transistörler. NPN ve PNP transistörleri arasındaki fark nedir?

Deneyimli elektrikçiler ve elektronik mühendisleri, transistörlerin tam kontrolü için özel problar olduğunu bilirler.

Onların yardımıyla, yalnızca ikincisinin sağlığını değil, aynı zamanda kazancını da kontrol edebilirsiniz - h21e.

Sondaj ihtiyacı

Prob gerçekten gerekli bir cihazdır, ancak transistörü servis açısından kontrol etmeniz gerekiyorsa, oldukça uygundur.

transistör cihazı

Teste geçmeden önce transistörün ne olduğunu anlamak gerekir.

Kendi aralarında diyot (yarı iletkenler) oluşturan üç terminale sahiptir.

Her pimin kendi adı vardır: toplayıcı, yayıcı ve taban. İlk iki sonuç pn geçişler tabana bağlıdır.

Taban ve toplayıcı arasındaki bir p-n bağlantısı bir diyot oluşturur, taban ile yayıcı arasındaki ikinci p-n bağlantısı ikinci bir diyot oluşturur.

Her iki diyot da tabanın karşısındaki bir devreye bağlanır ve bu devrenin tamamı bir transistördür.

Bir transistörde bir baz, verici ve toplayıcı arıyoruz

koleksiyoncu nasıl bulunur

Toplayıcıyı hemen bulmak için, önünüzdeki transistörün gücünün ne olduğunu bulmanız gerekir ve bunlar orta güçte, düşük güçte ve güçlüdür.

Orta güçte ve güçlü transistörler çok sıcaktır, bu nedenle ısı onlardan çıkarılmalıdır.

Bu, özel bir soğutma radyatörü kullanılarak yapılır ve ısı, bu tip transistörlerde ortada bulunan ve doğrudan kasaya bağlanan kollektör terminali aracılığıyla çıkarılır.

Böyle bir ısı transfer şeması ortaya çıkıyor: toplayıcı çıkışı - mahfaza - soğutma radyatörü.

Toplayıcı tanımlanırsa, diğer sonuçları belirlemek zor olmayacaktır.

Aramayı büyük ölçüde basitleştiren durumlar vardır, bu, cihazın aşağıda gösterildiği gibi zaten gerekli tanımlamalara sahip olduğu zamandır.

Direk ve ters direncin gerekli ölçümlerini yapıyoruz.

Bununla birlikte, yine de, transistördeki çıkıntılı üç ayak, birçok acemi elektronik mühendisini bir sersemliğe sürükleyebilir.

Üs, yayıcı ve toplayıcıyı nasıl buluyorsunuz?

Bir multimetre veya sadece bir ohmmetre olmadan yapamazsınız.

Öyleyse aramaya başlayalım. İlk önce üssü bulmamız gerekiyor.

Cihazı alıp transistörün ayaklarında gerekli direnç ölçümlerini yapıyoruz.

Pozitif probu alın ve sağ terminale bağlayın. Alternatif olarak, negatif yoklama ortaya ve ardından soldaki sonuçlara getirilir.

Örneğin sağ ve orta arasında 1 (sonsuz) ve sağ ile sol arasında gösterdik. 816 Ohm.

Bu tanıklıklar bize henüz bir şey vermiyor. Daha fazla ölçüm yapıyoruz.

Şimdi sola hareket ediyoruz, pozitif probu orta terminale getiriyoruz ve negatif prob ile art arda sol ve sağ terminallere dokunuyoruz.

Tekrar orta - sağ sonsuzluğu (1) gösterir ve orta sol 807 Ohm.

Ayrıca bize hiçbir şey söylemiyor. Daha fazla ölçüm yapıyoruz.

Şimdi daha da sola hareket ediyoruz, pozitif yoklamayı en soldaki sonuca ve negatif yoklamayı sırayla sağa ve ortaya getiriyoruz.

Her iki durumda da direnç sonsuz (1) gösterecekse, bu, tabanın sol terminal olduğu anlamına gelir.

Ancak yayıcı ve toplayıcının (orta ve sağ sonuçlar) yine de bulunması gerekecek.

Şimdi doğrudan direnci ölçmeniz gerekiyor. Bunu yapmak için, şimdi her şeyi tersten yapıyoruz, negatif probu tabana (sol terminal) ve dönüşümlü olarak pozitif probu sağ ve orta terminallere bağlıyoruz.

Önemli bir noktayı hatırlayın, baz verici p-n bağlantısının direnci her zaman baz toplayıcı pn bağlantısının direncinden daha büyüktür.

Ölçümler sonucunda direnç tabanı (sol terminal) - sağ terminalin eşit olduğu bulunmuştur. 816 Ohm ve temel direnç - ortalama çıkış 807 Ohm.

Yani sağdaki pin yayıcı ve ortadaki pin toplayıcıdır.

Böylece baz, yayıcı ve toplayıcı araması tamamlandı.

Transistör servis kolaylığı için nasıl kontrol edilir

Transistörü bir multimetre ile kontrol etmek için, şimdi yapacağımız iki yarı iletkenin (diyot) ters ve ileri direncini ölçmek yeterli olacaktır.

Bir transistörde genellikle iki bağlantı yapısı vardır. pnp Ve n-p-n.

P-n-p- bu bir yayıcı kavşağıdır, bunu tabanı gösteren okla belirleyebilirsiniz.

Tabandan çıkan ok, bunun bir n-p-n geçişi olduğunu gösterir.

Tabana uygulanan negatif voltaj ile P-n-p bağlantısı açılabilir.

Multimetre çalışma modu anahtarını " işaretindeki direnç ölçüm konumuna ayarladık. 200 ».

Siyah negatif kablo ana terminale bağlanır ve kırmızı pozitif kablo sırayla emitör ve kollektör terminallerine bağlanır.

Onlar. verici ve kollektör bağlantılarının çalışabilirliğini kontrol ediyoruz.

arasında değişen multimetre okumaları 0,5 önce 1,2 kOhm size diyotların sağlam olduğunu söyleyeceklerdir.

Şimdi kontakları değiştiririz, pozitif kabloyu tabana bağlarız ve negatif kabloyu sırasıyla emitör ve kollektör terminallerine bağlarız.

Multimetre ayarlarının değiştirilmesi gerekmez.

Son okuma öncekinden çok daha büyük olmalıdır. Her şey normalse, cihazın ekranında "1" sayısını göreceksiniz.

Bu, direncin çok büyük olduğunu, cihazın 2000 ohm'un üzerindeki verileri görüntüleyemediğini ve diyot bağlantılarının sağlam olduğunu gösterir.

Bu yöntemin avantajı, transistörün oradan lehimlemeden doğrudan cihaz üzerinde kontrol edilebilmesidir.

Düşük dirençli dirençlerin p-n bağlantılarına lehimlendiği transistörler olmasına rağmen, varlığı doğru direnç ölçümüne izin vermeyebilir, hem verici hem de toplayıcı bağlantı noktalarında küçük olabilir.

Bu durumda, sonuçların lehimlenmesi ve tekrar ölçüm yapılması gerekecektir.

Transistör Arızasının Belirtileri

Yukarıda belirtildiği gibi, doğrudan direnç (taban üzerinde siyah eksi ve dönüşümlü olarak toplayıcı ve yayıcı üzerinde artı) ve ters (taban üzerinde kırmızı artı ve toplayıcı ve yayıcı üzerinde dönüşümlü olarak siyah eksi) ölçümleri karşılık gelmiyorsa Yukarıdaki göstergeler, o zaman transistör arızalı.

En az bir ölçümde p-n bağlantılarının direncinin sıfıra eşit veya sıfıra yakın olması bir başka arıza belirtisidir.

Bu, diyotun kırıldığını ve transistörün kendisinin arızalı olduğunu gösterir. Yukarıdaki önerileri kullanarak, transistörü bir multimetre ile servis kolaylığı açısından kolayca kontrol edebilirsiniz.

iki kutuplu transistör iki etkileşimli yarı iletken bir cihazdır R-N-geçişler ve üç sonuçla (Şekil 1.15). Katkılı bölgelerin değişimine bağlı olarak, transistörler ayırt edilir n-p-n-tip (Şek. 1.15, A) Ve R-n-r-tip (pirinç, 1.15, B).

Şek. 1.15 V, G transistörlerin sembolleri verilmiştir p-r-p- Ve R-n-r- türleri sırasıyla. Transistörlerin çıkışları belirtilir: E- yayıcı, B- temel, İLE- toplayıcı.

Yayıcı ve toplayıcı bölgeler, yayıcı bölgedeki safsızlık konsantrasyonunun toplayıcı bölgedekinden çok daha yüksek olması bakımından farklılık gösterir. Yayıcı ile taban arasında oluşan bağlantıya denir. emitör bağlantısı ve toplayıcı ile taban arasında meydana gelen geçiş kolektör .

Şek. Şekil 1.16, bağlı DC gerilim kaynakları ve bir toplayıcı direnci olan bir transistör anahtarlama devresini göstermektedir. Bu devrede transistörün tabanının çıkışı kasaya bağlanır. Bu nedenle, bu şema denir ortak bir tabana (OB) sahip bir transistörü açmak için devre.

Ayırt etmek iki kutuplu bir transistörün dört çalışma modu :

1) aktif mod - emitör bağlantısı açık ve kollektör bağlantısı kapalı (Şekil 1.16);

2) kesme modu - ikisi birden R-N-geçişler kapalıdır ve transistörden önemli bir akım geçmez.

Bu modu elde etmek için, kaynağın polaritesini değiştirmek için devrede (bkz. Şekil 1.16) gereklidir. EE tersine;

1) doygunluk modu - iki R-N-Transistör bağlantıları açıktır ve içlerinden doğru akım akar. Bu modu elde etmek için, kaynağın polaritesini değiştirmek için devrede (bkz. Şekil 1.16) gereklidir. EK tersine;

2) ters mod – kollektör bağlantısı açık ve emitör bağlantısı kapalı. Bu modu elde etmek için, devrede (bkz. Şekil 1.16) kaynakların zıt kutuplarına geçmek gerekir. EK Ve EE.

Sinyalleri yükseltmek ve dönüştürmek için, esas olarak aktif çalışma modu kullanılır. Bipolar bir transistörün aktif modda çalışması, difüzyon fenomeninin yanı sıra bir elektrik alanındaki yük taşıyıcı kaymasının etkisine dayanır.

Aktif modda transistör çalışması

Bir p-n-p tipi transistör örneğini kullanarak bir transistörün aktif modda çalışmasını düşünün (Şekil 1.16). Bu modda, transistörün yayıcı bağlantısı açıktır. açma gerilimi EE= 0,4 ... 0,7 V.

Akım, açık bir yayıcı bağlantı noktasından akar ben E (ben E= 0,1 ... 10 mA, düşük güçlü bir transistör için). Kural olarak, bir transistörün yayıcı bölgesinde, alıcı safsızlıklarının konsantrasyonu, bazdaki donör safsızlıklarının konsantrasyonundan birçok kez daha fazladır. N- transistör alanı. Bu nedenle, yayıcı bölgedeki deliklerin konsantrasyonu, taban bölgesindeki elektronların konsantrasyonundan çok daha fazladır ve yayıcı akımın neredeyse tamamı bir delik akımıdır.

tecritte pn- deliklerin difüzyonu sırasında geçiş P- enjekte edilen deliklerin elektronlarla tam bir rekombinasyonunun olduğu bölge P- alanlar. Transistörün yayıcı bağlantısında da aynı işlem gerçekleşir. Bu işlem bir temel akım oluşturur. ben B(bkz. şekil 1.16). Ancak transistörde daha karmaşık işlemler gerçekleşir.

Transistör tasarımının ana özelliği nispeten ince taban bölgesi B. Taban Genişliği ( W) bir transistörde deliklerin ortalama serbest yolundan çok daha azdır ( L). Modern silikon transistörler W» 1 µm ve difüzyon uzunluğu L= 5…10 µm. Sonuç olarak, deliklerin büyük çoğunluğu, baz elektronlarla yeniden birleşmek için zaman bulamadan toplayıcı bağlantı noktasına ulaşır. Ters eğilimli bir kollektör kavşağına girerken, kavşağın mevcut alanında delikler sürüklenir (ve hızlanır).

Kollektör bağlantısını geçtikten sonra delikler, güç kaynağından toplayıcıya akan elektronlarla yeniden birleşir ( EK). Bu delik akımının, kapalı bir kolektör bağlantısının içsel ters akımından birçok kez daha büyük olduğuna ve kollektör akımını neredeyse tamamen belirlediğine dikkat edin ( ben K) transistör.

Aktif modun analizinden (Şekil 1.16), transistör akımları için denklem aşağıdaki gibidir:

Bu denklemde, taban akımı emitör akımından ve kollektör akımından çok daha azdır ve
kollektör akımı, transistörün emitör akımına neredeyse eşittir.

Transistördeki akımlar arasındaki ilişki iki parametre ile karakterize edilir:

emitör akım transfer katsayısı

Ve baz akım aktarım oranı

Formül (1.2)'yi kullanarak, formülü elde ederiz ilişkiler kazanmak :

katsayı değerleri α Ve β transistörün tasarımına bağlıdır. İletişim cihazlarında ve bilgisayarlarda kullanılan çoğu düşük güçlü transistör için, katsayı B= 20…200 ve katsayı A = 0,95…0,995.

Transistörün yükseltici özellikleri

Transistörün yükseltme özelliklerini düşünün. Transistörün girişinde bir voltaj olsun. EE\u003d 0,5 V. Ve bu voltajın bir akım oluşturmasına izin verin ben E= 5 mA. Transistörü sürmek için tüketilen güç:

Sağ BH= EEben E= 0,5 × 5 × 10 -3 = 2,5 mW.

Transistörün kollektör devresindeki yük direncinin (Şekil 1.17) RK= 1 kOhm. Yük direncinden, yaklaşık olarak transistörün yayıcı akımına eşit bir toplayıcı akımı akar: iK» ben E. Yükte harcanan çıkış gücü:

PH =ben K 2RK = 25 mW .

Sonuç olarak, devre (bkz. Şekil 1.17) on kat güç kazancı sağlar. Böyle bir amplifikasyon sağlamak için, kollektör bağlantısına büyük bir engelleme voltajının uygulanması gerektiğini unutmayın:

EK >İngiltere,

Nerede U K = ben K RK– kollektör devresindeki yük direnci boyunca voltaj düşüşü.

Artan çıkış enerjisi, kollektör devresindeki güç kaynağı tarafından sağlanır.

Transistörün diğer çalışma modlarını göz önünde bulundurun:

modunda doyma kollektör bağlantısının ileri akımı vardır. Yönü, deliklerin difüzyon akımının yönünün tersidir. Ortaya çıkan kollektör akımı keskin bir şekilde azalır ve transistörün yükseltme özellikleri keskin bir şekilde bozulur;

Nadiren kullanılan transistör ters mod, çünkü toplayıcının enjeksiyon özellikleri emitörün enjeksiyon özelliklerinden çok daha kötüdür;

· V mod ayırmak transistörden geçen tüm akımlar pratikte sıfıra eşittir - transistörün her iki geçişi de kapalıdır ve transistörün yükseltme özellikleri görünmez.

Ortak bir tabana sahip bir transistörü açmak için dikkate alınan devreye ek olarak, iki devre daha kullanılır:

1) transistörün yayıcı gövdesine bağlandığında, şunu elde ederiz: ortak emitör (CE) devresi (Şekil 1.17). OE şeması pratikte en yaygın olanıdır;

2) transistörün kollektör mahfazasına bağlandığında alırız ortak kollektör devresi (OK) . Bu devrelerde kontrol gerilimi transistörün taban terminaline uygulanır.

Transistörün terminallerinden geçen akımların, transistöre uygulanan voltajlara bağımlılığı denir. volt-amper özellikleri (VAC) transistör.

Ortak bir vericiye sahip bir devre için (Şekil 1.17), transistörün I – V özellikleri şu şekildedir (Şekil 1.18, 1.19). Ortak tabanlı bir devre için benzer grafikler elde edilebilir. Eğriler (bkz. Şekil 1.18) denir transistör giriş özellikleri , çünkü giriş akımının, transistörün tabanı ile yayıcısı arasında sağlanan kontrol giriş voltajına bağımlılığını gösterirler. Transistörün giriş özellikleri şuna yakındır: R-N-geçiş.

Giriş özelliklerinin kollektör voltajına bağımlılığı, kollektör bağlantısının genişliğindeki bir artış ve sonuç olarak, transistörün kollektöründeki ters voltajdaki artışla tabanın kalınlığındaki bir azalma ile açıklanır (Earley etkisi). ).

Eğriler (bkz. Şekil 1.19) denir transistör çıkış özellikleri . Transistörün kollektör akımını belirlemek için kullanılırlar. Kolektör akımındaki bir artış, transistörün tabanındaki kontrol voltajındaki bir artışa karşılık gelir:

sen BE4 > sen BE3 > sen BE2 > sen BE1..

-de sen CE£ U ABD(bkz. Şekil 1.19) transistörün toplayıcısındaki voltaj, tabandaki voltajdan daha az olur. Bu durumda, transistörün toplayıcı bağlantısı açılır ve doymuş bir mod oluşur.
ii, kollektör akımının keskin bir şekilde düştüğü yer.

Kolektörde büyük bir voltaj ile, transistörün kollektör bağlantısının çığ (veya termal) bozulması süreci meydana geldiğinden kollektör akımı artmaya başlar.

Transistörün akım-gerilim özelliklerinin analizinden, diyot gibi transistörün doğrusal olmayan elemanlara ait olduğu anlaşılmaktadır. Ancak, aktif modda sen CE> U ABD transistörün toplayıcı akımı, transistörün tabanındaki giriş kontrol voltajının artışlarıyla yaklaşık olarak doğru orantılı olarak değişir, yani. transistörün çıkış devresi, özelliklerde ideal bir kontrollü akım kaynağına yakındır. Aktif moddaki toplayıcı akımı, transistörün toplayıcısına bağlı yükten pratik olarak bağımsızdır.

Şek. 1.20 en basitini gösterir transistör eşdeğer devresi transistöre küçük genlikli alternatif sinyaller uygulandığında aktif çalışma modu için elde edilir ( Um < 0,1 В). Основным элементом этой схемы является источник тока, управляемый входным напряжением:

Ben K =SU BE,

Nerede S- düşük güçlü transistörler için 10 ... 100 mA / V'ye eşit olan transistörün eğimi.

Rezistans r FE kollektör devresindeki enerji kaybını karakterize eder. Düşük güçlü transistörler için değeri onlarca ve yüzlerce kilo-ohm'dur. Verici bağlantı direnci ( r BE) yüzlerce ohm veya kilo-ohm birimine eşittir. Bu direnç, transistörü kontrol etmek için enerji kaybını karakterize eder. Eşdeğer devre parametrelerinin değerleri, transistörün giriş ve çıkış IV karakteristiklerinde çalışma noktalarını belirterek ve bu çalışma noktalarında karşılık gelen türevleri belirleyerek (veya çalışma noktasında karşılık gelen akım ve gerilimlerin artışlarını ayarlayarak) bulunabilir. puan).

Cihaz ve çalışma prensibi

İlk transistörler germanyum bazında yapılmıştır. Şu anda esas olarak silikon ve galyum arsenitten yapılıyorlar. En yeni transistörler, yüksek frekanslı amplifikatör devrelerinde kullanılır. Bir iki kutuplu transistör, üç farklı katkılı yarı iletken bölgeden oluşur: bir yayıcı E, temel B ve toplayıcı C. Bu bölgelerin iletkenlik türüne bağlı olarak, NPN (yayıcı - n-yarı iletken, baz - p-yarı iletken, toplayıcı - n-yarı iletken) ve PNP transistörleri ayırt edilir. İletken kontaklar, bölgelerin her birine bağlanır. Taban, yayıcı ile toplayıcı arasında bulunur ve yüksek dirençli, hafif katkılı bir yarı iletkenden yapılmıştır. Toplam baz yayıcı temas alanı, kollektör-taban temas alanından çok daha küçüktür (bu iki nedenden dolayı yapılır - büyük bir kollektör-taban bağlantı alanı, küçük yük taşıyıcıların kollektöre çıkma olasılığını artırır ve çünkü çalışma sırasında mod kollektör-taban bağlantısı genellikle ısı oluşumunu artıran, kollektörden ısının çıkarılmasını destekleyen ters önyargı ile açılır), bu nedenle, genel bir iki kutuplu transistör asimetrik bir cihazdır (yayıcıyı ve toplayıcıyı değiştirerek değiştirmek imkansızdır. bağlantının polaritesi ve sonuç olarak, kesinlikle orijinaline benzer bir iki kutuplu transistör elde edin).

Aktif çalışma modunda, transistör, yayıcı bağlantısı ileri yönlü (açık) ve toplayıcı bağlantısı ters yönlü (kapalı) olacak şekilde açılır. Kesinlik için, düşünün npn transistör, durum için tüm argümanlar tam olarak aynı şekilde tekrarlanır pnp transistör, "elektronlar" kelimesinin "delikler" ile değiştirilmesi ve bunun tersi ve ayrıca tüm voltajların zıt işaretlerle değiştirilmesi. İÇİNDE npn Transistörde, yayıcıdaki ana akım taşıyıcıları olan elektronlar, açık bir yayıcı-taban bağlantısından baz bölgesine geçer (enjekte edilir). Bu elektronların bir kısmı, tabandaki (delikler) çoğunluktaki yük taşıyıcıları ile yeniden birleşir. Bununla birlikte, tabanın çok ince yapılmış olması ve nispeten hafif katkılı olması nedeniyle yayıcıdan enjekte edilen elektronların çoğu toplayıcı bölgeye yayılır. Ters kutuplu toplayıcı bağlantısının güçlü elektrik alanı elektronları yakalar ve onları toplayıcıya taşır. Bu nedenle kollektör akımı, taban akımını oluşturan tabandaki küçük bir rekombinasyon kaybı haricinde, pratik olarak emitör akımına eşittir (I e \u003d I b + I k). Yayıcı akımını ve toplayıcı akımını (I k \u003d α I e) bağlayan α katsayısına yayıcı akım aktarım katsayısı denir. α 0.9 - 0.999 katsayısının sayısal değeri. Katsayı ne kadar yüksek olursa, transistör akımı o kadar verimli aktarır. Bu katsayı, toplayıcı-taban ve temel-emitör gerilimlerine çok az bağlıdır. Bu nedenle, geniş bir çalışma voltajı aralığında, kollektör akımı temel akımla orantılıdır, orantı katsayısı β = α / (1 − α) = (10..1000)'e eşittir. Böylece düşük taban akımı değiştirilerek çok daha yüksek bir kollektör akımı kontrol edilebilir.

Bipolar transistörün çalışma modları

Normal aktif mod

Verici-taban bağlantısı ileri yönde açık (açık) ve toplayıcı-taban bağlantısı ters yönde (kapalı)
U EB >0; U KB<0 (для транзистора p-n-p типа, для транзистора n-p-n типа условие будет иметь вид U ЭБ <0;U КБ >0);

Ters aktif mod

Verici bağlantı noktası tersine çevrilir ve kollektör bağlantısı doğrudandır.

Doygunluk modu

Her iki p-n kavşağı da ileri eğilimlidir (her ikisi de açık). Emiter ve kollektör p-n bağlantıları ileri yönde harici kaynaklara bağlanırsa, transistör doygunluk modunda olacaktır. Yayıcı ve toplayıcı bağlantılarının difüzyon elektrik alanı, dış kaynaklar Ueb ve Ucb tarafından oluşturulan elektrik alan tarafından kısmen zayıflatılacaktır. Sonuç olarak, ana yük taşıyıcılarının difüzyonunu sınırlayan potansiyel bariyer azalacak ve deliklerin yayıcı ve toplayıcıdan tabana nüfuz etmesi (enjeksiyon) başlayacak, yani akımlar yayıcı ve toplayıcı boyunca akacaktır. transistör, emitörün (IE.us) ve toplayıcının (IK.us) doyma akımları olarak adlandırılır.

Kesme modu

Bu modda, cihazın her iki p-n bağlantısı ters yönde polarlanır (her ikisi de kapalıdır). Transistör kesme modu, verici ve toplayıcı p-n bağlantıları, ters yönde harici kaynaklara bağlandığında elde edilir. Bu durumda, vericinin (IEBO) ve toplayıcının (ICBO) çok küçük ters akımları her iki pn bağlantı noktasından geçer. Temel akım, bu akımların toplamına eşittir ve transistör tipine bağlı olarak, mikroamper birimleri - μA (silikon transistörler için) ile miliamper birimleri - mA (germanyum transistörler için) arasında değişir.

bariyer rejimi

bu modda temel transistör kısa devre veya küçük bir direnç üzerinden kolektör, ve kolektör veya içinde verici transistör devresi, transistör üzerinden akımı ayarlayan bir direnci açar. Böyle bir dahil etmede, transistör, akım ayar direnci ile seri bağlanmış bir tür diyottur. Bu tür kademeli devreler, az sayıda bileşen, iyi yüksek frekanslı dekuplaj, geniş bir çalışma sıcaklığı aralığı ve transistör parametrelerine karşı duyarsızlık ile ayırt edilir.

Anahtarlama şemaları

Herhangi bir transistör anahtarlama devresi iki ana gösterge ile karakterize edilir:

• Akım kazancı I çıkışı / I girişi.
• Giriş empedansı R inç \u003d U inç / I inç

Ortak tabanlı bağlantı şeması

Ortak taban amplifikatörü.

• Her üç konfigürasyon arasında en küçük girişe ve en büyük çıkış empedansına sahiptir. Bire yakın bir akım kazancına ve büyük bir voltaj kazancına sahiptir. Sinyalin fazı ters çevrilmez.
• Akım kazancı: I out / I in = I ila / I e = α [α<1]
• Giriş direnci R in \u003d U in / I in \u003d U be / I e.

Ortak tabanlı bir devre için giriş direnci küçüktür ve düşük güçlü transistörler için 100 ohm'u geçmez, çünkü bu durumda transistörün giriş devresi, transistörün açık yayıcı bağlantısıdır.

Avantajlar:

• İyi sıcaklık ve frekans özellikleri.
• İzin verilen yüksek voltaj

Ortak bir tabana sahip planın dezavantajları:

• Küçük akım kazancı, çünkü α< 1
• Düşük giriş empedansı
• Güç kaynağı için iki farklı voltaj kaynağı.

Ortak emitörlü anahtarlama devresi

• Akım kazancı: I out / I in = I to / I b = I to / (I e -I to) = α / (1-α) = β [β>> 1]
• Giriş empedansı: R in \u003d U in / I in \u003d U be / I b

Avantajlar:

• Büyük akım kazancı
• Büyük voltaj kazancı
• En Büyük Güç Kazanımı
• Bir güç kaynağı kullanabilir
• Çıkış AC voltajı, girişe göre ters çevrilir.

Kusurlar:

• Ortak temel devreye kıyasla daha kötü sıcaklık ve frekans özellikleri

Ortak Kollektör Devresi

• Akım kazancı: I out / I in = I e / I b = I e / (I e -I k) = 1 / (1-α) = β [β>> 1]
• Giriş empedansı: R in \u003d U in / I in \u003d (U be + U ke) / I b

Avantajlar:

• Büyük giriş empedansı
• Düşük çıkış empedansı

Kusurlar:

• Voltaj kazancı 1'den azdır.

Böyle bir kapsama sahip bir devreye "yayıcı takipçisi" denir

Ana ayarlar

• Akım aktarım oranı
• giriş empedansı
• Çıkış İletkenliği
• Toplayıcı-emitör ters akımı
• Açılma zamanı
• Temel akım aktarım oranı limit frekansı
• Kollektör ters akımı
• İzin verilen maksimum akım
• Ortak bir yayıcıya sahip bir devrede akım transfer katsayısının sınırlayıcı frekansı

Transistör parametreleri kendi (birincil) ve ikincil olarak ayrılmıştır. Kendi parametreleri, dahil edilme şemasından bağımsız olarak transistörün özelliklerini karakterize eder. Aşağıdakiler ana kendi parametreleri olarak kabul edilir:

• akım kazancı α;
• alternatif akım re, rk, rb'ye karşı yayıcı, toplayıcı ve taban dirençleri:
  • r e - yayıcı bölgenin ve yayıcı bağlantısının dirençlerinin toplamı;
  • r ila - kollektör alanı ve kollektör bağlantısının dirençlerinin toplamı;
  • r b - tabanın enine direnci.

h-parametreleri kullanan bipolar transistör eşdeğer devresi

İkincil parametreler, farklı transistör anahtarlama devreleri için farklıdır ve doğrusal olmaması nedeniyle yalnızca düşük frekanslar ve küçük sinyal genlikleri için geçerlidir. İkincil parametreler için, birkaç parametre sistemi ve bunlara karşılık gelen eşdeğer devreler önerilmiştir. Ana olanlar, "h" harfi ile gösterilen karışık (hibrit) parametreler olarak kabul edilir.

giriş empedansı- çıkışta kısa devre olması durumunda transistörün giriş alternatif akımına direnci. Giriş akımındaki değişiklik, çıkış geriliminden gelen geri beslemenin etkisi olmadan giriş gerilimindeki değişikliğin sonucudur.

H 11 \u003d U m1 / I m1, U m2 \u003d 0 ile.

Voltaj geri besleme faktörüçıkış AC voltajının ne kadarının içindeki geri besleme nedeniyle transistörün girişine iletildiğini gösterir. Transistörün giriş devresinde alternatif akım yoktur ve giriş gerilimindeki değişiklik ancak çıkış gerilimindeki değişiklik sonucunda gerçekleşir.

H 12 \u003d U m1 / U m2, I m1 \u003d 0 ile.

Akım aktarım oranı(akım kazancı), sıfır yük direncinde AC akımının kazancını gösterir. Çıkış akımı, çıkış voltajının etkisi olmadan yalnızca giriş akımına bağlıdır.

H 21 \u003d I m2 / I m1, U m2 \u003d 0'da.

Çıkış İletkenliği- çıkış terminalleri arasında alternatif akım için dahili iletim. Çıkış akımı, çıkış voltajının etkisi altında değişir.

H 22 \u003d I m2 / U m2, I m1 \u003d 0'da.

Alternatif akımlar ve transistör gerilimleri arasındaki ilişki aşağıdaki denklemlerle ifade edilir:

U m1 = h 11 Ben m1 + h 12 U m2 ;
ben m2 \u003d h 21 ben m1 + h 22 U m2.

Transistörün anahtarlama devresine bağlı olarak, h parametrelerinin dijital indekslerine harfler eklenir: "e" - OE devresi için, "b" - OB devresi için, "k" - OK devresi için.

OE şeması için: I m1 = I mb, I m2 = I mk, U m1 = U mb-e, U m2 = U mk-e. Örneğin, bu şema için:

H 21e \u003d I mk / I mb \u003d β.

OB şeması için: ben m1 = ben ben, ben m2 = ben mk, U m1 = U me-b, U m2 = U mk-b.

Transistörün içsel parametreleri, örneğin OE devresi için h parametreleriyle ilişkilidir:

Artan frekansla birlikte, kollektör bağlantısı Ck'nin kapasitansı, transistörün çalışması üzerinde zararlı bir etkiye sahip olmaya başlar Kapasitans direnci azalır, yük direncinden geçen akım azalır ve sonuç olarak α ve β kazançları. Verici bağlantısının C e kapasitans direnci de azalır, ancak küçük bir bağlantı direnci re ile şöntlenir ve çoğu durumda göz ardı edilebilir. Ek olarak, frekanstaki bir artışla, kollektör akım fazının yayıcı akım fazından gecikmesinin bir sonucu olarak, taşıyıcıları tabandan hareket ettirme işleminin ataletinden kaynaklanan β katsayısında ek bir azalma meydana gelir. emitör bağlantısından toplayıcı bağlantısına ve tabanda yük biriktirme ve emilim işlemlerinin eylemsizliği. α ve β katsayılarının 3 dB azaldığı frekanslara denir. akım transfer katsayısının sınırlayıcı frekansları sırasıyla OB ve OE şemaları için.

Darbeli modda, toplayıcı akım darbesi, taşıyıcıların taban boyunca sınırlı geçiş süresinin neden olduğu giriş akımı darbesine göre gecikme süresi τc kadar bir gecikme ile başlar. Taşıyıcılar tabanda biriktikçe, kollektör akımı ön τ f süresi boyunca artar. Zamanında transistör τ on = τ c + τ f olarak adlandırılır.

Transistör Üretim Teknolojisi

• epitaksiyel-düzlemsel
• yüzer
  • difüzyon
  • Difüzyon alaşımı

transistör uygulaması

• Demodülatör (Dedektör)
• İnvertör (log. elemanı)
• Transistör mantığı mikro devreleri (bkz. transistör-transistör mantığı, diyot-transistör mantığı, direnç-transistör mantığı)

Ayrıca bakınız

Edebiyat

notlar

Bipolar transistör en eski fakat en iyi bilinen transistör tiplerinden biridir ve modern elektronikte hala kullanılmaktadır. Transistör, kontrol cihazının yeterli akımı sağlayamadığı yeterince güçlü bir yükü sürmek gerektiğinde vazgeçilmezdir. Gerçekleştirilen görevlere bağlı olarak farklı tip ve kapasitelerde gelirler. Transistörler hakkında temel bilgileri ve formülleri bu yazımızda bulabilirsiniz.

giriiş

Derse başlamadan önce, bir transistörü açmanın tek bir yolunu tartıştığımız konusunda hemfikir olalım. Bir transistör, bir amplifikatörde veya alıcıda kullanılabilir ve tipik olarak her bir transistör modeli, belirli bir uygulamada daha iyi performans için onu daha yüksek düzeyde özel hale getirmek için belirli özelliklerle yapılır.

Transistörün 3 terminali vardır: taban, toplayıcı ve yayıcı. Bunların hangisinin girdi hangisinin çıktı olduğunu kesin olarak söylemek mümkün değil çünkü hepsi birbiriyle bağlantılı ve bir şekilde birbirini etkiliyor. Transistör anahtar modunda (yük kontrolü) açıldığında, şu şekilde davranır: temel akım, transistörün tipine bağlı olarak kollektörden emitöre veya tam tersi akımı kontrol eder.

İki ana transistör türü vardır: NPN ve PNP. Bunu anlamak için bu iki tip arasındaki temel farkın elektrik akımının yönü olduğunu söyleyebiliriz. Bu, akımın yönünün belirtildiği şekil 1.A'da görülebilir. Bir NPN transistöründe, bir akım tabandan transistöre akar ve başka bir akım toplayıcıdan yayıcıya akarken, bir PNP transistöründe bunun tersi olur. İşlevsel açıdan bakıldığında, bu iki tip transistör arasındaki fark, yük voltajıdır. Resimde gördüğünüz gibi NPN transistör açıkken 0V verirken PNP 12V veriyor. Bunun neden transistör seçimini etkilediğini daha sonra göreceksiniz.

Basitlik için, sadece NPN transistörlerini inceleyeceğiz, ancak tüm bunlar, tüm akımların tersine çevrildiğini dikkate alarak PNP için geçerlidir.

Aşağıdaki şekil, bir anahtar (S1) ile bir transistör anahtarı arasındaki analojiyi göstermektedir; burada, taban akımın toplayıcıdan yayıcıya giden akım yolunu kapattığını veya açtığını görebilirsiniz:

Transistörün özelliklerini tam olarak bilerek, ondan en iyi şekilde yararlanabilirsiniz. Ana parametre, genellikle H fe veya β olarak gösterilen transistörün DC kazancıdır. Transistörün maksimum akımını, gücünü ve voltajını bilmek de önemlidir. Bu parametreler, transistörün belgelerinde bulunabilir ve aşağıda açıklanan tabandaki direncin değerini belirlememize yardımcı olurlar.

Bir NPN transistörünü anahtar olarak kullanma

Şekil, bir NPN transistörünün anahtar olarak dahil edilmesini göstermektedir. Çeşitli elektronik devreleri analiz ederken bu içermeyi çok sık göreceksiniz. Transistörü seçilen modda nasıl çalıştıracağımızı, temel direnci, transistörün akım kazancını ve yük direncini nasıl hesaplayacağımızı inceleyeceğiz. Bunu yapmanın en basit ve en doğru yolunu öneriyorum.

1. Transistörün doyum modunda olduğunu varsayalım: Bu durumda, transistörün matematiksel modeli çok basit hale gelir ve V c noktasındaki voltajı biliriz. Her şeyin doğru olacağı temel direncin değerini bulacağız.

2. Kollektör doyma akımının belirlenmesi: Kollektör ile emitör arasındaki voltaj (V ce) transistör dokümantasyonundan alınmıştır. Yayıcı sırasıyla GND'ye bağlanır, V ce = V c - 0 = V c . Bu değeri öğrendikten sonra, kollektör doyma akımını aşağıdaki formülü kullanarak hesaplayabiliriz:

Bazen, yük direnci R L, bir röle sargısının direnci gibi bilinmez veya doğru olamaz; Bu durumda röleyi çalıştırmak için gereken akımı bilmek yeterlidir.
Yük akımının, transistörün maksimum kollektör akımını aşmadığından emin olun.

3. Gerekli temel akımın hesaplanması: Kollektör akımını bilmek, aşağıdaki formülü kullanarak bu kollektör akımını elde etmek için gereken minimum temel akımı hesaplayabilir:

Bundan şu çıkar:

4. İzin verilen değerlerin aşılması: Temel akımı hesapladıktan sonra ve belgelerde belirtilenden daha düşük olduğu ortaya çıkarsa, hesaplanan temel akımı örneğin 10 kat çarparak transistörü aşırı yükleyebilirsiniz. Böylece transistör anahtarı çok daha kararlı olacaktır. Yani yük artarsa ​​transistörün performansı düşecektir. Dikkatli olun, belgelerde belirtilen maksimum taban akımını aşmamaya çalışın.

5. Gerekli Rb değerinin hesaplanması: 10 kez aşırı yük göz önüne alındığında, Rb direnci aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

burada V 1, transistör kontrol voltajıdır (bkz. şekil 2.a)

Ancak emitör toprağa bağlıysa ve temel emitör voltajı biliniyorsa (çoğu transistör için yaklaşık 0,7V) ve V 1 = 5V varsayılırsa, formül aşağıdaki gibi basitleştirilebilir:

Aşırı yük dikkate alınarak taban akımının 10 ile çarpıldığı görülebilir.
Rb'nin değeri bilindiğinde, transistör, "doyma ve kesme modu" olarak da adlandırılan bir anahtar görevi görecek şekilde "ayarlanır"; burada "doyma", transistörün tamamen açık olduğu ve akımı ilettiği ve "kestiği" zamandır. kapalı olduğu ve hiçbir akımın iletmediği zamandır.

Not: derken kollektör akımının olması gerektiğini söylemiyoruz. Basitçe, transistörün kollektör akımının bu seviyeye çıkabileceği anlamına gelir. Akım, tıpkı herhangi bir elektrik akımı gibi Ohm yasalarını izleyecektir.

yük hesaplama

Transistörün doyum modunda olduğunu düşündüğümüzde bazı parametrelerinin değişmediğini varsaydık. Bu tamamen doğru değil. Aslında, bu parametreler esas olarak kollektör akımı artırılarak değiştirilmiştir ve bu nedenle aşırı yük için daha güvenlidir. Dokümantasyon, aşırı yük sırasında transistörün parametrelerinde bir değişiklik olduğunu gösterir. Örneğin, Şekil 2.B'deki tablo önemli ölçüde değişen iki parametreyi göstermektedir:

H FE (β), kollektör akımı ve gerilimi V CEsat ile değişir. Ancak VCEsat'ın kendisi, aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi toplayıcı ve taban akımına göre değişir.

Tüm parametreler yakından ve girift bir şekilde birbirine bağlı olduğundan, hesaplama çok karmaşık olabilir, bu nedenle en kötü değerleri almak daha iyidir. Onlar. en küçüğü H FE, en büyüğü V CEsat ve V CEsat'tır.

Tipik transistör anahtarı uygulaması

Modern elektronikte, 200 mA'ya kadar tüketen elektromanyetik röleleri kontrol etmek için bir transistör anahtarı kullanılır. Bir röleyi mantık çipi veya mikrodenetleyici ile kontrol etmek istiyorsanız, o zaman transistör vazgeçilmezdir. Şekil 3.A'da röle için gerekli olan akıma bağlı olarak taban direncinin direnci hesaplanmıştır. Diyot D1, transistörü bobinin kapatıldığında ürettiği darbelerden korur.

2. Açık kollektör transistör bağlantısı:

8051 mikrodenetleyici ailesi gibi birçok aygıtta açık kollektör bağlantı noktaları bulunur. Harici transistörün taban direncinin direnci, bu makalede anlatıldığı gibi hesaplanır. Bağlantı noktalarının daha karmaşık olabileceğini ve genellikle çift kutuplular yerine FET'leri kullanabileceğini ve açık tahliye çıkışları olarak adlandırıldığını, ancak her şeyin Şekil 3.B'dekiyle tamamen aynı kaldığını unutmayın.

3. OR-NOT (NOR) mantıksal öğesinin oluşturulması:

Bazen bir devrenin tek bir kapı kullanması gerekir ve maliyet veya pano alanı nedeniyle 4 kapılı 14 pimli bir IC kullanmak istemezsiniz. Bir çift transistör ile değiştirilebilir. Bu tür elemanların frekans yanıtının, transistörlerin özelliklerine ve türüne bağlı olduğunu, ancak genellikle 100 kHz'in altında olduğunu unutmayın. Çıkış direncini (Ro) azaltmak, güç tüketimini artıracak ancak çıkış akımını artıracaktır.
Bu parametreler arasında bir uzlaşma bulmanız gerekir.

Yukarıdaki şekil, 2x 2N2222 transistör kullanılarak oluşturulmuş bir NOR geçidini göstermektedir. Bu, küçük değişikliklerle PNP 2N2907 transistörlerle yapılabilir. Tüm elektrik akımlarının ters yönde aktığını düşünmeniz yeterlidir.

Transistör devrelerinde hata bulma

Çok sayıda transistör içeren devrelerde bir sorun oluştuğunda, özellikle hepsi lehimlendiğinde hangisinin kötü olduğunu anlamak oldukça zor olabilir. Böyle bir devrede sorunu oldukça hızlı bir şekilde bulmanıza yardımcı olacak bazı ipuçları vereceğim:

1. Sıcaklık: Transistör çok ısınırsa, muhtemelen bir yerde bir sorun vardır. Sorunun sıcak transistörde olması gerekmez. Genellikle arızalı bir transistör ısınmaz bile. Sıcaklıktaki bu artış, kendisine bağlı başka bir transistörden kaynaklanıyor olabilir.

2. V CE transistörlerinin ölçümü: Hepsi aynı tipteyse ve hepsi çalışıyorsa, yaklaşık olarak aynı VCE'ye sahip olmaları gerekir. Farklı V CE değerine sahip transistörleri bulmak, arızalı transistörleri bulmanın hızlı bir yoludur.

3. Temel direnç üzerindeki voltajın ölçülmesi: Temel direnç üzerindeki voltaj oldukça önemlidir (transistör açıksa). 5V NPN transistör sürücüsü için direnç üzerindeki voltaj düşüşü 3V'tan fazla olmalıdır. Direnç üzerinde voltaj düşüşü yoksa, transistör veya transistör sürücüsü arızalıdır. Her iki durumda da temel akım 0'dır.

Bir PNP transistörü, bir anlamda NPN transistörünün tersi olan elektronik bir cihazdır. Bu tip transistör tasarımında, PN eklemleri, NPN tipine göre ters polarite gerilimleri ile açılır. Cihaz sembolünde emitör terminalini de tanımlayan ok bu sefer transistör sembolünün içini gösteriyor.

Enstrüman tasarımı

PNP tipi bir transistörün yapısal diyagramı, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, bir n tipi malzeme bölgesinin her iki tarafında iki p tipi yarı iletken malzeme bölgesinden oluşur.

Ok, yayıcıyı ve akımının genel olarak kabul edilen yönünü tanımlar (bir PNP transistörü için "in").

PNP transistörü, NPN iki kutuplu muadili ile çok benzer özelliklere sahiptir, ancak içindeki akımların yönleri ve gerilimlerin kutupları, olası üç anahtarlama şemasından herhangi biri için tersine çevrilir: ortak taban, ortak yayıcı ve ortak toplayıcı.

İki tip bipolar transistör arasındaki temel farklar

Aralarındaki temel fark, deliklerin PNP transistörler için ana akım taşıyıcıları olması, NPN transistörlerin bu kapasitede elektronlara sahip olmasıdır. Bu nedenle, transistörü besleyen voltajların kutupları tersine çevrilir ve giriş akımı tabandan akar. Buna karşılık, bir NPN transistörü ile, taban akımı, aşağıda ortak bir tabana ve ortak bir yayıcıya sahip her iki cihaz tipi için kablo şemasında gösterildiği gibi içine akar.

PNP tipi transistörün çalışma prensibi, çok daha büyük bir emitör-toplayıcı akımı sürmek için küçük (NPN tipi gibi) bir temel akım ve negatif (NPN tipinden farklı olarak) bir baz yanlılık voltajının kullanımına dayanır. Başka bir deyişle, bir PNP transistörü için yayıcı, tabana göre ve ayrıca toplayıcıya göre daha pozitiftir.

Ortak bir tabana sahip anahtarlama devresindeki PNP tipinin farklılıklarını göz önünde bulundurun

Aslında, kollektör akımı IC'nin (bir NPN transistör olması durumunda) B2 bataryasının pozitif kutbundan dışarı aktığı, kollektör terminalinden geçtiği, içine girdiği ve daha sonra taban terminalinden çıkması gerektiği görülebilir. pilin eksi kutbuna dönmek için. Aynı şekilde emitör devresine bakarak, B1 pilinin artı kutbundan gelen akımının ana terminalden transistöre nasıl girdiğini ve ardından yayıcıya nasıl girdiğini görebilirsiniz.

Böylece, hem kollektör akımı I C hem de emitör akımı I E ana terminalden geçer. Devrelerinde zıt yönlerde dolaştıklarından, ortaya çıkan temel akım aralarındaki farka eşittir ve çok küçüktür çünkü I C, I E'den biraz daha küçüktür. Ancak ikincisi hala daha büyük olduğu için, diferansiyel akımın (temel akım) akış yönü I E ile çakışır ve bu nedenle PNP tipi bipolar transistörün tabandan akan bir akımı vardır ve NPN tipi bipolar transistörün bir akımı vardır. içeri akıyor

Ortak emitörlü anahtarlama devresi örneğinde PNP tipindeki farklılıklar

Bu yeni devrede, baz-verici PN bağlantısı B1 akü voltajı ile açılır ve toplayıcı-taban bağlantısı, akü voltajı B2 tarafından ters kutuplanır. Emitör terminali bu nedenle baz ve kollektör devreleri arasında paylaşılır.

Toplam yayıcı akımı, IC ve IB iki akımın toplamı ile verilir; emitörün çıkışından bir yönde geçer. Böylece, ben E = I C + I B'ye sahibiz.

Bu devrede, temel akım IB, emitör akımı IE'den basitçe "dallara ayrılır" ve aynı zamanda yön olarak da çakışır. Aynı zamanda, PNP tipi bir transistörün IB tabanından akan bir akımı vardır ve NPN tipi bir transistörün içinde akan bir akımı vardır.

Bilinen transistörlü anahtarlama devrelerinin ortak kollektörlü üçüncüsünde durum tamamen aynıdır. Bu nedenle, okuyuculara yer ve zaman kazandırmak için sunmuyoruz.

PNP transistörü: gerilim kaynaklarının bağlantısı

Taban ile yayıcı (V BE) arasındaki voltaj kaynağı, tabana negatif ve yayıcıya pozitif bağlanır, çünkü PNP transistörünün çalışması, taban yayıcıya göre negatif önyargılı olduğunda gerçekleşir.

Verici besleme gerilimi de kollektöre (V CE) göre pozitiftir. Bu nedenle, PNP tipi bir transistörde, emitör terminali hem tabana hem de kollektöre göre her zaman daha pozitiftir.

Gerilim kaynakları, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi PNP transistörüne bağlanır.

Bu kez toplayıcı, cihazdan akan maksimum akımı sınırlayan bir yük rezistörü R L üzerinden VCC besleme voltajına bağlanır. Vericiye göre onu negatif yönde polarlayan taban voltajı VB, yine maksimum taban akımını sınırlamak için kullanılan direnç RB aracılığıyla ona uygulanır.

PNP transistör aşamasının çalışması

Bu nedenle, bir PNP transistörde baz akımın akmasına neden olmak için, baz yayıcıdan (akım tabandan ayrılmalıdır) silikon için yaklaşık 0,7 volt veya germanyum için 0,3 volt daha negatif olmalıdır. Temel direnci, temel akımı veya kollektör akımını hesaplamak için kullanılan formüller, eşdeğer NPN transistörü için kullanılanlarla aynıdır ve aşağıda gösterilmiştir.

Bir NPN ve bir PNP transistörü arasındaki temel farkın, pn bağlantılarının doğru polarizasyonu olduğunu görüyoruz, çünkü içlerindeki akımların yönleri ve voltajların kutupları her zaman zıttır. Yani yukarıdaki devre için: I C = I E - I B çünkü akım tabandan akmalıdır.

Kural olarak, çoğu elektronik devrede bir PNP transistörü bir NPN transistörü ile değiştirilebilir, fark yalnızca voltajın polaritesinde ve akımın yönündedir. Bu tür transistörler, anahtarlama cihazları olarak da kullanılabilir ve aşağıda bir PNP anahtarı örneği gösterilmektedir.

transistör özellikleri

Bir PNP transistörünün çıkış özellikleri, voltajların ve akımların ters polaritesini hesaba katmak için 180° döndürülmeleri dışında eşdeğer bir NPN transistörünkine çok benzer (PNP transistörünün taban ve toplayıcı akımları negatiftir). Benzer şekilde, bir PNP transistörün çalışma noktalarını bulmak için dinamik yük çizgisi, Kartezyen koordinat sisteminin 3. çeyreğine çizilebilir.

2N3906 PNP transistörünün tipik özellikleri aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Amplifikatör aşamalarındaki transistör çiftleri

Amplifikatör veya katı hal anahtarı olarak kullanılabilecek birçok NPN transistörü varken PNP transistörlerini kullanmanın sebebinin ne olduğunu merak ediyor olabilirsiniz. Ancak iki farklı transistör tipinin - NPN ve PNP - varlığı, güç amplifikatörü devrelerinin tasarımında büyük avantajlar sağlar. Bu amplifikatörler, çıkış aşamasında "tamamlayıcı" veya "uyumlu" transistör çiftleri kullanır (bunlar, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi birbirine bağlı bir PNP transistör ve bir NPN'dir).

Birbirine benzer yakın özelliklere sahip karşılık gelen iki NPN ve PNP transistöre tamamlayıcı denir. Örneğin, TIP3055 (NPN tipi) ve TIP2955 (PNP tipi), tamamlayıcı silikon güç transistörlerinin iyi örnekleridir. Her ikisinin de %10 içinde eşleşen sabit bir akım kazancı β=I C /I B ve yaklaşık 15A'lik yüksek bir kollektör akımı vardır, bu da onları motor kontrolü veya robotik uygulamalar için ideal kılar.

Ek olarak, B sınıfı amplifikatörler, güç çıkış aşamalarında da eşleşen transistör çiftleri kullanır. Bunlarda, NPN transistörü, sinyalin yalnızca pozitif yarım dalgasını iletir ve PNP transistörü, yalnızca negatif yarısını iletir.

Bu, amplifikatörün belirli bir güç derecesi ve empedans için gerekli gücü hoparlörden her iki yönde taşımasına olanak tanır. Sonuç olarak, genellikle birkaç amper mertebesinde olan çıkış akımı, iki tamamlayıcı transistör arasında eşit olarak dağıtılır.

Motor kontrol devrelerinde transistör çiftleri

Ayrıca, motordan geçen akımın her iki dönüş yönünde eşit şekilde düzenlenmesini mümkün kılan tersinir DC motorlar için H-köprüsü kontrol devrelerinde de kullanılırlar.

Yukarıdaki H-köprüsü devresi, dört transistör anahtarının temel konfigürasyonunun, motor bir çapraz çizgideyken "H" harfine benzemesi nedeniyle bu şekilde adlandırılmıştır. Transistör H köprüsü, muhtemelen en yaygın kullanılan tersinir DC motor kontrol devresi türlerinden biridir. Her dalda "tamamlayıcı" NPN ve PNP tipi transistör çiftleri kullanır ve motorun kontrolünde anahtar görevi görür.

Kontrol girişi A, motorun bir yönde çalışmasına izin verirken, giriş B ters dönüş için kullanılır.

Örneğin, TR1 transistörü açık ve TR2 kapalı olduğunda, A girişi besleme voltajına (+Vcc) bağlanır ve TR3 transistörü kapalı ve TR4 açıksa, B girişi 0 volta (GND) bağlanır. Bu nedenle motor, A girişinin pozitif potansiyeline ve B girişinin negatif potansiyeline karşılık gelen bir yönde dönecektir.

Anahtar durumları TR1 kapalı, TR2 açık, TR3 açık ve TR4 kapalı olacak şekilde değiştirilirse, motor akımı ters yönde akacak ve tersine dönmesine neden olacaktır.

A ve B girişlerinde zıt mantık "1" veya "0" seviyeleri kullanılarak motorun dönüş yönü kontrol edilebilir.

Transistör tipinin belirlenmesi

Herhangi bir bipolar transistör, temelde arka arkaya bağlanmış iki diyot olarak düşünülebilir.

Bu benzetmeyi, bir transistörün direncini üç terminali boyunca test ederek bir PNP veya NPN tipi olup olmadığını belirlemek için kullanabiliriz. Her bir çifti bir multimetre ile her iki yönde test ederek, altı ölçümden sonra aşağıdaki sonucu elde ederiz:

1. Verici - Baz. Bu pimler normal bir diyot gibi davranmalı ve akımı yalnızca bir yönde iletmelidir.

2.Toplayıcı - Üs. Bu pimler ayrıca normal bir diyot gibi davranmalı ve akımı yalnızca bir yönde iletmelidir.

3. Verici - Toplayıcı. Bu bulgular herhangi bir yönde tutmamalıdır.

Her iki tip transistörün geçiş direnci değerleri

O zaman PNP transistörü iyi ve kapalı olarak tanımlayabiliriz. Küçük bir çıkış akımı ve emitörüne (E) göre tabanında (B) negatif bir voltaj onu açacak ve çok daha büyük bir emitör-toplayıcı akımın akmasına izin verecektir. PNP transistörleri, pozitif yayıcı potansiyelinde iletir. Başka bir deyişle, bir PNP iki kutuplu transistör, yalnızca taban ve toplayıcı terminalleri yayıcıya göre negatif ise iletecektir.