ترانزیستور و ترانزیستور دوقطبی، محاسبه آبشار ترانزیستور. ترانزیستورهای دوقطبی: مدارهای سوئیچینگ طرح روشن کردن ترانزیستور دوقطبی با امیتر مشترک

ترانزیستور دوقطبی

ترانزیستور دوقطبی- یک دستگاه نیمه هادی الکترونیکی، یکی از انواع ترانزیستورها، که برای تقویت، تولید و تبدیل سیگنال های الکتریکی طراحی شده است. ترانزیستور نامیده می شود دوقطبی، از آنجایی که دو نوع حامل شارژ به طور همزمان در عملکرد دستگاه شرکت می کنند - الکترون هاو سوراخ ها. در این تفاوت دارد تک قطبیترانزیستور (اثر میدانی) که تنها یک نوع حامل بار در آن شرکت دارد.

اصل کار هر دو نوع ترانزیستور شبیه عملکرد شیر آب است که جریان آب را تنظیم می کند، فقط جریان الکترون ها از ترانزیستور می گذرد. در ترانزیستورهای دوقطبی، دو جریان از دستگاه عبور می کنند - جریان اصلی "بزرگ" و جریان "کوچک" کنترل. قدرت جریان اصلی به قدرت کنترل بستگی دارد. در ترانزیستورهای اثر میدان فقط یک جریان از دستگاه عبور می کند که قدرت آن به میدان الکترومغناطیسی بستگی دارد. در این مقاله، عملکرد ترانزیستور دوقطبی را با جزئیات بیشتری بررسی خواهیم کرد.

دستگاه ترانزیستور دوقطبی.

ترانزیستور دوقطبی از سه لایه نیمه هادی و دو اتصال PN تشکیل شده است. ترانزیستورهای PNP و NPN را بر اساس نوع در هم نشینی متمایز کنید رسانایی حفره و الکترون. مثل دوتاست دیودچهره به چهره یا بالعکس متصل می شود.

یک ترانزیستور دوقطبی دارای سه تماس (الکترود) است. تماس خارج شده از لایه مرکزی نامیده می شود پایه (پایه).الکترودهای انتهایی نامگذاری شده اند گردآورندهو ساطع کننده (گردآورندهو ساطع کننده). لایه پایه نسبت به کلکتور و امیتر بسیار نازک است. علاوه بر این، مناطق نیمه هادی در لبه های ترانزیستور متقارن نیستند. لایه نیمه هادی در سمت کلکتور کمی ضخیم تر از سمت امیتر است. این برای عملکرد صحیح ترانزیستور ضروری است.

عملکرد ترانزیستور دوقطبی

فرآیندهای فیزیکی را که در حین کار یک ترانزیستور دوقطبی رخ می دهد در نظر بگیرید. بیایید مدل NPN را به عنوان مثال در نظر بگیریم. اصل کار ترانزیستور PNP مشابه است، فقط قطبیت ولتاژ بین کلکتور و امیتر مخالف خواهد بود.

همانطور که قبلاً در مقاله در مورد انواع رسانش در نیمه هادی ها، در یک ماده P-type یون های دارای بار مثبت - سوراخ ها وجود دارد. یک ماده از نوع N با الکترون های دارای بار منفی اشباع شده است. در ترانزیستور، غلظت الکترون ها در ناحیه N بسیار بیشتر از غلظت حفره های ناحیه P است.

یک منبع ولتاژ را بین کلکتور و امیتر V CE (V CE) وصل کنید. تحت عمل آن، الکترون‌های قسمت N بالایی شروع به جذب به مثبت می‌کنند و در نزدیکی کلکتور جمع می‌شوند. با این حال، جریان نمی تواند جریان یابد زیرا میدان الکتریکی منبع ولتاژ به امیتر نمی رسد. این امر توسط یک لایه ضخیم از نیمه هادی کلکتور به اضافه یک لایه نیمه هادی پایه جلوگیری می شود.

اکنون ولتاژ بین پایه و امیتر V BE را وصل کنید، اما بسیار کمتر از VCE (برای ترانزیستورهای سیلیکونی، حداقل V BE مورد نیاز 0.6 ولت است). از آنجایی که لایه P بسیار نازک است، به علاوه یک منبع ولتاژ متصل به پایه قادر خواهد بود با میدان الکتریکی خود به ناحیه N امیتر "دراز کند". تحت عمل آن، الکترون ها به سمت پایه خواهند رفت. برخی از آنها شروع به پر کردن سوراخ های واقع در آنجا می کنند (ترکیب مجدد). قسمت دیگر حفره آزاد برای خود پیدا نمی کند، زیرا غلظت حفره های پایه بسیار کمتر از غلظت الکترون ها در امیتر است.

در نتیجه لایه مرکزی پایه با الکترون های آزاد غنی می شود. بیشتر آنها به سمت کلکتور می روند، زیرا ولتاژ در آنجا بسیار بالاتر است. این نیز با ضخامت بسیار کمی از لایه مرکزی تسهیل می شود. بخشی از الکترون ها، اگرچه بسیار کوچکتر هستند، همچنان به سمت مثبت پایه جریان خواهند داشت.

در نتیجه، دو جریان دریافت می کنیم: یک جریان کوچک - از پایه به امیتر I BE و یک جریان بزرگ - از کلکتور به امیتر I CE.

اگر ولتاژ پایه افزایش یابد، الکترون های بیشتری در لایه P تجمع می کنند. در نتیجه جریان پایه کمی افزایش می یابد و جریان کلکتور به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. بدین ترتیب، با یک تغییر کوچک در جریان پایه I ب ، جریان کلکتور I به شدت تغییر می کند با. اینجوری میشه تقویت سیگنال در ترانزیستور دوقطبی. نسبت جریان کلکتور I C به جریان پایه I B بهره جریان نامیده می شود. نشان داده شده است β , hfeیا h21eبسته به مشخصات محاسبات انجام شده با ترانزیستور.

ساده ترین تقویت کننده ترانزیستور دوقطبی

اجازه دهید با جزئیات بیشتر اصل تقویت سیگنال در صفحه الکتریکی را با استفاده از مدار به عنوان مثال در نظر بگیریم. من از قبل رزرو می کنم که چنین طرحی کاملاً صحیح نیست. هیچ کس منبع ولتاژ DC را مستقیماً به منبع AC متصل نمی کند. اما در این مورد، درک مکانیسم تقویت خود با استفاده از یک ترانزیستور دوقطبی آسان تر و واضح تر خواهد بود. همچنین خود تکنیک محاسبه در مثال زیر تا حدودی ساده شده است.

1. شرح عناصر اصلی زنجیره

بنابراین، فرض کنید یک ترانزیستور با بهره 200 (β = 200) داریم. از سمت کلکتور، ما یک منبع تغذیه نسبتاً قدرتمند 20 ولت را وصل می کنیم که به دلیل انرژی آن تقویت می شود. از سمت پایه ترانزیستور، منبع تغذیه ضعیف 2 ولت را وصل می کنیم. به آن منبع ولتاژ متناوب را به صورت یک سینوسی با دامنه نوسان 0.1 ولت به صورت سری وصل می کنیم. این سیگنالی است که باید تقویت شود. مقاومت Rb در نزدیکی پایه برای محدود کردن جریان خروجی از منبع سیگنال، که معمولاً توان پایینی دارد، مورد نیاز است.

2. محاسبه جریان پایه ورودی I ب

حال بیایید جریان پایه I b را محاسبه کنیم. از آنجایی که ما با ولتاژ متناوب سر و کار داریم، باید دو مقدار جریان را محاسبه کنیم - در حداکثر ولتاژ (V max) و حداقل (V min). بیایید این مقادیر فعلی را به ترتیب بنامیم - I bmax و I bmin.

همچنین، برای محاسبه جریان پایه، باید ولتاژ پایه-امیتر V BE را بدانید. یک اتصال PN بین پایه و امیتر وجود دارد. به نظر می رسد که جریان پایه در مسیر خود با یک دیود نیمه هادی ملاقات می کند. ولتاژی که در آن یک دیود نیمه هادی شروع به هدایت می کند حدود 0.6 ولت است. وارد جزئیات نمی شویم مشخصات جریان-ولتاژ دیودو برای سادگی محاسبات، یک مدل تقریبی را در نظر می گیریم که بر اساس آن ولتاژ دو طرف دیود رسانای جریان همیشه 0.6 ولت است. این بدان معنی است که ولتاژ بین پایه و امیتر V BE = 0.6V است. و از آنجایی که امیتر به زمین متصل است (V E = 0)، ولتاژ از پایه به زمین نیز 0.6V است (V B = 0.6V).

بیایید I bmax و I bmin را با استفاده از قانون اهم محاسبه کنیم:

2. محاسبه جریان خروجی کلکتور I با

اکنون با دانستن بهره (β = 200)، می‌توانیم به راحتی حداکثر و حداقل مقدار جریان کلکتور (I cmax و I cmin) را محاسبه کنیم.

3. محاسبه ولتاژ خروجی V بیرون

جریان کلکتور از مقاومت Rc می گذرد که قبلاً آن را محاسبه کرده ایم. باقی مانده است که مقادیر را جایگزین کنیم:

4. تجزیه و تحلیل نتایج

همانطور که از نتایج مشاهده می شود، V Cmax کمتر از V Cmin بود. این به این دلیل است که ولتاژ V Rc از ولتاژ تغذیه VCC کم می شود. با این حال، در بیشتر موارد این مهم نیست، زیرا ما به جزء متغیر سیگنال علاقه مند هستیم - دامنه، که از 0.1 ولت به 1 ولت افزایش یافته است. فرکانس و شکل موج سینوسی تغییر نکرده است. البته یک V out / V در نسبت ده برابر با بهترین شاخص برای تقویت کننده فاصله زیادی دارد، اما برای نشان دادن روند تقویت کاملاً مناسب است.

بنابراین، اجازه دهید اصل عملکرد یک تقویت کننده در یک ترانزیستور دوقطبی را خلاصه کنیم. جریان I b از پایه عبور می کند و یک جزء ثابت و متغیر را حمل می کند. جزء ثابت مورد نیاز است تا اتصال PN بین پایه و امیتر شروع به هدایت کند - "باز می شود". جزء متغیر در واقع خود سیگنال است (اطلاعات مفید). قدرت جریان کلکتور-امیتر در داخل ترانزیستور حاصل ضرب جریان پایه در بهره β است. به نوبه خود، ولتاژ روی مقاومت Rc بالای کلکتور حاصل ضرب جریان تقویت شده کلکتور در مقدار مقاومت است.

بنابراین، خروجی V سیگنالی با دامنه نوسانات افزایش یافته، اما با شکل و فرکانس حفظ شده دریافت می کند. مهم است که تاکید شود که ترانزیستور برای تقویت از منبع تغذیه VCC انرژی می گیرد. اگر ولتاژ تغذیه کافی نباشد، ترانزیستور نمی تواند به طور کامل کار کند و سیگنال خروجی ممکن است مخدوش شود.

حالت های کاری ترانزیستور دوقطبی

مطابق با سطوح ولتاژ روی الکترودهای ترانزیستور، چهار حالت عملکرد آن وجود دارد:

حالت قطع.

حالت فعال (حالت فعال).

حالت اشباع.

حالت معکوس.

حالت قطع

هنگامی که ولتاژ پایه امیتر کمتر از 0.6 - 0.7 ولت باشد، اتصال PN بین پایه و امیتر بسته می شود. در این حالت ترانزیستور جریان پایه ندارد. در نتیجه، جریان کلکتوری نیز وجود نخواهد داشت، زیرا هیچ الکترون آزاد در پایه وجود ندارد که بتواند به سمت ولتاژ کلکتور حرکت کند. معلوم شد که ترانزیستور قفل است و می گویند داخل است حالت قطع.

حالت فعال

که در حالت فعالولتاژ پایه برای باز کردن اتصال PN بین پایه و امیتر کافی است. در این حالت ترانزیستور دارای جریان پایه و کلکتور است. جریان کلکتور برابر با جریان پایه ضرب در بهره است. یعنی حالت فعال حالت عادی کارکرد ترانزیستور است که برای تقویت استفاده می شود.

حالت اشباع

گاهی اوقات جریان پایه ممکن است خیلی زیاد باشد. در نتیجه، توان منبع برای تامین جریان کلکتوری که با بهره ترانزیستور مطابقت دارد کافی نیست. در حالت اشباع، جریان کلکتور حداکثری خواهد بود که منبع تغذیه می تواند تامین کند و تحت تاثیر جریان پایه قرار نخواهد گرفت. در این حالت، ترانزیستور قادر به تقویت سیگنال نیست، زیرا جریان کلکتور به تغییرات جریان پایه پاسخ نمی دهد.

در حالت اشباع، رسانایی ترانزیستور حداکثر است و برای عملکرد کلید (کلید) در حالت "روشن" مناسب تر است. به همین ترتیب، در حالت قطع، رسانایی ترانزیستور حداقل است، و این مربوط به سوئیچ در حالت "خاموش" است.

حالت معکوس

در این حالت، کلکتور و سوئیچ امیتر نقش دارند: اتصال PN کلکتور بایاس رو به جلو و اتصال امیتر بایاس معکوس است. در نتیجه جریان از پایه به کلکتور جریان می یابد. ناحیه نیمه هادی کلکتور با امیتر متقارن نیست و بهره در حالت معکوس کمتر از حالت فعال معمولی است. طراحی ترانزیستور به گونه ای ساخته شده است که در حالت فعال تا حد امکان کارآمد باشد. بنابراین در حالت معکوس ترانزیستور عملاً استفاده نمی شود.

پارامترهای اساسی ترانزیستور دوقطبی

سود فعلی- نسبت جریان کلکتور I C به جریان پایه I B . نشان داده شده است β , hfeیا h21eبسته به مشخصات محاسبات انجام شده با ترانزیستورها.

β یک مقدار ثابت برای یک ترانزیستور است و به ساختار فیزیکی دستگاه بستگی دارد. بهره بالا در صدها واحد، کم - در ده ها محاسبه می شود. برای دو ترانزیستور جداگانه از یک نوع، حتی اگر آنها در طول تولید "همسایگان در امتداد خط لوله" باشند، β ممکن است کمی متفاوت باشد. این ویژگی ترانزیستور دوقطبی شاید مهم ترین باشد. اگر سایر پارامترهای دستگاه اغلب در محاسبات نادیده گرفته شوند، افزایش فعلی تقریبا غیرممکن است.

امپدانس ورودی- مقاومت در ترانزیستور، که جریان پایه را "تطابق" می کند. نشان داده شده است آر که در (آر که در). هرچه بزرگتر باشد، برای ویژگی های تقویت کننده دستگاه بهتر است، زیرا معمولاً یک منبع سیگنال ضعیف در سمت پایه وجود دارد که باید تا حد امکان جریان کمتری را از آن مصرف کنید. گزینه ایده آل زمانی است که مقاومت ورودی برابر با بی نهایت باشد.

R در یک ترانزیستور دوقطبی متوسط ​​چند صد KΩ (کیلو اهم) است. در اینجا، ترانزیستور دوقطبی بسیار به ترانزیستور اثر میدانی از دست می دهد، جایی که مقاومت ورودی به صدها GΩ (گیگا اهم) می رسد.

هدایت خروجی- رسانایی ترانزیستور بین کلکتور و امیتر. هرچه رسانایی خروجی بیشتر باشد، جریان کلکتور-امیتر بیشتری می تواند با توان کمتر از ترانزیستور عبور کند.

همچنین، با افزایش رسانایی خروجی (یا کاهش امپدانس خروجی)، حداکثر باری که تقویت کننده می تواند با تلفات کمی در بهره کلی تحمل کند، افزایش می یابد. به عنوان مثال، اگر یک ترانزیستور با رسانایی خروجی پایین، یک سیگنال را 100 بار بدون بار تقویت کند، وقتی یک بار 1KΩ وصل شود، در حال حاضر فقط 50 بار تقویت می شود. ترانزیستوری با بهره یکسان اما رسانایی خروجی بالاتر افت بهره کمتری خواهد داشت. گزینه ایده آل زمانی است که رسانایی خروجی برابر با بی نهایت باشد (یا مقاومت خروجی R out = 0 (R out \u003d 0)).

اگر همتایان مکانیکی را در نظر بگیریم، عملکرد ترانزیستورها شبیه به اصل عملکرد فرمان هیدرولیک در ماشین است. اما، شباهت فقط در تقریب اول معتبر است، زیرا هیچ دریچه ای در ترانزیستورها وجود ندارد. در این مقاله به طور جداگانه عملکرد ترانزیستور دوقطبی را بررسی خواهیم کرد.

دستگاه ترانزیستور دوقطبی

اساس دستگاه ترانزیستور دوقطبی یک ماده نیمه هادی است. اولین کریستال های نیمه هادی برای ترانزیستورها از ژرمانیوم ساخته شد، امروزه سیلیکون و آرسنید گالیم بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. ابتدا یک ماده نیمه هادی خالص با یک شبکه کریستالی منظم تولید می شود. سپس به کریستال شکل لازم داده می شود و ناخالصی خاصی به ترکیب آن وارد می شود (مواد آلیاژی است) که به آن خاصیت خاصی از رسانایی الکتریکی می دهد. اگر رسانایی به دلیل حرکت الکترون های اضافی باشد، به عنوان دهنده (الکترونیکی) نوع n تعریف می شود. اگر رسانایی یک نیمه هادی به دلیل جایگزینی متوالی مکان های خالی، به اصطلاح حفره ها با الکترون باشد، آن رسانایی را پذیرنده (سوراخ) می نامند و با رسانایی نوع p نشان داده می شود.

تصویر 1.

کریستال ترانزیستور از سه قسمت (لایه) با تناوب سریال از نوع هدایت (n-p-n یا p-n-p) تشکیل شده است. انتقال از یک لایه به لایه دیگر باعث ایجاد موانع بالقوه می شود. انتقال از پایه به امیتر نامیده می شود ساطع کننده(EP)، به جمع کننده - گردآورنده(KP). شکل 1 ساختار ترانزیستور را به صورت متقارن و ایده آل نشان می دهد. در عمل، در طول تولید، اندازه مناطق به طور قابل توجهی نامتقارن هستند، تقریباً همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. لایه پایه بسیار نازک است، در حد چند میکرون.

شکل 2.

اصل عملکرد ترانزیستور دوقطبی

هر پیوند p-n ترانزیستور به طور مشابه کار می کند. هنگامی که یک اختلاف پتانسیل به قطب های آن اعمال می شود، "تغییر" آن رخ می دهد. اگر اختلاف پتانسیل اعمال شده به صورت مشروط مثبت باشد و پیوند p-n باز شود، گفته می شود که اتصال بایاس رو به جلو است. هنگامی که یک اختلاف پتانسیل منفی مشروط اعمال می شود، انتقال با بایاس معکوس است، که در آن قفل می شود. یکی از ویژگی های عملکرد ترانزیستور این است که با بایاس مثبت حداقل یک انتقال، ناحیه مشترک به نام پایه از الکترون ها یا جاهای خالی الکترونیکی (بسته به نوع رسانایی ماده پایه) اشباع می شود که باعث ایجاد یک کاهش قابل توجهی در مانع بالقوه انتقال دوم و در نتیجه هدایت آن تحت بایاس معکوس.

حالت های عملیاتی

تمام مدارهای سوئیچینگ ترانزیستور را می توان به دو نوع تقسیم کرد: طبیعیو معکوس.

شکل 3

مدار سوئیچینگ ترانزیستور معمولیشامل تغییر هدایت الکتریکی اتصال کلکتور با کنترل افست اتصال امیتر است.

مدار معکوسبر خلاف معمول، به شما امکان می دهد تا با کنترل بایاس کلکتور، رسانایی اتصال امیتر را کنترل کنید. مدار معکوس یک آنالوگ متقارن از مدار معمولی است، اما به دلیل عدم تقارن ساختاری ترانزیستور دوقطبی، برای استفاده بی اثر است، محدودیت های شدیدتری در حداکثر پارامترهای مجاز دارد و عملاً استفاده نمی شود.

با هر طرح سوئیچینگ، ترانزیستور می تواند در سه حالت کار کند: حالت قطع, حالت فعالو حالت اشباع.

برای توصیف کار، جهت جریان الکتریکی در این مقاله به طور معمول به عنوان جهت الکترون ها در نظر گرفته می شود، یعنی. از قطب منفی منبع تغذیه به قطب مثبت. بیایید از نمودار شکل 4 برای این کار استفاده کنیم.

شکل 4

حالت قطع

برای اتصال p-n، مقداری برای حداقل ولتاژ بایاس رو به جلو وجود دارد که در آن الکترون ها قادر به غلبه بر مانع پتانسیل این اتصال هستند. یعنی در یک ولتاژ بایاس رو به جلو تا این آستانه، هیچ جریانی نمی تواند از محل اتصال عبور کند. برای ترانزیستورهای سیلیکونی، مقدار چنین آستانه ای تقریباً 0.6 ولت است. بنابراین، در یک مدار سوئیچینگ معمولی، هنگامی که بایاس رو به جلو اتصال امیتر از 0.6 ولت تجاوز نمی کند (برای ترانزیستورهای سیلیکونی)، هیچ جریانی از پایه عبور نمی کند. از الکترون ها اشباع نشده است و در نتیجه، هیچ گسیلی از الکترون های پایه به ناحیه جمع کننده وجود ندارد. جریان کلکتوری وجود ندارد (صفر).

بنابراین، برای رژیم قطع، هویت های زیر شرط لازم است:

U BE<0,6 В

I B \u003d 0

حالت فعال

در حالت فعال، اتصال امیتر تا لحظه باز شدن قفل (شروع جریان جریان) با ولتاژ بیش از 0.6 ولت (برای ترانزیستورهای سیلیکونی) در جهت رو به جلو بایاس می شود و اتصال کلکتور در جهت مخالف بایاس می شود. . اگر پایه دارای رسانایی نوع p باشد، انتقال (تزریق) الکترون ها از امیتر به پایه صورت می گیرد که بلافاصله در لایه نازکی از پایه توزیع می شوند و تقریباً همه آنها به مرز جمع کننده می رسند. اشباع شدن پایه با الکترون ها منجر به کاهش قابل توجهی در اندازه اتصال جمع کننده می شود که از طریق آن الکترون ها تحت تأثیر یک پتانسیل منفی از امیتر و پایه به منطقه جمع کننده جابجا می شوند و از طریق کلکتور به سمت پایین جریان می یابند. ترمینال، در نتیجه باعث ایجاد جریان کلکتور می شود. لایه بسیار نازک پایه، حداکثر جریان عبوری آن از یک مقطع بسیار کوچک در جهت سرب پایه را محدود می کند. اما همین ضخامت کم پایه باعث اشباع سریع آن از الکترون می شود. ناحیه اتصال دارای اندازه قابل توجهی است که شرایطی را برای جریان یک جریان امیتر-کلکتور قابل توجهی ایجاد می کند که ده ها و صدها برابر بیشتر از جریان پایه است. بنابراین با عبور جریان های ناچیز از پایه می توانیم شرایطی را برای عبور جریان های بسیار بزرگتر از کلکتور ایجاد کنیم. هر چه جریان پایه بیشتر باشد، اشباع آن بیشتر و جریان کلکتور بیشتر می شود. این حالت به شما امکان می دهد با تغییر (تنظیم) جریان پایه، هدایت اتصال جمع کننده را به آرامی کنترل کنید (تنظیم کنید). این ویژگی حالت فعال ترانزیستور در مدارهای تقویت کننده های مختلف استفاده می شود.

در حالت فعال، جریان امیتر ترانزیستور مجموع جریان پایه و کلکتور است:

من E \u003d I K + من ب

جریان جمع کننده را می توان به صورت زیر بیان کرد:

I K = α من E

که α ضریب انتقال جریان امیتر است

از معادلات بالا می توان به موارد زیر دست یافت:

که β ضریب تقویت جریان پایه است.

حالت اشباع

حد افزایش جریان پایه تا لحظه ای که جریان کلکتور بدون تغییر باقی می ماند، نقطه حداکثر اشباع پایه با الکترون ها را تعیین می کند. افزایش بیشتر جریان پایه باعث تغییر درجه اشباع آن نمی شود و به هیچ وجه بر جریان کلکتور تأثیر نمی گذارد، می تواند منجر به گرم شدن بیش از حد مواد در ناحیه تماس پایه و خرابی ترانزیستور شود. در داده های مرجع ترانزیستورها، جریان اشباع و حداکثر جریان پایه مجاز یا ولتاژ اشباع پایه امیتر و حداکثر ولتاژ پایه امیتر مجاز را می توان نشان داد. این محدودیت ها حالت اشباع ترانزیستور را در شرایط کاری عادی تعیین می کند.

حالت قطع و حالت اشباع زمانی مؤثر است که ترانزیستورها به عنوان کلیدهای الکترونیکی برای سوئیچینگ سیگنال و مدارهای قدرت عمل کنند.

تفاوت در اصل عملکرد ترانزیستورها با ساختارهای مختلف

در بالا، مورد عملکرد یک ترانزیستور ساختار n-p-n در نظر گرفته شد. ترانزیستورهای P-n-p به روشی مشابه کار می کنند، اما تفاوت های اساسی وجود دارد که باید از آنها آگاه باشید. یک ماده نیمه هادی با هدایت پذیرنده نوع p ظرفیت انتقال الکترون نسبتاً کمی دارد، زیرا بر اساس اصل انتقال الکترون از یک جای خالی (حفره) به دیگری است. هنگامی که همه جاهای خالی با الکترون ها جایگزین می شوند، حرکت آنها تنها زمانی امکان پذیر است که جاهای خالی از جهت حرکت ظاهر شوند. با طول قابل توجهی از مقطع چنین ماده ای، مقاومت الکتریکی قابل توجهی خواهد داشت که در صورت استفاده به عنوان پرجرم ترین جمع کننده و فرستنده ترانزیستورهای دوقطبی نوع p-n-p نسبت به زمانی که در یک لایه پایه بسیار نازک از نوع n-p-n استفاده می شود، مشکلات بیشتری را به همراه خواهد داشت. ترانزیستورها ماده نیمه هادی دهنده نوع n دارای خواص الکتریکی فلزات رسانا است که استفاده از آن را به عنوان امیتر و جمع کننده مانند ترانزیستورهای نوع n-p-n سودمندتر می کند.

این ویژگی متمایز در ساختارهای مختلف ترانزیستورهای دوقطبی منجر به مشکلات زیادی در تولید جفت قطعات با ساختارهای مختلف و ویژگی های الکتریکی مشابه یکدیگر می شود. اگر به داده های مرجع ویژگی های جفت ترانزیستور توجه کنید، متوجه خواهید شد که وقتی ویژگی های یکسان دو ترانزیستور از انواع مختلف، به عنوان مثال KT315A و ​​KT361A، با وجود قدرت کلکتور یکسان آنها (150 مگاوات) به دست می آید. و تقریباً همان افزایش جریان (20-90) ، آنها در حداکثر جریان مجاز کلکتور، ولتاژ امیتر-پایه و غیره متفاوت هستند.

P.S. این توصیف از اصل عملکرد ترانزیستور از دیدگاه نظریه روسی تفسیر شده است، بنابراین هیچ توضیحی از عمل میدان های الکتریکی بر روی بارهای مثبت و منفی ساختگی وجود ندارد. فیزیک روسی استفاده از مدل‌های مکانیکی ساده‌تر و قابل درک‌تر را که به واقعیت نزدیک‌تر از انتزاع‌ها در قالب میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی، بارهای مثبت و الکتریکی است، که مکتب سنتی خائنانه روی ما می‌لغزد، ممکن می‌سازد. به همین دلیل، استفاده از نظریه بیان شده را بدون تحلیل و تأمل اولیه هنگام آماده شدن برای ارائه کنترل، مقالات ترم و سایر انواع کار توصیه نمی کنم، معلمان شما ممکن است به سادگی مخالفت را نپذیرند، حتی رقابتی و کاملاً سازگار از نقطه نظر دیدگاه عقل سلیم و منطق علاوه بر این، به نوبه خود، این اولین تلاش برای توصیف عملکرد یک دستگاه نیمه هادی از دیدگاه فیزیک روسیه است که می تواند در آینده اصلاح و تکمیل شود.

ترانزیستورهای دوقطبی دستگاه های نیمه هادی با سه الکترود متصل به سه لایه به صورت سری، با رسانایی متفاوت هستند. برخلاف سایر ترانزیستورها که یک نوع بار را حمل می کنند، قادر است دو نوع را به طور همزمان حمل کند.

نمودارهای سیم کشی با استفاده از ترانزیستورهای دوقطبی به کار انجام شده و نوع هدایت بستگی دارد. رسانایی می تواند الکترونیکی، سوراخ باشد.

انواع ترانزیستورهای دوقطبی

ترانزیستورهای دوقطبی بر اساس معیارهای مختلف به انواع زیر تقسیم می شوند:

• مواد تولیدی: سیلیکون یا آرسنید گالیم.
• مقدار فرکانس: حداکثر 3 مگاهرتز - کم، تا 30 مگاهرتز - متوسط، تا 300 مگاهرتز - زیاد، بیش از 300 مگاهرتز - فوق العاده زیاد.
• بالاترین اتلاف توان: 0-0.3W، 0.3-3W، بیش از 3W.
• نوع وسیله: 3 لایه نیمه هادی با ترتیب ترتیب نوع هدایت.

دستگاه و کار

لایه های ترانزیستور، اعم از داخلی و خارجی، با الکترودهای داخلی ترکیب شده اند که نام های خود را به صورت پایه، امیتر و کلکتور دارند.

در انواع رسانایی کلکتور و امیتر تفاوت خاصی وجود ندارد، با این حال درصد گنجاندن ناخالصی ها در کلکتور بسیار کمتر است که امکان افزایش ولتاژ مجاز در خروجی را فراهم می کند.

لایه میانی نیمه هادی (پایه) دارای مقاومت بالایی است، زیرا از مواد آلیاژی سبک ساخته شده است. در یک منطقه بزرگ با کلکتور در تماس است. این به شما امکان می دهد سینک گرما را افزایش دهید، که به دلیل آزاد شدن گرما از جابجایی انتقال در جهت دیگر ضروری است. تماس خوب بیس-کلکتور اجازه عبور آسان الکترون های اقلیت را می دهد.

لایه های انتقال بر اساس همان اصل ساخته شده اند. با این حال، ترانزیستورهای دوقطبی دستگاه های تک سر در نظر گرفته می شوند. هنگامی که لایه های شدید متناوب در مکان هایی با رسانایی یکسان هستند، تشکیل پارامترهای نیمه هادی مشابه غیرممکن است.

نمودارهای اتصال ترانزیستور به گونه ای طراحی شده اند که می توانند آن را هم در حالت بسته و هم حالت باز ارائه دهند. در عملکرد فعال، هنگامی که نیمه هادی باز است، امیتر در جهت جلو بایاس می شود. برای درک کامل این طرح، باید ولتاژ تغذیه را مطابق نمودار نشان داده شده وصل کنید.

در این حالت، مرز در محل اتصال 2 کلکتور بسته است، جریان از آن عبور نمی کند. در عمل، پدیده متضاد به دلیل انتقال مجاور، تأثیر آنها بر یکدیگر رخ می دهد. از آنجایی که قطب منفی باتری به امیتر متصل است، انتقال نوع باز اجازه می دهد تا الکترون ها به پایه عبور کنند، که در آن با سوراخ هایی که حامل های اصلی هستند، دوباره ترکیب می شوند. جریان پایه I b ظاهر می شود. هرچه جریان پایه بیشتر باشد، جریان خروجی بزرگتر است. این اصل عملکرد تقویت کننده ها است.

فقط حرکت انتشار الکترون ها از طریق پایه جریان می یابد، زیرا هیچ کاری از میدان الکتریکی وجود ندارد. به دلیل ضخامت کم این لایه و گرادیان قابل توجه ذرات، تقریباً همه آنها وارد کلکتور می شوند، اگرچه پایه مقاومت بالایی دارد. یک میدان الکتریکی در محل اتصال وجود دارد که حمل و نقل را تقویت می کند و آنها را به داخل می کشاند. جریان های امیتر و کلکتور یکسان هستند، به جز اتلاف بار کوچک ناشی از توزیع مجدد در پایه: I e \u003d I b + I to.

مشخصات

• ضریب تقویت جریان β = من به / من ب.
• افزایش ولتاژ U eq / U باشد.
• مقاومت ورودی
• مشخصه فرکانس - توانایی ترانزیستور برای کار تا فرکانس مشخصی که فراتر از آن فرآیندهای انتقال برای تغییر سیگنال دیر انجام می شود.

حالت ها و طرح های عملیاتی

نوع مدار بر نحوه عملکرد ترانزیستور دوقطبی تأثیر می گذارد. سیگنال را می توان در دو مکان برای موارد مختلف برداشت و داد و سه الکترود وجود دارد. بنابراین، یک الکترود دلخواه باید همزمان هم خروجی و هم ورودی باشد. تمام ترانزیستورهای دوقطبی طبق این اصل به هم متصل می شوند و دارای سه نوع مدار هستند که در ادامه به بررسی آنها می پردازیم.

مدار جمع کننده مشترک

سیگنال از مقاومت عبور می کند R L، که در مدار کلکتور نیز گنجانده شده است.

چنین طرح اتصال ایجاد تنها یک تقویت کننده جریان را امکان پذیر می کند. مزیت چنین دنبال کننده امیتر، تشکیل یک مقاومت قابل توجه در ورودی است. این امکان مطابقت با مراحل افزایش را فراهم می کند.

مدار پایه مشترک

در مدار، می توانید یک اشکال را به شکل مقاومت ورودی کوچک پیدا کنید. مدار پایه مشترک اغلب به عنوان یک نوسانگر استفاده می شود.

مدار امیتر رایج

اغلب، هنگام استفاده از ترانزیستورهای دوقطبی، یک مدار با یک امیتر مشترک انجام می شود. ولتاژ از مقاومت بار R L عبور می کند، برق با یک قطب منفی به امیتر متصل می شود.

یک سیگنال مقدار متغیر به پایه و امیتر می رسد. در مدار کلکتور، ارزش آن بزرگتر می شود. عناصر اصلی مدار یک مقاومت، یک ترانزیستور و یک مدار خروجی تقویت کننده با منبع تغذیه هستند. عناصر فولادی اضافی: ظرفیت از 1، که اجازه عبور جریان به ورودی، مقاومت را نمی دهد R1، که به دلیل آن ترانزیستور باز می شود.

در مدار کلکتور، ولتاژ و مقاومت ترانزیستور برابر با مقدار EMF است: E= IkRk+Vke.

نتیجه این است که یک سیگنال کوچک Ec قانون تغییر اختلاف پتانسیل در خروجی متغیر مبدل ترانزیستور را تعیین می کند. چنین مداری امکان افزایش چندین برابر جریان ورودی و همچنین افزایش ولتاژ و توان را فراهم می کند.

از جمله معایب چنین مداری می توان مقاومت کم در ورودی (تا 1 کیلو اهم) را نام برد. در نتیجه، مشکلاتی در تشکیل آبشارها ایجاد می شود. مقاومت خروجی از 2 تا 20 کیلو اهم است.

طرح های در نظر گرفته شده عملکرد یک ترانزیستور دوقطبی را نشان می دهد. عملکرد آن تحت تأثیر فرکانس سیگنال و گرمای بیش از حد است. برای رسیدگی به این موضوع، اقدامات جداگانه دیگری اعمال می شود. اتصال زمین امیتر باعث ایجاد اعوجاج در خروجی می شود. برای ایجاد قابلیت اطمینان مدار، فیلترها، بازخوردها و غیره متصل می شوند. پس از چنین اقداماتی، مدار بهتر کار می کند، اما بهره کاهش می یابد.

حالت های عملیاتی

سرعت ترانزیستور تحت تأثیر مقدار ولتاژ متصل است. با استفاده از مثال مداری که در آن ترانزیستورهای دوقطبی با یک امیتر مشترک متصل می شوند، حالت های مختلف عملکرد را در نظر بگیرید.

قطع

این حالت زمانی ایجاد می شود که ولتاژ V BE به 0.7 ولت کاهش یابد. در این حالت، اتصال امیتر بسته می شود و جریانی در کلکتور وجود ندارد، زیرا هیچ الکترونی در پایه وجود ندارد و ترانزیستور بسته می ماند.

حالت فعال

هنگامی که ولتاژ کافی برای باز کردن ترانزیستور به پایه اعمال می شود، یک جریان ورودی کوچک و یک جریان خروجی زیاد رخ می دهد. این بستگی به اندازه سود دارد. در این حالت ترانزیستور به عنوان تقویت کننده عمل می کند.

حالت اشباع

این کار تفاوت های خاص خود را با حالت فعال دارد. نیمه هادی تا انتها باز می شود، جریان جمع کننده به حداکثر مقدار خود می رسد. افزایش آن تنها با تغییر بار یا EMF مدار خروجی حاصل می شود. تنظیم جریان پایه جریان کلکتور را تغییر نمی دهد. حالت اشباع دارای ویژگی هایی است که ترانزیستور کاملاً باز است و به عنوان سوئیچ عمل می کند. اگر حالت های اشباع و قطع ترانزیستورهای دوقطبی را ترکیب کنید، می توانید کلیدها را ایجاد کنید.

ویژگی های مشخصه خروجی بر حالت ها تأثیر می گذارد. این در نمودار نشان داده شده است.

هنگام ترسیم قطعات بر روی محورهای مختصات مربوط به بالاترین اندازه جریان و ولتاژ کلکتور، و سپس ترکیب انتهای آن با یکدیگر، یک خط بار قرمز تشکیل می شود. نمودار نشان می دهد که با افزایش جریان پایه، نقطه جریان و ولتاژ در امتداد خط بار به سمت بالا تغییر می کند.

ناحیه بین مشخصه خروجی هچ شده و محور Vke کار برش است. در این حالت، ترانزیستور بسته است و جریان متقابل کم است. مشخصه در نقطه A در بالا با بار تلاقی می کند، پس از آن، با افزایش بعدی در I V، جریان کلکتور دیگر تغییر نمی کند. در نمودار، ناحیه اشباع، قسمت سایه دار بین محور Ik و شیب دارترین نمودار است.

ترانزیستورهای دوقطبی در حالت های مختلف

ترانزیستور با انواع مختلف سیگنال در مدار ورودی تعامل دارد. اساساً ترانزیستور در تقویت کننده ها استفاده می شود. سیگنال AC ورودی جریان خروجی را تغییر می دهد. در این مورد از مدارهایی با امیتر یا کلکتور مشترک استفاده می شود. در مدار خروجی، سیگنال نیاز به بار دارد.

اغلب این کار با استفاده از مقاومت نصب شده در مدار خروجی کلکتور انجام می شود. با انتخاب صحیح آن، مقدار ولتاژ در خروجی بسیار بیشتر از ورودی خواهد بود.

در طول تبدیل سیگنال پالس، حالت مانند سیگنال های سینوسی باقی می ماند. کیفیت تغییر هارمونیک ها با ویژگی های فرکانس نیمه هادی ها تعیین می شود.

حالت سوئیچ

کلیدهای ترانزیستوری برای کلیدزنی بدون تماس در مدارهای الکتریکی استفاده می شوند. این کار شامل تنظیم متناوب مقدار مقاومت نیمه هادی است. ترانزیستورهای دوقطبی بیشترین کاربرد را در دستگاه های سوئیچینگ دارند.

نیمه هادی ها در مدارهای تغییر سیگنال استفاده می شوند. عملکرد همه کاره و طبقه بندی گسترده آنها استفاده از ترانزیستورها را در مدارهای مختلف ممکن می سازد که قابلیت های عملکرد آنها را تعیین می کند. مدارهای اصلی مورد استفاده، مدارهای تقویت کننده و سوئیچینگ هستند.

موضوع 4. ترانزیستورهای دوقطبی

4.1 طراحی و اصل عملیات

ترانزیستور دوقطبی یک وسیله نیمه هادی است که از سه ناحیه با انواع رسانایی الکتریکی متناوب تشکیل شده و برای تقویت توان مناسب است.

ترانزیستورهای دوقطبی تولید شده در حال حاضر را می توان بر اساس معیارهای زیر طبقه بندی کرد:

با توجه به مواد: ژرمانیوم و سیلیکون؛

با توجه به نوع هدایت مناطق: نوع p-n-p و n-p-n.

با توان: کم (Pmax £ 0.3W)، متوسط ​​(Pmax £ 1.5W) و قدرت بالا (Pmax > 1.5W).

بر اساس فرکانس: فرکانس پایین، فرکانس متوسط، فرکانس بالا و مایکروویو.

در ترانزیستورهای دوقطبی، جریان با حرکت دو نوع حامل بار تعیین می شود: الکترون ها و حفره ها (یا پایه و فرعی). از این رو نام آنها - دوقطبی.

در حال حاضر فقط ترانزیستورهایی با اتصالات مسطح p-n ساخته و استفاده می شوند.

دستگاه یک ترانزیستور دوقطبی مسطح به صورت شماتیک در شکل نشان داده شده است. 4.1.

صفحه ای از ژرمانیوم یا سیلیکون است که در آن سه ناحیه با رسانایی الکتریکی متفاوت ایجاد می شود. در یک ترانزیستور n-p-n، ناحیه میانی دارای سوراخ است و نواحی انتهایی دارای رسانایی الکتریکی الکترونیکی هستند.

ترانزیستورهای نوع p-n-p دارای ناحیه میانی با الکترونیک و نواحی شدید با رسانایی الکتریکی سوراخ هستند.

ناحیه میانی ترانزیستور پایه نامیده می شود، یک منطقه انتهایی امیتر و دیگری کلکتور است. بنابراین، ترانزیستور دارای دو اتصال p-n است: امیتر - بین امیتر و پایه و کلکتور - بین پایه و کلکتور. ناحیه اتصال امیتر از ناحیه اتصال جمع کننده کوچکتر است.

امیتر ناحیه ای از ترانزیستور است که هدف آن تزریق حامل های بار به پایه است. کلکتور منطقه ای است که هدف آن استخراج حامل های بار از پایه است. پایه ناحیه ای است که حامل های شارژ که برای این ناحیه جزئی هستند توسط امیتر به آن تزریق می شود.

غلظت اکثر حامل های بار در امیتر چندین برابر بیشتر از غلظت اکثر حامل های بار در پایه است و غلظت آنها در کلکتور تا حدودی کمتر از غلظت در امیتر است. بنابراین، رسانایی امیتر چندین مرتبه بیشتر از رسانایی پایه است و رسانایی کلکتور کمی کمتر از رسانایی امیتر است.

نتیجه گیری از پایه، امیتر و کلکتور گرفته می شود. بسته به اینکه کدام یک از نتایج مشترک در مدارهای ورودی و خروجی است، سه مدار سوئیچینگ ترانزیستور وجود دارد: با یک پایه مشترک (OB)، یک امیتر مشترک (OE)، یک کلکتور مشترک (OK).

مدار ورودی یا کنترل برای کنترل عملکرد ترانزیستور استفاده می شود. در مدار خروجی یا کنترل شده، نوسانات افزایش یافته به دست می آید. منبع نوسانات تقویت شده به مدار ورودی و بار به مدار خروجی متصل می شود.

اصل کار یک ترانزیستور را با استفاده از مثال یک ترانزیستور از نوع p-n-p که بر اساس مدار پایه مشترک متصل شده است در نظر بگیرید (شکل 4.2).

شکل 4.2 - اصل عملکرد یک ترانزیستور دوقطبی (نوع p-n-p)

ولتاژهای خارجی دو منبع تغذیه EE و Ek به ترانزیستور متصل می شوند به گونه ای که پیوند امیتر P1 در جهت جلو (ولتاژ جلو) بایاس می شود و اتصال کلکتور P2 در جهت مخالف (ولتاژ معکوس) بایاس می شود. ).

اگر یک ولتاژ معکوس به محل اتصال کلکتور اعمال شود و مدار امیتر باز باشد، یک جریان معکوس کوچک Iko (واحد میکرو آمپر) در مدار کلکتور جریان می یابد. این جریان تحت اثر یک ولتاژ معکوس ایجاد می شود و با حرکت جهت دار حامل های بار اقلیت سوراخ های پایه و الکترون های جمع کننده از طریق اتصال جمع کننده ایجاد می شود. جریان معکوس از مدار عبور می کند: +Ek، پایه-کلکتور، -Ek. مقدار جریان معکوس کلکتور به ولتاژ کلکتور بستگی ندارد، بلکه به دمای نیمه هادی بستگی دارد.

هنگامی که یک EE ولتاژ ثابت در جهت جلو به مدار امیتر متصل می شود، مانع پتانسیل اتصال امیتر کاهش می یابد. تزریق (تزریق) سوراخ ها به پایه آغاز می شود.

معلوم می شود که ولتاژ خارجی اعمال شده به ترانزیستور عمدتاً به اتصالات P1 و P2 اعمال می شود، زیرا در مقایسه با مقاومت ناحیه پایه، امیتر و کلکتور مقاومت بالایی دارند. بنابراین سوراخ های تزریق شده به پایه به وسیله دیفیوژن در آن حرکت می کنند. در این حالت، حفره ها با الکترون های پایه دوباره ترکیب می شوند. از آنجایی که غلظت حامل ها در پایه بسیار کمتر از امیتر است، تعداد کمی از سوراخ ها دوباره ترکیب می شوند. با ضخامت پایه کوچک، تقریبا تمام سوراخ ها به محل اتصال جمع کننده P2 می رسند. الکترون های نوترکیب با الکترون های منبع انرژی Ek جایگزین می شوند. سوراخ هایی که با الکترون های پایه ترکیب می شوند، جریان پایه IB را ایجاد می کنند.

تحت عمل ولتاژ معکوس Ek، مانع پتانسیل اتصال جمع کننده افزایش می یابد و ضخامت اتصال P2 افزایش می یابد. اما مانع بالقوه اتصال جمع کننده مانع از عبور سوراخ ها از آن نمی شود. سوراخ هایی که وارد ناحیه اتصال کلکتور می شوند در یک میدان شتاب دهنده قوی ایجاد شده در محل اتصال توسط ولتاژ کلکتور قرار می گیرند و توسط کلکتور خارج می شوند (کشیده می شوند) و جریان کلکتور Ik ایجاد می کنند. جریان کلکتور از مدار عبور می کند: + Ek، پایه-کلکتور، -Ek.

بنابراین، سه جریان در ترانزیستور جریان دارد: جریان امیتر، کلکتور و پایه.

در سیم که خروجی پایه است، جریان های امیتر و کلکتور برعکس جهت می گیرند. بنابراین، جریان پایه برابر است با تفاوت بین جریان امیتر و کلکتور: IB \u003d IE - IK.

فرآیندهای فیزیکی در یک ترانزیستور نوع n-p-n مشابه فرآیندهای یک ترانزیستور نوع p-n-p انجام می شود.

IE کل جریان امیتر با تعداد حامل های بار اصلی تزریق شده توسط امیتر تعیین می شود. قسمت اصلی این حامل های شارژ با رسیدن به کلکتور، جریان کلکتور Ik را ایجاد می کند. بخش ناچیزی از حامل های بار تزریق شده به پایه در پایه دوباره ترکیب می شوند و یک جریان پایه IB ایجاد می کنند. بنابراین، جریان امیتر به جریان های پایه و کلکتور تقسیم می شود، یعنی. IE \u003d IB + Ik.

جریان امیتر جریان ورودی است، جریان کلکتور جریان خروجی است. جریان خروجی بخشی از ورودی است، یعنی.

که در آن a ضریب انتقال جریان برای مدار OB است.

از آنجایی که جریان خروجی کمتر از جریان ورودی است، ضریب a<1. Он показывает, какая часть инжектированных в базу носителей заряда достигает коллектора. Обычно величина a составляет 0,95¸0,995.

در مدار امیتر رایج، جریان خروجی جریان کلکتور و جریان ورودی جریان پایه است. بهره جریان برای مدار OE:

(4.3)

در نتیجه، بهره جریان برای مدار OE ده ها واحد است.

جریان خروجی ترانزیستور به جریان ورودی بستگی دارد. بنابراین ترانزیستور وسیله ای است که با جریان کنترل می شود.

تغییرات جریان امیتر ناشی از تغییر ولتاژ اتصال امیتر به طور کامل به مدار کلکتور منتقل می شود و باعث تغییر در جریان کلکتور می شود. و از ولتاژ منبع تغذیه کلکتور Ek بسیار بیشتر از امیتر Ee است، پس توان مصرفی در مدار کلکتور Pk بسیار بیشتر از توان در مدار امیتر Re خواهد بود. بنابراین، می توان قدرت زیادی را در مدار کلکتور ترانزیستور با توان کم صرف شده در مدار امیتر کنترل کرد، یعنی. افزایش قدرت وجود دارد.

4.2 طرح هایی برای روشن کردن ترانزیستورهای دوقطبی

ترانزیستور طوری به مدار الکتریکی متصل می شود که یکی از پایانه های آن (الکترود) ورودی، دومی خروجی و سومی مشترک در مدارهای ورودی و خروجی است. بسته به اینکه کدام الکترود رایج است، سه مدار سوئیچینگ ترانزیستور وجود دارد: OB، OE و OK. این مدارها برای ترانزیستور p-n-p در شکل نشان داده شده است. 4.3. برای یک ترانزیستور n-p-n فقط قطبیت ولتاژها و جهت جریان ها در مدارهای سوئیچینگ تغییر می کند. برای هر مدار سوئیچینگ ترانزیستوری (در حالت فعال)، قطبیت منبع تغذیه باید به گونه ای انتخاب شود که اتصال امیتر در جهت رو به جلو و اتصال کلکتور در جهت مخالف روشن شود.

شکل 4.3 - طرح هایی برای روشن کردن ترانزیستورهای دوقطبی: الف) ABOUT; ب) OE; ج) باشه

4.3 ویژگی های استاتیکی ترانزیستورهای دوقطبی

حالت استاتیک کار ترانزیستور حالتی است که در مدار خروجی بار وجود نداشته باشد.

مشخصات استاتیکی ترانزیستورها وابستگی های گرافیکی ولتاژ و جریان مدار ورودی (VAC ورودی) و مدار خروجی (VAC خروجی) نامیده می شود. نوع مشخصه ها به نحوه روشن شدن ترانزیستور بستگی دارد.

4.3.1 ویژگی های ترانزیستور متصل بر اساس مدار OB

IE \u003d f (UEB) با UKB \u003d const (شکل 4.4، a).

IK \u003d f (UKB) با IE \u003d ثابت (شکل 4.4، ب).

شکل 4.4 - خصوصیات استاتیکی یک ترانزیستور دوقطبی متصل شده بر اساس مدار OB

مشخصه های خروجی I-V دارای سه ناحیه مشخصه هستند: 1 - وابستگی شدید Ik به UKB (منطقه اولیه غیرخطی). 2 - وابستگی ضعیف Ik به UKB (منطقه خطی). 3 - خرابی محل اتصال کلکتور.

یکی از ویژگی های ویژگی های منطقه 2 افزایش جزئی آنها با افزایش ولتاژ UKB است.

4.3.2 ویژگی های ترانزیستور متصل طبق طرح OE:

مشخصه ورودی وابستگی است:

IB \u003d f (UBE) با UKE \u003d const (شکل 4.5، b).

مشخصه خروجی وابستگی است:

IK \u003d f (UKE) با IB \u003d ثابت (شکل 4.5، a).

شکل 4.5 - ویژگی های استاتیکی یک ترانزیستور دوقطبی متصل شده بر اساس مدار OE

ترانزیستور در مدار OE افزایش جریان را فراهم می کند. بهره جریان در مدار OE: اگر ضریب a برای ترانزیستورهای a = 0.9 ¸ 0.99، ضریب b = 9¸ 99. این مهمترین مزیت روشن کردن ترانزیستور بر اساس مدار OE است که به ویژه کاربرد عملی گسترده تر این مدار سوئیچینگ را در مقایسه با مدار OB تعیین می کند.

از اصل عملکرد ترانزیستور، مشخص است که دو جزء جریان در جهت مخالف از طریق ترمینال پایه جریان می یابند (شکل 4.6): جریان معکوس اتصال کلکتور IKO و بخشی از جریان امیتر (1 - a) IE. در این راستا، مقدار صفر جریان پایه (IB = 0) با برابری اجزای مشخص شده جریان ها تعیین می شود، یعنی. (1 - a)IE = IKO. جریان ورودی صفر مربوط به جریان امیتر IE=IKO/(1−a)=(1+b)IKO و جریان کلکتور است. به عبارت دیگر، در جریان پایه صفر (IB \u003d 0)، جریانی از طریق ترانزیستور در مدار OE جریان می یابد که به آن جریان اولیه یا از طریق جریان IKO (E) و برابر با (1 + b) IKO است.

شکل 4.6 - مدار سوئیچینگ برای ترانزیستور با امیتر مشترک (مدار OE)

4.4 پارامترهای اساسی

برای تجزیه و تحلیل و محاسبه مدارها با ترانزیستورهای دوقطبی، به اصطلاح h استفاده می شود - پارامترهای یک ترانزیستور متصل مطابق مدار OE.

وضعیت الکتریکی یک ترانزیستور متصل شده طبق مدار OE با مقادیر IB، IBE، IK، UKE مشخص می شود.

سیستم پارامترهای h شامل مقادیر زیر است:

1. امپدانس ورودی

h11 = DU1/DI1 با U2 = const. (4.4)

نشان دهنده مقاومت ترانزیستور در برابر جریان ورودی متناوب است که در آن اتصال کوتاه در خروجی، یعنی. در صورت عدم وجود ولتاژ AC خروجی.

2. نسبت بازخورد ولتاژ:

h12 = DU1/DU2 با I1 = const. (4.5)

نشان می دهد که چه نسبتی از ولتاژ AC ورودی به دلیل بازخورد در ترانزیستور به ورودی ترانزیستور منتقل می شود.

3. ضریب نیروی جریان (ضریب انتقال جریان):

h21 = DI2/DI1 با U2 = const. (4.6)

بهره AC ترانزیستور را در حالت بدون بار نشان می دهد.

4. رسانایی خروجی:

h22 = DI2/DU2 با I1 = const. (4.7)

رسانایی AC بین پایانه های خروجی ترانزیستور را نشان می دهد.

مقاومت خروجی Rout = 1/h22.

برای مدار امیتر مشترک، معادلات زیر برقرار است:

(4.8)

برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد محل اتصال کلکتور، لازم است که توان آزاد شده در آن در هنگام عبور جریان کلکتور از حداکثر مقدار معینی تجاوز نکند:

(4.9)

علاوه بر این، محدودیت هایی در مورد ولتاژ کلکتور وجود دارد:

و جریان کلکتور:

4.5 حالت های کاری ترانزیستورهای دوقطبی

ترانزیستور بسته به ولتاژ در محل اتصال خود می تواند در سه حالت کار کند. هنگام کار در حالت فعال، ولتاژ در محل اتصال امیتر مستقیم و در محل اتصال کلکتور معکوس است.

حالت قطع یا مسدود کردن، با اعمال ولتاژ معکوس به هر دو اتصال به دست می آید (هر دو اتصال p-n- بسته هستند).

اگر ولتاژ در هر دو اتصال مستقیم باشد (هر دو پیوند p-n- باز هستند)، ترانزیستور در حالت اشباع کار می کند.

در حالت های قطع و اشباع، تقریبا هیچ کنترل ترانزیستوری وجود ندارد. در حالت فعال، چنین کنترلی به بهترین شکل انجام می شود و ترانزیستور می تواند عملکرد یک عنصر فعال مدار الکتریکی (تقویت، تولید و غیره) را انجام دهد.

4.6 دامنه

ترانزیستورهای دوقطبی دستگاه های نیمه هادی برای استفاده جهانی هستند و به طور گسترده در تقویت کننده ها، ژنراتورها، دستگاه های پالس و کلیدی مختلف استفاده می شوند.

4.7 ساده ترین مرحله تقویت در ترانزیستور دوقطبی

بیشترین کاربرد توسط مدار سوئیچینگ ترانزیستور بر اساس مدار امیتر رایج یافت می شود (شکل 4.7).

عناصر اصلی مدار منبع تغذیه Ek، عنصر کنترل شده ترانزیستور VT و مقاومت Rk است. این عناصر مدار اصلی (خروجی) مرحله تقویت را تشکیل می دهند که در آن به دلیل جریان یک جریان کنترل شده، یک ولتاژ متناوب تقویت شده در خروجی مدار ایجاد می شود.

عناصر باقی مانده نقش حمایت کننده را ایفا می کنند. Cp خازن در حال جدا شدن است. در غیاب این خازن، یک جریان مستقیم در مدار منبع سیگنال ورودی از منبع تغذیه Ek ایجاد می شود.

شکل 4.7 - طرح ساده ترین مرحله تقویت در یک ترانزیستور دوقطبی با توجه به مدار امیتر مشترک

مقاومت RB، موجود در مدار پایه، عملکرد ترانزیستور را در حالت استراحت تضمین می کند، یعنی. در صورت عدم وجود سیگنال ورودی حالت استراحت توسط جریان پایه استراحت IB » Ek/RB ارائه می شود.

با کمک مقاومت Rk یک ولتاژ خروجی ایجاد می شود، یعنی. Rk وظیفه ایجاد تغییر ولتاژ در مدار خروجی را به دلیل جریان جریان در آن، توسط مدار پایه کنترل می کند.

برای مدار کلکتور مرحله تقویت، معادله حالت الکتریکی زیر را می توان نوشت:

Ek \u003d Uke + IkRk، (4.10)

یعنی مجموع افت ولتاژ در مقاومت Rk و ولتاژ کلکتور-امیتر Uke ترانزیستور همیشه برابر با یک مقدار ثابت است - EMF منبع تغذیه Ek.

فرآیند تقویت مبتنی بر تبدیل انرژی یک منبع ولتاژ ثابت Ek به انرژی یک ولتاژ متناوب در مدار خروجی به دلیل تغییر در مقاومت عنصر کنترل شده (ترانزیستور) طبق قانون مشخص شده توسط ورودی است. علامت.

هنگامی که یک ولتاژ متناوب uin به ورودی مرحله تقویت کننده اعمال می شود، یک جزء جریان متناوب IB ~ در مدار پایه ترانزیستور ایجاد می شود که به این معنی است که جریان پایه تغییر خواهد کرد. تغییر در جریان پایه منجر به تغییر در مقدار جریان کلکتور (IK = bIB) و از این رو به تغییر در مقادیر ولتاژ در مقاومت Rk و Uke می شود. توانایی های تقویت کننده به این دلیل است که تغییر در مقادیر جریان کلکتور b برابر بیشتر از جریان پایه است.

4.8 محاسبه مدارهای الکتریکی با ترانزیستورهای دوقطبی

برای مدار کلکتور مرحله تقویت (شکل 4.7)، مطابق با قانون دوم کیرشهوف، معادله (4.10) معتبر است.

مشخصه ولت آمپر مقاومت کلکتور RK خطی است و مشخصه های ولت آمپر ترانزیستور خصوصیات کلکتور غیرخطی ترانزیستور است (شکل 4.5، a) که مطابق مدار OE متصل شده است.

محاسبه چنین مدار غیر خطی، یعنی تعیین IK، URK و UKE برای مقادیر مختلف جریان پایه IB و مقاومت مقاومت RK، می تواند به صورت گرافیکی انجام شود. برای انجام این کار، در خانواده ویژگی های کلکتور (شکل 4.5، a)، لازم است از نقطه EK روی ولت های محور آبسیسا - مشخصه جریان مقاومت RK، که معادله را برآورده می کند، رسم کنید:

Uke \u003d Ek - RkIk. (4.11)

این ویژگی بر دو نکته بنا شده است:

Uke =Ek در Ik = 0 در محور x و Ik = Ek/Rk در Uke = 0 در محور y. CVC مقاومت کلکتور Rk که به این روش ساخته شده است، خط بار نامیده می شود. نقاط تلاقی آن با ویژگی های کلکتور، یک راه حل گرافیکی برای معادله (4.11) برای یک مقاومت معین Rk و مقادیر مختلف جریان پایه IB می دهد. از این نقاط می توان برای تعیین جریان کلکتور Ik استفاده کرد که برای ترانزیستور و مقاومت Rk و همچنین ولتاژ UKE و URK یکسان است.

نقطه تلاقی خط بار با یکی از مشخصه های استاتیک IV نقطه کار ترانزیستور نامیده می شود. با تغییر IB می توانید آن را در امتداد خط بار حرکت دهید. موقعیت اولیه این نقطه در صورت عدم وجود سیگنال متغیر ورودی، نقطه استراحت - Т0 نامیده می شود.

الف) ب)

شکل 4.8 - محاسبه نموداری-تحلیلی حالت عملکرد ترانزیستور با استفاده از مشخصات خروجی و ورودی.

نقطه استراحت (نقطه کاری) T0 IKP جریان و ولتاژ UKEP را در حالت استراحت تعیین می کند. از این مقادیر می توانید قدرت RCP آزاد شده در ترانزیستور را در حالت استراحت پیدا کنید که نباید از حداکثر توان PK max که یکی از پارامترهای ترانزیستور است تجاوز کند:

RKP = IKP ×UKEP £ RK حداکثر. (4.12)

کتاب‌های مرجع معمولاً خانواده‌ای از ویژگی‌های ورودی را ارائه نمی‌کنند، بلکه فقط ویژگی‌هایی را برای UKE = 0 و برای برخی UKE > 0 ارائه می‌کنند.

ویژگی های ورودی برای UKE های مختلف بیش از 1 ولت بسیار نزدیک به یکدیگر هستند. بنابراین، محاسبه جریان و ولتاژ ورودی را می توان به طور تقریبی با توجه به مشخصه ورودی برای UKE > 0، برگرفته از کتاب مرجع انجام داد.

نقاط A، To و B از مشخصه عملکرد خروجی به این منحنی منتقل می شوند و نقاط A1، T1 و B1 به دست می آیند (شکل 4.8، b). نقطه عملیاتی T1 ولتاژ ثابت UBEP پایه و جریان ثابت پایه IBP را تعیین می کند.

مقاومت مقاومت RB (کارکرد ترانزیستور را در حالت استراحت تضمین می کند)، که از طریق آن یک ولتاژ ثابت از منبع EK به پایه تامین می شود:

(4.13)

در حالت فعال (تقویت کننده)، نقطه استراحت ترانزیستور To تقریباً در وسط قسمت خط بار AB قرار دارد و نقطه کار از قسمت AB فراتر نمی رود.

ترانزیستور

ترانزیستور وسیله ای نیمه هادی است که به سیگنال ضعیف تری اجازه می دهد تا سیگنال قوی تری را کنترل کند. به دلیل این خاصیت، اغلب در مورد توانایی ترانزیستور در تقویت سیگنال صحبت می کنند. اگرچه در واقع چیزی را تقویت نمی کند، اما به سادگی به شما امکان می دهد یک جریان بزرگ را با جریان های بسیار ضعیف تر روشن و خاموش کنید. ترانزیستورها در الکترونیک بسیار رایج هستند، زیرا خروجی هر کنترل کننده به ندرت می تواند جریانی بیش از 40 میلی آمپر تولید کند، بنابراین، حتی 2-3 LED کم مصرف دیگر نمی توانند مستقیماً از میکروکنترلر تغذیه شوند. اینجاست که ترانزیستورها به کمک می آیند. این مقاله در مورد انواع اصلی ترانزیستورها، تفاوت بین ترانزیستورهای دوقطبی P-N-P و N-P-N، کانال P از ترانزیستورهای اثر میدان N-channel بحث می کند، ظرافت های اصلی اتصال ترانزیستورها را مورد بحث قرار می دهد و زمینه های کاربرد آنها را نشان می دهد.

ترانزیستور را با رله اشتباه نگیرید. رله یک کلید ساده است. جوهر کار او در بستن و باز کردن تماس های فلزی است. ترانزیستور پیچیده تر است و عملکرد آن بر اساس انتقال الکترون به حفره است. اگر علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد این هستید، می توانید یک ویدیوی عالی را تماشا کنید که شما را در عملکرد یک ترانزیستور از ساده به پیچیده راهنمایی می کند. با سال تولید ویدیو گیج نشوید - قوانین فیزیک از آن زمان تاکنون تغییر نکرده است و ویدیوی جدیدتری که در آن مطالب با چنین کیفیت بالایی ارائه شده است، یافت نشد:

انواع ترانزیستور

ترانزیستور دوقطبی

ترانزیستور دوقطبی برای هدایت بارهای سبک (مانند موتورهای کم توان و سرووها) طراحی شده است. همیشه سه خروجی دارد:

کلکتور (کلکتور انگلیسی) - یک ولتاژ بالا اعمال می شود که ترانزیستور آن را کنترل می کند

• پایه (پایه انگلیسی) - جریان برای باز یا بسته شدن ترانزیستور تامین یا خاموش می شود

امیتر (امیتر انگلیسی) - خروجی "نهایی" ترانزیستور. جریان از طریق آن از کلکتور و پایه عبور می کند.

ترانزیستور دوقطبی توسط جریان کنترل می شود. هرچه جریان بیشتری به پایه اعمال شود، جریان بیشتری از کلکتور به امیتر خواهد رسید. نسبت جریان عبوری از امیتر به کلکتور به جریان عبوری از پایه ترانزیستور بهره نامیده می شود. تعیین شده به عنوان hfe (در ادبيات انگليسي به نام gain مي گويند).

به عنوان مثال، اگر hfe= 150، و 0.2 میلی آمپر از پایه عبور می کند، سپس ترانزیستور حداکثر 30 میلی آمپر را از خود عبور می دهد. اگر قطعه ای متصل شود که 25 میلی آمپر می کشد (به عنوان مثال، یک LED)، با 25 میلی آمپر ارائه می شود. اگر قطعه ای متصل شود که 150 میلی آمپر می کشد، تنها حداکثر 30 میلی آمپر به آن داده می شود. اسناد تماس حداکثر مقادیر مجاز جریان و ولتاژ را نشان می دهد پایه-> ساطع کننده و گردآورنده -> ساطع کننده . بیش از این مقادیر منجر به گرم شدن بیش از حد و خرابی ترانزیستور می شود.

عکس های خنده دار:

ترانزیستورهای دوقطبی NPN و PNP

2 نوع ترانزیستور قطبی وجود دارد: NPNو PNP. آنها در تناوب لایه ها متفاوت هستند. N (از منفی - منفی) لایه ای است با بیش از حد حامل های بار منفی (الکترون ها) ، P (از مثبت - مثبت) لایه ای است با بیش از حد حامل های بار مثبت (سوراخ). در ویدیوی بالا درباره الکترون ها و حفره ها بیشتر بدانید.

رفتار ترانزیستورها به تناوب لایه ها بستگی دارد. انیمیشن بالا نشان می دهد NPNترانزیستور که در PNPکنترل ترانزیستور معکوس است - جریان از طریق ترانزیستور هنگامی که پایه زمین است عبور می کند و هنگامی که جریان از پایه عبور می کند مسدود می شود. در نمودار PNPو NPNدر جهت فلش متفاوت است. فلش همیشه به انتقال از اشاره می کند نبه پ:

تعیین ترانزیستورهای NPN (چپ) و PNP (راست) در نمودار

ترانزیستورهای NPN در الکترونیک بیشتر متداول هستند زیرا کارایی بیشتری دارند.

FET

ترانزیستورهای اثر میدانی از نظر ساختار داخلی با ترانزیستورهای دوقطبی متفاوت هستند. ترانزیستورهای MOS رایج ترین در الکترونیک آماتورها هستند. MOS مخفف فلز-اکسید-رسانا است. در زبان انگلیسی به همین صورت: Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor به اختصار MOSFET نامیده می شود. ترانزیستورهای MOS به شما این امکان را می دهند که قدرت های بزرگ را با اندازه نسبتاً کوچک خود ترانزیستور کنترل کنید. ترانزیستور توسط ولتاژ هدایت می شود نه جریان. از آنجایی که ترانزیستور توسط یک برق کنترل می شود رشتهترانزیستور نام خود را گرفت - رشتهزوزه کشیدن

ترانزیستورهای اثر میدان حداقل 3 خروجی دارند:

تخلیه - یک ولتاژ بالا به آن اعمال می شود که می خواهید آن را کنترل کنید

گیت (دروازه انگلیسی) - برای کنترل ترانزیستور به آن ولتاژ اعمال می شود

منبع (منبع انگلیسی) - هنگامی که ترانزیستور "باز" ​​است، جریان از تخلیه از طریق آن عبور می کند.

باید انیمیشنی با ترانزیستور افکت میدانی وجود داشته باشد اما به جز نمایش شماتیک خود ترانزیستورها هیچ تفاوتی با دوقطبی نخواهد داشت، بنابراین هیچ انیمیشنی وجود نخواهد داشت.

FET های کانال N و کانال P

ترانزیستورهای اثر میدان نیز بسته به دستگاه و رفتار به 2 نوع تقسیم می شوند. کانال N(کانال N) با روشن شدن دروازه باز می شود و بسته می شود. زمانی که ولتاژ وجود ندارد کانال پی(کانال P) برعکس عمل می کند: تا زمانی که ولتاژی در گیت وجود نداشته باشد، جریان از ترانزیستور عبور می کند. هنگامی که ولتاژ به گیت اعمال می شود، جریان متوقف می شود. در نمودار، ترانزیستورهای اثر میدانی کمی متفاوت نشان داده شده اند:

بر اساس قیاس با ترانزیستورهای دوقطبی، ترانزیستورهای اثر میدانی از نظر قطبیت متفاوت هستند. ترانزیستور N-Channel در بالا توضیح داده شده است. آنها رایج ترین هستند.

P-Channel در جهت فلش هنگام نشان دادن متفاوت است و باز هم رفتار "معکوس" دارد.

این تصور اشتباه وجود دارد که ترانزیستور اثر میدانی می تواند جریان متناوب را کنترل کند. این اشتباه است. برای کنترل جریان متناوب، از رله استفاده کنید.

ترانزیستور دارلینگتون

ترانزیستور دارلینگتون برای اشاره به نوع جداگانه ای از ترانزیستور کاملاً صحیح نیست. با این حال، غیرممکن است که در این مقاله به آنها اشاره نکنیم. ترانزیستور دارلینگتون اغلب به شکل یک ریز مدار که شامل چندین ترانزیستور است یافت می شود. به عنوان مثال، ULN2003. ترانزیستور دارلینگتون با قابلیت باز و بسته شدن سریع (که به شما امکان کار با آن را می دهد) و در عین حال مقاومت در برابر جریان های بالا مشخص می شود. این یک نوع ترانزیستور مرکب است و یک اتصال آبشاری از دو یا به ندرت ترانزیستورهای بیشتر است که به گونه ای به هم متصل شده اند که بار در امیتر مرحله قبل، محل اتصال پایه به امیتر ترانزیستور مرحله بعد باشد. یعنی ترانزیستورها توسط کلکتورها وصل می شوند و امیتر ترانزیستور ورودی به آخر هفته پایه متصل می شود. علاوه بر این، بار مقاومتی امیتر ترانزیستور قبلی را می توان به عنوان بخشی از مدار برای تسریع در بسته شدن استفاده کرد. چنین اتصالی به طور کلی به عنوان یک ترانزیستور در نظر گرفته می شود که بهره جریان آن، زمانی که ترانزیستورها در حالت فعال هستند، تقریباً برابر با حاصلضرب بهره تمام ترانزیستورها است.

اتصال ترانزیستور

بر کسی پوشیده نیست که برد آردوینو قادر به تامین ولتاژ 5 ولت به خروجی با حداکثر جریان حداکثر 40 میلی آمپر است. این جریان برای اتصال یک بار قدرتمند کافی نیست. به عنوان مثال، اگر بخواهید یک نوار LED یا یک موتور را مستقیماً به خروجی متصل کنید، مطمئناً به خروجی آردوینو آسیب خواهید رساند. این امکان وجود دارد که کل هیئت مدیره شکست بخورد. علاوه بر این، برخی از اجزای پلاگین ممکن است به بیش از 5 ولت برای کار نیاز داشته باشند. هر دوی این مشکلات توسط ترانزیستور حل می شود. با استفاده از جریان کمی از خروجی آردوینو، به کنترل یک جریان قدرتمند از منبع تغذیه جداگانه یا استفاده از ولتاژ 5 ولت برای کنترل ولتاژ بزرگتر کمک می کند (حتی ضعیف ترین ترانزیستورها به ندرت محدودیت ولتاژ زیر 50 ولت دارند). به عنوان مثال، اتصال یک موتور را در نظر بگیرید:

در نمودار بالا، موتور به یک منبع تغذیه جداگانه متصل است. بین پایه موتور و منبع تغذیه موتور، یک ترانزیستور قرار داده ایم که با استفاده از هر پایه دیجیتال آردوینو کنترل می شود. هنگامی که سیگنال HIGH از خروجی کنترلر به خروجی کنترلر اعمال می شود، جریان بسیار کمی را برای باز کردن ترانزیستور می گیریم و جریان زیادی از ترانزیستور می گذرد و به کنترل کننده آسیب نمی رساند. به مقاومت نصب شده بین خروجی آردوینو و پایه ترانزیستور توجه کنید. برای محدود کردن جریان در امتداد میکروکنترلر - ترانزیستور - مسیر زمین و جلوگیری از اتصال کوتاه لازم است. همانطور که قبلا ذکر شد، حداکثر جریانی که می توان از پین آردوینو گرفت 40 میلی آمپر است. بنابراین، ما به یک مقاومت حداقل 125 اهم (5 ولت / 0.04 آمپر = 125 اهم) نیاز داریم. می توانید با خیال راحت از یک مقاومت 220 اهم استفاده کنید. در واقع، مقاومت باید با در نظر گرفتن جریانی که باید به پایه اعمال شود تا جریان مورد نیاز از طریق ترانزیستور به دست آید، انتخاب شود. برای انتخاب صحیح مقاومت، لازم است بهره را در نظر بگیرید ( hfe).

مهم!! اگر یک بار قدرتمند را از یک منبع تغذیه جداگانه وصل کنید، باید زمین ("منهای") منبع تغذیه بار و زمین (پایه "GND") آردوینو را به صورت فیزیکی وصل کنید. در غیر این صورت، نمی توانید ترانزیستور را کنترل کنید.

هنگام استفاده از FET، به مقاومت محدود کننده جریان روی دروازه نیازی نیست. ترانزیستور صرفاً توسط ولتاژ هدایت می شود و هیچ جریانی از گیت عبور نمی کند.