر مشترک یا پایه مشترک) ایجاد می کند. 4، ب.

برنج. 4. مشخصات جریان ولتاژ یک ترانزیستور دوقطبی: a - ورودی، b - خروجی

علاوه بر اتصال الکتریکی n-p، یک اتصال مبتنی بر تماس فلز-نیمه هادی - مانع شاتکی - به طور گسترده در مدارهای با سرعت بالا استفاده می شود. در چنین انتقال‌هایی، هیچ زمانی برای تجمع و انحلال بارها در پایه صرف نمی‌شود و عملکرد ترانزیستور فقط به میزان شارژ مجدد ظرفیت مانع بستگی دارد.

برنج. 5. ترانزیستورهای دوقطبی

پارامترهای ترانزیستور دوقطبی

برای ارزیابی حداکثر حالت های کاری مجاز ترانزیستورها، از پارامترهای اساسی زیر استفاده می شود:

1) حداکثر ولتاژ کلکتور-امیتر مجاز(برای ترانزیستورهای مختلف Uke max = 10 - 2000 V)،

2) حداکثر توان اتلاف مجاز کلکتور Pk max- بر اساس آن، ترانزیستورها به ترانزیستورهای کم قدرت (تا 0.3 وات)، متوسط ​​(0.3 - 1.5 وات) و توان بالا (بیش از 1.5 وات) تقسیم می شوند، ترانزیستورهای توان متوسط ​​و بالا اغلب به یک هیت سینک مخصوص مجهز هستند. دستگاه – رادیاتور،

3) حداکثر جریان مجاز کلکتور Ik max - تا 100 A و بیشتر،

4) فرکانس محدود کننده انتقال جریان fgr(فرکانسی که در آن h21 برابر با واحد می شود)، ترانزیستورهای دوقطبی بر آن تقسیم می شوند:

• برای فرکانس های پایین - تا 3 مگاهرتز،

• فرکانس متوسط ​​- از 3 تا 30 مگاهرتز،

• فرکانس بالا - از 30 تا 300 مگاهرتز،

• فرکانس فوق العاده بالا - بیش از 300 مگاهرتز.
  

دکترای علوم فنی، پروفسور L. A. Potapov

بنابراین، قسمت سوم و پایانی داستان در مورد ترانزیستورهای دوقطبی در وب سایت ما =) امروز ما در مورد استفاده از این دستگاه های فوق العاده به عنوان تقویت کننده صحبت خواهیم کرد، در نظر گرفتن امکان پذیر مدارهای سوئیچینگ ترانزیستور دوقطبیو مزایا و معایب اصلی آنها. بیا شروع کنیم!

این مدار هنگام استفاده از سیگنال های فرکانس بالا بسیار خوب است. در اصل، به همین دلیل است که ترانزیستور در وهله اول روشن می شود. معایب بسیار بزرگ مقاومت ورودی کم و البته عدم تقویت جریان است. خودتان ببینید، در ورودی، جریان امیتر، در خروجی داریم.

یعنی جریان امیتر با مقدار کمی از جریان پایه از جریان کلکتور بیشتر است. این بدان معناست که نه تنها افزایش جریان وجود ندارد، بلکه جریان خروجی کمی کمتر از جریان ورودی است. اگرچه از طرف دیگر، این مدار دارای ضریب انتقال ولتاژ نسبتاً بالایی است) اینها مزایا و معایب هستند، اجازه دهید ادامه دهیم….

نمودار اتصال ترانزیستور دوقطبی با کلکتور مشترک

این همان چیزی است که نمودار سیم کشی ترانزیستور دوقطبی با کلکتور مشترک به نظر می رسد. آیا شما را به یاد چیزی می اندازد؟) اگر از زاویه کمی متفاوت به مدار نگاه کنیم، دوست قدیمی خود را در اینجا می شناسیم - دنبال کننده امیتر. تقریباً یک مقاله کامل در مورد آن وجود داشت () ، بنابراین ما قبلاً همه چیز مربوط به این طرح را پوشش داده ایم. در همین حال، ما منتظر متداول ترین مدار هستیم - با یک امیتر مشترک.

مدار اتصال ترانزیستور دوقطبی با امیتر مشترک.

این مدار به دلیل خواص تقویت کننده محبوبیت خود را به دست آورده است. در بین تمام مدارها، بیشترین بهره را در جریان و ولتاژ می دهد؛ بر این اساس، افزایش قدرت سیگنال نیز زیاد است. نقطه ضعف مدار این است که خواص تقویت به شدت تحت تاثیر افزایش دما و فرکانس سیگنال قرار می گیرد.

ما با تمام مدارها آشنا شدیم، اکنون بیایید نگاهی دقیق تر به آخرین (اما نه کم اهمیت ترین) مدار تقویت کننده مبتنی بر یک ترانزیستور دوقطبی (با یک امیتر مشترک) بیندازیم. ابتدا اجازه دهید آن را کمی متفاوت نشان دهیم:

در اینجا یک منهای وجود دارد - ساطع کننده زمین. وقتی ترانزیستور به این شکل روشن می شود، اعوجاج های غیرخطی در خروجی ایجاد می شود که البته باید با آن مبارزه کرد. غیرخطی بودن به دلیل تأثیر ولتاژ ورودی بر ولتاژ پیوند امیتر-پایه رخ می دهد. در واقع، هیچ چیز "اضافی" در مدار امیتر وجود ندارد؛ معلوم می شود که کل ولتاژ ورودی دقیقاً به اتصال پایه-امیتر اعمال می شود. برای مقابله با این پدیده، یک مقاومت به مدار امیتر اضافه می کنیم. پس می گیریم بازخورد منفی.

این چیه؟

به طور خلاصه، پس اصل معکوس منفیهفتم ارتباطاتدر این واقعیت نهفته است که بخشی از ولتاژ خروجی به ورودی منتقل شده و از سیگنال ورودی کم می شود. به طور طبیعی، این منجر به کاهش بهره می شود، زیرا ورودی ترانزیستور، به دلیل تأثیر بازخورد، مقدار ولتاژ کمتری نسبت به عدم وجود بازخورد دریافت می کند.

با این وجود، بازخورد منفی برای ما بسیار مفید است. بیایید ببینیم که چگونه به کاهش تأثیر ولتاژ ورودی بر روی ولتاژ بین پایه و امیتر کمک می کند.

بنابراین، حتی اگر بازخوردی وجود نداشته باشد، افزایش سیگنال ورودی به میزان 0.5 ولت منجر به افزایش مشابه می شود. همه چیز اینجا واضح است 😉 و حالا بیایید بازخورد اضافه کنیم! و به همین ترتیب ولتاژ ورودی را 0.5 ولت افزایش می دهیم. به دنبال آن، , افزایش می یابد که منجر به افزایش جریان امیتر می شود. و افزایش منجر به افزایش ولتاژ در مقاومت فیدبک می شود. به نظر می رسد، این چه اشکالی دارد؟ ولی این ولتاژ از ورودی کم میشه! ببین چی شد:

ولتاژ ورودی افزایش یافته - جریان امیتر افزایش یافته است - ولتاژ در مقاومت فیدبک منفی افزایش یافته است - ولتاژ ورودی کاهش یافته است (به دلیل تفریق) - ولتاژ کاهش یافته است.

یعنی بازخورد منفی از تغییر ولتاژ پایه امیتر در هنگام تغییر سیگنال ورودی جلوگیری می کند.

در نتیجه، مدار تقویت کننده ما با یک امیتر مشترک با یک مقاومت در مدار امیتر تکمیل شد:

آمپلی فایر ما مشکل دیگری دارد. اگر مقدار ولتاژ منفی در ورودی ظاهر شود، ترانزیستور بلافاصله بسته می شود (ولتاژ پایه کمتر از ولتاژ امیتر می شود و دیود پایه-امیتر بسته می شود) و هیچ اتفاقی در خروجی نمی افتد. این به نوعی خیلی خوب نیست) بنابراین، ایجاد آن ضروری است جانبداری. این کار را می توان با استفاده از مقسوم علیه به صورت زیر انجام داد:

ما چنین زیبایی داریم 😉 اگر مقاومت ها برابر باشند، ولتاژ هر یک از آنها برابر با 6 ولت (12 ولت / 2) خواهد بود. بنابراین، در صورت عدم وجود سیگنال در ورودی، پتانسیل پایه +6V خواهد بود. اگر مقدار منفی مثلاً -4 ولت به ورودی بیاید، پتانسیل پایه برابر با 2 ولت خواهد بود، یعنی مقدار مثبت است و در عملکرد عادی ترانزیستور اختلال ایجاد نمی کند. ایجاد افست در مدار پایه چقدر مفید است)

چگونه می‌توانستیم طرح خود را بهتر کنیم...

به ما اطلاع دهید که چه سیگنالی را تقویت خواهیم کرد، یعنی پارامترهای آن، به ویژه فرکانس را می دانیم. اگر چیزی جز سیگنال تقویت شده مفید در ورودی وجود نداشته باشد، عالی خواهد بود. چگونه از آن اطمینان حاصل کنیم؟ البته، با استفاده از یک فیلتر بالاگذر) اجازه دهید یک خازن اضافه کنیم، که در ترکیب با یک مقاومت بایاس، یک فیلتر بالا گذر را تشکیل می دهد:

اینگونه است که مداری که تقریباً هیچ چیز به جز خود ترانزیستور در آن وجود نداشت با عناصر اضافی پر شد 😉 شاید ما در آنجا متوقف شویم؛ به زودی مقاله ای به محاسبه عملی تقویت کننده بر اساس ترانزیستور دوقطبی اختصاص داده خواهد شد. در آن ما نه تنها کامپایل خواهیم کرد نمودار مدار تقویت کننده، اما رتبه بندی همه عناصر را نیز محاسبه می کنیم و در عین حال ترانزیستوری مناسب برای اهداف خود انتخاب می کنیم. به زودی میبینمت! =)