Транзистор на схеме


Транзисторы: описание, подключение, схема, характеристики

Транзистор - электронная “кнопка” в цепи питания, которая нажимается не пальцем, а электрическим сигналом, например от контроллера, что позволяет управлять сильным импульсом при помощи слабого.

Содержание

  • Назначение
  • Биполярные транзисторы
  • Полевые транзисторы
  • Пример
  • Вывод

Назначение транзисторов

Транзистор - электронная “кнопка” в цепи питания, которая нажимается не пальцем, а электрическим сигналом, например от контроллера, что позволяет управлять сильным импульсом при помощи слабого. Также применяется для преобразования и коммутации электрических сигналов, что широко используется в электронных устройствах любой сложности, в том числе в микросхемах, в качестве атомарного триггера и так далее.

Как правило, у транзистора имеется три ноги: для входа, для выхода и для управляющего сигнала.

В DIY-разработках чаще всего используются транзисторы в двух корпусах: ТО-92 для небольших нагрузок и ТО-220 - более крупный и более мощный.

Транзисторы бывают двух типов: биполярные и полевые, каждый из которых имеет свои особенности, преимущества и недостатки.

Биполярные транзисторы.

Простое, надежное, компактное и недорогое устройство. Три контакта имеют следующие названия и назначения:
  • Коллектор - контакт для мощного положительного тока, которым следует управлять.
  • Эмиттер - контакт для “земли” мощного тока, на который открывается или закрывается транзит в зависимости от состояния Базы.
  • База - та самая “кнопка”, подавая небольшой ток на которую можно разблокировать связь коллектор-эмиттер, а заземлив его - заблокировать.
Простейшая схема подключения биполярного транзистора выглядит так:

В роли затвора, в нашем случае, чаще всего выступает пин Ардуино. Токоограничивающий резистор нужен для того, чтобы этот самый пин не сгорел, так как при подаче сигнала этот контакт замкнется на землю. Для этой цели достаточно резистора номиналом от 180 Ом.

Основной характеристикой биполярного транзистора является является коэффициент усиления hfe, соотношение между управляющим током и током нагрузки:

Ice = Ibe * hfe

Давайте рассчитаем, какой ток можно пропустить через типовой транзистор bc337 в корпусе ТО-92. Согласно даташита, коэффициент усиления такого транзистора составляет от 160 до 400, возьмем 300 как разумно-оптимальный. Примем номинал токоограничивающего резистора за 1 кОм, значит на базе получим ток:

Ibe = V/R = 5/1000 = 0.005 А

Вычисляем максимальный управляемый ток при помощи нехитрой формулы:

Ice = 5 мА * 300 = 1500 мА

Ответ: при помощи транзистора bc337 мы (теоретически) можем управлять нагрузкой до 1.5 А. При более высокой нагрузке транзистор откроется не полностью, “лишняя” часть пойдет на нагрев и транзистор быстро сгорит.

К основным характеристикам биполярного транзистора также можно причислить максимальное напряжение коллектор-эмиттер и максимальный ток через коллектор. Для нашего примера bc337 эти параметры, соответственно, 50 В и 0.8 А. Получается, что расчетные 1.5 А мы пропускать через этот транзистор все-таки не сможем, максимум 0.8. Поэтому, перед выбором транзистора, обязательно изучите его характеристики и свойства нагрузки.

Биполярные транзисторы выпускаются в двух разновидностях: NPN и PNP.

Транзистор из рассмотренного выше примера - NPN (Negative-Positive-Negative), такие более эффективны, а значит и распространены. PNP-транзисторы работают по обратной логике: при заземлении базы открываются, при подаче на нее питания закрываются.

Полевые транзисторы

Полевый транзисторы позволяют управлять гораздо более мощными нагрузками, при тех же размерах корпуса. В отличие от биполярных транзисторов, ток через затвор полевых не проходит, он изолирован от главной нагрузки, управление происходит только при помощи напряжения, а значит токоограничивающий резистор для них не нужен.

Названия и назначения контактов:

  • Сток - для подачи управляемой нагрузки;
  • Исток - для заземления, связь с которым открывается или закрывается в зависимости от состояния затвора;
  • Затвор - управляющий контакт, подаем напряжение - открываем транзистор, заземляем - закрываем.
Простейшая схема подключения полевого транзистора выглядит очень похоже:

Основными характеристиками полевого транзистора являются:
  • Максимальное напряжение сток-исток;
  • Максимальный ток через сток;
  • Сопротивление сток-исток;
  • Рассеиваемая мощность;
Недостатком полевого транзистора является то, что часть пропускаемой мощности в нем превращается в тепло, потому рассеиваемая мощность является таким важным параметром. Выделяемая мощность - это напряжение в квадрате, умноженное на сопротивление сток-исток, если она превысит допустимое, транзистор перегреется и выйдет из строя.

Наиболее известная разновидность полевого транзистора - MOSFET, чаще всего в DIY используются именно они. Особое внимание обратите на транзисторы с буквой L в маркировке, например IRLZ44n, они очень удобны для работы с контроллерами благодаря логическому уровню управления. Это значит, что для полного открытия гарантированно хватит сигнала с пина, обычно это от 2,5 В и выше. Максимальный ток сток-исток таких транзисторов многократно больше, чем у полевых, в случае IRLZ44n это аж 45 А, против 0,8 А у bc337. Поэтому для управления серьезной нагрузкой рекомендуется использовать именно их.


Пример

Рассматривать применение транзисторов в качестве простого выключателя мы здесь не будем, тем более, что такие схемы уже приведены выше. Давайте попробуем сделать из них что-то более сложное и полезное. Например, управление асинхронным электромотором с возможностью реверса. Для этого применим схему подключения, известную как Н-мост. Простейший вариант будет выглядеть так:

Для запуска мотора в одном направлении, подаем на первый пин единицу, на второй ноль. Нетрудно заметить на схеме, что при этом ток пойдет по красной линии, плюс на левый контакт мотора, минус на правый. Если выставим состояние пинов в обратное положение, ток пойдет по синей линии и мотор будет крутиться в противоположном направлении. Если оба пина выставить в одинаковое положение, мотор вращаться не будет, так как на его контактах будет отсутствовать разница потенциалов.

Можно обойтись и одним пином, для этого подключить второй управляющий контакт через логический инвертор, как пример - микросхему 74HC04, которая превращает ноль в единицу и наоборот. Тогда на пинах всегда будет разноименный сигнал и мотор будет вращаться в ту или другую сторону, в зависимости от подключения и состояния единственного управляющего пина.


Вывод


Транзистор - очередной элементарный “кирпичик”, один из базовых элементов электроники, наряду с резистором и конденсатором и диодом. Комбинацией этих “кубиков” создается подавляющее количество электронных схем. Знать эти элементы, их свойства, разновидности и уметь ими пользоваться должен каждый DIY-мастер.

Биполярные транзисторы. For dummies / Хабр

Предисловие

Поскольку тема транзисторов весьма и весьма обширна, то посвященных им статей будет две: отдельно о биполярных и отдельно о полевых транзисторах.

Транзистор, как и диод, основан на явлении p-n перехода. Желающие могут освежить в памяти физику протекающих в нем процессов здесь или здесь.

Необходимые пояснения даны, переходим к сути.

Транзисторы. Определение и история


Транзистор — электронный полупроводниковый прибор, в котором ток в цепи двух электродов управляется третьим электродом. (tranzistors.ru)

Первыми были изобретены полевые транзисторы (1928 год), а биполярные появилсь в 1947 году в лаборатории Bell Labs. И это была, без преувеличения, революция в электронике.

Очень быстро транзисторы заменили вакуумные лампы в различных электронных устройствах. В связи с этим возросла надежность таких устройств и намного уменьшились их размеры. И по сей день, насколько бы «навороченной» не была микросхема, она все равно содержит в себе множество транзисторов (а также диодов, конденсаторов, резисторов и проч.). Только очень маленьких.

Кстати, изначально «транзисторами» называли резисторы, сопротивление которых можно было изменять с помощью величины подаваемого напряжения. Если отвлечься от физики процессов, то современный транзистор тоже можно представить как сопротивление, зависящее от подаваемого на него сигнала.

В чем же отличие между полевыми и биполярными транзисторами? Ответ заложен в самих их названиях. В биполярном транзисторе в переносе заряда участвуют и электроны, и дырки («бис» — дважды). А в полевом (он же униполярный) — или электроны, или дырки.

Также эти типы транзисторов разнятся по областям применения. Биполярные используются в основном в аналоговой технике, а полевые — в цифровой.

И, напоследок: основная область применения любых транзисторов — усиление слабого сигнала за счет дополнительного источника питания.

Биполярный транзистор. Принцип работы. Основные характеристики


Биполярный транзистор состоит из трех областей: эмиттера, базы и коллектора, на каждую из которых подается напряжение. В зависимости от типа проводимости этих областей, выделяют n-p-n и p-n-p транзисторы. Обычно область коллектора шире, чем эмиттера. Базу изготавливают из слаболегированного полупроводника (из-за чего она имеет большое сопротивление) и делают очень тонкой. Поскольку площадь контакта эмиттер-база получается значительно меньше площади контакта база-коллектор, то поменять эмиттер и коллектор местами с помощью смены полярности подключения нельзя. Таким образом, транзистор относится к несимметричным устройствам.

Прежде, чем рассматривать физику работы транзистора, обрисуем общую задачу.

Она заключаются в следующем: между эмиттером и коллектором течет сильный ток (ток коллектора), а между эмиттером и базой — слабый управляющий ток (ток базы). Ток коллектора будет меняться в зависимости от изменения тока базы. Почему?
Рассмотрим p-n переходы транзистора. Их два: эмиттер-база (ЭБ) и база-коллектор (БК). В активном режиме работы транзистора первый из них подключается с прямым, а второй — с обратным смещениями. Что же при этом происходит на p-n переходах? Для большей определенности будем рассматривать n-p-n транзистор. Для p-n-p все аналогично, только слово «электроны» нужно заменить на «дырки».

Поскольку переход ЭБ открыт, то электроны легко «перебегают» в базу. Там они частично рекомбинируют с дырками, но большая их часть из-за малой толщины базы и ее слабой легированности успевает добежать до перехода база-коллектор. Который, как мы помним, включен с обратным смещением. А поскольку в базе электроны — неосновные носители заряда, то электирическое поле перехода помогает им преодолеть его. Таким образом, ток коллетора получается лишь немного меньше тока эмиттера. А теперь следите за руками. Если увеличить ток базы, то переход ЭБ откроется сильнее, и между эмиттером и коллектором сможет проскочить больше электронов. А поскольку ток коллектора изначально больше тока базы, то это изменение будет весьма и весьма заметно. Таким образом, произойдет усиление слабого сигнала, поступившего на базу. Еще раз: сильное изменение тока коллектора является пропорциональным отражением слабого изменения тока базы.

Помню, моей одногрупнице принцип работы биполярного транзистора объясняли на примере водопроводного крана. Вода в нем — ток коллектора, а управляющий ток базы — то, насколько мы поворачиваем ручку. Достаточно небольшого усилия (управляющего воздействия), чтобы поток воды из крана увеличился.

Помимо рассмотренных процессов, на p-n переходах транзистора может происходить еще ряд явлений. Например, при сильном увеличении напряжения на переходе база-коллектор может начаться лавинное размножение заряда из-за ударной ионизации. А вкупе с туннельным эффектом это даст сначала электрический, а затем (с возрастанием тока) и тепловой пробой. Однако, тепловой пробой в транзисторе может наступить и без электрического (т.е. без повышения коллекторного напряжения до пробивного). Для этого будет достаточно одного чрезмерного тока через коллектор.

Еще одно явления связано с тем, что при изменении напряжений на коллекторном и эмиттерном переходах меняется их толщина. И если база черезчур тонкая, то может возникнуть эффект смыкания (так называемый «прокол» базы) — соединение коллекторного перехода с эмиттерным. При этом область базы исчезает, и транзистор перестает нормально работать.

Коллекторный ток транзистора в нормальном активном режиме работы транзистора больше тока базы в определенное число раз. Это число называется коэффициентом усиления по току и является одним из основных параметров транзистора. Обозначается оно h31. Если транзистор включается без нагрузки на коллектор, то при постоянном напряжении коллектор-эмиттер отношение тока коллектора к току базы даст статический коэффициент усиления по току. Он может равняться десяткам или сотням единиц, но стоит учитывать тот факт, что в реальных схемах этот коэффициент меньше из-за того, что при включении нагрузки ток коллектора закономерно уменьшается.

Вторым немаловажным параметром является входное сопротивление транзистора. Согласно закону Ома, оно представляет собой отношение напряжения между базой и эмиттером к управляющему току базы. Чем оно больше, тем меньше ток базы и тем выше коэффициент усиления.

Третий параметр биполярного транзистора — коэффициент усиления по напряжению . Он равен отношению амплитудных или действующих значений выходного (эмиттер-коллектор) и входного (база-эмиттер) переменных напряжений. Поскольку первая величина обычно очень большая (единицы и десятки вольт), а вторая — очень маленькая (десятые доли вольт), то этот коэффициент может достигать десятков тысяч единиц. Стоит отметить, что каждый управляющий сигнал базы имеет свой коэффициент усиления по напряжению.

Также транзисторы имеют частотную характеристику, которая характеризует способность транзистора усиливать сигнал, частота которого приближается к граничной частоте усиления. Дело в том, что с увеличением частоты входного сигнала коэффициент усиления снижается. Это происходит из-за того, что время протекания основных физических процессов (время перемещения носителей от эмиттера к коллектору, заряд и разряд барьерных емкостных переходов) становится соизмеримым с периодом изменения входного сигнала. Т.е. транзистор просто не успевает реагировать на изменения входного сигнала и в какой-то момент просто перестает его усиливать. Частота, на которой это происходит, и называется граничной.

Также параметрами биполярного транзистора являются:

  • обратный ток коллектор-эмиттер
  • время включения
  • обратный ток колектора
  • максимально допустимый ток

Условные обозначения n-p-n и p-n-p транзисторов отличаются только направлением стрелочки, обозначающей эмиттер. Она показывает то, как течет ток в данном транзисторе.

Режимы работы биполярного транзистора

Рассмотренный выше вариант представляет собой нормальный активный режим работы транзистора. Однако, есть еще несколько комбинаций открытости/закрытости p-n переходов, каждая из которых представляет отдельный режим работы транзистора.


  1. Инверсный активный режим. Здесь открыт переход БК, а ЭБ наоборот закрыт. Усилительные свойства в этом режиме, естественно, хуже некуда, поэтому транзисторы в этом режиме используются очень редко.
  2. Режим насыщения. Оба перехода открыты. Соответственно, основные носители заряда коллектора и эмиттера «бегут» в базу, где активно рекомбинируют с ее основными носителями. Из-за возникающей избыточности носителей заряда сопротивление базы и p-n переходов уменьшается. Поэтому цепь, содержащую транзистор в режиме насыщения можно считать короткозамкнутой, а сам этот радиоэлемент представлять в виде эквипотенциальной точки.
  3. Режим отсечки. Оба перехода транзистора закрыты, т.е. ток основных носителей заряда между эмиттером и коллектором прекращается. Потоки неосновных носителей заряда создают только малые и неуправляемые тепловые токи переходов. Из-за бедности базы и переходов носителями зарядов, их сопротивление сильно возрастает. Поэтому часто считают, что транзистор, работающий в режиме отсечки, представляет собой разрыв цепи.
  4. Барьерный режим В этом режиме база напрямую или через малое сопротивление замкнута с коллектором. Также в коллекторную или эмиттерную цепь включают резистор, который задает ток через транзистор. Таким образом получается эквивалент схемы диода с последовательно включенным сопротивлением. Этот режим очень полезный, так как позволяет схеме работать практически на любой частоте, в большом диапазоне температур и нетребователен к параметрам транзисторов.

Схемы включения биполярных транзисторов

Поскольку контактов у транзистора три, то в общем случае питание на него нужно подавать от двух источников, у которых вместе получается четыре вывода. Поэтому на один из контактов транзистора приходится подавать напряжение одинакового знака от обоих источников. И в зависимости от того, что это за контакт, различают три схемы включения биполярных транзисторов: с общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК) и общей базой (ОБ). У каждой из них есть как достоинства, так и недостатки. Выбор между ними делается в зависимости от того, какие параметры для нас важны, а какими можно поступиться.

Схема включения с общим эмиттером

Эта схема дает наибольшее усиление по напряжению и току (а отсюда и по мощности — до десятков тысяч единиц), в связи с чем является наиболее распространенной. Здесь переход эмиттер-база включается прямо, а переход база-коллектор — обратно. А поскольку и на базу, и на коллектор подается напряжение одного знака, то схему можно запитать от одного источника. В этой схеме фаза выходного переменного напряжения меняется относительно фазы входного переменного напряжения на 180 градусов.

Но ко всем плюшкам схема с ОЭ имеет и существенный недостаток. Он заключается в том, что рост частоты и температуры приводит к значительному ухудшению усилительных свойств транзистора. Таким образом, если транзистор должен работать на высоких частотах, то лучше использовать другую схему включения. Например, с общей базой.

Схема включения с общей базой

Эта схема не дает значительного усиления сигнала, зато хороша на высоких частотах, поскольку позволяет более полно использовать частотную характеристику транзистора. Если один и тот же транзистор включить сначала по схеме с общим эмиттером, а потом с общей базой, то во втором случае будет наблюдаться значительное увеличение его граничной частоты усиления. Поскольку при таком подключении входное сопротивление низкое, а выходное — не очень большое, то собранные по схеме с ОБ каскады транзисторов применяют в антенных усилителях, где волновое сопротивление кабелей обычно не превышает 100 Ом.

В схеме с общей базой не происходит инвертирование фазы сигнала, а уровень шумов на высоких частотах снижается. Но, как уже было сказано, коэффициент усиления по току у нее всегда немного меньше единицы. Правда, коэффициент усиления по напряжению здесь такой же, как и в схеме с общим эмиттером. К недостаткам схемы с общей базой можно также отнести необходимость использования двух источников питания.

Схема включения с общим коллектором

Особенность этой схемы в том, что входное напряжение полностью передается обратно на вход, т. е. очень сильна отрицательная обратная связь.

Напомню, что отрицательной называют такую обратную связь, при которой выходной сигнал подается обратно на вход, чем снижает уровень входного сигнала. Таким образом происходит автоматическая корректировка при случайном изменении параметров входного сигнала

Коэффициент усиления по току почти такой же, как и в схеме с общим эмиттером. А вот коэффициент усиления по напряжению маленький (основной недостаток этой схемы). Он приближается к единице, но всегда меньше ее. Таким образом, коэффициент усиления по мощности получается равным всего нескольким десяткам единиц.

В схеме с общим коллектором фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует. Поскольку коэффициент усиления по напряжению близок к единице, выходное напряжение по фазе и амплитуде совпадает со входным, т. е. повторяет его. Именно поэтому такая схема называется эмиттерным повторителем. Эмиттерным — потому, что выходное напряжение снимается с эмиттера относительно общего провода.

Такое включение используют для согласования транзисторных каскадов или когда источник входного сигнала имеет высокое входное сопротивление (например, пьезоэлектрический звукосниматель или конденсаторный микрофон).

Два слова о каскадах

Бывает такое, что нужно увеличить выходную мощность (т.е. увеличить коллекторный ток). В этом случае используют параллельное включение необходимого числа транзисторов.


Естественно, они должны быть примерно одинаковыми по характеристикам. Но необходимо помнить, что максимальный суммарный коллекторный ток не должен превышать 1,6-1,7 от предельного тока коллектора любого из транзисторов каскада.

Тем не менее (спасибо

wrewolf

за замечание), в случае с биполярными транзисторами так делать не рекомендуется. Потому что два транзистора даже одного типономинала хоть немного, но отличаются друг от друга. Соответственно, при параллельном включении через них будут течь токи разной величины. Для выравнивания этих токов в эмиттерные цепи транзисторов ставят балансные резисторы. Величину их сопротивления рассчитывают так, чтобы падение напряжения на них в интервале рабочих токов было не менее 0,7 В. Понятно, что это приводит к значительному ухудшению КПД схемы.

Может также возникнуть необходимость в транзисторе с хорошей чувствительностью и при этом с хорошим коэффициентом усиления. В таких случаях используют каскад из чувствительного, но маломощного транзистора (на рисунке — VT1), который управляет энергией питания более мощного собрата (на рисунке — VT2).

Другие области применения биполярных транзисторов

Транзисторы можно применять не только схемах усиления сигнала. Например, благодаря тому, что они могут работать в режимах насыщения и отсечки, их используют в качестве электронных ключей. Также возможно использование транзисторов в схемах генераторов сигнала. Если они работают в ключевом режиме, то будет генерироваться прямоугольный сигнал, а если в режиме усиления — то сигнал произвольной формы, зависящий от управляющего воздействия.

Маркировка

Поскольку статья уже разрослась до неприлично большого объема, то в этом пункте я просто дам две хорошие ссылки, по которым подробно расписаны основные системы маркировки полупроводниковых приборов (в том числе и транзисторов):

http://kazus.ru/guide/transistors/mark_all.html

и

файл .xls (35 кб)

.

Список источников:
http://ru.wikipedia.org
http://www.physics.ru
http://radiocon-net.narod.ru
http://radio.cybernet.name
http://dvo.sut.ru

Полезные комментарии:
http://habrahabr.ru/blogs/easyelectronics/133136/#comment_4419173

Транзистор

Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“

На этом занятии Школы начинающего радиолюбителя мы продолжим изучение полупроводников. На прошлом занятии мы рассматривали диоды, а на этом занятии рассмотрим  более сложный полупроводниковый элемент – транзисторы.

Транзистор является более сложной полупроводниковой структурой, чем диод. Он состоит из трех слоев кремния (бывают еще и германиевые транзисторы) с разной проводимостью. Это могут быть структуры типа n-p-n или p-n-p. Функционирование транзисторов, также как и диодов, основывается на свойствах p-n переходов.

Центральный, или средний слой, называют базой (Б), а два других соответственно – эмиттер (Э) и коллектор (К).  Следует отметить, что существенной разницы между двумя типами транзисторов нет, и многие схемы могут быть собраны с тем или другим типом, при соблюдении соответствующей полярности источника питания. На рисунке ниже приведено схемное изображение транзисторов, транзистор p-n-p отличается от транзистора n-p-n направлением стрелки эмиттера:

Выделяют два основных типа транзисторов: биполярные и униполярные, которые различаются по конструктивным особенностям. В рамках каждого типа существует много разновидностей. Главное различие этих двух типов транзисторов заключается в том, что управление процессами, происходящими в ходе работы прибора, в биполярном транзисторе осуществляется входным током, а в униполярном транзисторе – входным напряжением.

Биполярные транзисторы, как уже говорилось выше, представляют собой слоенный пирог из трех слоев. В упрощенном виде транзистор можно представить как два встречно включенных диодов:

(при этом, следует отметить, что переход база – эмиттер представляет собой обычный стабилитрон, напряжение стабилизации которого 7…10 вольт). Исправность транзистора можно проверить также как и исправность диода, обычным омметром, измеряя сопротивление между его выводами. Переходы, аналогичные имеющимся в диоде, существуют в транзисторе между базой и коллектором, а также между базой и эмиттером. На практике такой способ для проверки транзисторов используется очень часто. Если омметр подключить между коллекторным и эмиттерным выводами, прибор покажет разрыв цепи (при исправном транзисторе), что естественно так как диоды включены встречно. А это означает, что при любой полярности приложенного напряжения один из диодов включен в прямом направлении, а второй в обратном, поэтому ток проходить не будет.

Объединение двух пар переходов приводит к проявлению чрезвычайно интересного свойства, именуемого транзисторным эффектом. Если к транзистору между коллектором и эмиттером приложить напряжение, тока практически не будет (о чем и говорилось чуть выше). Если же произвести подключение в соответствии со схемой (как на рисунке ниже), где на базу через ограничивающее сопротивление (чтобы не повредить транзистор) подается напряжение, то через коллектор будет проходить ток более сильный чем ток базы. При повышении тока базы ток коллектора тоже будет увеличиваться.

С помощью измерительного прибора можно определить соотношение токов базы, коллектора и эмиттера. Это можно проверить простым способом. Если сохранить напряжение питания, к примеру на уровне 4,5 В, изменив значение сопротивления в цепи базы с R до R/2, ток базы удвоится, пропорционально увеличится и ток коллектора, к примеру:

U=4,5 В; сопротивление =R U=4,5 В; сопротивление =R/2
Iб=1 мА Iб=2 мА
Iэ=100 мА Iэ=200 мА
Iк=99 мА Iк=198 мА

Следовательно, при любом напряжение на сопротивление R, ток коллектора будет в 99 раз больше тока базы, то есть транзистор имеет коэффициент усиления по току равный 99. Другими словами, транзистор усиливает ток базы в 99 раз. Этот коэффициент обозначают буквой ?. Коэффициент усиления равен отношению тока коллектора к току базы:

? = Iк/Iб

На базу транзистора можно подать и переменное напряжение. Но, необходимо, чтобы транзистор работал в линейном режиме. Для нормального функционирования в линейном режиме транзистору следует подать на базу постоянное напряжение смещения и подвести переменное напряжение, которое он будет усиливать. Таким образом транзисторы усиливают слабые напряжения, поступающие к примеру с микрофона, до уровня, который способен привести в действие громкоговоритель. Если коэффициент усиления не достаточен, можно использовать несколько транзисторов или их последовательных каскадов. Чтобы при соединении каскадов не нарушать режимов работы каждого из них по постоянному току ( при которых обеспечивается линейность), используют разделительные конденсаторы. Биполярные транзисторы обладают электрическими характеристиками, обеспечивающими им определенные преимущества по сравнению с другими усилительными компонентами.

Как мы уже знаем, существуют еще (кроме биполярных) и униполярные транзисторы. Коротко рассмотрим два их них – полевые и однопереходные транзисторы. Как и биполярные они бывают двух типов и имеют по три вывода:

Электродами полевых транзисторов являются: затвор – З, сток – С, соответствующий коллектору и исток – И, отождествляемый с эмиттером. Полевые транзисторы с n- и p- каналом различаются по направлению стрелки затвора. Однопереходные транзисторы, которые иногда называют двухбазовыми диодами, в основном используются в схемах генераторов импульсных периодических сигналов.

Имеется три фундаментальных схемы включения транзисторов в усилительном каскаде:

? с общим эмиттером (а)

? с общим коллектором (б)

? с общей базой (в)

Биполярный транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, в зависимости от выходного сопротивления источника питания R1 и сопротивления нагрузки Rн усиливает входной сигнал и по напряжению, и по току. Коэффициент усиления биполярного транзистора обозначается как h31э (читается: аш-два-один-э, где э – схема с общим эмиттером), и у каждого транзистора он разный. Величина коэффициента h31э (его полное название – статический коэффициент передачи тока базы h31э) зависит только от толщины базы транзистора (ее изменить нельзя) и от напряжения между коллектором и эмиттером, поэтому при небольшом напряжении (менее 20 В) его коэффициент передачи тока при любом токе коллектора практически неизменен и незначительно увеличивается при увеличении напряжения на коллекторе.

Коэффициент усиления по току – Кус.i и коэффициент усиления по напряжению – Кус.u биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, зависит от отношения сопротивления нагрузки (на схеме обозначено как Rн) и источника сигнала (на схеме обозначено как R1). Если сопротивление источника сигнала в h31э раза меньше сопротивления нагрузки, то коэффициент усиления по напряжению чуть меньше единицы (0,95…0,99), а коэффициент усиления по току равен h31э. Когда сопротивление источника сигнала более чем в h31э раза меньше сопротивления нагрузки, то коэффициент усиления по току остается неизменным (равным h31э), а коэффициент усиления по напряжению уменьшается. Если же, наоборот, входное сопротивление уменьшить, то коэффициент усиления по напряжению становится больше единицы, а коэффициент усиления по току, при ограничении протекающего через переход база-эмиттер транзистора тока, не изменяется. Схема с общим эмиттером – единственная схема включения биполярного транзистора, которая требует ограничения входного (управляющего) тока. Можно сделать несколько выводов: – базовый ток транзистора нужно ограничивать, иначе сгорит или транзистор, или управляющая им схема; – с помощью транзистора, включенного по схеме ОЭ, очень легко управлять высоковольтной нагрузкой низковольтным источником сигнала. Через базовый, а следовательно и коллекторный переходы протекает значительный ток при напряжении база-эмиттер всего 0,8…1,5 В. Если амплитуда (напряжение) больше этого значения – нужно поставить между базой транзистора и выходом управляющей схемы токоограничивающий резистор (R1). Рассчитать его сопротивление можно по формулам:

Ir1=Irн/h31э            R1=Uупр/Ir1    где:

Irн – ток через нагрузку, А; Uупр – напряжение источника сигнала, В; R1 – сопротивление резистора, Ом.

Еще одна особенность схемы с ОЭ – падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора можно практически уменьшить до нуля. Но для этого надо значительно увеличивать базовый ток, что не очень выгодно. Поэтому такой режим работы транзисторов используют только в импульсных, цифровых схемах.

Транзистор, работающий в схеме усилителя аналогового сигнала, должен обеспечивать примерно одинаковое усиление сигналов с разной амплитудой относительно некоторого “среднего” напряжения. Для этого его нужно немножко “приоткрыть”, постаравшись не “переборщить”. Как видно из рисунка ниже (левый):

ток коллектора и падение напряжения на транзисторе при плавном увеличении тока базы вначале изменяются почти линейно, и лишь потом, с наступлением насыщения транзистора, прижимаются к осям графика. Нас интересуют только прямые части линий (до насыщения) – очевидно, что они символизируют линейное усиление сигнала, то есть, при изменении управляющего тока в несколько раз во столько же раз изменится и ток коллектора (напряжение в нагрузке).

Форма аналогового сигнала показана на рисунке выше (справа). Как видно из графика, амплитуда сигнала постоянно пульсирует относительно некоего среднего напряжения Uср, причем она может как увеличиваться, так и уменьшаться. Но биполярный транзистор реагирует только на увеличение входного напряжения (вернее тока). Вывод: нужно сделать так, чтобы транзистор даже при минимальной амплитуде входного сигнала был немножко приоткрыт. При средней амплитуде Uср он откроется чуть сильнее, а при максимальной Umax откроется максимально. Но при этом он не должен входить в режим насыщения (см.рис. выше) – в этом режиме выходной ток перестает линейно зависеть от входного, в следствии чего происходит сильное искажение сигнала.

Обратимся снова к форме аналогового сигнала. Так как и максимальная и минимальная амплитуды входного сигнала относительно средней примерно одинаковы по величине (и противоположны по знаку), то нам нужно подать на базу транзистора такой постоянный ток (ток смещения – Iсм), чтобы при “среднем” напряжении на входе транзистор был открыт ровно наполовину. Тогда при уменьшении входного тока транзистор будет закрываться и ток коллектора будет уменьшатся, а при увеличении входного тока он будет открываться еще сильнее.



Радио для всех - Условные обозначения транзисторов

 

 

Буквенный код транзисторов — латинские буквы VT. На схемах эти полупроводниковые приборы обозначают, как показано на рис. Здесь короткая черточка с линией от середины символизирует базу, две наклонные линии, проведенные к ее краям под углом 60°, — эмиттер и коллектор. Об электропроводности базы судят по символу эмиттера: если его стрелка направлена к базе, то это означает, что эмиттер имеет электропроводность типа р, а база— типа п, если же стрелка направлена в противоположную сторону (VT2), электропроводность эмиттера и базы обратная. Знать электропроводность эмиттера базы и коллектора необходимо для того, чтобы правильно подключить транзистор к источнику питания. В справочниках эту информацию приводят в виде структурной формулы. Транзистор, база которого имеет электропроводимость типа п, обозначают формулой р-п-р, а транзистор с базой, имеющей электропроводность типа р-п-р. В первом случае на базу и коллектор следует подавать отрицательное по отношению к эмиттеру напряжение, во втором — положительное.Для наглядности условное графическое обозначение дискретного транзистора обычно помещают в кружок, символизирующий его корпус. Иногда металлический корпус соединяют с одним из выводов транзистора. На схемах это показывается точкой в месте пересечения  соответствующего вывода с символом корпуса. Если же корпус снабжен отдельным выводом, линию-вывод допускается присоединять к кружку без точки. В целях повышения информативности схем рядом с позиционным обозначением транзистора допускается указывать его тип.

 

Обозначение                                                                                    Реальный вид

 

Поскольку буквенный код VT преду­смотрен для обозначения транзисторов, вы­полненных в виде самостоятельного прибора, транзисторы сборок обозначают одним из следующих способов: либо используют код VT и присваивают им порядковые номера наряду с другими транзисторами (В этом случае на схеме помещают такую, например, запись:

КЛ-КГ4 К159НТ1, либо используют код ана­логовых микросхем (DA) и указывают принад­лежность транзисторов в сборке в позицион­ном обозначении. У выводов таких транзисторов, как правило, приводят условную нумерацию, присвоенную выводам корпуса, в котором выполнена мат­рица.

Без символа корпуса изображают на схемах и транзисторы аналоговых и цифровых микросхем (для примера на рис показаны транзисторы структуры п-р-п с тремя и че­тырьмя эмиттерами).

 

Обозначение                                                                                    Реальный вид

 

Условные графические обозначения некоторых разновидностей биполярных транзи­сторов получают введением в основной символ специальных знаков. Так, чтобы изобразить лавинный транзистор, между символами эмиттера и кол­лектора помещают знак эффекта лавинного пробоя (VTl, VT2). При повороте УГО положение этого знака должно оставаться неизменным.Иначе построено УГО однопереходного транзистора: у него один р-п- переход, но два вывода базы. Символ эмиттера в УГО этого водят к середине символа базы. Об электропроводности последней судят по символу эмиттера (направлению стрелки).

Из транзисторов, управляемых внешними факторами, широкое приме­нение находят фототранзисторы. Условные графические обозначения фототранзисторов с выводом базы (РТ1, VT2) и без него (К73). Наряду с другими полупроводниковыми приборами, действие которых основано на фотоэлектрическом эффекте, фототранзисто­ры могут входить в состав оптронов. УГО фототранзистора в этом случае вместе с УГО излучателя (обычно светодиода) заключают в объединяющий их символ корпуса, а знак фотоэффекта — две наклонные стрелки заменяют стрелками, перпендикулярными символу базы.

 

Обозначение                                                                                    Реальный вид

 

Для примера на рис. 8.5 изображена одна из оптопар сдвоенного оп­трона (об этом говорит позиционное обозначение 1/1.1). Аналогично строит­ся УГО оптрона с составным транзистором (U2).

На символ однопереходного транзистора похоже УГО большой группы транзисторов с pn-переходом, получивших название полевых. Основа такого транзистора — созданный в полупроводнике и снабженный двумя выводами (исток и сток) канал с электропроводностью n или p-типа. Сопротивлением канала управляет третий электрод — затвор. Канал изображают так же, как и базу биполярного транзистора, но помещает в середине кружка-корпуса, символы истока и стока присоединяют к нему с одной сторо­ны, затвора — с другой стороны на продолжении линии истока. Электропро­водность канала указывают стрелкой на символе затвора (на рис услов­ное графическое обозначение VT1 символизирует транзистор с каналом n-типа, VT2 с каналом p-типа).

 

Обозначение                                                                                    Реальный вид

 

В условном графическом обозначе­нии полевых транзисторов с изолирован­ным затвором (его изображают черточкой, параллельной символу канала с выводом на продолжении линии истока) электропроводность канала показывают стрелкой, помещенной между символами истока и стока. Если стрелка направлена к каналу, то это значит, что изображен транзистор с каналом n-типа, а если в про­тивоположную сторону —    с каналом p-типа. Аналогично посту­пают при наличии вывода от подложки (VT4), а также при изображении полевого транзистора с так называемым ин­дуцированным каналом, символ которого — три коротких штриха (VT5, VT6). Если подложка соединена с одним из электродов (обычно с истоком), это пока­зывают внутри УГО без точки (VT7, VT8).

В полевом транзисторе может быть несколько затворов. Изображают их более короткими черточками, причем линию-вывод первого затвора обя­зательно помещают на продолжении линии истока (VT9).

Линии-выводы полевого транзистора допускается изгибать лишь на не­котором расстоянии от символа корпуса (VT1). В некоторых ти­пах полевых транзисторов корпус может быть соединен с одним из электро­дов или иметь самостоятельный вывод (например, транзисторы типа КПЗОЗ).

 

 

 

Транзистор — полупроводниковый элемент, устройство. Как транзистор работает, из чего состоит, для чего нужен?

Транзистор (transistor) – полупроводниковый элемент с тремя выводами (обычно), на один из которых (коллектор) подаётся сильный ток, а на другой (база) подаётся слабый (управляющий ток). При определённой силе управляющего тока, как бы «открывается клапан» и ток с коллектора начинает течь на третий вывод (эмиттер).

То есть транзистор – это своеобразный клапан, который при определённой силе тока, резко уменьшает сопротивление и пускает ток дальше (с коллектора на эмиттер). Происходит это потому, что при определенных условиях, дырки имеющие электрон, теряют его принимая новый и так по кругу. Если к базе не прилагать электрический ток, то транзистор будет находиться в уравновешенном состоянии и не пропускать ток на эмиттер.

В современных электронных чипах, количество транзисторов исчисляется миллиардами. Используются они преимущественно для вычислений и состоят из сложных связей.

Полупроводниковые материалы, преимущественно применяемые в транзисторах это: кремний, арсенид галлия и германий. Также существуют транзисторы на углеродных нанотрубках, прозрачные для дисплеев LCD и полимерные (наиболее перспективные).

 

Разновидности транзисторов:

Биполярные – транзисторы в которых носителями зарядов могут быть как электроны, так и «дырки». Ток может течь, как в сторону эмиттера, так и в сторону коллектора. Для управления потоком применяются определённые токи управления.

Полевые транзисторы – распротранёные устройства в которых управление электрическим потоком происходит посредством электрического поля. То есть когда образуется большее поле – больше электронов захватываются им и не могут передать заряды дальше. То есть это своеобразный вентиль, который может менять количество передаваемого заряда (если полевой транзистор с управляемым p—nпереходом). Отличительной особенностью данных транзисторов являются высокое входное напряжение и высокий коэффи­циент усиления по напряжению.

Комбинированные – транзисторы с совмещёнными резисторами, либо другими транзисторами в одном корпусе. Служат для различных целей, но в основном для повышения коэффициента усиления по току.

 

Подтипы:

Био-транзисторы – основаны на биологических полимерах, которые можно использовать в медицине, биотехнике без вреда для живых организмов. Проводились исследования на основе металлопротеинов, хлорофилла А (полученного из шпината), вируса табачной мозаики.

Одноэлектронные транзисторы – впервые были созданы российскими учёными в 1996 году. Могли работать при комнатной температуре в отличии от предшественников. Принцип работы схож с полевым транзистором, но более тонкий. Передатчиком сигнала является один или несколько электронов. Данный транзистор также называют нано- и квантовый транзистор. С помощью данной технологии, в будущем рассчитывают создавать транзисторы с размером меньше 10 нм, на основе графена.

 

Для чего используются транзисторы?

Используются транзисторы в усилительных схемах, лампах, электродвигателях и других приборах где необходимо быстрое изменение силы тока или положение вклвыкл. Транзистор умеет ограничивать силу тока либо плавно, либо методом импульспауза. Второй чаще используется для ШИМ-управления. Используя мощный источник питания, он проводит его через себя, регулируя слабым током.

Если силы тока недостаточно для включения цепи транзистора, то используются несколько транзисторов с большей чувствительностью, соединённые каскадным способом.

Мощные транзисторы соединённые в один или несколько корпусов, используются в полностью цифровых усилителях на основе ЦАП. Часто им требуется дополнительное охлаждение. В большинстве схем, они работают в режиме ключа (в режиме переключателя).

Применяются транзисторы также в системах питания, как цифровых, так и аналоговых (материнские платы, видеокарты, блоки питания & etc).

Центральные процессоры, микроконтроллёры и SOC тоже состоят из миллионов и миллиардов транзисторов, соединённых в определённом порядке для специализированных вычислений.

Каждая группа транзисторов, определённым образом кодирует сигнал и передаёт его дальше на обработку. Все виды ОЗУ и ПЗУ памяти, тоже состоят из транзисторов.

Все достижения микроэлектроники были бы практически невозможны без изобретения и использования транзисторов. Трудно представить хоть один электронный прибор без хотя бы одного транзистора.

Условные обозначения полевых транзисторов

В электронике полевым транзистором называется электронный компонент, в котором ток проходящий через канал регулируется электрическим полем, образующимся в результате подачи напряжения между его истоком и затвором. Основным отличием полевого транзистора от транзистора биполярного является то, что выходное и входное сопротивление у него существенно выше.

Плевые транзисторы нередко именуют униполярными, поскольку основным принципом их действия является перемещение при помощи поля носителей зарядов одного и того же типа. Конструктивно эти приборы представляют собой изготовленные из полупроводниковых материалов пластинки одного типа проводимости, на противоположных сторонах которых способом диффузии создается область другого типа проводимости. На их границах образуется обладающий большим сопротивлением p-n-переход.

В полевых транзисторах существуют области полупроводника которые называют каналами. Их поперечное сечение, а вместе с ним и ток носителей заряда изменяются под воздействием электрического поля.

Структура полевого транзистора
с управляющим p-n-переходом и каналом n-типа

В случае, если между p-областью и n-областью приложить некоторое напряжение Uзи., как показано на рисунке выше, то p-n-переход окажется включенным в обратном направлении, следовательно его толщина увеличится, а толщины канала уменьшается. При этом принято p-область называть затвором полевого транзистора, или же его управляющим электродом. Если к этому каналу подключить еще один источник напряжения U., то через него начнёт протекать ток в направлении от нижнего к верхнему участку n-области. Часть этой области, от которой основные носители зарядов начинают свое движение, называется истоком, а та часть, по направлению к которой они перемещаются – стоком.

Что касается величины тока, который протекает через канал, то определяющим для нее является сопротивление. Оно, в свою очередь, напрямую зависит от толщины канала. Таким образом, если изменяется величина приложенного к каналу напряжения, то вслед за этим происходит изменение величины тока.

В тех случаях, когда для производства этого электронного компонента в качестве основы берут полупроводник p-типа, то получается полевой транзистор, имеющий канал р-типа и управляющий p-n-переход. Канал в нем образуется n-областью.

Структура и схема подключения МДП-транзистора
с индуцированным каналом

Полевые транзисторы с изолированным затвором

Помимо тех полевых транзисторов, которые имеют в своей конструкции управляющий затвор, имеются и такие, у которых он изолирован. В электронике для обозначения таких транзисторов используют аббревиатуры МОП (металл-оксид-полупроводник) или МДП (металл-диэлектрик-полупроводник). Соответственно, такие приборы называют МОП-транзисторами или МДП-транзисторами.

Для МДП-транзистора характерно то, что в нем между истоком и стоком располагается n-область, представляющая собой подложку. Поэтому образуется два p-n-перехода, которые включены навстречу друг другу. При этом вне зависимости от того, какую именно полярность имеет питающее напряжение, один из этих переходов всегда закрыт, так что в в направлении «исток-сток» ток равен нулю.

Если на затвор подается отрицательное напряжение, то ток в цепи начинает течь. Дело в том, что на расположенные в подложке электроны действует электрическое поле, и они начинают передвигаться вглубь нее.

Существует некоторое пороговое значение напряжения, при котором количество дырок, расположенных у самой поверхности подложки, становится существенно больше, чем электронов. В результате этого происходит так называемая инверсия типа электроповодности: она обретает p-тип. В результате этого между стоком и истоком получается канал, связывающий их. Его толщина зависит от того, какое именно значение имеет приложенное напряжение. Если изменять его, то можно регулировать и толщину канала, поскольку сопротивление участка, располагающегося между истоком и стоком, также будет изменяться.

Обозначения полевых транзисторов на схеме

Биполярный транзистор -устройство, принцип работы, технические характеристики, схемы включения, область применения. Сравнение с лампой.

Раздел Техническая информация → Транзисторы

 

Сырьем для транзисторов может служить обычный песок. Не вериться? Песок представляет собой окись кремния SiO2.
Кремний является основой для производства подавляющего большинства полупроводниковых элементов электроники. Разумеется, нужны и другие материалы: пластмасса, керамика, алюминий, серебро и даже золото. Разрезать аккуратно и точно кремниевую пластинку лучше всего алмазной пилой.
Но вернемся к окиси кремния. Кремний из окиси можно восстановить химической переработкой. Чистый кремний относится к классу полупроводников. Кратко вспомним, что такое полупроводник и чем он отличается от проводника или диэлектрика.
Электрический проводник-это вещество, оказывающее малое сопротивление протекающему через него току. Электрический ток, в свою очередь, есть направленное движение электрических зарядов. Значит, в проводнике должны быть свободные заряды, которые могут легко передвигаться в любом направлении. Все металлы -хорошие проводники. В металлах внешние электроны атомов становятся свободными, когда атомы объединяются в кристаллическую решетку.

 

Свободные электроны образуют так называемый электронный газ, заполняющий весь объем металла. Если в проводнике течет ток, электроны перемещаются преимущественно в одном направлении. Если же тока нет, электроны все равно движутся, но это движение хаотическое, тепловое. Оно создает шум-небольшое, случайным образом изменяющееся напряжение на выводах проводника или полупроводникового элемента.
Из самого названия «полупроводник» ясно, что он еще «не дорос» до настоящего проводника и, следовательно, проводит ток гораздо хуже. Свободных электронов в полупроводнике мало, поскольку почта все электроны как бы привязаны к своим атомам. Правда, при сильном нагреве тепловое движение становится интенсивнее и некоторые из электронов отрываются от своих атомов, становясь свободными. Проводимость вещества при этом увеличивается. Вот почему полупроводниковые приборы очень боятся перегрева-проводимость может возрасти настолько, что ток в полупроводнике резко увеличится и наступит так называемый тепловой пробой. Чтобы не углубляться, посмотрим лишь несколько цифр.
Удельное сопротивление вещества-величина, обратная проводимости,-измеряется в омах на метр (Ом-м). Это сопротивление бруска вещества сечением 1 м2 и длиной 1 м. Вот это брусочек! Но что поделаешь, в международной системе единиц СИ единицей длины служит метр. Ну так вот: сопротивление медного бруска составляет всего 0,017·10-6 Ом. А сопротивление бруска тех же размеров, изготовленного из такого типичного диэлектрика, как стекло, равно 5·1013Ом, т.е. на двадцать один порядок (1021) больше! Удельное сопротивление полупроводников находится где-то между этими крайними значениями. Дать конкретные величины трудно, они зависят от вида вещества, его чистоты и других факторов.
Чем чище полупроводник, тем ближе его свойства к свойствам диэлектрика. Но если в полупроводник введена примесь, то проводимость резко возрастает.

Различают два вида примесей: акцепторные и донорные.
Валентность вещества акцепторной примеси меньше, чем валентность самого полупроводника. Это значит, что во внешнем электронном слое атомов примеси меньше электронов, чем у атомов полупроводника. В этом случае примесь по отношению к электронам атомов полупроводника ведет себя как агрессор: она захватывает их. В результате в кристаллической решетке вещества появляются атомы, которым не хватает одного электрона.

Заряд этих атомов положителен. Они притягивают отрицательно заряженные электроны, и при первой же возможности атом, у которого не хватает электрона, захватывает его у соседнего атома. Положительный заряд при этом перемещается к соседнему атому. Тот, в свою очередь, захватывает электрон у соседа. Таким образом, положительный заряд перемещается еще дальше. Теперь оказалось, что в толще полупроводника с акцепторной примесью «гуляет сам по себе» положительный заряд, обусловленный нехваткой одного электрона. Заряд этот очень образно называют «дыркой».
Иное дело, если в полупроводник введена донорная примесь.
Валентность вещества примеси на единицу больше валентности самого полупроводника. Это значит, что во внешней электронной оболочке атомов вещества примеси на один электрон больше, чем у атомов полупроводника. Объединяясь в кристаллы, атомы примеси используют для валентных связей все внешние электроны, кроме одного. В образовавшемся кристалле «лишние» электроны атомов примеси оказываются без работы. «Безработные» электроны свободно перемещаются по всему кристаллу, но все рабочие места-валентные связи-заняты. Эти электроны легко устремляются по направлению даже слабого электрического поля, создавая электрический ток.

Таким образом, вводя различные примеси, мы можем получить полупроводник с дырочной проводимостью (р-типа) и с электронной проводимостью (n-типа). Сами названия р и n произошли от начальных букв английских слов positive и negative, обозначающих знак свободных зарядов (положительный - "дырочный" или отрицательный - "электронный"). Чем выше концентрация примеси в полупроводнике, тем выше и его проводимость. Как только физики и инженеры научились получать полупроводники с различными типами проводимости, тут же появились и приборы, выполненные на их основе.

Биполярный транзистор

Значение "Би" означает, что имеется два основными носителями которыми являются электроны и дырки. По способу чередования областей различают npn и pnp транзисторы.
Обозначение биполярного транзистора на схеме.

Принцип работы биполярного транзистора можно объяснить, опираясь на те же явления, которые наблюдаются в рп-выпрямителе. У npn-транзистора одна n-область находится в контакте с р-областью, а та в свою очередь контактирует со второй n-областью (рис.).

Главным здесь, как мы сейчас видим, является то, что средняя р-область очень узка и относительно слабо легирована, рпр-транзистор получается заменой в npn-транзисторе р и n областей. На практике применяются транзисторы обоих видов; функции их схожи, но в pnp-транзисторе носителями заряда в основном являются дырки, а в npn-транзисторе - электроны. Так как в кремнии электроны обладают большей подвижностью, чем дырки, то в большинстве случаев кремниевые pnp-транзисторы превосходят pnp-транзисторы. Чтобы рассмотреть принцип действия прп-транзистора, обратимся еще раз к рис.

В таком транзисторе есть два p-n-перехода, т.е. n-p-переход слева и p-n-переход справа. Приложим положительное высокое напряжение Uк к правой n-области и отрицательное напряжение UЕ к левой n-области. Пусть на p-область действует напряжение Vв, которое больше Ue, но меньше Uk. В результате на левом n-p -переходе мы имеем прямое смещение (пропускное направление), а на правом p-n-переходе -обратное смещение (запирающее направление). Электроны из инжектирующей левой n-области, называемой эмиттером, диффундируют в р-область, где в нормальном случае они бы рекомбиннровали, если бы p-область, т. е. так называемая база, не была настолько узкой, что электроны успевают проскочить через нее не рекомбинируя. Таким образом удается добиться того, чтобы электроны попали в правую n-область и там поступали на электрод. Поэтому правую n-область называют коллектором. Он собирает инжектированные из левой n-области - эмиттера - электроны.
Различные роли обеих n-областей, которые без приложенного к ним напряжения совершенно равноправны, конечно же, являются следствием того, что к правой n-области приложено положительное напряжение, а к левой - отрицательное. Соединим теперь базу через источник напряжения и проводник с эмиттером, как это показано на рис. Мы получим две цепи тока -базовую и коллекторную. В базовой цепи в ток вносят вклад лишь те электроны, которые, как мы видели в случае с прямосмещенным переходом (в пропускном направлении), рекомбинируют в p-области. Но из-за узости p-области их очень мало. Следовательно, выходящий из базы поток электронов очень невелик. Большая часть тока, поступающего с эмиттера, течет через коллектор (рис.).

Однако мы знаем, что в ток через р-n-переход вносят вклад не только электроны, но и дырки. В нашем конкретном случае это означает, что из базы в эмиттер поступает поток дырок.
Он существенно превысил бы сравнительно слабый поток электронов и стал бы причиной появления в целом относительно сильного тока в базовой цепи, если бы его не удалось уменьшить каким-либо способом. В биполярном транзисторе с этой целью слабо легируют базу. В результате концентрация дырок в базе является низкой и из базы может поступить лишь небольшой поток дырок. Вывод, сделанный выше в отношении потока электронов, остается справедливым и для суммарного потока электронов и дырок: большая часть тока течет по коллекторной и меньшая-по базовой цепи.
Какую же пользу можно извлечь из всего этого? Если изменить напряжение между эмиттером и базой при постоянном напряжении между базой и коллектором, то изменится ток, идущий от эмиттера. Это изменение в большей мере затронет коллекторную цепь и в меньшей -базовую. Таким образом, путем небольшого изменения тока в базовой цепи можно получить значительное изменение тока в коллекторной цепи. В данном случае транзистор работает как усилитель тока. Но так как сопротивление базовой цепи значительно меньше (прямосмещенный р-n-переход) сопротивления коллекторной цепи (обратносмещенный p-n -переход), то и потребляемая в базовой цепи электрическая мощность значительно меньше, чем в коллекторной. В итоге с помощью небольшой электрической мощности в базовой цепи можно управлять величиной мощности в коллекторной цепи.

Сравнение с электронной лампой

Ту же функцию в вакуумной электронике выполняют трех электродные электронные лампы. Эмиттер транзистора соответствует катоду электронной лампы, коллектор-аноду и база-сетке.

Схема включения транзистора, показанная на рис., где эмиттер соединен с базой и коллектором, а база и коллектор-соответственно только с эмиттером, называется схемой с общим эмиттером.

Она является одной из трех возможных схем включения транзистора. Если транзистор включен по схеме с общим коллектором, то коллектор является общей областью для обеих цепей тока, а при включении по схеме с общей базой такой областью становится база.

Схема с питанием входных и выходных цепей транзистора от одного источника постоянного напряжения.

В микроэлектронике применяются также транзисторы, обладающие двумя и более изолированными друг от друга эмиттерными областями. В результате появляются разнообразные варианты схем включения. Существует также возможность получения транзисторов с несколькими коллекторами.
Рис. npn-транзистор с базой, общей для двух цепей. Здесь показаны потоки электронов и дырок, т.е. потоки основных носителей заряда.
С помощью транзисторов можно осуществлять увеличение или преобразование электрической мощности. В микроэлектронике транзисторы являются прежде всего усилительными приборами с различными принципами усиления сигналов электрической природы и используются в ключевых схемах. Важной характеристикой такого транзисторного ключа является время, необходимое для одного переключения из положения «включено» в положение «выключено» или наоборот, короче говоря, время задержки. Чтобы получить представление о величине времени задержки биполярного транзистора, рассмотрим следующий пример. Пусть к эмиттеру, базе и коллектору npn -транзистора приложены определенные электрические напряжения Ue, Ub и Uk. В коллекторной цепи появится ток определенной силы. Если напряжение, приложенное к базе, возрастает до Ub + ΔUb, то сопротивление как левого n-p- перехода, так и правого p-n -перехода уменьшается и в результате ток в коллекторной цепи увеличивается. Но при этом мы полагаем, что во время пролета электронов через базу напряжение на ней остается неизменным и равным UB + ΔUb. Ситуация изменяется, если за это время приложенное к базе напряжение меняется. Когда оно, например, снова уменьшается до UB, а электроны еще не успели проскочить через базу, то вызванное ΔUb возрастание тока в коллекторной цепи не так велико, как при неизменном напряжении Ub + ΔUb. Отсюда можно сделать вывод о том, что эффективность переключения транзистора падает, если команды на переключение в форме более высоких или низких напряжений поступают на базу с интервалами, которые меньше времени, затрачиваемого электронами на пролет через базу. Время задержки Т транзистора представляет собой, таким образом, время, необходимое для пролета электронов через базу. Поэтому становится ясно: чем тоньше база, тем меньше время задержки. Делается понятным и стремление сделать как можно тоньше прежде всего базу. Тем самым мы также доказали высказанное в гл. 2 утверждение, что с уменьшением размеров полупроводниковых электронных элементов их быстродействие возрастает. Ориентировочно время пролета Т сквозь базу инжектированных эмиттером носителей заряда легко определить, зная коэффициент диффузии электронов D и ширину базы Ь. В общем случае справедливо выражение Т ≈ b2/D. Если для кремния ширину базы принять равной 0,7 мкм и коэффициент диффузии электронов 50 см2/с, то время задержки для pnp-транзистора составит Т ≈ 10-10 с. Коэффициент диффузии менее подвижных по сравнению с электронами дырок в кремнии почти в 3 раза меньше. Поэтому и время задержки pnp-транзистора в 3 раза больше, чем у npn-транзистора. Еще более высокой подвижностью по сравнению с электронами кремния обладают электроны арсенида галлия (GaAs). Поэтому из арсенида галлия n-типа можно изготавливать сверхбыстродействующие рпр-транзисторы.
Итак, теперь мы в состоянии рассчитать требуемую энергию для выполнения одной операции переключения в npn-транзисторе. Необходимое на одно переключение время Т следует умножить на израсходованную при этом электрическую мощность Р. В биполярном транзисторе преобразование электрической мощности осуществляется в базовой цепи. Вообще мощность равна произведению напряжения на силу тока. В нашем конкретном примере сила тока зависит от величины транзистора. Чем меньше транзистор, тем слабее возникающие в нем токи. В интегральных микросхемах транзисторы размещаются на площади 1000 мкм2 и менее. Сила тока в базовой цепи составляет всего несколько микроампер, а напряжение - около 1 В. Следовательно, мощность, необходимая для переключения, равна произведению одного вольта на несколько микроампер, т. е. нескольким микроваттам. При Р=10-5 Вт и Т = 10"10 с получаем энергию переключения, равную 10-5 х 10-10 Вт.с=10-15 Дж. Это очень малая энергия, которая, однако, не имеет ничего общего с действительным энергопотреблением транзистора. Энергозатраты в коллекторной цепи гораздо выше.

Транзистор в качестве усилителя - принципиальная схема и его работа

Транзистор представляет собой полупроводниковый прибор с тремя выводами, а выводы Е (эмиттер), В (база) и С (коллектор). Транзистор может работать в трех различных областях, таких как активная область, область отсечки и область насыщения. Транзисторы выключаются при работе в области отсечки и включаются при работе в области насыщения. Транзисторы действуют как усилитель при работе в активной зоне. Основная функция транзистора как усилителя - усиление входного сигнала без существенных изменений.В этой статье обсуждается, как транзистор работает в качестве усилителя.



Транзистор как усилитель

Схема усилителя может быть определена как схема, которая используется для усиления сигнала. На вход усилителя подается напряжение, иначе ток, а выход будет входом усилителя. Схема усилителя, в которой используется транзистор, иначе транзисторы, известна как транзисторный усилитель. Файловое приложение транзисторных схем усилителя предназначено в основном для аудио, радио, оптоволоконной связи и т. Д.

Конфигурации файловых транзисторов делятся на три типа, такие как CB (общая база), CC (общий коллектор) и CE (общий эмиттер). Но конфигурация с общим эмиттером часто используется в таких приложениях, как усилитель звука. Поскольку в конфигурации CB коэффициент усиления составляет

Параметры хорошего транзистора в основном включают в себя различные параметры, а именно: высокий коэффициент усиления, высокую скорость нарастания, широкую полосу пропускания, высокую линейность, высокий КПД, высокое сопротивление стабильность и др.

Транзистор в качестве схемы усилителя

Транзистор можно использовать в качестве усилителя для усиления слабого сигнала. Используя следующую схему транзисторного усилителя, вы можете получить представление о том, как транзисторная схема работает в качестве схемы усилителя.


В приведенной ниже схеме входной сигнал может подаваться на переход эмиттер-база и выводиться через нагрузку Rc, подключенную к коллекторной цепи.


Транзистор в качестве схемы усилителя

Чтобы обеспечить точное усиление, всегда помните, что вход подключается вперед, а выход реверсируется в обратном направлении.По этой причине в дополнение к сигналу мы подаем постоянное напряжение (VEE) на входную цепь, как показано на приведенной выше схеме.

Обычно входная цепь имеет низкое сопротивление, в результате чего будет незначительное изменение напряжения сигнала на входе, приводящее к значительному изменению тока эмиттера. Из-за работы транзистора изменение тока эмиттера вызовет такое же изменение в цепи коллектора.

В настоящее время ток коллектора, протекающий через Rc, создает на нем огромное напряжение. Следовательно, приложенный слабый сигнал во входной цепи будет усиливаться в выходной коллекторной цепи.В этом методе транзистор действует как усилитель.

Схема усилителя с общим эмиттером

В большинстве электронных схем мы обычно используем конфигурацию NPN-транзистора, известную как NPN-транзисторная схема усилителя. Рассмотрим схему смещения делителя напряжения, которая широко известна как схема однокаскадного транзисторного усилителя.

В принципе, схема смещения может быть построена с двумя транзисторами в качестве потенциала, распределительной сети через источник питания.Он подает напряжение смещения на транзистор с их средней точки. Этот тип смещения в основном используется в схемотехнике биполярного усилителя.

Схема усилителя с общим эмиттером

При таком смещении транзистор уменьшает коэффициент усиления по току "β", сохраняя постоянную полярность базы, стабильный уровень напряжения и обеспечивая точную стабильность. Vb (базовое напряжение) можно измерить с потенциалом распределительной сети.

В приведенной выше схеме все сопротивления будут равны количеству двух резисторов R1 и R2. Уровень генерируемого напряжения на стыке двух резисторов будет поддерживать постоянное базовое напряжение при напряжении питания.

Приведенная ниже формула представляет собой простой принцип делителя напряжения и используется для измерения опорного напряжения.

Vb = (Vcc.R2) / (R1 + R2)

Аналогичное напряжение питания определяет и максимальный ток коллектора при включении транзистора, т.е. в режиме насыщения.

Коэффициент усиления по напряжению с общим эмиттером

Коэффициент усиления по напряжению с общим эмиттером эквивалентен изменению отношения входного напряжения к изменению выходного напряжения усилителя. Рассмотрим Vin и Vout как Δ VB. I Δ VL

В условиях сопротивления коэффициент усиления по напряжению будет эквивалентен отношению сигнального сопротивления коллектора к сигнальному сопротивлению эмиттера, заданному как

Коэффициент усиления по напряжению = Vout / Vin = Δ VL / Δ VB = - RL / RE

Используя приведенное выше уравнение, мы можем просто найти коэффициент усиления по напряжению в цепи с общим эмиттером.Мы знаем, что биполярные транзисторы имеют маленькое внутреннее сопротивление, встроенное в эмиттерную секцию, то есть «Re». Всякий раз, когда сопротивление внутреннего эмиттера соединено последовательно через внешнее сопротивление, адаптированное уравнение усиления по напряжению показано ниже.

Коэффициент усиления по напряжению = - RL / (RE + Re)

Все сопротивления в цепи передатчика на низкой частоте будут эквивалентны сумме внутреннего сопротивления и внешнего сопротивления, которая равна RE + Re.

Для этой схемы усиление напряжения высокой и низкой частоты включает следующее.

Коэффициент усиления по напряжению на высокой частоте равен = - RL / RE

Коэффициент усиления по напряжению на низкой частоте равен = - RL / (RE + Re)

Используя приведенные выше формулы, коэффициент усиления по напряжению для схемы усилителя может быть вычислено.

Так вот что такое транзистор в качестве усилителя.Основываясь на приведенной выше информации, мы можем окончательно заключить, что транзистор может работать как усилитель только в том случае, если он правильно поляризован. Есть несколько параметров хорошего транзистора, которые включают высокий коэффициент усиления, широкую полосу пропускания, высокую скорость нарастания, высокую линейность, высокий импеданс i/p, высокий КПД и высокую стабильность и т. д. Вот вам вопрос, , что такое транзисторный усилитель 3055 ?

.90 000

СТРАНИЦА В РЕДАКЦИИ
Таблицы были изменены, только то, что ранее было скопировано с листа с измерениями, так что получается, что у нас там была ошибка.
Как насчет графиков? Потому что тогда они тоже меняются. Должны ли они быть больше, меньше, должны оставаться прежнего размера или не должны быть вовсе?

на схеме нет амперметра для первой базы!!!!!!!! Схема расположения слишком маленькая, а линии слишком тонкие!!!
таблицы IC и Ib заменены единицами - ndst
Графики нужно менять, и рисовать и сканировать от руки, потому что это не так, дело в том, что это функция все время растущая!!!
Линии на схеме слишком тонкие, они должны быть как условное обозначение транзистора npn
Выводы

чертежи, диаграммы, схемы, пожалуйста, укажите условное обозначение транзистора pnp.

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРА

Адам Ягода, Мартина Мендак класс 3D, учебный год 2011/2012

Что такое транзистор? >

Транзистор представляет собой полупроводниковый элемент, управляющий протеканием тока в электрических цепях.
Элементарная структура так называемого биполярного транзистора представляет собой систему из трех соприкасающихся полупроводниковых слоев, последовательно n-p-n (транзистор n-типа) или p-n-p (транзистор p-типа).


Обозначения транзисторов:

Конструкция и работа транзистора n-типа:

Эмиттером является область, вводящая носители (здесь электроны) в область базы .

Коллектор является оконечным элементом транзистора, который собирает носитель.

Эмиттер сильно легирован, поэтому он богат движущимися средами и имеет небольшое электрическое сопротивление. База и коллектор, напротив, слегка легированы.

Во время работы транзистора его электроды подключены к источнику напряжения так, что эмиттер имеет отрицательный потенциал, а коллектор положительный по отношению к базе. Тогда переход на границе эмиттер-база поляризован в направлении проводимости, а переход на границе база-коллектор обратно поляризован, т.е. в обратном направлении. В результате электроны свободно текут от эмиттера к базе. Из-за широкой базы только несколько электронов заполняют дырку в ее площади, тогда как подавляющее большинство достигает стыка между базой и коллектором и поэтому может перепрыгнуть стык, когда его «тянет» коллектор (коллектор потенциал выше основного потенциала). При уменьшении количества дырок в базе там будет накапливаться отрицательный заряд, тормозящий поток электронов от эмиттера к базе (и, следовательно, к коллектору). Поэтому относительно небольшой заряд, накопленный на базе, может ограничивать большой ток от эмиттера к коллектору, протекание которого может обеспечиваться внешним источником напряжения. Подача дырок на базу транзистора (отвод от нее электронов) может быть осуществлена ​​за счет увеличения внешнего напряжения, подаваемого на эмиттер и базу, что снизит потенциальный барьер на переходе эмиттер-база, а затем и ток коллектора значительно увеличится. В заключение: интенсивность тока, протекающего через коллектор, можно регулировать небольшим изменением напряжения смещения перехода эмиттер-база.
Небольшие изменения потенциала базы (базового эмиттерного напряжения) вызывают большие изменения тока в цепи эмиттер-коллектор.

Использование:

Транзистор является базовым элементом усилителей, т.е. систем, в которых слабый входной сигнал усиливается в виде выходного тока с такой же формой импульса, но с гораздо большей интенсивностью.

Рис. Однотранзисторный усилитель, работающий в так называемом совместная база:

Где эта схема усилителя????????
Набор для проверки транзисторов:
Схема комплекта:

ВС транзистор 140 (n-p-n):

Напряжение коллектор-эмиттер: U = 4,25 В

Напряжение коллектор-эмиттер: U = 8,61 В

Напряжение коллектор-эмиттер: U = 13,44 В

График зависимости силы тока коллектора от силы тока базы:



Транзистор BC 550 (n-p-n):

Напряжение коллектор-эмиттер: U = 4,26 В

Напряжение коллектор-эмиттер: U = 8,61 В

Напряжение коллектор-эмиттер: U = 13,23 В

Диаграмма силы тока коллектора от силы тока базы:



.

Новая страница 1

Тема ДОС просторный - но давайте постараемся свести его к минимуму.

Конструкция транзистора основывается на так называемом полупроводники. Есть два основных типа материи наиболее часто используемые в производстве транзисторов - германиевые (более старые) и кремниевые (новее тр.). Транзистор состоит из трех печатных плат, соединенных друг с другом. тип полупроводника с маркировкой N-P-N или P-N-P.


Маркировка: С - коллектор; Б - база; E - излучатель.

Работа транзистора.

Если мы приведем к крайним вопросам напряжения и замкнем электрическую цепь через приемник, затем через транзистор тока почти не будет, но если мы доберемся до средней плиты малый ток, ток в цепи значительно увеличится - в среднем на 1000 раз. Этот ток будет изменяться точно так же, как он будет контрольный ток. Если управляющий ток rs, то ток в цепи нагрузки также будет рупий. Если он маленький, жидкость будет уменьшаться через ресивер. Текущий


Рис. 2

На диаграммах на рис.2 я показал, как он себя ведет Реле когда:

база не срабатывает (рис. 2а), так как контакт открыт

база транзистора срабатывает (рис.2б) - контакт замкнут и на базу транзистора подан некоторый положительный потенциал относительно излучателя.

На рисунке 2с я показал, как схема транзистора (коллектор) горит светодиод (здесь он горит). Однако вы должны обратите внимание на напряжение (макс. 2 В) между точками 1 и 2. Напряжение зависит от, в том числе, номинала R4 и должен соответствовать типу диода ВЕЛ.

Для транзистора pnp эти схемы выглядит примерно так:


Рис. 3

Пожалуйста обратите внимание на полярность питания!!!.

Транзистор в качестве переключателя.

Рис.4. Транзистор в качестве переключателя: а) принципиальная схема, б) площади работа транзистора, в) переходная характеристика, г) сигнал цифровой.

При вводе системы с Рис. 4 подается напряжение UI 0,7В, т.е. низкий уровень напряжения, то транзистор не проводит (обрезан - рабочая точка А ) и на его коллекторе имеется напряжение близкое к UCC , что является высоким уровнем напряжения - UOH .Если, с другой стороны, напряжение вход UI имеет соответственно высокое значение, т.е. на входе есть высокий уровень напряжения, транзистор проводит (это насыщенный - рабочая точка B ) и на его коллекторе есть напряжение насыщение UCE (sat) , т.е. низкий уровень напряжения - UOL . Транзистор в этой схеме работает как обычный тумблер ( ВЫКЛ - ПО ), контактами которых являются наконечники эмиттера и коллектора.Сопротивление между коллектором и эмиттером изменяется при переходе от состояния к состоянию. выкл. в вкл., от значения выше 5M до значения ниже 5 0 . ОТ ход переходной характеристической кривой системы явно обратный уровни напряжения на выходе относительно входа системы. Сделка такого рода рабочий называется инвертор . Инвертор является основным компонентом интегральных цифровых схем.

Проверить транзистор.

Самый простой способ проверить статус транзистор можно сделать омметром - но ВНИМАНИЕ! - самый Электронные омметры (например, цифровые) для этой цели не подходят из-за слишком низкое испытательное напряжение.


Рис. 5

В этом случае можно использовать специальный гнездо для измерения транзистора (при наличии) или для измерения диодов. Так как транзистор можно рассматривать как два правильно соединенных диода.


Рис. 6

Параметры транзистора.

по наиболее важные параметры (использование транзистора в схемах отрицательный) необходимо:

Iк макс - максимально допустимый ток коллектора

Uce макс - максимальное напряжение коллектор-эмиттер.

Другие параметры (например, коэффициент усиления) обычно не имеют значения в этих сделок. Они используются при расчете элементов системы.

Другие типы транзисторов будут обсуждаться в следующий урок.

.

Основы электроники - задачи на биполярных транзисторах

Расчет токов и напряжений в электронных схемах на биполярных транзисторах. В рассматриваемых электронных схемах присутствуют как биполярные транзисторы NPN, так и биполярные транзисторы PNP.

Биполярный транзистор npn - задача 1

Биполярный транзистор NPN поляризован двумя источниками постоянного напряжения E B и E C и резисторами R E , R B и R C , которые подключены к соответствующим электродам транзистора.Коэффициент усиления транзистора β 0 = 100. В задаче вычисляются токи I B , I C и I E . Напряжение база-эмиттер в примере принималось равным → U BE = 0,7 [В]. Для системы будет записан закон Кирхгофа для тока и закон Кирхгофа для напряжения.

Биполярный транзистор npn - задача 1

Биполярный транзистор npn - задача 2

Биполярный транзистор NPN поляризован источником постоянного напряжения Е С и резисторами R 1 , R 2 , R Е и R С , которые подключены к соответствующим электродам транзистора.База транзистора питается от делителя напряжения, образованного резисторами R 1 , R 2 . Для облегчения расчетов электронная система будет преобразована в систему с питанием от двух источников напряжения. Коэффициент усиления транзистора β 0 = 100. В задаче вычисляются токи I B , I C и I E . Напряжение база-эмиттер в примере принималось равным → U BE = 0,7 [В]. Для системы будет записан закон Кирхгофа для тока и закон Кирхгофа для напряжения.

Биполярный транзистор npn - задача 2

Биполярный транзистор pnp - задача 1

Биполярный транзистор p-n-p поляризован источниками постоянного напряжения Е В и Е С и резисторами R В , R Е и R С , которые подключены к соответствующим электродам транзистора . Коэффициент усиления транзистора β 0 = 150. В задаче вычисляются токи I B , I C и I E .Обратите внимание, что в pnp-транзисторе потенциал эмиттера более положительный, чем потенциал базы, поэтому имеется напряжение U EB . Ввиду единства обозначений в расчетах принимают → -U БЭ = U ЭБ , аналогичная ситуация с напряжением эмиттер-коллектор → -U КЭ = U ЭК . Напряжение база-эмиттер в примере принималось равным → U BE = 0,7 [В]. Для системы будет записан закон Кирхгофа для тока и закон Кирхгофа для напряжения.

Биполярный транзистор pnp - задача 1

Биполярный транзистор pnp - задача 2

Биполярный транзистор п-н-п поляризован источником постоянного напряжения Е С и резисторами R 1 , R 2 , R Е и R С , которые подключены к соответствующим электродам транзистора . База транзистора питается от делителя напряжения, образованного резисторами R 1 , R 2 .Для облегчения расчетов электронная система будет преобразована в систему с питанием от двух источников напряжения. Коэффициент усиления транзистора β 0 = 150. В задаче вычисляются токи I B , I C и I E . Обратите внимание, что в pnp-транзисторе потенциал эмиттера более положительный, чем потенциал базы, поэтому имеется напряжение U EB . Ввиду единства обозначений в расчетах принимают → -U БЭ = U ЭБ , аналогичная ситуация с напряжением эмиттер-коллектор → -U КЭ = U ЭК .Напряжение база-эмиттер в примере принималось равным → U BE = 0,7 [В]. Для системы будет записан закон Кирхгофа для тока и закон Кирхгофа для напряжения.

Биполярный транзистор pnp - задача 2

.90 000 схем транзисторного проектирования для начинающих 90 001

Несомненно, все предпочитают конструкции, связанные с транзисторами. Они не только просты в изготовлении, но и экономичны. Многие конструкции транзисторов, такие как освещение салона автомобиля, сигнализация дождя и бесшумный источник питания, работают с простыми электрическими платами. Здесь мы создадим десять простых проектов, используя транзисторы, а также другие электронные компоненты, такие как батареи.

Действительно, как новичок, это основные схемы, которые вы можете сделать для своей школьной работы. Дополнительно их можно соорудить ходом на разделочной доске без использования. Тем не менее, вот широкий спектр конструкций, которые можно построить с использованием выходного транзистора. Каждая сборка в нашем списке — отличный проект для начинающих студентов-электронщиков.

1. Что можно сделать с транзистором?

Во-первых, транзистор — это полупроводниковое устройство, которое усиливает и коммутирует электрическую энергию и электронные сигналы.Разработка транзисторных схем на самом деле является одним из величайших изобретений 20-го века. Использование прикладных схем с транзисторами многочисленно. Однако самое важное, что вы можете сделать с транзисторными конструкциями, — это использовать их в качестве переключающего устройства (управление уровнем напряжения).

Транзисторы позволяют переключать устройства, подавая низкочастотные и высокочастотные сигналы для настройки терминала. Они служат отличным электронным замком зажигания.Для этого они действуют как базовый ток при использовании в стандартной конфигурации эмиттера. Кроме того, они также действуют как усилители и датчики для контроля значительного увеличения электрического тока.

Сегодня транзисторы — это крупномасштабные проекты, имеющие основополагающее значение для создания электронных устройств. Несомненно, есть несколько применений для базовых транзисторных схем, но переключение базового напряжения — самое простое их применение.

2.10 Элементы конструкции простого транзистора

Ниже приведены десять конструкций транзисторов для начинающих.

Аварийный сигнал датчика дождя

Вы можете построить простую схему сигнализации дождя с задающим транзистором. Установка часто представляет собой обычный эмиттер Дарлингтона, что значительно улучшает его мощность усиления по току.

После подключения светодиода к практической схеме часов капли воды, которые соединяются и падают на базу транзистора T1 с положительным источником питания, заставят светодиод светиться.Это также звук зуммера.

(датчик воды, сигнализация дождя)

Бесшумный блок питания

Блок питания

Noiseless представляет собой несколько более плотную конструкцию блока питания для реверс-инжиниринга. К сожалению, в некоторых цепях аудиоусилителя могут возникнуть такие помехи, что правильное заземление также не сможет решить проблему.

Однако, благодаря высокомощному транзистору и конденсатору, с помощью принципиальной схемы можно построить источник питания без помех.Таким образом, вы обойдете шум через регулируемый блок питания. Поэтому давая пульсации и шум всей цепи.

Источник: https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:PC-PowerSupply-Principle-Circuit.svg

Тестер кристаллов

Тестовый кристалл является одним из пассивных компонентов, работающих с транзисторами. Большинство студентов-электротехников редко могут найти кристаллы в электронных устройствах. Принципиальная схема представляет собой стандартный кварцевый генератор.

Интегрирует кристалл для запуска колебаний. Если вы используете идеальный комбинированный кристалл, лампочка загорится сразу. Однако поврежденный кристалл не наполнит лампу светом.

(тестер кристаллов)

Ручной тестер устойчивости

Уверены ли вы в стабильности своей руки? Благодаря электронной схеме вы можете пройти тест. Чтобы построить его, вам понадобятся компоненты схемы, такие как шнур 5 В, штифт для большого пальца, штифт для ключа и, конечно же, схема контроля напряжения батареи.

Наденьте сужающееся металлическое кольцо для ключей на блок питания, не касаясь всего периметра. Жужжащий звук из динамика дает вам точные движения рук и пальцев.

Индикатор уровня воды

Если резервуар для воды часто переполняется, вы, безусловно, можете определить уровень воды с помощью цепи датчика тока. Схема заботится о светодиодном индикаторе, напоминая вам об экономии воды. Для заданного курса в первую очередь нужен резистор на 100 Ом.Принципиальная схема и работа Микросхема таймера 555 издает четкий звук, когда вода достигает точки уровня.

Как правило, два провода зонда соприкасаются с водой. Через них начинает течь ток. Отсюда и транзистор Turing NA. Соедините все компоненты схемы на плате, затем поместите выводы зонда на контейнер. После окончания бака контейнер в зуммере вырвется наружу.

Датчик уровня воды на самом деле является одной из наиболее специфичных конструкций транзисторов.Как и у схемы дождевой сигнализации, ее основой является универсальный мультивибратор. Рабочая частота зависит от переменного резистора и компонентов схемы, таких как конденсаторы.

Источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ultrasonic_Wireless_Water_Level_Indicator.jpg

Простой таймер задержки

Используя стандартные компоненты схемы, такие как конденсатор, диод и, конечно же, два транзистора, можно построить задержку включения.и выключите практическую схему таймера. На простой принципиальной схеме показано, как должны быть подключены транзисторы вместе с несколькими другими пассивными компонентами, чтобы получить предполагаемые выходы времени задержки.

Цепь более высокого напряжения входит в базу резистора и включает транзистор, а затем светодиод, нажав кнопку на некоторое время. Вы также можете следить за скоростью задержки отключения, показанной для лучшего понимания.

Бомба с часовым механизмом

Хочешь напугать друга? Почему бы не сделать фальшивую схему бомбы? Простая схема производит звук, похожий на тиканье часов.Отрегулируйте частоту тиков до пула 220k и зарядите внешнюю цепь до 2u2. Затем, когда 0,65 В подключается к базе T1, он начинает включаться и издавать тикающий звук.

Включите BC 557, который выжимает немного заряда 2u2 во вторую базу транзистора, чтобы включить его больше. После того, как оба транзистора быстро выключаются, цикл начинается сначала.

(бомба с часовым механизмом)

Цепь мигающего светодиода

Схема

Blinker — простейшая электронная схема.На принципиальной схеме показаны точные точки крепления разделочной доски. Вот как работают компоненты схемы: когда транзистор включен, он пропускает через себя ток, заставляя светодиод загораться. Оба конденсатора C1 и C2 попеременно заряжаются и разряжаются ключом зажигания, чтобы включать и выключать цепь эмиттерной ягодицы.

Источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Blinking_LEDs.jpg

Автоматическое ночное освещение

Схема драйвера 7-сегментного дисплея может использоваться для включения нескольких ламп.Датчик освещенности (зависимый резистор), внешнее сопротивление которого изменяется в зависимости от интенсивности света, обнаруживает темноту и автоматически включает его. Кроме того, он выключает светодиод в течение дня.

Все, что вам нужно сделать, это подключить компоненты схемы на плате и запитать ее от батареи 9В. Вы можете использовать принципиальную схему и автоматический выключатель 555 IC в демонстрационном зале и сигнальную лампу. Кроме того, вы можете комбинировать схему автоматического ночного освещения с катушкой реле для экономичной мощности, такой как лампы на 220 В.

Источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wiring_diagram_of_lighting_control_panel_for_dummies.JPG

Дешевый тактильный переключатель

На схеме показано простое подключение. Как следует из названия, это самая дешевая схема с сенсорным выключателем зажигания. Но вот как это работает: ход обнаруживает сопротивление коллектора кожи пальца и посылает небольшой ток на транзистор Дарлингтона, чтобы включить его.

Цепь более высокого напряжения на земном шаре затем подключается к переднему курсу через 4M7, чтобы заменить палец и оставить его включенным.Чтобы выключить его, палец на кнопке OFF активирует транзистор, который, в свою очередь, лишает базовое напряжение супертранзистора. Следовательно, цепь отключена.

Источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Touch_Switch.png

вывод

Эти простые схемы на самом деле легко построить, изучив их принципиальную схему и работу. Это также простые проекты для начинающих электронщиков, которые определенно ищут способы развить навыки макетирования.Кроме того, каждая схема работает с низким напряжением. Как новички, они совершенно безопасны для тестирования. При отработке этих конструкций транзисторов подключайте пластинку в соответствии с принципиальной схемой, чтобы предотвратить опасность.

.

Транзисторы - Магазин АВТ

Транзисторы в современной электронике

Сегодня лишь немногие «пытаются» строить усилители звука самостоятельно, на основе тщательно подобранных, часто индивидуально спаренных комплементарных транзисторов, гораздо реже мы имеем дело с целыми электронными схемами на основе транзисторов. Однако это не меняет того факта, что эти элементы по-прежнему широко используются в электронных устройствах - однако в настоящее время они чаще всего играют роль ключевых элементов.Более того - транзисторы , электроника и электрические нагрузки (электромагниты, обмотки двигателя постоянного тока или осветительные элементы) - это только одна сторона медали.

Так же часто, как и в случае с простыми ключами, мощные транзисторы (в основном MOSFET) используются в связке со встроенными DC/DC преобразователями - не всегда маленький "кубик" способен выдержать ток в несколько ампер, но возможность выбора транзистора для данного приложения дает дополнительную гибкость при проектировании источников питания постоянного/постоянного тока.Более того, в схемах на основе микроконтроллеров обычно используются небольшие транзисторы, управляемые линиями GPIO, например, для переключения светодиодов или управления входными цепями оптронов. В некоторых случаях простые схемы на транзисторах даже выступают в роли... инверторов и преобразователей логических уровней.

Транзисторы в предложении Магазина АВТ

В нашем предложении вы найдете широкий выбор различных типов транзисторов - как популярные маломощные биполярные транзисторы в корпусах ТО92 (для сквозной сборки), так и более крупные транзисторы средней и большой мощности (в том числе транзисторы доступны сразу) Дарлингтон).У нас также есть обширная коллекция полевых транзисторов (в основном полевых МОП-транзисторов), подходящих как для силовых цепей, так и для цепей управления, а также для выходных цепей аудиоусилителей. Менее распространенной вариацией этих полезных элементов являются так называемые Транзисторы цифровые - представляют собой комбинацию классических биполярных транзисторов со встроенными резисторами в цепи базы - благодаря этому прекрасно подходят для цифровых схем, т.к. уменьшают необходимость впаивания дискретных транзисторов, ограничивающих ток базы.

.

Разработаны новые транзисторы, которые могут изменить способ производства интегральных схем. Будет эффективнее и эффективнее

Исследовательская группа Венского технологического университета разработала новую конструкцию адаптивного германиевого (Ge) транзистора, который может динамически изменять свою конфигурацию в зависимости от требуемой нагрузки. Адаптируя соединения и, таким образом, избегая создания отдельных схем для различных инструкций на микросхеме, новая адаптивная конструкция транзисторов позволяет уменьшить количество необходимых транзисторов до 85% по сравнению с текущими конструкциями.Кроме того, это приводит к снижению энергопотребления и более низкой температуре, что, в свою очередь, приводит к повышению эффективности и масштабированию частоты.

Исследовательская группа Венского технологического университета разработала новую форму транзистора, который может изменить способ производства интегральных схем.

Интерфейс мозг-компьютер Synchron позволил отправить твит человеку, страдающему боковым амиотрофическим склерозом

Профессор Вальтер Вебер, один из ученых, разработавших новую форму транзистора, объясняет преимущества новой адаптивной архитектуры следующим образом: «Арифметические операции, которые ранее требовали 160 транзисторов, теперь возможны с 24 транзисторами благодаря этой большей адаптивности. .Таким образом, вы также можете значительно увеличить скорость и энергоэффективность цепей». Транзисторы являются критически важным компонентом в конструкции полупроводников, сравнимым с затворами, которые регулируют поток воды — они регулируют направление тока от истока к стоку. .Для этого нужен управляющий электрод и транзисторный затвор.Из-за простоты работы транзистора,сложные процессы требуют использования нескольких транзисторов,что может измениться с новой конструкцией адаптивных транзисторов,что позволит адаптировать схему к положению стока транзистора, а не добавлять схему для каждой операции, как это имеет место в настоящее время.

Вальтер Вебер, Масиар Систани и Рафаэль Бёкле — ученые Венского технического университета, разработавшие новую форму транзистора на основе германия

Жилет

Haptic OWO Game выведет игры на новый уровень. Это позволит вам ощутить, например, ракету

, проходящую сквозь нас.

Ученые добились этого, добавив дополнительный управляющий электрод, который позволяет изменять поведение транзисторов. Дополнительный германиевый мостик в новой конструкции транзистора обеспечивает плавный переход между двумя типами проводимости тока, имеющими место в обычных (одноэлектродных) транзисторах.«Тот факт, что мы используем германий, является решающим преимуществом. Он имеет совершенно особую электронную структуру: при подаче напряжения ток сначала увеличивается, как и ожидалось. Однако при превышении определенного порога ток снова уменьшается. называемое отрицательным дифференциальным сопротивлением. С помощью управляющего электрода мы можем модулировать напряжение, при котором находится этот порог, таким образом получая новые каскады, которые мы можем использовать для придания транзистору именно тех свойств, которые нам нужны в любой данный момент», — говорят исследователи.

Источник: Guru3D

.

Смотрите также