Tranzistor bipolar: comutarea circuitelor. Comutarea de circuit a tranzistorului bipolar cu un emițător comun

Unul dintre cele trei electrozi tip dispozitive semiconductoare sunt tranzistoare bipolare. a circuitului depinde de faptul dacă acestea au o conductivitate (gaura sau de electroni) și funcții.

clasificare

Tranzistorii sunt împărțite în grupe:

1. Potrivit materialelor: arseniu de galiu cel mai frecvent utilizate și siliciu.
2. Deoarece frecvența semnalului: mică (până la 3 MHz), mediu (până la 30 MHz), ridicată (până la 300 MHz), ultra-înaltă (peste 300 MHz).
3. Pentru disiparea de putere maximă: până la 0,3 W, până la 3 wați, mai mult de 3W.
4. În funcție de tipul de dispozitiv: trei conectat cu stratul semiconductor prin schimbarea alternativ metode directe și inverse impuritatea conductie.

Cum tranzistori?

Straturile exterioare și interioare ale tranzistorului sunt conectate la electrozii de plumb, respectiv numit emițător, colector și de bază.

Emițătorul și colector nu sunt diferite de fiecare alte tipuri de conductivitate, dar gradul de dopaj impurități ale acesteia din urmă este mult mai mic. Acest lucru asigură o creștere a tensiunii de ieșire admisibilă.

Baza, care este un strat de mijloc are o rezistență ridicată, făcută dintr-un semiconductor cu dopaj slab. Acesta are o zonă mare de contact cu colectorul, care îmbunătățește îndepărtarea căldurii generate ca urmare a inversa prejudecată de tranziție, și facilitează trecerea purtătorilor minoritari - electroni. În ciuda faptului că straturile de tranziție se bazează pe același principiu, tranzistorul este un dispozitiv asimetric. Prin schimbarea locurilor straturi extreme ale aceleiași conductivității nu poate primi parametrii corespunzători ai dispozitivului semiconductor.

Schema de tranzistoare bipolare sunt în măsură să - l păstrați în două stări: poate fi deschis sau închis. În modul activ, atunci când tranzistorul deschis emitor tranziția de offset se face în direcția înainte. Pentru a ilustra acest lucru ia în considerare, de exemplu, un tranzistor de tip npn, acesta trebuie alimentat de la sursa, așa cum se arată în figura de mai jos.

Limita celui de al doilea joncțiunii colector, atunci când acest lucru este închis și un curent să curgă prin ea nu ar trebui. Dar, în practică, opusul se produce din cauza amplasării aproape tranzițiilor unul pentru celălalt și influența lor reciprocă. Deoarece emițător este conectat la „minus“ baterie de tranziție deschisă permite electronilor să curgă în zona de bază, în cazul în care acestea sunt de recombinare parțială cu găuri - purtători principali. Formată de bază curent I _b. Cu cât mai puternică este proporțional cu numărul de curent de ieșire. Pe acest principiu de lucru amplificatoare care utilizează tranzistoare bipolare.

După ce baza este exclusiv transportul difuziv de electroni, pentru că nu există nici o acțiune de câmp electric. Datorită grosimii ușoare strat (microni) și o mare amplitudine a gradientului de concentrație a particulelor încărcate negativ, aproape toate dintre ele cad în regiunea colector, cu toate că rezistența de bază este suficient de mare. Acolo se muta trage câmp electric, promovarea transportului lor activă. Colectorul de emițător și curenții sunt în mod substanțial egale, în cazul în care pierderea nu neglijabilă de sarcină cauzată de recombinare în bază: I _e = I _b + I _k.

Parametrii de tranzistori

1. Factorii de amplificare pentru tensiune U _eq / U _BE și curent: β = I _a / I _b (valoarea reală). În mod tipic, p coeficient nu depășește 300, dar poate atinge valori de 800 și mai sus.
2. impedanță de intrare.
3. Răspunsul de frecvență - a tranzistorului de performanță de până la o frecvență predeterminată peste care fenomene tranzitorii nu are timp la modificările semnalului aplicat.

Tranzistor bipolar: circuite de comutare, moduri de funcționare

Moduri de operare diferă în funcție de modul în care este asamblat circuit. Semnalul trebuie să fie aplicate și eliminate în două puncte pentru fiecare caz în parte, dar există doar trei pini. Rezultă că un electrod trebuie să aparțină atât de intrare și de ieșire. Deci, includ orice tranzistoare bipolare. a circuitului: ON, OE și OK.

1. Conducerea cu OK

Comutarea de circuit a tranzistorului bipolar cu un colector comun: semnalul este alimentat rezistoarelor R _L, care este de asemenea inclus în circuitul colector. O astfel de conexiune este menționată ca un colector comun.

Această opțiune creează doar un câștig curent. Avantajul emitor este de a oferi o impedanță mare de intrare (10-500 ohmi), care permite convenabil de coordonate cascadelor.

2. Conducerea cu ON

Comutarea circuitului tranzistor bipolar într - o bază comună: semnalul de intrare prin C ₁ și după amplificarea este îndepărtată în ieșirea circuitului colector, în care electrodul de bază este partajată. În acest caz, un câștig de tensiune este similar cu lucrul cu AM.

Dezavantajul este o impedanță de intrare mică (30-100 ohmi), și un circuit cu ON este utilizat ca un oscilator.

3. Diagrama cu MA

În multe variante de realizare, atunci când se utilizează tranzistoare bipolare, circuite de comutare cea mai mare parte realizate cu un emițător comun. Tensiunea de alimentare este alimentat printr - o sarcină rezistor R _L, și un emițător conectat la polul negativ al unei surse de alimentare externă.

semnal de curent alternativ de la terminalul de intrare intră în emițător și de bază electrozii (V _in), si devine mai mare în mărime (V _CE) în circuitul colector. Elementele circuitului de bază: un tranzistor, o rezistență R _L și ieșirea circuitului amplificator cu o sursă de alimentare externă. Auxiliar: condensatorul C ₁ , care împiedică trecerea curentului în circuitul de alimentare a semnalului de intrare și un rezistor _R1, prin care se deschide tranzistor.

Tensiunea colector al circuitului tranzistor și de ieșire de rezistență R _L împreună egal cu magnitudinea _{EMF: V CC = I C R L} + V CE.

Astfel, V _în semnal mic , la intrare este dată de variația puterii DC la AC invertor ieșire tranzistor gestionat. Schema prevede o creștere a curentului de intrare de 20-100 de ori, iar tensiunea - în 10-200 de ori. În consecință, puterea crește, de asemenea.

Lipsa schema: o rezistență de intrare mică (500-1000 ohmi). Din acest motiv, există probleme în formarea de etape de amplificare. Rezistența de ieșire este de 2-20 ohmi.

Aceste diagrame arată modul în care tranzistorul bipolar. Dacă nu luați măsuri suplimentare cu privire la performanțele lor vor fi în mare măsură afectată de influențe externe, cum ar fi încălzirea excesivă și semnalul de frecvență. De asemenea, la sol emițător creează distorsiuni armonice la ieșire. Pentru a îmbunătăți fiabilitatea, circuitul este feedback-uri conectate, filtre și așa mai departe. N. În acest caz, câștigul este redus, dar dispozitivul devine mai eficient.

Moduri de funcționare

Funcția tranzistor afectează valoarea tensiunii conectat. Toate modurile pot fi afișate dacă circuitul de tranzistor bipolar prevăzut anterior cu un emițător comun aplicat.

1. Modul de decuplare

Acest mod este creat atunci când V _BE tensiune scade la 0,7 V. În acest caz, emitor este închis și colectorul de curent este absent, deoarece nu electroni liberi în baza. Astfel, blocurile de tranzistor.

2. Modul activ

Dacă este aplicată o tensiune pe baza, care este suficientă pentru a deschide tranzistorul, există un mic curent de intrare și o ieșire a crescut, în funcție de amploarea câștigului. Apoi, tranzistorul va funcționa ca un amplificator.

Modul 3. saturație

Acesta diferă de modul activ, astfel încât tranzistorul este complet deschis, iar curentul de colector atinge valoarea maximă posibilă. Creșterea acestuia se poate realiza numai prin modificarea forței electromotoare aplicate sau sarcina în circuitul de ieșire. La schimbarea colector de curent de bază nu este schimbat. Regimul de saturație caracterizat prin faptul că tranzistorul este foarte deschis, și aici, servește ca un comutator este pornit. Schema de tranzistoare bipolare prin combinarea modurilor cut-off și saturație vă permite să creați cu cheile electronice ale acestora.

Toate modurile de funcționare depind de natura caracteristicilor de ieșire prezentate în grafic.

Ele pot demonstra, dacă este asamblat schema electrică a tranzistorului bipolar cu OE.

Dacă ați pus pe axa verticală și segmentele orizontale reprezintă curentul maxim de colector și valoarea tensiunii de alimentare V _CC, iar apoi conectați capetele unul de altul, pentru a primi o linie de încărcare (roșu). Acesta este descris de _{expresia: I C = (V CC -} V CE) / R C. Din figură rezultă că punctul de funcționare care determină curentul de colector I _C și tensiunea V _CE, va fi deplasat de-a lungul liniei de încărcare de jos în sus , cu baza cresterea curentului I _B.

Zona V _CE între axa și prima caracteristică de ieșire (hașurată) unde _B = 0 caracterizează modul de tăiere. În acest sens invers curentului I _C este neglijabilă și tranzistorul este închis.

Caracteristica cea mai de sus în punctul A intersectează sarcina liniei, după care, cu creșterea în continuare _a curentului de colector nu sa schimbat. Zona Saturația în grafic este zona hașurată între axa I _C și cea mai abruptă caracteristica.

Cum tranzistorul în diferite moduri?

Tranzistorul operează cu semnale variabile sau constante furnizate circuitului de intrare.

Tranzistor bipolar: comutarea circuitelor de putere

Cea mai mare parte tranzistor servește ca un amplificator. Semnalul de intrare alternativ determină o schimbare în curent de ieșire. Puteți aplica schema cu OK sau cu AM. În circuitul de ieșire pentru semnalul necesar de sarcină. folosesc de obicei un rezistor montat în circuitul de ieșire colector. Dacă va fi selectat în mod corespunzător, valoarea tensiunii de ieșire este semnificativ mai mare decât de intrare.

lucru amplificator de bine ilustrat în diagramele de sincronizare.

Când semnalele de impulsuri convertite, un mod este aceeași ca și cea pentru sinusoidală. Calitatea de conversie a acestora componente armonice determinate de caracteristicile de frecvență de tranzistori.

Lucrul în modul de comutare

switch - Transistor sunt proiectate pentru conexiuni de comutare non-contact în circuitele electrice. Principiul este schimbarea în trepte în rezistența tranzistorului. bipolară de tip este bine adaptată la cerințele dispozitivului cheie.

concluzie

elemente semiconductoare utilizate în circuite de conversie a semnalelor electrice. Clasificarea versatil și mare permite utilizarea pe scară largă a tranzistoare bipolare. circuite de comutare determină funcțiile și modurile lor de funcționare. Mult depinde de caracteristicile.

Circuitul principal de comutare tranzistoare bipolare amplifica, conversia și să genereze semnale de intrare, și a comuta circuite.