Mga transistor ng Bipolar: mga circuit, mode, pagmomolde

Ang transistor ay lumitaw noong 1948 (1947), salamat sa gawain ng tatlong mga inhinyero at Shockley, Bradstein, Bardin. Sa mga panahong iyon, hindi pa inaasahan ang kanilang mabilis na pag-unlad at pag-populasyon. Sa Unyong Sobyet noong 1949, ang prototype ng transistor ay ipinakita sa siyentipikong mundo ng laboratoryo ng Krasilov, ito ay ang C1-C4 triode (germanium). Ang terminong transistor ay lumitaw mamaya, sa 50s o 60s.

Gayunpaman, natagpuan nila ang malawakang paggamit noong huling bahagi ng 60s at unang bahagi ng 70s, nang ang mga portable radio ay dumating sa fashion. Sa pamamagitan ng paraan, matagal na silang tinawag na "transistor". Ang pangalan na ito ay natigil dahil sa katotohanan na pinalitan nila ang mga elektronikong tubo ng mga elemento ng semiconductor, na naging sanhi ng isang rebolusyon sa engineering ng radyo.

Ano ang isang semiconductor?

Ang mga transistor ay gawa sa mga materyales na semiconductor, halimbawa, silikon, germanium ay dati nang tanyag, ngunit ngayon ito ay bihirang natagpuan, dahil sa mataas na gastos at mas masahol na mga parameter, sa mga tuntunin ng temperatura at iba pang mga bagay.

Ang mga Semiconductor ay mga materyales na sumasakop sa isang lugar sa pagitan ng mga conductor at dielectrics sa kondaktibiti. Ang kanilang pagtutol ay isang milyong beses na mas malaki kaysa sa mga conductor, at daan-daang milyong beses na mas mababa kaysa sa mga dielectric. Bilang karagdagan, upang ang kasalukuyang dumaloy sa kanila, kinakailangan na mag-aplay ng isang boltahe na lumampas sa agwat ng banda upang ang mga singil ng carrier ay pumasa mula sa valence band hanggang sa conduction band.

Ang mga conductor ng ipinagbabawal na zone ay hindi naroroon tulad nito. Ang isang carrier ng singil (elektron) ay maaaring lumipat sa banda ng pagpapadaloy hindi lamang sa ilalim ng impluwensya ng panlabas na boltahe, kundi pati na rin mula sa init - ito ay tinatawag na thermal current. Ang kasalukuyang sanhi ng pag-iilaw ng light flux ng semiconductor ay tinatawag na photocurrent. Photoresistors, photodiodes at iba pang mga elemento ng photosensitive ay gumagana sa prinsipyong ito.

Para sa paghahambing, tingnan ang mga nasa dielectric at conductors:

Medyo halata. Ipinapakita ng mga diagram na ang mga dielectric ay maaari pa ring magsagawa ng kasalukuyang, ngunit nangyari ito pagkatapos na malampasan ang ipinagbabawal na zone. Sa pagsasagawa, ito ay tinatawag na dielectric breakdown boltahe.

Kaya, ang pagkakaiba sa pagitan ng mga istruktura ng germanium at silikon ay para sa germanium ang bandang agwat ay sa pagkakasunud-sunod ng 0.3 eV (elektron volts), at ang silikon ay higit sa 0.6 eV. Sa isang banda, nagiging sanhi ito ng maraming mga pagkalugi, ngunit ang paggamit ng silikon ay dahil sa mga kadahilanan sa teknolohikal at pang-ekonomiya.

Bilang resulta ng doping, ang isang semiconductor ay tumatanggap ng karagdagang mga carrier na singil na positibo (butas) o negatibo (mga elektron), ito ay tinatawag na isang p- o n-type semiconductor. Maaaring narinig mo ang pariralang "pn junction." Kaya ito ang hangganan sa pagitan ng mga semiconductor ng iba't ibang uri. Bilang isang resulta ng paggalaw ng mga singil, ang pagbuo ng mga ionized na partikulo ng bawat uri ng karumihan sa pangunahing semiconductor, isang potensyal na form ng hadlang, hindi pinapayagan ang daloy na daloy sa parehong direksyon, higit pa tungkol dito ay inilarawan sa libro "Madali ang transistor.".

Ang pagpapakilala ng mga karagdagang carriers (doping ng semiconductors) na posible upang lumikha ng mga aparato ng semiconductor: diode, transistors, thyristors, atbp Ang pinakasimpleng halimbawa ay isang diode, ang operasyon kung saan sinuri namin sa nakaraang artikulo.

Kung nag-apply ka ng boltahe sa isang pasulong na bias, i.e. Magdadaloy ako ng positibo sa p-rehiyon, at isang negatibong kasalukuyang ay dumadaloy sa n-rehiyon, at kung ang kabaligtaran ay totoo, ang kasalukuyang ay hindi dumadaloy. Ang katotohanan ay na may direktang bias, ang mga pangunahing tagadala ng p-rehiyon (hole) ay positibo, at itinakwil mula sa positibong potensyal ng mapagkukunan ng kuryente, ay may posibilidad sa rehiyon na may mas negatibong potensyal.

Kasabay nito, ang mga negatibong tagadala ng n-rehiyon ay nagtataboy mula sa negatibong poste ng pinagmulan ng kuryente. Ang parehong mga carrier ay may posibilidad na ang interface (pn junction).Ang paglipat ay nagiging mas makitid, at ang mga carrier ay nagtagumpay sa potensyal na hadlang, lumipat sa mga lugar na may kabaligtaran na mga singil, kung saan muli silang sumama sa kanila ...

Kung ang isang reverse bias boltahe ay inilalapat, pagkatapos ang mga positibong carrier ng p-rehiyon ay lumipat patungo sa negatibong elektrod ng pinagmulan ng kuryente, at ang mga elektron mula sa n-rehiyon ay lumipat patungo sa positibong elektrod. Lumalawak ang paglipat, ang kasalukuyang ay hindi dumadaloy.

Kung hindi ka pumunta sa mga detalye, ito ay sapat na upang maunawaan ang mga proseso na nagaganap sa isang semiconductor.

Ang kundisyon ng graphic na kondisyon ng transistor

Sa Russian Federation, tulad ng isang transistor na pagtatalaga ay pinagtibay tulad ng nakikita mo sa larawan sa ibaba. Ang kolektor ay walang arrow, ang emitter ay may isang arrow, at ang base ay patayo sa linya sa pagitan ng emitter at tagolekta. Ang arrow sa emitter ay nagpapahiwatig ng direksyon ng kasalukuyang daloy (mula sa plus sa minus). Para sa istruktura ng NPN, ang arrow ng emitter ay nakadirekta mula sa base, at para sa PNP, nakadirekta ito sa base.

Dagdag pa, ang parehong pagtatalaga ay madalas na matatagpuan sa mga scheme, ngunit walang isang bilog. Ang karaniwang pagtukoy ng liham ay "VT" at ang numero sa pagkakasunud-sunod sa diagram, kung minsan ay isusulat lamang nila ang "T".

 

Larawan ng mga transistor na walang bilog

Ano ang isang transistor?

Ang isang transistor ay isang aktibong aparato ng semiconductor na idinisenyo upang palakihin ang isang senyas at makabuo ng mga oscillation. Pinalitan niya ang mga vacuum tubes - mga triode. Ang mga transistor ay karaniwang may tatlong binti - isang kolektor, emitter at base. Ang base ay ang control elektrod, na nagbibigay ng kasalukuyang dito, kinokontrol namin ang kasalukuyang kolektor. Kaya, sa tulong ng isang maliit na base kasalukuyang, kinokontrol namin ang mga malalaking alon sa circuit ng kuryente, at ang signal ay pinalakas.

Ang mga transistor ng Bipolar ay direktang pasulong (PNP) at reverse conductivity (NPN). Ang kanilang istraktura ay inilalarawan sa ibaba. Karaniwan, ang base ay sumasakop sa isang mas maliit na dami ng semiconductor crystal.

Mga Katangian

Ang mga pangunahing katangian ng bipolar transistors:

• Ic - maximum na kolektor ng kasalukuyang (hindi maaaring mas mataas - susunugin ito);

• Ucemax - maximum na boltahe na maaaring mailapat sa pagitan ng kolektor at emitter (imposible sa itaas - masira ito);

• Ang Ucesat ay ang saturation boltahe ng transistor. Pagbaba ng boltahe sa saturation mode (mas maliit, mas kaunting pagkalugi sa bukas na estado at pag-init);

• Β o H21E - nakakuha ng transistor, na katumbas ng Ik / Ib. Nakasalalay sa modelo ng transistor. Halimbawa, sa isang pakinabang ng 100, sa isang kasalukuyang sa pamamagitan ng base ng 1 mA, ang isang kasalukuyang 100 mA ay dumadaloy sa kolektor, atbp.

Ito ay nagkakahalaga ng pagsabi tungkol sa mga transistor currents, mayroong tatlong sa kanila:

1. Ang base kasalukuyang.

2. Kasalukuyang kolektor.

3. Emitter kasalukuyang - naglalaman ng base kasalukuyang at emitter kasalukuyang.

Karamihan sa madalas, ang emitter kasalukuyang bumababa dahil halos hindi ito naiiba sa kolektor na kasalukuyang nasa kalakhan. Ang pagkakaiba lamang ay ang kasalukuyang kolektor ay mas mababa sa kasalukuyang emitter sa pamamagitan ng halaga ng base kasalukuyang, at mula pa Ang mga transistor ay may mataas na pakinabang (sabihin 100), pagkatapos ay sa isang kasalukuyang ng 1A sa pamamagitan ng emitter, 10mA ay dumadaloy sa base, at 990mA sa pamamagitan ng kolektor. Sumang-ayon, ito ay isang maliit na sapat na pagkakaiba sa paggastos ng oras sa pag-aaral ng mga electronics. Samakatuwid, sa mga katangian at ipinahiwatig ang Icmax.

Mga mode ng pagpapatakbo

Ang transistor ay maaaring gumana sa iba't ibang mga mode:

1. mode ng pagbubutas. Sa mga simpleng salita, ito ang mode kung saan ang transistor ay nasa maximum na bukas na estado (ang parehong mga paglilipat ay bias sa pasulong na direksyon).

2. Ang mode ng cutoff ay kapag ang kasalukuyang hindi dumadaloy at ang transistor ay sarado (ang parehong mga paglilipat ay bias sa kabaligtaran na direksyon).

3. Aktibong mode (kolektor-base ay bias sa kabilang direksyon, at ang emitter-base ay bias sa pasulong na direksyon).

4. Ang kabaligtaran na aktibong mode (ang kolektor-base ay bias sa pasulong na direksyon, at ang emitter-base ay bias sa kabaligtaran na direksyon), ngunit ito ay bihirang ginagamit.

Karaniwang transistor na lumilipat ng mga circuit

Mayroong tatlong karaniwang mga transistor na lumilipat na circuit:

1. Ang pangkalahatang base.

2. Pangkalahatang emitter.

3. Ang karaniwang kolektor.

Ang input circuit ay itinuturing na ang emitter base, at ang output circuit ay ang kolektor-emitter. Sapagkat ang kasalukuyang kasalukuyang input ay ang kasalukuyang kasalukuyang, at ang output ay ang kasalukuyang kolektor, ayon sa pagkakabanggit.

Depende sa switch circuit, pinapalakas namin ang kasalukuyang o boltahe.Sa mga aklat-aralin, kaugalian na isaalang-alang lamang ang mga naturang iskema sa pagsasama, ngunit sa pagsasagawa ay hindi nila masyadong nakikita.

Kapansin-pansin na kapag binalingan namin ang circuit na may isang pangkaraniwang kolektor, pinapalakas namin ang kasalukuyang at nakakuha ng in-phase (pareho ng input sa polarity) boltahe sa input at output, at sa circuit na may isang karaniwang emitter ay nakakakuha kami ng boltahe at kabaligtaran na nakakuha ng boltahe (ang output ay baligtad na kamag-anak sa input). Sa pagtatapos ng artikulo, susunduin namin ang gayong mga circuit at malinaw na makita ito.

Transistor Key Modelling

Ang unang modelo na titingnan natin ay key mode transistor. Upang gawin ito, kailangan mong bumuo ng isang circuit tulad ng sa figure sa ibaba. Ipagpalagay na isasama namin ang isang pag-load na may kasalukuyang 0.1A, ang papel nito ay i-play ng risistor na R3 na naka-install sa circuit ng kolektor.

Bilang resulta ng mga eksperimento, nalaman ko na ang h21E ng napiling modelo ng transistor ay halos 20, sa pamamagitan ng paraan, sa datasheet sa MJE13007 sinasabi nito mula 8 hanggang 40.

Ang kasalukuyang kasalukuyang dapat ay nasa paligid ng 5mA. Ang divider ay kinakalkula upang ang base kasalukuyang ay may kaunting epekto sa kasalukuyang divider. Kaya na ang tinukoy na boltahe ay hindi lumulutang kapag naka-on ang transistor. Samakatuwid, ang kasalukuyang divider set 100mA.

Rbrosch = (12V - 0.6v) /0.005= 2280 Ohm

Ito ay isang kinakalkula na halaga, ang mga alon bilang isang resulta nito ay lumabas bilang mga sumusunod:

Sa isang kasalukuyang kasalukuyang 5mA, ang kasalukuyang nasa pag-load ay halos 100mA, ang boltahe ay bumaba sa 0.27V sa transistor.Ang mga pagkalkula ay tama.

Ano ang nakuha namin?

Maaari naming kontrolin ang isang load na ang kasalukuyang ay 20 beses ang control kasalukuyang. Upang higit pang palakasin, maaari mong duplicate ang kaskad, bawasan ang control kasalukuyang. O gumamit ng isa pang transistor.

Ang kasalukuyang kolektor ay limitado sa pamamagitan ng paglaban ng pag-load, para sa eksperimento na napagpasyahan kong gawin ang paglaban ng pag-load 0 Ohm, kung gayon ang kasalukuyang sa pamamagitan ng transistor ay itinakda ng base kasalukuyang at makakuha. Bilang isang resulta, ang mga alon ay halos hindi magkakaiba, tulad ng nakikita mo.

Upang masubaybayan ang epekto ng uri ng transistor at ang pakinabang nito sa mga alon, papalitan namin ito nang hindi binabago ang mga parameter ng circuit.

Matapos mapalitan ang transistor mula MJE13007 hanggang MJE18006, ang circuit ay patuloy na gumana, ngunit ang 0.14 V ay bumaba sa transistor, na nangangahulugang sa parehong kasalukuyang transistor na ito ay magpapainit ng mas kaunti, dahil tatayo sa init

Pot = 0.14V * 0.1A = 0.014W,

At sa nakaraang kaso:

Potprevious = 0.27V * 0.1A = 0.027W

Ang pagkakaiba ay halos dalawang beses, kung ito ay hindi gaanong kabuluhan sa mga ika-sampung bahagi ng mga watts, isipin kung ano ang mangyayari sa mga alon ng sampu-sampung mga amperes, kung gayon ang lakas ng pagkalugi ay tataas ng 100 beses. Ito ay humahantong sa ang katunayan na ang mga susi ay overheat at mabigo.

Ang init na pinakawalan sa panahon ng pag-init ay kumakalat sa aparato at maaaring maging sanhi ng mga problema sa pagpapatakbo ng mga kalapit na sangkap. Para sa mga ito, ang lahat ng mga elemento ng kapangyarihan ay naka-install sa mga radiator, at kung minsan ang mga aktibong sistema ng paglamig (palamigan, likido, atbp.) Ay ginagamit.

Bilang karagdagan, sa pagtaas ng temperatura, ang conductivity ng semiconductor ay nagdaragdag, tulad ng kasalukuyang kasalukuyang dumadaloy sa kanila, na muling nagiging sanhi ng pagtaas ng temperatura. Ang proseso ng tulad ng avalanche ng pagtaas ng kasalukuyang at temperatura ay sa wakas ay papatayin ang susi.

Ang konklusyon ay ito: Ang mas maliit na pagbagsak ng boltahe sa buong transistor sa bukas na estado, mas mababa ang pag-init nito at mas mataas ang kahusayan ng buong circuit.

Ang boltahe ng pagbagsak sa susi ay naging mas maliit dahil sa ang katunayan na inilalagay namin ang isang mas malakas na susi, na may mas mataas na pakinabang, upang matiyak ito, tinanggal namin ang pag-load mula sa circuit. Upang gawin ito, muli akong nagtakda ng R3 = 0 Ohms. Ang kasalukuyang kolektor ay naging 219mA, sa MJE13003 sa parehong circuit ito ay tungkol sa 130mA, na nangangahulugang ang H21E sa modelo ng transistor na ito ay dalawang beses nang malaki.

Kapansin-pansin na ang pakinabang ng isang modelo, depende sa isang tiyak na halimbawa, ay maaaring magkakaiba sa pamamagitan ng sampu o daan-daang beses. Kinakailangan nito ang pag-tune at pagsasaayos ng mga analog circuit. Sa programang ito, ang mga nakapirming coefficient ay ginagamit sa mga modelo ng transistor, alam ko ang lohika ng kanilang napili. Sa MJE18006 sa datasheet, ang maximum na H21E ratio ay 36.

Simulation ng AC amplifier

Ipinapakita ng ibinigay na modelo ang pag-uugali ng susi kung ang isang alternatibong signal at isang simpleng circuit para sa pagsasama nito sa circuit ay inilalapat dito. Ito ay kahawig ng isang musikal na lakas ng amplifier circuit.

Karaniwan sila ay gumagamit ng ilang mga tulad na mga kasabay na konektado sa serye. Ang bilang at mga scheme ng mga cascades, ang kanilang mga circuit circuit ay nakasalalay sa klase kung saan nagpapatakbo ang amplifier (A, B, atbp.). Gagaya ko ang pinakasimpleng klase Ang isang amplifier, na nagpapatakbo sa linear mode, pati na rin kumuha ng mga form ng form ng boltahe ng input at output.

Ang Resistor R1 ay nagtatakda ng operating point ng transistor. Sa mga aklat-aralin isinusulat nila na kailangan mong makahanap ng ganoong punto sa isang tuwid na segment ng CVC ng transistor. Kung ang boltahe ng bias ay masyadong mababa, ang mas mababang kalahating alon ng signal ay mababaluktot.

Rpit = (Upit-Ub) / Ib

Ub≈0.7V

Ib = IK / H21E

Kinakailangan ang mga capacitor upang paghiwalayin ang variable na sangkap mula sa pare-pareho. Ang mga Resistor R2 ay naka-install upang maitakda ang operating mode ng susi at itakda ang mga operating currents. Tingnan natin ang mga alon. Nagbibigay kami ng isang senyas na may isang malawak na 10mV at isang dalas ng 10,000 Hz. Ang amplitude ng output ay halos 2V.

Ang Magenta ay nagpapahiwatig ng output waveform, nagpapahiwatig ng pula ang pag-input ng alon.

Mangyaring tandaan na ang signal ay baligtad, i.e. ang output signal ay inverted na kamag-anak sa input. Ito ay isang tampok ng isang karaniwang circuit ng emitter. Ayon sa scheme, ang signal ay tinanggal mula sa kolektor. Samakatuwid, kapag binuksan ang transistor (kapag tumataas ang signal ng input), bababa ang boltahe sa kabuuan nito. Kapag bumaba ang signal ng input, nagsisimula nang isara ang transistor at magsisimulang tumaas ang boltahe.

Ang pamamaraan na ito ay itinuturing na pinakamataas na kalidad sa mga tuntunin ng kalidad ng paghahatid ng signal, ngunit kailangan mong magbayad para sa mga ito ng lakas ng pagkalugi. Ang katotohanan ay na sa isang estado kung saan walang signal ang input, ang transistor ay palaging bukas at nagsasagawa ng kasalukuyang. Pagkatapos ay pinakawalan ang init:

Ppot = (UKE) / Ik

Ang UKE ay isang drop sa isang transistor sa kawalan ng isang signal signal.

Ito ang pinakasimpleng circuit ng amplifier, habang ang anumang iba pang circuit ay gumagana sa isang katulad na paraan, tanging ang koneksyon ng mga elemento at ang kanilang kumbinasyon ay naiiba. Halimbawa, ang isang Class B transistor amplifier ay binubuo ng dalawang transistor, na ang bawat isa ay gumagana para sa sarili nitong kalahating alon.

Ang mga transistor ng iba't ibang conductivities ay ginagamit dito:

• Ang VT1 ay NPN;

• VT2 - PNP.

Ang positibong bahagi ng signal ng variable na pag-input ay bubukas ang itaas na transistor, at ang negatibo - ang mas mababa.

Ang pamamaraan na ito ay nagbibigay ng higit na kahusayan dahil sa ang katunayan na ang mga transistor ay bukas at ganap na isara. Dahil sa ang katunayan na kapag ang signal ay wala - ang parehong mga transistor ay sarado, ang circuit ay hindi kumonsumo ng kasalukuyang, kaya walang mga pagkalugi.

Konklusyon

Ang pag-unawa sa pagpapatakbo ng transistor ay napakahalaga kung gagawin mo ang mga electronics. Sa lugar na ito, mahalaga hindi lamang upang malaman kung paano mag-ipon ng mga scheme, kundi pati na rin upang pag-aralan ang mga ito. Para sa isang sistematikong pag-aaral at pag-unawa sa mga aparato, kailangan mong maunawaan kung saan at paano dadaloy ang mga alon. Makakatulong ito kapwa sa pagpupulong at sa pagsasaayos at pag-aayos ng mga circuit.

Kapansin-pansin na sinasadya kong tinanggal ang marami sa mga nuances at kadahilanan upang hindi labis na ma-overload ang artikulo. Kasabay nito, pagkatapos ng mga kalkulasyon, ito ay pa rin pick up resistors. Sa pagmomolde, madali itong gawin. Ngunit sa pagsasanay sukatin ang mga alon at boltahe na may isang multimeter, at perpektong kailangan oscilloscopeupang suriin kung tumutugma ang input at output waveform, kung hindi man magkakaroon ka ng pagbaluktot.