Jednym rodzajem trójelektrodowego urządzenia półprzewodnikowego jest tranzystor bipolarny. Schematy przełączania zależą od ich przewodności (dziury lub elektronu) i pełnionych funkcji.
Tranzystory są podzielone na grupy:
Zewnętrzna i wewnętrzna warstwa tranzystora są połączone z elektrodami zasilającymi, odpowiednio zwanymi emiterem, kolektorem i bazą.
Emiter i kolektor nie różnią się od siebierodzaje przewodnictwa, ale stopień domieszkowania zanieczyszczeniami w tych ostatnich jest znacznie niższy. Zapewnia to wzrost dopuszczalnego napięcia wyjściowego.
Baza, która jest środkową warstwą, ma dużąodporność, ponieważ jest wykonany z półprzewodnika o niskiej domieszce. Ma znaczną powierzchnię styku z kolektorem, co poprawia usuwanie ciepła generowanego w wyniku odwrotnego polaryzacji przejścia, a także ułatwia przechodzenie nośników mniejszościowych - elektronów. Pomimo faktu, że warstwy przejściowe są oparte na jednej zasadzie, tranzystor jest urządzeniem asymetrycznym. Zmieniając położenie skrajnych warstw o tej samej przewodności, niemożliwe jest uzyskanie podobnych parametrów urządzenia półprzewodnikowego.
Bipolarne obwody przełączające tranzystora są w stanieutrzymuj go w dwóch stanach: może być otwarty lub zamknięty. W trybie aktywnym, gdy tranzystor jest otwarty, polaryzacja przesunięcia emitera odbywa się w kierunku do przodu. Aby to wizualnie rozważyć, na przykład na triodzie półprzewodnikowej typu n-p-n, należy do niej przyłożyć napięcie ze źródeł, jak pokazano na poniższym rysunku.
Granica na drugim skrzyżowaniu kolektorazamknięte i nie powinien przez nie przepływać żaden prąd. Ale w praktyce dzieje się odwrotnie, ze względu na bliskość przejść między sobą i ich wzajemny wpływ. Ponieważ minus akumulatora jest podłączony do emitera, otwarte złącze pozwala elektronom wejść do strefy podstawowej, gdzie częściowo łączą się z otworami, głównymi nośnikami. Utworzony prąd bazowy Ib. Im jest silniejszy, tym proporcjonalnie większy jest prąd wyjściowy. Wzmacniacze oparte na tranzystorach bipolarnych działają na tej zasadzie.
Przez podstawę wyłącznie dyfuzyjnieruch elektronów, ponieważ nie ma działania pola elektrycznego. Ze względu na nieznaczną grubość warstwy (mikrony) i duży gradient stężenia ujemnie naładowanych cząstek, prawie wszystkie z nich wpadają w obszar kolektora, chociaż podstawowa rezystancja jest dość duża. Tam są wciągane przez pole elektryczne przejścia, które sprzyja ich aktywnemu przenoszeniu. Prądy kolektora i emitera są prawie równe sobie, jeśli zaniedbamy nieznaczną utratę ładunków spowodowaną rekombinacją w bazie: Iuh = Ib + Ido.
Tryby działania różnią się w zależności odjak układany jest obwód. Sygnał musi być dostarczany i pobierany w dwóch punktach dla każdego przypadku i dostępne są tylko trzy wyjścia. Wynika z tego, że jedna elektroda musi jednocześnie należeć do wejścia i wyjścia. Więc włącz wszelkie tranzystory bipolarne. Schematy przełączania: OB, OE i OK.
Schemat podłączenia tranzystora bipolarnego ze wspólnym kolektorem: sygnał jest podawany do rezystora R.L., który jest również zawarty w obwodzie kolektora. Takie połączenie nazywa się wspólnym obwodem kolektora.
Ta opcja tworzy tylko bieżące wzmocnienie. Zaletą elementu śledzącego emiter jest stworzenie dużej rezystancji wejściowej (10-500 kOhm), co umożliwia wygodne koordynowanie kaskad.
Schemat połączenia tranzystora bipolarnego ze wspólną bazą: sygnał przychodzący jest odbierany przez C1, a po wzmocnieniu jest usuwany w wyjściowym obwodzie kolektora, w którym wspólna jest elektroda podstawowa. W takim przypadku przyrost napięcia powstaje podobnie do pracy z OE.
Wadą jest mała rezystancja wejściowa (30-100 Ω), a obwód z OB służy jako generator oscylacji.
W wielu przypadkach, gdy stosowane są tranzystory bipolarne, obwody przełączające są wykonane głównie ze wspólnego emitera. Napięcie zasilania jest dostarczane przez rezystor obciążenia R.L., a biegun ujemny mocy zewnętrznej jest podłączony do emitera.
Sygnał przemienny z wejścia trafia do emitera i elektrod bazowych (Vw), aw obwodzie kolektora staje się już większy (VCHE) Główne elementy obwodu: tranzystor, rezystor R.L. oraz obwód wyjściowy wzmacniacza z zewnętrzną mocą. Pomocniczy: kondensator C.1, zapobiegając przepływowi prądu stałego do obwodu sygnału wejściowego i rezystora R.1przez który otwiera się tranzystor.
W obwodzie napięcia kolektora na wyjściu tranzystora i na rezystorze R.L. razem równe wielkości pola elektromagnetycznego: VKomitet Centralny = ICP.L. + BCHE.
Zatem mały sygnał Vw na wejściu prawo zmiany stałejnapięcie zasilania prądem przemiennym na wyjściu kontrolowanego przetwornika tranzystorowego. Obwód zapewnia wzrost prądu wejściowego o 20-100 razy, a napięcie o 10-200 razy. W związku z tym moc również wzrasta.
Wada obwodu: niewielki opór wejściowy (500-1000 Ohm). Z tego powodu pojawiają się problemy w tworzeniu kaskad wzmacniających. Impedancja wyjściowa wynosi 2-20 kOhm.
Poniższe diagramy pokazują, jak to działa.tranzystor bipolarny. Jeśli nie podejmiesz dodatkowych środków, na ich wpływ będą miały duży wpływ czynniki zewnętrzne, takie jak przegrzanie i częstotliwość sygnału. Uziemienie emitera powoduje również zniekształcenie nieliniowe na wyjściu. Aby zwiększyć niezawodność działania, w obwodzie są podłączone sprzężenia zwrotne, filtry itp. W tym przypadku wzmocnienie jest zmniejszone, ale urządzenie staje się bardziej wydajne.
Na funkcje tranzystora ma wpływ wartość podłączonego napięcia. Wszystkie tryby pracy można pokazać, jeśli zastosowany zostanie wcześniej przedstawiony schemat włączania tranzystora bipolarnego ze wspólnym emiterem.
Ten tryb jest tworzony, gdy wartość napięcia VBYĆ zmniejsza się do 0,7 V. W tym przypadku złącze emitera zamyka się, a prąd kolektora jest nieobecny, ponieważ w bazie nie ma wolnych elektronów. W ten sposób tranzystor jest zablokowany.
Jeśli do podstawy zostanie przyłożone wystarczające napięcie,Aby otworzyć tranzystor, pojawia się mały prąd wejściowy, który jest zwiększany na wyjściu, w zależności od wielkości wzmocnienia. Wtedy tranzystor będzie działał jako wzmacniacz.
Tryb różni się od aktywnego tym, że tranzystorotwiera się całkowicie, a prąd kolektora osiąga maksymalną możliwą wartość. Jego wzrost można osiągnąć tylko poprzez zmianę zastosowanego emf lub obciążenia w obwodzie wyjściowym. Gdy zmienia się prąd podstawowy, prąd kolektora nie zmienia się. Tryb nasycenia charakteryzuje się tym, że tranzystor jest wyjątkowo otwarty, a tutaj służy jako przełącznik w stanie włączenia. Włączenie tranzystorów bipolarnych podczas łączenia trybów odcięcia i nasycenia pozwala tworzyć klucze elektroniczne za ich pomocą.
Wszystkie tryby pracy zależą od charakteru charakterystyk wyjściowych pokazanych na wykresie.
Można je wyraźnie wykazać, jeśli zmontowany zostanie obwód do włączania tranzystora bipolarnego z OE.
Jeżeli segmenty odpowiadają maksymalnemu możliwemu prądowi kolektora i napięciu zasilania V.Komitet Centralnya następnie połącz ich końce ze sobą, otrzymasz linię obciążenia (czerwoną). Opisuje to wyrażenie: IC = (BKomitet Centralny - WCHE) / RC. Z rysunku wynika, że punkt pracy określający prąd kolektora IC i napięcie V.CHEprzesunie się wzdłuż linii obciążenia od dołu do góry wraz ze wzrostem prądu podstawowego IW.
Obszar między osią V.CHE i pierwszą charakterystykę wyjściową (kreskowane), gdzie IW = 0, charakteryzuje tryb odcięcia. W tym przypadku prąd wsteczny IC nieistotne, a tranzystor jest zamknięty.
Najwyższa charakterystyka w punkcie A przecina się z bezpośrednim obciążeniem, po czym z dalszym wzrostem IW prąd kolektora już się nie zmienia. Strefa nasycenia na wykresie to zacieniony obszar między osią IC i najfajniejsza funkcja.
Tranzystor działa ze zmiennymi lub stałymi sygnałami wpływającymi do obwodu wejściowego.
Tranzystor bipolarny: układy przełączające, wzmacniacz
W większości tranzystor służy jakowzmacniacz. Sygnał przemienny na wejściu zmienia prąd wyjściowy. Tutaj możesz zastosować schematy za pomocą OK lub OE. W obwodzie wyjściowym wymagany jest sygnał. Zwykle należy użyć rezystora zamontowanego w obwodzie kolektora wyjściowego. Jeśli zostanie wybrany prawidłowo, wartość napięcia wyjściowego będzie znacznie wyższa niż na wejściu.
Działanie wzmacniacza jest wyraźnie widoczne na schematach czasowych.
Po przekształceniu sygnałów impulsowych tryb pozostaje taki sam, jak w przypadku sinusoidy. Jakość konwersji ich składowych harmonicznych zależy od charakterystyki częstotliwości tranzystorów.
Tryb przełączania
Przełączniki tranzystorowe są przeznaczone dobezdotykowe przełączanie połączeń w obwodach elektrycznych. Zasadą jest stopniowa zmiana rezystancji tranzystora. Typ bipolarny jest dość odpowiedni dla wymagań kluczowego urządzenia.
Elementy półprzewodnikowe stosowane w obwodachkonwersja sygnałów elektrycznych. Uniwersalne możliwości i duża klasyfikacja pozwalają na szerokie zastosowanie tranzystorów bipolarnych. Schematy przełączania określają ich funkcje i tryby działania. Wiele zależy również od cech.
Główne obwody przełączające tranzystorów bipolarnych wzmacniają, generują i przetwarzają sygnały wejściowe, a także przełączają obwody elektryczne.
