Режим работы транзистора: 2. Режимы работы транзисторов, их характеристики.

Содержание

Режимы работы и схемы включения биполярных транзисторов

 

Анализируя возможность использования биполярных транзисторов для усиления электрических сигналов, мы ограничивались только одним частным случаем подачи на электроды транзистора определенных напряжений и не рассматривали некоторые достаточно важные физические процессы в полупроводнике. Но помимо уже описанной ситуации возможны и другие, приводящие, например, к протеканию в \(n\)-\(p\)-\(n\)-структуре тока не от коллектора к эмиттеру, а, наоборот, от эмиттера к коллектору и т.п. В общем случае для биполярного транзистора возможны четыре устойчивых состояния (режима). Они отличаются друг от друга тем, в каком состоянии (прямое или обратное смещение) находятся эмиттерный и коллекторный переходы транзистора. Приведем их полное описание.

Активный режим — соответствует случаю, рассмотренному при анализе усилительных свойств транзистора. В этом режиме прямосмещенным оказывается эмиттерный переход, а на коллекторном присутствует обратное напряжение.

Именно в активном режиме транзистор наилучшим образом проявляет свои усилительные свойства. Поэтому часто такой режим называют основным или нормальным.

Инверсный режим — полностью противоположен активному режиму, т.е. обратносмещенным является эмиттерный переход, а прямосмещенным — коллекторный. В таком режиме транзистор также может использоваться для усиления. Однако из-за конструктивных различий между областями коллектора и эмиттера усилительные свойства транзистора в инверсном режиме проявляются гораздо хуже, чем в режиме активном. Поэтому на практике инверсный режим практически не используется.

Режим насыщения (режим двойной инжекции) — оба перехода транзистора находятся под прямым смещением. В этом случае выходной ток транзистора не может управляться его входным током, т.е. усиление сигналов невозможно. Режим насыщения используется в ключевых схемах, где в задачу транзисторов входит не усиление сигналов, а замыкание/размыкание разнообразных электрических цепей.

Режим отсечки — к обоим переходам подведены обратные напряжения. Такой режим также используется в ключевых схемах. Поскольку в нем выходной ток транзистора практически равен нулю, то он соответвует размыканию транзисторного ключа.

Заметим, что кроме названных основных рабочих режимов в транзисторе возможен режим пробоя на различных переходах. Обычно он возникает только в случае аварии и не используется в работе, однако существуют специальные лавинные биполярные транзисторы, в которых режим пробоя является как раз основным рабочим режимом.

Помимо режима работы для эксплуатации биполярных транзисторов имеет значение то, каким образом транзистор включен в каскад усиления (как поданы питающие напряжения на его электроды, в какие цепи включены нагрузка и источник сигнала). Различают три основных способа (рис. 1.3):

схема с общим эмиттером (ОЭ), схема с общим коллектором (ОК) и схема с общей базой (ОБ).

 

Рис. 1.3. Схемы включения биполярных транзисторов (направления токов соответствуют активному режиму работы)

 

 

< Предыдущая   Следующая >

7 Режим работы транзистора в схеме усилительного каскада

Режим работы транзистора в схеме усилительного каскада.

В зависимости от величин постоянной составляющей входного тока ( от положения рабочей точки покоя О) транзистор может работать без отсечки и с отсечкой тока.

При отсечке, ток коллектора протекает только в течение части периода входного сигнала.

Различают пять основных режимов работы транзистора: A, B, AB, C, D.

. Режим класса А. Ток выходной цепи существует в течение всего периода сигнала.

                                                                    

                
Достоинства:

1.     Малые нелинейные искажения, поскольку входной сигнал присутствует на линейном участке сквозной (входной)   

2.    Возможность применения  как однотактных, так и в двухтактных каскадах усиления сигналов любой формы.

Рекомендуемые файлы

Техническое задание

Инженерия требований и спецификация программного обеспечения

FREE

Маран Программная инженерия

Программаня инженерия

FREE

Учебный план для ИУ3, ИУ4, ИУ5, ИУ6, ИУ7, РК 6, РЛ6, МТ4, МТ8, МТ11, СМ13

Физика

Ответы на сертификацию Google Рекламы по проведению кампаний для приложений 2021 Август

Информатика, программирование

-60%

Решенные все 35 билетов 2021 (теории + задач)

Физика

FREE

Голицынский. Грамматика. Сборник упражнений. (7-е издание) (2011)

Английский язык

Недостатки:1. Низкий КПД из-за большого среднего тока , как при наличии, так и при отсутствии сигнала.

Режим А чаще всего используется в каскадах предварительного усиления.

. Режим класса B. Ток выходной цепи существует в течение половины периода входного сигнала. .

Достоинства:

1.    Высокий КПД.

2.    Высокое использование Т по току и напряжению.

Недостатки:1. Высокий коэффициент гармоник.

Режим В чаще используется в УМ, построенных по двухтактной схеме.

. Режим класса АB. В отличие от режима B рабочая точка находится в начале нелинейного участка сквозной (входной) характеристики. .

В отличие от режима класса B в режиме класса AB уменьшается коэффициент гармоник.

Информация в лекции «23 Принципы научного исследования» поможет Вам.

. Режим класса С. Рабочая точка покоя располагается левее точки пересечения сквозной (входной) характеристики с осью абсцисс. Используется в резонансных усилителях, в умножителях частоты, а также для усиления одномерных импульсных сигналов.

Ток выходной цепи отсутствует при отрицательной полуволне входного сигнала  и при его малых уровнях. Применение двухтактной схемы не позволяет получить выходной сигнал той же формы, что и выходной.

. Режим класса Д (или ключевой режим). В этом режиме усилительный элемент находится в одном из двух состояний: или полностью открыт, или полностью заперт. Потери энергии при этом минимальны, КПД100%, по пропорциональности между входящими и выходящими сигналами нет.

Режим работы транзистора по постоянному току

Электроника Режим работы транзистора по постоянному току

просмотров — 268

Режим работы транзистора

Стоит сказать, что для нормальной работы любого усилительного каскада крайне важно установить необходимые токи и напряжения на электродах транзистора, говорят «установить рабочий режим».

Требуемый режим задается: — заданием «сверху» — техническим заданием заказчика, — условиями работы устройства в будущем, — требованиями экономичности, надежности, — прочими требованиями.

Различают:

— Режим работы транзистора по постоянному току называемый также начальный режим, статический режим, режим покоя.

Он характеризуется постоянными токами электродов транзистора и напряжениями между ними.

Различают:

— Режим работы по переменному току.

Рассматриваются изменения токов или напряжений, вызванные входным сигналом. Он характеризуется переменными токами электродов транзистора и переменными напряжениями между этими электродами.

Такой режим задается с помощью двух схем:

— фиксированный ток базы,

— фиксированное напряжение базы.

Рассмотрим схему фиксированный ток базы. Ток течет по элементам цепи от плюса к минусу источника!

Введем понятие «общая точка схемы» и обозначим ее символом Условимся:

— потенциал общей точки схем равен нулю, — всœе напряжения отсчитываем от нулевого потенциала, — далее символ -Е

К не показываем, — постоянные токи текут от положительного потенциала источника к отрицательному.

В данной схеме ток базы задается величинами

ᴛ. ᴇ. «зафиксирован» и не зависит от транзистора.

В усилительных каскадах чаще используется схема с ФИКСИРОВАННЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ БАЗЫ.

Включим дополнительное сопротивление .

По сопротивлениям течет ток IД — ток делителя. Выберем такие сопротивления,

чтобы ток Iд >> IБ.

Напряжение на базе

зафиксировано делителœем напряжения.

Резисторы представляют собой делитель напряжения.По сопротивлениям течет ток IД.

Обозначение элементов схем (резисторы, конденсаторы, индуктивности, диоды, транзисторы и т.д.) нормировано.

Рассмотрим коллекторную цепь транзистора. На основании закона Кирхгофа для коллекторной цепи

ЕК = IК·RK + UКЭ Это уравнение прямой (в отрезках) в координатах ток-напряжение.

ЕК = IК·RК + UКЭ Прямая строится по двум точкам:

— при IК

= 0, UКЭ = ЕK,

— при UКЭ = 0, IK = ЕК/RК.

ЕК = IК·RК + UКЭ

Построенную прямую называют:

— линия нагрузки по постоянному току,

— нагрузочная прямая,

— нагрузка транзистора по постоянному току.

Нагрузочную прямую можно построить под углом , который рассчитывается согласно соотношению

α = arc tg (- 1/RК).

Выделим точку пересечения нагрузочной прямой с одной из ВАХ транзистора и назовем ее

рабочая точка РТ.

Спроецируем РТ на оси тока и напряжения.

Получим ток коллектора и напряжение на нем.

Для обозначения начального режима введем символ ‘о‘.

Начальный режим транзистора характеризуется токами и напряжениями IКо, UКЭо, Iбо, Uбэо.

Взаимодействие активного элемента – транзистора и нагрузочной прямой обеспечивает усиление сигнала.

Влияние элементов схемы и внешних факторов на положение нагрузочной прямой, рабочей точки и начальный режим.

1. Увеличение (уменьшение) Е

К приводит к смещению нагрузочной прямой параллельно самой себе.

ЕК = IК·RК + UКЭ

2. Изменение величины RК приводит к изменению угла α. Предельные значения: RК = 0, α = 900, UKЭ = ЕК , RК →∞, UКЭ →0.

3. Увеличение температуры приводит к смещению РТ по нагрузочной прямой. При этом ток коллектора увеличивается, а напряжение на коллекторе уменьшается.

4. Изменение тока базы приводит к перемещению РТ по нагрузочной прямой. Предельные значения тока базы

Iб = 0 транзистор закрыт. Iб = Iб.нас транзистор переходит в режим насыщения и полностью открыт.


Читайте также


  • — Режим работы транзистора по постоянному току

    Режим работы транзистора Для нормальной работы любого усилительного каскада необходимо установить необходимые токи и напряжения на электродах транзистора, говорят «установить рабочий режим». Требуемый режим задается: — заданием «сверху» — техническим заданием… [читать подробенее]


  • Инверсный режим работы транзистора

    У транзистора между эмиттерным и коллекторным переходами нет принципиальных различий. Поэтому транзистор допускает инверсное включение, при котором коллектор выполняет роль эмиттера и наоборот (рис. 3.9).

    Рис. 3.9. Инверсное включение транзистора

    При инверсном включении улучшаются параметры транзистора:

    уменьшается по модулю остаточное напряжение Uкэ  в режиме насыщения, что очень важно для транзисторных ключей, работающих в режимах малых токов;

    уменьшается обратный ток Iэо в режиме отсечки.

    Вместе с тем из-за не симметрии эмиттерного и коллекторного переходов уменьшается коэффициент усиления тока β. Это вызвано различием площадей, указанных p-n-переходов.

    Статические характеристики инверсного режима подобны соответствующим характеристикам нормального режима.

    Возможность прямого и инверсного включений транзистора позволяет упростить ряд устройств.

    3.2.6. Максимально допустимые параметры транзистора

    Превышение максимально допустимых параметров прибора приводит к нарушению режима нормальной работы, а часто и выводит его из строя.

    Основными   максимально  допустимыми            параметрами транзистора являются:

    а)         максимально  допустимый   ток      коллекторного           перехода

    max

    к

    , причѐм максимально допустимый ток коллектора в режиме

    насыщения     горазда           больше            максимально  допустимого  тока коллектора в режиме усиления;

    б) максимально допустимое напряжение между коллектором

    max

    и эмиттером транзистора

    Uкэ     ;

    в)         максимально  допустимая    мощность,      рассеиваемая

    max

    коллекторным переходом Pк           ;

    база

    г) максимально допустимое напряжение перехода эмиттер

    max

    эб        ;

    д) максимально допустимое напряжение между коллектором

    Umax

    и базой

    кб        .

    На рис. 3.7,в показано семейство статических выходных характеристик с нанесенными на них границами максимально допустимых   режимов. Линия максимально допустимой мощности

    определяется выражением:

    max

    I           к

    к          .

    кэ

    Область          гарантированной      надежной       работы            транзистора располагается ниже границы, очерченной штриховкой;

    е)         диапазон        рабочих          температур:    для      германиевых транзисторов (-600…+250), для кремниевых (-1000…+1200).

    3.3. Полевые транзисторы

    В полевых транзисторах (ПТ) управление выходным током осуществляется электрическим полем, создаваемым внешним входным напряжением, а не током, как в биполярных транзисторах.

    С другой стороны, работа ПТ основана на использовании носителей заряда одного знака: только дырок или только электронов, поэтому такие транзисторы называют униполярными.

    Существуют два основных вида ПТ:

    полевые транзисторы с p-n-переходом;

    полевые транзисторы с изолированным затвором, которые иначе называют МДП транзисторы или МОП транзисторы.

    Каждый из этих двух видов ПТ может быть n-канальным и

    p-канальным.

    Материал взят из книги Полупроводниковые приборы в системах транспортной телематики (Асмолов, Г.И.)

    Три режима работы транзистора — Морской флот

    Полярность напряжений и направление токов на схемах в табл. 6.1 справедливы для нормального активного режима работы транзистора. В этом режиме переход эмиттер-база открыт, а переход коллектор-база закрыт.

    Различают ещё три режима работы транзистора: режим отсечки, режим насыщения и инверсный режим.

    В режиме отсечки оба перехода транзистора закрыты. Для перевода транзистора в этот режим изменяют полярность напряжения UЭБ, подключая минус к эмиттеру, а плюс – к базе. Через закрытые переходы протекают только малые обратные токи Iэ0 и Iк0. Эти токи создаются не основными носителями зарядов, а величина токов практически не зависит от напряжений UЭБ и UКБ.

    В режиме насыщения оба перехода транзистора открыты. Для перевода транзистора в этот режим изменяют полярность напряжения UКБ, подключая плюс к коллектору, а минус – к базе. Напряжение на открытых переходах составляет 0,1…0,6 В. Не основные носители зарядов могут проходить через базу в обоих направлениях, а конкретное направление тока зависит от соотношения UЭБ и UКБ.

    В инверсном режиме переход эмиттер-база закрыт, а переход коллектор-база открыт. Для перевода транзистора в инверсный режим одновременно изменяют полярность источников питания UЭБ и UКБ. Поскольку конструкция современных транзисторов несимметрична (толщина области коллектора больше толщины области эмиттера), на закрытый переход эмиттер-база нельзя подавать большое напряжение. Обычно UЭБ £ 5 В. В таком режиме коэффициенты передачи тока транзистора уменьшаются, поэтому инверсный режим в современной схемотехнике практически не используется.

    Следует отметить, что зависимость тока коллектора от тока базы в схеме ОЭ и от тока эмиттера в схеме ОБ с учётом обратного тока закрытого коллекторного перехода Iк0 отличается от основного уравнения токов транзистора (6.1) и определяются формулами:

    где Iк0 – обратный ток перехода база-коллектор при токе Iэ = 0.

    Рассмотрим пример, в котором учитывается эта зависимость.

    Пример расчёта токов транзистора в нормальном активном режиме

    Коэффициент передачи тока базы транзистора b = 50, обратный ток перехода коллектор-база Iк0 = 10 мкА. Рассчитать токи Iк, Iэ, Iб при включении по схеме ОБ и ОЭ, если ток коллектора был одинаковый в обеих схемах, а соотношение токов Iэ = 55×Iб. Как изменится ток эмиттера в схеме ОЭ при изменении тока базы на 50 мкА?

    Решение. Воспользуемся формулами (6.4) и (6.5).

    В соответствии с условиями задачи можно записать:

    ;

    Решая эту систему относительно тока базы, находим 4×Iб = 490 мкА или Iб = 0,122 мА. Ток эмиттера в схеме ОБ Iэ = 55×Iб = 6,7 мА. Ток коллектора можно найти по любому уравнению Iк = b(Iб + Iк0) = 50 (0,122 + 10) = 6,6 мА.

    При изменении тока базы на DIб = 50 мкА ток коллектора изменится на

    а изменение тока эмиттера равно сумме изменений этих токов

    Более подробные сведения о расчётах токов транзисторов приведены в литературе [20, 22].

    1. Чем отличаются полевые и биполярные транзисторы?

    2. По каким параметрам классифицируются биполярные транзисторы?

    3. Расшифруйте обозначение КТ315А, ГТ404Б.

    4. Нарисуйте схемы включения ОБ и ОЭ биполярного транзистора структуры p-n-p, работающего в нормальном активном режиме. Укажите полярность питающих напряжений и направление токов.

    5. Нарисуйте схемы включения ОБ и ОЭ биполярного транзистора структуры n-p-n, работающего в нормальном активном режиме. Укажите полярность питающих напряжений и направление токов. В чём отличие от аналогичных схем транзистора структуры p-n-p?

    6. Охарактеризуйте состояние переходов транзистора (открыт, закрыт) в режимах отсечки, насыщения и инверсном.

    7. Как влияет обратный ток закрытого коллекторного перехода на величину коэффициентов передачи тока эмиттера и тока базы транзистора? Отличаются ли значение коэффициентов А и a, В и b и почему?

    Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

    Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 9163 – | 7338 – или читать все.

    91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

    Отключите adBlock!
    и обновите страницу (F5)

    очень нужно

    Автор: Владимир Васильев · Опубликовано 9 сентября 2015 · Обновлено 29 августа 2018

    Приветствую вас дорогие друзья! Сегодня речь пойдет о биполярных транзисторах и информация будет полезна прежде всего новичкам. Так что, если вам интересно что такое транзистор, его принцип работы и вообще с чем его едят, то берем стул по удобнее и подходим поближе.

    Продолжим, и у нас тут есть содержание, будет удобнее ориентироваться в статье &#128578;

    Виды транзисторов

    Транзисторы бывают в основном двух видов: биполярные транзисторы и полевые транзисторы. Конечно можно было рассмотреть все виды транзисторов в одной статье, но мне не хочется варить кашу у вас в голове. Поэтому в этой статье мы рассмотрим исключительно биполярные транзисторы а о полевых транзисторах я расскажу в одной из следующих статей. Не будем все мешать в одну кучу а уделим внимание каждому, индивидуально.

    Биполярный транзистор

    Биполярный транзистор это потомок ламповых триодов, тех что стояли в телевизорах 20 -го века. Триоды ушли в небытие и уступили дорогу более функциональным собратьям — транзисторам, а точнее биполярным транзисторам.

    Триоды за редким исключением применяют в аппаратуре для меломанов.

    Биполярные транзисторы выглядеть могут так.

    Как вы можете видеть биполярные транзисторы имеют три вывода и конструктивно они могут выглядеть совершенно по разному. Но на электрических схемах они выглядят простенько и всегда одинаково. И все это графическое великолепие, выглядит как-то так.

    Это изображение транзисторов еще называют УГО (Условное графическое обозначение).

    Причем биполярные транзисторы могут иметь различный тип проводимости. Есть транзисторы NPN типа и PNP типа.

    Отличие n-p-n транзистора от p-n-p транзистора состоит лишь в том что является «переносчиком» электрического заряда (электроны или «дырки» ). Т.е. для p-n-p транзистора электроны перемещаются от эмиттера к коллектору и управляются базой. Для n-p-n транзистора электроны идут уже от коллектора к эмиттеру и управляются базой. В итоге приходим к тому, что для того чтобы в схеме заменить транзистор одного типа проводимости на другой достаточно изменить полярность приложенного напряжения. Или тупо поменять полярность источника питания.

    У биполярных транзисторов есть три вывода: коллектор, эмиттер и база. Думаю, что по УГО будет сложно запутаться, а вот в реальном транзисторе запутаться проще простого.

    Обычно где какой вывод определяют по справочнику, но можно просто прозвонить транзистор мультиметром. Выводы транзистора звонятся как два диода, соединенные в общей точке (в области базы транзистора).

    Слева изображена картинка для транзистора p-n-p типа, при прозвонке создается ощущение (посредством показаний мультиметра ), что перед вами два диода которые соединены в одной точке своими катодами. Для транзистора n-p-n типа диоды в точке базы соединены своими анодами. Думаю после экспериментов с мультиметром будет более понятно.

    Принцип работы биполярного транзистора

    А сейчас мы попробуем разобраться как работает транзистор. Я не буду вдаваться в подробности внутреннего устройства транзисторов так как эта информация только запутывает. Лучше взгляните на этот рисунок.

    Это изображение лучше всего объясняет принцип работы транзистора. На этом изображении человек посредством реостата управляет током коллектора. Он смотрит на ток базы, если ток базы растет то человек так же увеличивает ток коллектора с учетом коэффициента усиления транзистора h31Э. Если ток базы падает, то ток коллектора также будет снижаться — человек подкорректирует его посредством реостата.

    Эта аналогия не имеет ничего общего с реальной работой транзистора, но она облегчает понимание принципов его работы.

    Для транзисторов можно отметить правила, которые призваны помочь облегчить понимание. (Эти правила взяты из книги П. Хоровица У.Хилла «Искусство схемотехники»).

    1. Коллектор имеет более положительный потенциал , чем эмиттер
    2. Как я уже говорил цепи база — коллектор и база -эмиттер работают как диоды
    3. Каждый транзистор характеризуется предельными значениями, такими как ток коллектора, ток базы и напряжение коллектор-эмиттер.
    4. В том случае если правила 1-3 соблюдены то ток коллектора Iк прямо пропорционален току базы Iб. Такое соотношение можно записать в виде формулы.

    Из этой формулы можно выразить основное свойство транзистора — небольшой ток базы управляет большим током коллектора.

    -коэффициент усиления по току.

    Его также обозначают как

    Исходы из выше сказанного транзистор может работать в четырех режимах:

    1. Режим отсечки транзистора — в этом режиме переход база-эмиттер закрыт, такое может произойти когда напряжение база-эмиттер недостаточное. В результате ток базы отсутствует и следовательно ток коллектора тоже будет отсутствовать.
    2. Активный режим транзистора — это нормальный режим работы транзистора. В этом режиме напряжение база-эмиттер достаточное для того, чтобы переход база-эмиттер открылся. Ток базы достаточен и ток коллектора тоже имеется. Ток коллектора равняется току базы умноженному на коэффициент усиления.
    3. Режим насыщения транзистора — в этот режим транзистор переходит тогда, когда ток базы становится настолько большим, что мощности источника питания просто не хватает для дальнейшего увеличения тока коллектора. В этом режиме ток коллектора не может увеличиваться вслед за увеличением тока базы.
    4. Инверсный режим транзистора — этот режим используется крайне редко. В этом режиме коллектор и эмиттер транзистора меняют местами. В результате таких манипуляций коэффициент усиления транзистора очень сильно страдает. Транзистор изначально проектировался не для того, чтобы он работал в таком особенном режиме.

    Для понимания того как работает транзистор нужно рассматривать конкретные схемные примеры, поэтому давайте рассмотрим некоторые из них.

    Транзистор в ключевом режиме

    Транзистор в ключевом режиме это один из случаев транзисторных схем с общим эмиттером. Схема транзистора в ключевом режиме применяется очень часто. К этой транзисторной схеме прибегают к примеру когда нужно управлять мощной нагрузкой посредством микроконтроллера. Ножка контроллера не способна тянуть мощную нагрузку, а транзистор может. Получается контроллер управляет транзистором, а транзистор мощной нагрузкой. Ну а обо всем по порядку.

    Основная суть этого режима заключается в том, что ток базы управляет током коллектора. Причем ток коллектора гораздо больше тока базы. Здесь невооруженным взглядом видно, что происходит усиление сигнала по току. Это усиление осуществляется за счет энергии источника питания.

    На рисунке изображена схема работы транзистора в ключевом режиме.

    Для транзисторных схем напряжения не играют большой роли, важны лишь токи. Поэтому, если отношение тока коллектора к току базы меньше коэффициента усиления транзистора то все окей.

    В этом случае даже если к базе у нас приложено напряжение в 5 вольт а в цепи коллектора 500 вольт, то ничего страшного не произойдет, транзистор будет покорно переключать высоковольтную нагрузку.

    Главное чтобы эти напряжения не превышали предельные значения для конкретного транзистора (задается в характеристиках транзистора).

    Чтож, теперь давайте попробуем рассчитать значение базового резистора.

    На сколько мы знаем, что значение тока это характеристика нагрузки.

    Мы не знаем сопротивления лампочки, но мы знаем рабочий ток лампочки 100 мА. Чтобы транзистор открылся и обеспечил протекание такого тока, нужно подобрать соответствующий ток базы. Ток базы мы можем корректировать меняя номинал базового резистора.

    Так как минимальное значение коэффициента усиления транзистора равно 10, то для открытия транзистора ток базы должен стать 10 мА.

    Ток который нам нужен известен. Напряжение на базовом резисторе будет Такое значение напряжения на резисторе получилось из-зи того, что на переходе база-эмиттер высаживается 0,6В-0,7В и это надо не забывать учитывать.

    В результате мы вполне можем найти сопротивление резистора

    Осталось выбрать из ряда резисторов конкретное значение и дело в шляпе.

    Теперь вы наверное думаете, что транзисторный ключ будет работать так как нужно? Что когда базовый резистор подключается к +5 В лампочка загорается, когда отключается -лампочка гаснет? Ответ может быть да а может и нет.

    Все дело в том, что здесь есть небольшой нюанс.

    Лампочка в том случае погаснет, когда потенциал резистора будет равен потенциалу земли. Если же резистор просто отключен от источника напряжения, то здесь не все так однозначно. Напряжение на базовом резисторе может возникнуть чудесным образом в результате наводок или еще какой потусторонней нечисти &#128578;

    Чтобы такого эффекта не происходило делают следующее. Между базой и эмиттером подключают еще один резистор Rбэ. Этот резистор выбирают номиналом как минимум в 10 раз больше базового резистора Rб (В нашем случае мы взяли резистор 4,3кОм).

    Когда база подключена к какому-либо напряжению, то транзистор работает как надо, резистор Rбэ ему не мешает. На этот резистор расходуется лишь малая часть базового тока.

    В случае, когда напряжение к базе не приложено, происходит подтяжка базы к потенциалу земли, что избавляет нас от всяческих наводок.

    Вот в принципе мы разобрались с работой транзистора в ключевом режиме, причем как вы могли убедиться ключевой режим работы это своего рода усиление сигнала по напряжению. Ведь мы с помощью малого напряжения в 5В управляли напряжением в 12 В.

    Эмиттерный повторитель

    Эмиттерный повторитель является частным случаем транзисторных схем с общим коллектором.

    Отличительной чертой схемы с общим коллектором от схемы с общим эмиттером (вариант с транзисторным ключем) является то, что эта схема не усиливает сигнал по напряжению. Что вошло через базу, то и вышло через эмиттер, с тем же самым напряжением.

    Действительно допустим приложили к базе мы 10 вольт, при этом мы знаем что на переходе база-эмиттер высаживается где-то 0,6-0,7В. Выходит что на выходе (на эмиттере, на нагрузке Rн) будет напряжение базы минус 0,6В.

    Получилось 9,4В, одним словом почти сколько вошло столько и вышло. Убедились, что по напряжению эта схема нам сигнал не увеличит.

    «В чем же смысл тогда таком включении транзистора?»- спросите вы. А вот оказывается эта схема обладает другим очень важным свойством. Схема включения транзистора с общим коллектором усиливает сигнал по мощности. Мощность это произведение тока на напряжение, но так как напряжение не меняется то мощность увеличивается только за счет тока! Ток в нагрузке складывается из тока базы плюс ток коллектора. Но если сравнивать ток базы и ток коллектора то ток базы очень мал по сравнению с током коллектора. Получается ток нагрузки равен току коллектора. И в результате получилась вот такая формула.

    Теперь я думаю понятно в чем суть схемы эмиттерного повторителя, только это еще не все.

    Эмиттерный повторитель обладает еще одним очень ценным качеством — высоким входным сопротивлением. Это означает, что эта транзисторная схема почти не потребляет ток входного сигнала и не создает нагрузки для схемы -источника сигнала.

    Для понимания принципа работы транзистора этих двух транзисторных схем будет вполне достаточно. А если вы еще поэкспериментируете с паяльником в руках то прозрение просто не заставит себя ждать, ведь теория теорией а практика и личный опыт ценнее в сотни раз!

    Где транзисторы купить?

    Как и все другие радиокомпоненты транзисторы можно купить в любом ближайшем магазине радиодеталей. Если вы живете где-нибудь на окраине и о подобных магазинах не слышали (как я раньше) то остается последний вариант — заказать транзисторы в интернет- магазине. Я сам частенько заказываю радиодетали через интернет-магазины ведь в обычном оффлайн магазине может чего-нибудь просто не оказаться.

    Впрочем если вы собираете устройство чисто для себя то можно не париться а добыть из старой, отслужившей свое техники и так сказать вдохнуть в старый радиокомпонет новую жизнь.

    Чтож друзья, а на этом у меня все. Все, что планировал я сегодня вам рассказал. Если остались какие-либо вопросы, то задавайте их в комментариях, если вопросов нет то все равно пишите комментарии, мне всегда важно ваше мнение. Кстати не забывайте, что каждый кто впервые оставит комментарий получит подарок.

    Также обязательно подпишитесь на новые статьи, потому что дальше вас ждет много интересного и полезного.

    Желаю вам удачи, успехов и солнечного настроения!

    Читайте также:

    1. H-параметры биполярного транзистора имеют недостатки
    2. H-параметры биполярного транзистора.
    3. I I Исходные данные для выполнения работы
    4. I. Перечень вопросов, требующих изучения для выполнения работы
    5. I. Проведение контрольной работы.
    6. I. ТЕМАТИКА КУРСОВОЙ РАБОТЫ
    7. II. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ ОТДЕЛА
    8. III. Специальные работы
    9. III. Требования охраны труда во время работы 1 страница
    10. III. Требования охраны труда во время работы 2 страница
    11. III. Требования охраны труда во время работы 3 страница
    12. IV. Критерии оценки работы судей юристами, включенными в реестр

    В зависимости от того, в каких состояниях находятся переходы транзистора, различают режимы его работы. Поскольку в транзисторе имеется два перехода (эмиттерный и коллекторный), и каждый из них может находиться в двух состояниях (открытом и закрытом), различают четыре режима работы транзистора. Основным режимом являетсяактивный режим, при котором эмиттерный переход находится в открытом состоянии, а коллекторный – в закрытом. Транзисторы, работающие в активном режиме, используются в усилительных схемах. Помимо активного , выделяют инверсный режим, при котором эмиттерный переход закрыт, а коллекторный – открыт, режим насыщения, при котором оба перехода открыты, и режим отсечки, при котором оба перехода закрыты.

    Наряду с транзисторами n-p-n- структуры, существуют транзисторы с симметричной ей p-n-p-структурой, в которых используется поток дырок. Условные обозначения n-p-n- и p-n-p-транзисторов, используемые в электрических схемах, приведены на рис.3.2. Стрелка на выводе эмиттера показывает направление эмиттерного тока в активном режиме. Кружок, обозначающий корпус дискретного транзистора, в изображении бескорпусных транзисторов, входящих в состав интегральных микросхем, не используется. Принцип работы n-p-n- и p-n-p-транзисторов одинаков, а полярности напряжений между их электродами и направления токов в цепях электродов противоположны. В современной электронике наибольшее распространение получили транзисторы n-p-n-структуры, которые, благодаря более высоким значениям подвижности и коэффициента диффузии электронов по сравнению с дырками ( m n> m p; Dn>Dp) , обладают большим усилением и меньшей инерционностью, чем транзисторы p-n-p- структуры. Поэтому ниже рассматриваются именно n-p-n- транзисторы.

    12) Характеристики, основные параметры, физические процессы в транзисторах
    Транзистор применяется в:усилительных схемах, генераторах сигналов, электронных ключах. Транзисторы применяются в качестве активных (усилительных) элементов в усилительных и переключательных каскадах. Основные параметры биполярного транзистора: Коэффициент передачи по току, входное сопротивление, выходная проводимость, обратный ток коллектор-эмиттер, время включения, предельная частота коэффициента передачи тока базы, обратный ток коллектора, максимально допустимый ток .Основные параметры полевого транзистора: крутизна характеристики ,выходное сопротивление, коэффициент усиления, входное сопротивление, входная емкость между затвором и истоком которая является барьерной емкостью р-n-перехода. Физические процессы в транзисторе происходят следующим образом. При увеличении прямого входного напряжения понижается потенциальный барьер в эмиттерном переходе и соответственно возрастает ток через этот переход – ток эмиттера. Электроны этого тока инжектируются из эмиттера в базу и благодаря явлению диффузии проникают сквозь базу в область коллекторного перехода, увеличивая ток коллектора. Так как коллекторный переход работает при обратном напряжении, то в области этого перехода получаются объемные заряды. Между ними возникает электрическое поле. Оно способствует продвижению через коллекторный переход электронов, пришедших сюда из эмиттера, т. е. втягивает электроны в область коллекторного перехода.

    13. Схемы включения биполярного транзистора ОЭ и ОБ
    1.С общим эмиттером – в данной схеме включения происходит усиление по всем 3-ем параметрам эл.сигнала (ток, напряжение, мощность) это возможно при оптимальном подборе входного и выходного сопротивления.

    Усилительные свойства транзистора включенные по схеме с общим эмиттером характеризуют 1 из главных его параметров – статический коф. усиления по току или коэф передачи тока. Обозначается В и показывает на сколько увеличивается ток. По сколько В должен характеризовать сам транзистор его определяют в режиме без нагрузки т.е. при постоянном напряжении участка коллектор-эмиттер.

    Недостатки: худшие частотные и температурные характеристики, чем в схеме с общей базой.

    ; ; ; ; ; Pвх = Uвх Iвх

    2.Схема с общей базой – дает гораздо меньше усиления чем схема с общим эмиттером, но имеет лучшие частотные и температурные характеристики. В этой схеме усиливается напряжение и мощность эл.сигнала. Сдесь маленькое входное и большое выходное напряжение.

    Фазовый сдвиг между током и напряжением на выходе отсутствует, в отличие от схемы с общим эмиттером.

    ; ;

    В этой схеме а меньше 1, и чем он ближе к 1, тем лучше.

    3.Схема с общим коллектором – в этой схеме коллектор является общей точкой между входной и выходной цепями. Оно дает усиление только по току и мощности, а нагрузка включена в цепь эмитора.

    Фазового сдвига нет между напряжениями. Это схема используется в генераторах тока т.е. там где необходимо обеспечить большое приращение тока. Эта схема позволяет стабилизировать основные параметры транзистора.

    Дата добавления: 2015-05-06 ; Просмотров: 662 ; Нарушение авторских прав? ;

    Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

    Активный режим — работа — транзистор

    Активный режим — работа — транзистор

    Cтраница 1

    Активный режим работы транзистора характеризуется тем, что из-за наличия обратного напряжения коллекторный переход перехватывает практически все носители заряда, подходящие к его границе. Лишь немногие носители отклоняются от направления, перпендикулярного эмиттерному переходу, и некоторые из них рекомбинируют на поверхности.  [1]

    Активный режим работы транзистора характеризуется тем, что из-за наличия обратного напряжения коллекторный переход перехватывает практически все носители заряда, подходящие к его границе. Лишь немногие носители отклоняются от направления, перпендикулярного эмиттерному переходу, и некоторые из них реком-бинируют на поверхности.  [2]

    Активный режим работы транзистора в ключевом применении имеет место на фронтах переходного процесса переключения и характеризуется прямым смещением одного из переходов. При прямом смещении эмит-терного перехода активный режим называется нормальным. То есть в этом режиме эмиттер и коллектор транзистора выполняют свойственные им функции инжекции и собирания носителей тока. Несимметрия реальной структуры не располагает к свойству обратимости функций переходов, и, как правило, схемное инверсное включение транзистора на практике применяется крайне редко. Однако возможна физическая инверсия функций переходов, например, в процессе запирания биполярною транзистора очень большим отрицательным током базы, когда первым восстанавливает запирающие свойства эмиттерный переход при прямом смещении на коллекторном.  [3]

    Рассмотрим нормальный активный режим работы транзистора.  [4]

    При активном режиме работы транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, входным является ток базы, выходным — ток коллектора.  [5]

    При активном режиме работы транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, входным является ток базы, выходным-ток коллектора.  [6]

    Несмотря на активный режим работы транзистора 7 и включение обмоток трансформатора, обеспечивающее необходимую фазировку импульсных составляющих базового и коллекторного напряжений, колебания в схеме не возникают. Обусловлено это тем, что цепь базовой обмотки трансформатора Тр в рассматриваемом случае разомкнута. Результирующее сопротивление в цепи базовой обмотки очень велико.  [7]

    Поскольку в активном режиме работы транзистора выделение тепла происходит в меньших по объему областях, этот режим является более критичным, и он будет принят за основу при расчетах тепловых сопротивлений приборов.  [8]

    По аналогии с нормальным активным режимом работы транзистора выразим уравнение вольт-амперной характеристики базо-коллекторного перехода через характерную точку / Б, U & K, где Б — то же значение тока базы, которое характеризует точку с координатами / Б, f / бэ Для базо-эмиттерного перехода транзистора, работающего в нормальном активном режиме.  [9]

    Высокое быстродействие ИС обеспечивается активным режимом работы транзисторов Tl, T2 и ТЗ.  [10]

    При / э О с увеличением эмиттерного тока быстро возрастает и коллекторный ток / к — это активный режим работы транзистора. Наконец, когда рабочая точка на нагрузочной характеристике достигает точки перегиба статических выходных характеристик, дальнейшее увеличение тока / э уже не вызывает роста коллекторного тока / к, транзисторный ключ полностью открылся и транзистор работает в режиме насыщения.  [12]

    В 0; ( / к6 5 — 0 65 4 35В 0; Режим t / э — 0 и UK (, 0 соответствует активному режиму работы транзистора.  [13]

    В активном режиме работы транзистора при больших токах могут измениться условия на коллекторном переходе.  [14]

    В активном режиме работы транзистора при больших токах могут измениться условия на коллекторном переходе. Это связано ( см. § 1.10) с насыщением дрейфовой скорости движения носителей. Такое явление влечет за собой перераспределение носителей в базе. Если для бездрейфовых транзисторов из-за значительного градиента концентрации носителей во всей базе и обычно не очень больших плотностей токов влиянием такого перераспределения можно пренебречь, то для дрейфовых транзисторов оно может быть существенным.  [15]

    Страницы:      1    2

    Активный режим работы транзистора

    Когда транзистор выключен (подобно разомкнутому выключателю), то он находится в режиме отсечки. И наоборот, когда смещён переход транзистора эмиттер-коллектор (т.е. транзистор проводит максимально возможный ток через коллектор, исходя из питания и нагрузки схемы), он находится в режиме насыщения.

     

    Тем не менее, режимы работы биполярных транзисторов не ограничиваются этими двумя вариантами. Как известно, ток базы открывает «дорогу» определённому току коллектора. Если этот управляемый ток коллектора выше нуля, но меньше максимально возможного (что определяется источником питания и нагрузкой), то транзистор будет «регулировать подачу» тока коллектора в режиме, который можно определить как промежуточный между режимами отсечки и насыщения. Такой режим работы транзистора называется активным.
     

    Если попробовать найти аналогии из мира автомобилей, то режимы работы транзистора можно представить следующим образом: отсечка — условие, при котором механикой машины не создаётся необходимого для её движения тягового усилия. В режиме отсечки включён тормоз (нулевой ток базы), что исключает всякое движение (ток коллектора). В нормальном активном режиме автомобиль двигается на постоянной регулируемой водителем скорости (постоянный регулируемый ток коллектора). В режиме насыщения автомобиль двигается в крутой подъём, в связи с чем не может набрать скорости больше текущей. Другими словами, в режиме «насыщения» педаль газа выжата полностью (ток базы вызывает больший ток коллектора, однако его максимальный уровень ограничен источником питания/нагрузкой схемы).
     

    Давайте составим схему для SPICE-модели, с помощью которой мы сможем понять, что происходит при работе транзистора в нормальном активном режиме (см. рисунок ниже).
     

    Модель биполярного транзистора

    i1 0 1 dc 20u

    q1 2 1 0 mod1

    vammeter 3 2 dc 0

    v1 3 0 dc

    .model mod1 npn

    .dc v1 0 2 0.05

    .plot dc i (vammeter)

    .end

    Схема со списком соединений для SPICE-модели «активного режима» работы транзистора

    Литера «Q” является стандартным символом для обозначения транзистора на принципиальных схемах, также как литера «R» используется для резисторов, а «C” — для конденсаторов. В этой схеме используется NPN-транзистор с питанием от батареи (V1) и управляемый током от источника тока (I1). Источник тока — устройство, поддерживающее постоянный ток во внешней цепи, и создающее между двумя своими выводами напряжение, необходимое для обеспечения нужного тока. Идеальный источник тока очень сложно обнаружить в природе (в отличие от источников напряжения, которые наоборот поддерживают постоянное падение напряжения между своими выводами, обеспечивая ток, необходимый для поддержания этого напряжения), однако его модель может быть создана из небольшого набора электронных компонентов. Как мы увидим, транзисторы имеют тенденцию к имитированию источника тока вследствие способности стабилизировать ток на определённом уровне.
     

    В нашей SPICE-модели мы установим источник тока на постоянное значение 20 мкА, затем будем менять напряжение источника напряжения (V1) в диапазоне от 0 до 2 вольт и будем следить за тем, какой ток через него будет протекать. «Ложная» батарея (Vammeter) на рисунке с выходным напряжением 0 вольт служит в качестве элемента схемы для измерения тока.

     

    При повышении напряжения коллектора от 0 до 2 вольт и постоянном токе базы 20 мкА мы получим постоянный ток коллектора 2 мА в области насыщения

     

    Постоянный ток базы 20 мкА устанавливает ровно в 100 раз больший предельный ток коллектора 2 мА. Обратите внимание на плоскую форму кривой тока коллектора в диапазоне напряжения батареи (0-2 В). Единственным исключением из этого плоского графика является небольшой отрезок, при котором напряжение батареи повышается от 0 до 0,25 В. В этой части ток коллектора повышается стремительно от 0 А до предельного тока 2 мА.

    Давайте посмотрим, что произойдёт, если мы будем повышать напряжение батареи в большем диапазоне, — от 0 до 50 вольт, и будем при этом сохранять постоянный ток базы 20 мкА (см. рисунок ниже).
     

    Модель биполярного транзистора

    i1 0 1 dc 20u

    q1 2 1 0 mod1

    vammeter 3 2 dc 0

    v1 3 0 dc

    .model mod1 npn

    .dc v1 0 50 2

    .plot dc i (vammeter)

    .end

    При повышении напряжения коллектора от 0 до 50 В и при постоянном токе базы 20 мкА, мы получим постоянный ток коллектора 2 мА

    Тот же результат! Ток коллектора остаётся постоянным (2 мА), несмотря на повышение напряжения батареи (v1) в диапазоне от 0 до 50 В.Модель подсказывает нам, что напряжение коллектор-эмиттер не оказывает на ток коллектора практически никакого воздействия, за исключением очень низкого уровня (незначительно выше 0 вольт). Транзистор действует как стабилизатор тока, поддерживая ток коллектора на постоянном уровне 2 мА.
     

    Давайте теперь посмотрим, что случится, если повысить управляющий ток (I1) с 20 мкА до 75 мкА, при этом мы будем повышать напряжение батареи (V1) от 0 до 50 вольт и построим график тока коллектора (см. рисунок ниже).
     

    Модель биполярного транзистора

    i1 0 1 dc 75u

    q1 2 1 0 mod1

    vammeter 3 2 dc 0

    v1 3 0 dc

    .model mod1 npn

    .dc v1 0 50 2 i1 15u 75u 15u

    .plot dc i (vammeter)

    .end

    При повышении напряжения коллектора от 0 до 50 В (.dc v1 0 50 2) при постоянном токе базы 75 мкА, мы получим постоянный ток коллектора 7,5 мА

    Неудивительно, что программа SPICE выдаёт нам сходный график, на котором отображается постоянный ток 7,5 мА — ровно в сто раз больше тока базы — в диапазоне напряжения батареи от примерно 0,25 В до 50 вольт. Похоже, база транзистора является главным фактором, определяющим ток коллектора, причём напряжение батареи V1 не оказывает на ток коллектора никакого влияния при превышении определённого значения.
     

    Такое отношение между напряжением/током совершенно не похоже на «поведение» резистора. В случае резистора, ток возрастает линейно по мере увеличения напряжения, а в случае транзистора, ток от эмиттера к коллектору остаётся на фиксированном максимальном значении в независимости от величины напряжения на эмиттере и коллекторе.

    Иногда может оказаться вполне полезным наложить несколько графиков ток коллектора/напряжение при различных токах базы, как это показано на рисунке ниже. Набор из нескольких кривых — по одной кривой для определённого уровня тока базы — в результате чего мы получим графические характеристиками транзистора:

    Напряжение коллектор-эмиттер по отношению к току коллектора при различных токах базы

    Каждая кривая на графике показывает зависимость тока коллектора транзистора от напряжения коллектор-эмиттер при заданном токе базы. Поскольку транзистор имеет тенденцию к действию в качестве стабилизатора тока, то есть ограничивает ток коллектора до уровня, зависящего от тока базы, отношение тока коллектора к току базы можно принять за стандартную характеристику транзистора. Это отношение известно как коэффициент бета (обозначается греческой буквой ?):


     

    Иногда коэффициент ? обозначается как hfe. Это один из смешанных (или гибридных) параметры, обозначаемых буквой h или H. Именно h-параметры приводятся во всех справочниках по биполярным транзисторам. Переменная hfe является лишь ещё одним (стандартизированным) способом выражения отношения тока коллектора к току базы и взаимозаменяема с коэффициентом ?. Коэффициент ? не имеет размерности.
     

    Коэффициент ? определяется конструкцией транзистора: его невозможно изменить после того, как транзистор уже изготовлен. Не так часто этот параметр будет одинаков для двух транзисторов одной конструкции, что связано с влиянием на коэффициент ? различных физических факторов. Схему можно считать плохой, если на её характеристики влияет величина параметра hfe.
     

    Коэффициент транзистора ? зависит от различных условий и может претерпевать значительные изменения в пределах рабочего тока транзистора. Например, параметр ? равный 50, в действительности, может падать до 30 и подниматься до 100, в зависимости от величины тока коллектора, температуры транзистора, и частоты усиленного сигнала и т.п. На стадии освоения принципов работы транзисторов вполне можно допустить, что коэффициент ? каждого транзистора является величиной постоянной; хотя в реальных схемах всё не так однозначно!

    Иногда бывает полезно создать «модель» сложных электронных компонентов посредством более простых, лучше понятных компонентов. Модель на следующем рисунке применяется во многих статьях по электронике для начинающих:

    Элементарная диодно-резисторная модель транзистора

    В этой модели транзистор изображается в виде комбинации диода и реостата (переменного резистора). Ток диода (база-эмиттер) управляет сопротивлением реостата (коллектор-эмиттер, — наличие управления показано пунктирной линией, соединяющей два компонента), и таким образом осуществляется управление током коллектора. В этой модели представлен NPN-транзистор, однако модель PNP-транзистора будет отличаться лишь незначительно (диод будет включён обратно). Эта модель позволяет лучше понять основную идею усиления: каким образом сигнал базы может управлять током коллектора. Однако, эта модель не вполне адекватна, потому что неопытные студенты могут решить, что управление током осуществляется путём изменения сопротивления коллектор-эмиттер посредством определённого тока базы. Если бы это было так, то транзистор не регулировал бы ток коллектора таким образом, как это отображено на графиках выше. Вместо плоской части кривой ток коллектора был бы прямо пропорционален напряжению коллектор-эмиттер (т.е. графике представлял собой всё время идущую вверх прямую линию).

    На рисунке ниже показана улучшенная модель транзистора, которую можно увидеть в книгах, рассчитанных на высокий уровень подготовки читателей.

    Модель транзистора с источником тока

    Здесь транзистор представлен в виде комбинации диода и источника тока. Эта модель гораздо более точно описывает реальные входные/выходные характеристики транзистора: ток базы устанавливает определённый ток коллектора, а сопротивление, как это можно было себе представить, исходя из первой показанной модели. Кроме того, при анализе цепей с транзисторами предпочтение отдаётся последней модели, поскольку источник тока является широко распространённым теоретическим компонентом. К сожалению, использование источника тока в моделях транзисторов может также сбивать с толку: ни при каких обстоятельствах транзистор не может стать источником электрической энергии.

    • РЕЗЮМЕ:
    • Транзистор находится в активном режиме, если он работает в диапазоне между состоянием насыщения и состоянием отсечки.
    • Ток базы управляет током коллектора. Когда мы говорим «управляет», мы имеем в виду, что ток коллектора не может подняться выше уровня, задаваемого током базы.
    • Соотношение между током коллектора и током базы называется «бета” (?) или же «hfe
    • Коэффициенты ? различны для разных транзисторов
    • Коэффициент ? зависит от различных факторов, таких как величина тока коллектора, температура транзистора или частота усиленного сигнала

     

      

    Режимы работы транзисторов — Клуб лекций

    В этой лекции мы обсудим три основных режима работы транзисторов. Прежде чем перейти непосредственно к применению транзисторов, я рекомендую вам разобраться в режимах работы транзисторов.

    Есть три режима транзистора

    1. Режим отсечки
    2. Активный режим
    3. Режим насыщения

    Вы можете посмотреть полную лекцию здесь

    Режим отсечки BJT

    В режиме отсечки нет тока в транзистор.Другими словами, переходы база-эмиттер и база-коллектор имеют обратное смещение. Транзистор работает как разомкнутая цепь.

    Следующий пример водопроводного крана объяснит вам точную работу режима отключения.

    Предположим, что водопроводный кран представляет собой транзистор. Один конец — эмиттер (E), а другой конец — коллектор (C). Клапан является основанием (B). Вы можете наблюдать, когда клапан закрыт, вода не будет течь из эмиттера (E) в коллектор (C).

    Аналогично, если базовый ток (Ib) равен нулю, ток в транзисторе будет равен нулю.Однако протекает небольшой ток утечки коллектора. Но это ничтожно мало.

    Рис.1: Режим отсечки

    Условия режима отсечки для NPN-транзистора

    1. Поскольку эмиттер n-типа, а база p-типа. Таким образом, для обратного смещения перехода E-B напряжение эмиттера должно быть больше, чем напряжение базы
    2. Поскольку коллектор снова n-типа, поэтому для достижения обратного смещения на переходе B-C напряжение коллектора также должно быть больше, чем напряжение базы.

    Условия режима отсечки для PNP-транзистора

    1. Поскольку эмиттер p-типа, поэтому для обратного смещения BE-перехода, базовое напряжение должно быть больше, чем напряжение эмиттера
    2. Коллектор p-типа, поэтому снова должно быть базовое напряжение больше, чем напряжение коллектора, для обратного смещения BC-переход

    BJT Активный режим

    В активном режиме BE-переход смещен в прямом направлении, а BC-переход смещен в обратном направлении. В этом режиме транзистор ведет себя как замкнутый переключатель.

    Рис. 2: Активный режим

    Условия активного режима для NPN-транзистора

    1. Для прямого смещения перехода B-E базовое напряжение должно быть больше, чем напряжение эмиттера.
    2. Аналогично соединению B-C с обратным смещением, напряжение коллектора должно быть больше, чем напряжение базы

    Условия активного режима для транзистора PNP

    1. Для прямого смещения перехода B-E базовое напряжение должно быть меньше напряжения эмиттера.
    2. Теперь коллектор p-типа, поэтому для обратного смещения перехода B-C напряжение коллектора должно быть меньше, чем напряжение базы.

    BJT Saturation Mode

    В режиме насыщения через транзистор проходит максимальное количество тока. Для этого как соединение B-E, так и соединение B-C должны быть смещены в прямом направлении.

    Короче транзистор ведет себя как короткое замыкание. Таким образом, мы больше не можем контролировать ток, используя базу.

    Рис. 3: Режим насыщения

    Условия режима насыщения для транзистора NPN

    1. Эмиттер n-типа, а база — p-типа, поэтому базовое напряжение должно быть больше, чем напряжение эмиттера для прямого смещения BE соединение.
    2. Подобно эмиттеру, коллектор также n-типа, поэтому снова базовое напряжение должно быть больше, чем напряжение коллектора, чтобы прямое смещение B-C перехода.

    Условия режима насыщения для транзистора PNP

    1. Эмиттер p-типа, а база n-типа, поэтому напряжение базы должно быть меньше напряжения эмиттера для прямого смещения перехода B-E.
    2. Коллектор также p-типа, поэтому снова базовое напряжение должно быть меньше, чем напряжение коллектора, чтобы прямое смещение B-C перехода.

    Полная видеолекция на хинди / урду

    Как это:

    Нравится Загрузка …

    Связанные

    Определение режима работы транзистора | ЭлектроникаBeliever

    Режим работы транзистора легко определяется с помощью математических уравнений. Не волнуйтесь; это несложные уравнения. Транзистор может работать в трех режимах. Это отсечка, насыщенность и линейность.В отключенном состоянии транзистор просто не проводит ток; так что отправить транзистор в эту область не проблема. Вы можете просто сделать это, отключив базовый ток.

    Режим насыщения требует большего тока базы, чтобы транзистор перестал обеспечивать усиление тока. В режиме насыщения коллекторный ток больше не будет увеличиваться независимо от тока базы. Ток коллектора ограничивается только сопротивлением коллектора.

    Для линейного режима базовый ток не должен быть таким большим, чтобы сохранить свойство усиления транзистора.В принципе, при любом изменении тока базы происходит соответствующее изменение тока коллектора. Это изменение пропорционально усилению тока транзистора или бета.

    Метод №1 для определения режима работы транзистора: предположить насыщение

     

    Первый метод — предположить, что цепь уже находится в состоянии насыщения. Когда цепь находится в состоянии насыщения, ток коллектора можно определить, используя питание коллектора и сопротивление коллектора.В худшем случае вы можете пренебречь падением VCE транзистора. В этом методе определения режима работы транзистора, если критерий верен, вычисленные токи являются фактическими токами цепи.

    Если базовый ток уже известен, можно решить проблему бета-схемы (βckt_max). Меньший базовый ток и более высокий ток коллектора дадут наихудший случай.

    В вышеупомянутом методе, если результаты критерия верны, работа в транзисторном режиме определенно является насыщением.

    Пример определения режима работы транзистора с использованием метода №1

     

    В приведенном выше примере допуски учитываются для получения минимального тока базы и максимального тока коллектора. Расчетное значение бета наихудшей схемы намного ниже минимального коэффициента усиления транзистора по току, указанного в таблице данных, поэтому нет сомнений в том, что транзистор работает в режиме насыщения.

    В приведенном выше примере мы просто сравниваем бета-версию схемы с минимальной бета-версией транзистора согласно информации из таблицы.Поскольку критерий верен, вычисленный ток коллектора является фактическим током цепи. Базовый ток всегда является фактическим, независимо от операции.

    Метод № 2 для определения режима работы транзистора: предположим линейный

     

    В этом конкретном методе определения режима работы транзистора мы предполагаем, что схема работает в линейной области. Если приведенный выше критерий верен, режим работы транзистора определенно линейный или активный.

    Пример определения режима работы транзистора с использованием метода № 2

     

    В приведенном выше примере заданное напряжение VCEsat транзистора составляет 0,7 В. Чтобы транзистор работал в режиме насыщения, вычисленное максимальное напряжение VCE должно быть ниже 0,7 В с большим запасом. Результирующее вычисленное значение VCE отрицательно, что означает значение ниже нуля и намного меньше 0,7 В, поэтому режим работы транзистора определенно является насыщением.

    Ограничения любого метода

    Метод 1 проще использовать, когда нет эмиттерного резистора, как в наших примерах выше. Его все еще можно использовать в схемах с эмиттерными резисторами, но это сложно.

    Мы собираемся сравнить методы 1 и 2 в приведенной ниже схеме с эмиттерным резистором.

     

    Используя метод № 1
     
     

    Используя метод № 2

     

    На основании приведенных выше решений становится очевидным, что метод №1 трудно использовать в схемах с эмиттерным резистором.Но его очень легко использовать со схемами, в которых нет эмиттерного резистора.

    Связанные

    Режимы транзистора

    Смещение транзистора — это процесс установки рабочего напряжения на выводах транзистора. BJT (биполярный переходный транзистор) имеет два перехода, один — переход база-эмиттер, а другой — переход база-коллектор. В зависимости от прямого и обратного смещения этого перехода различают три режима работы транзистора.Переход между базой транзистора и эмиттером зависит от его порогового напряжения. Когда уровень напряжения между базой и эмиттером падает ниже этого порогового значения, транзистор переходит в состояние отсечки. Когда уровень напряжения от базы к эмиттеру выше этого порогового напряжения, тогда транзистор находится либо в состоянии насыщения, либо в активном состоянии. Теоретически значение порогового напряжения диода составляет 0,7 В, но практически оно составляет 0,65 В.

    Необходимые компоненты:

     BC547 NPN транзистор

     Потенциометр 1к

     1k сопротивление

     Некоторые перемычки

     Макет

     Электропитание (+ 5В)

     Мультиметр

    Фиг.1: Принципиальная схема транзистора в режиме отсечки

    Режим отключения:

    В этом режиме переходы база-эмиттер и база-коллектор имеют обратное смещение. Когда на базе транзистора очень низкое напряжение, тогда напряжение база-эмиттер ниже его порогового напряжения. Из-за этого транзистор находится в выключенном состоянии и действует как разомкнутый переключатель. Поскольку эмиттер подключен к земле, его ток равен нулю, но на коллекторе транзистора протекает небольшой ток из-за тепловых колебаний электронов.Этот небольшой ток известен как ток обратного насыщения (Ico). Поскольку базовое напряжение равно нулю, ток должен быть нулевым, но, тем не менее, на базе транзистора протекает небольшой отрицательный ток, противоположный обратному току насыщения (-Ico). Таким образом, из-за отрицательного тока на базе транзистора, переходы база-эмиттер и база-коллектор имеют обратное смещение. Следовательно, ток не будет течь от коллектора к эмиттеру транзистора, и мы получаем низкий уровень на выходе, который выключает светодиод.

    Режим отсечки транзистора используется в операции переключения для приложения «Выключить».

    Рис.2: Принципиальная схема транзистора в режиме насыщения

    Состояние насыщения:

    В этом режиме переход база-эмиттер и база-коллектор находятся в прямом смещении. Когда мы увеличиваем значение напряжения на базе транзистора, это приведет к тому, что напряжение база-эмиттер будет больше, чем пороговое напряжение.В этом случае транзистор находится в полностью открытом состоянии и действует как замыкающий или замыкающий переключатель. Поскольку базовый ток очень велик, чтобы получить большой ток коллектора, падение напряжения на сопротивлении R3 достаточно велико. Переход база-эмиттер находится в смещенном состоянии, поскольку эмиттер соединен с землей, а база — с положительным источником питания. Следовательно, путь от коллектора к эмиттеру действует как короткое замыкание, из-за которого ток в эмиттере и коллекторе транзистора почти равен.Теперь ток замыкается от коллектора к эмиттеру, проходит через коллектор транзистора к базе и идет к эмиттеру, который зажигает светодиод.

    Режим насыщения транзистора используется в режиме переключения при включении.

    Рис.3: Принципиальная схема транзистора в активном режиме

    Активный режим:

    В этом режиме переход база-эмиттер транзистора находится в прямом смещении, а переход база-коллектор находится в обратном смещении.В этом режиме транзистор находится в середине состояния отсечки и насыщения. Напряжение на базе транзистора меньше, чем на коллекторе, поэтому переход база-коллектор имеет обратное смещение. С другой стороны, эмиттер находится на земле, поэтому его напряжение меньше, чем у базы, что создает переход между базой и коллектором в обратном смещении. Когда мы прикладываем напряжение между режимами отсечки и насыщения на базу транзистора, транзистор переходит в активное состояние. В этом состоянии электроны, которые текут к базе транзистора, больше притягиваются к коллектору из-за положительного напряжения на коллекторе (из-за обратного смещения).Таким образом, от коллектора к базе проходит большой ток, который больше, чем ток от эмиттера к базе. Поэтому, прикладывая небольшое напряжение к базе, мы получаем высокое значение тока на коллекторе. Это называется усилением входного сигнала. Благодаря этому свойству транзистора в активном состоянии он используется в усилении.


    В рубрике: Electronic Projects


    Режимы работы транзисторов — Siplo

    Транзисторы могут работать в 3-х режимах, таких как отключение. выключенный режим, активный режим и режим насыщения.Режим отсечки действует как база-эмиттер. коллекторно-базовые переходы транзистора имеют обратное смещение. В переход база-эмиттер активного режима смещен в прямом направлении, в то время как коллектор базовый переход имеет обратное смещение. В режиме отключения нет тока между коллектор и эмиттер, который действует как разомкнутая цепь. Насыщенный режим в настоящее время свободный поток между коллектором и эмиттером, но не может усилить далее действовать как короткое замыкание. В активном режиме можно будет управлять усиление транзистора что-то среднее.Излучатель состоит из Большинство носителей заряда, средних размеров и сильно сброшенных .коллектор состоит из большинства носителей заряда большие по размеру и умеренно выпавшие. База состоит из управляющего потока носителей от эмиттера к самой маленькой по размеру базе и умеренно упал.

    Полупроводниковые приборы играют важную роль в электроника. полупроводниковые устройства в основном используются для усиления или переключения электрические сигналы, но есть полупроводниковые устройства, которые могут обнаруживать и генерировать оптические сигналы.Есть два типа устройств, которые преобразуют оптические мощность в электрическую мощность. Два основных устройства — солнечные батареи и фото. детекторы. устройства, которые преобразуют электрическую энергию в оптическую, например как светодиоды (LED), так и лазерный диод. Солнечные элементы состоят из p-n переходное устройство, которое преобразует энергию фотонов в электрическую. Фотография детекторы устройства являются одними из полупроводниковых устройств, которые могут использоваться для обнаружения наличию фотонов. Есть два типа фотодетекторов, например, фотодетекторы. проводник и фотодиод.Это простой тип фотодетекторов и заряд проводимости за счет генерации избыточных электронов и дырок в Полупроводник — основа фотопроводника.

    Фотодиод — это тип фотодетектора, способный преобразовывать световую энергию в электрическую. Он ведет себя аналогично обычному диоду, но генерирует фототок, когда свет поглощается в обедненной области перехода полупроводника, а фотодиод предназначен для работы с обратным смещением.Есть много различий между фотодиодом и солнечными элементами, оба из которых являются светящимися диодами с PM-переходом, но конструкция фотодиода должна минимизировать фототок, минимизировать темновой ток, минимизировать шум, генерируемый диодом, и сделать его достаточно быстрым для работы как хороший фотодатчик. Если рассматривать солнечную батарею, то она оптимизирована для обеспечения максимальной эффективности преобразования падающего света в электрическую энергию. Это достигается за счет увеличения фототока и максимального выходного напряжения.Светодиод также играет важную роль в полупроводниках с p-n-переходом с приложенным напряжением, чтобы производить фотоны и световой поток. Это обратный механизм солнечных элементов или фотодетекторов, который называется инжекционной электролюминовой сценой.

    Автор:
    B.M.M.E. Warapitiya (BSC (Hon s)

    Почему режимы работы BJT названы именно так?

    Вы спрашиваете, почему их так зовут? Они названы так из-за того, как транзистор ведет себя в упомянутых состояниях.

    Таким образом, в основном вы можете столкнуться с областями отсечки, активности и насыщения. Обратная активная область, я читал, что у нее есть некоторые применения в цифровом мире, но у меня мало знаний об этом, но я попытаюсь объяснить, почему она так называется. Возвращаясь к трем общим областям, вы можете просто сказать, что это состояние транзистора «полностью выключено», «контролируется» и «полностью включено» соответственно.

    Прежде чем идти дальше, я бы просто добавил, что базовый вывод транзистора отвечает за включение и выключение устройства.Этот вывод контролирует, как ток течет от коллектора к эмиттеру.

    Итак, возьмем NPN-транзистор: (погуглил)

    1. Область отсечки — Согласно таблице, которую вы предоставили, база имеет очень небольшое напряжение. Это означает, что от коллектора к эмиттеру течет очень небольшой ток. Вот почему это называется отсечкой, потому что протекающий ток «отсекается» или просто «отключается»
    2. Область насыщения — Я решил обсудить насыщенность перед активной областью, потому что это может помочь в понимании концепции.Насыщение — это когда напряжение на базовом выводе настолько велико, что «насыщение» означает, что оно не может усиливаться дальше. Как уже говорилось ранее, «полностью включен».
    3. Активная область — Отметив, что области отсечки и насыщения являются полностью выключенными и полностью включенными состояниями соответственно, активная область находится посередине. Здесь вы сможете управлять усилением транзистора. Регулировка входа на базовом штыре определяет усиление. Значительное увеличение напряжения приблизит вас к области насыщения, а уменьшение — к области отсечки.Это то, что я имел в виду под «контролем», изменения в базовом выводе также влияют на производительность. Именно поэтому он называется «Активный».
    4. Обратно-активная область — Поляризация аналогична активной области, но только в обратном направлении. Дело в том, что он не может усиливаться, как активная область.

    Надеюсь, это вам поможет!

    Артикул:

    http://www.ee.columbia.edu/~bbathula/courses/SSDT/lect06.pdf

    Также попробуйте посмотреть на эти слайды:

    https: // www.wisc-online.com/learn/career-clusters/stem/sse3603/active-region-operation-of-a-transistor

    Режимы работы транзистора: область отсечки, область насыщения

    Когда мы рассматриваем электронные компоненты, они должны быть разделены на два типа: активные компоненты и пассивные компоненты, такие компоненты, как резистор, конденсатор и катушка индуктивности, являются пассивными компонентами.

    Полупроводниковые устройства, такие как диоды, транзисторы и IGBT, называются активными компонентами, оба компонента этих двух категорий имеют свои рабочие различия.

    Резистор представляет собой пассивный компонент, используемый для протекания через него тока, по этой причине он называется линейным устройством, потому что ток, протекающий через резистор, имеет одно направление, но в транзисторах разные режимы работы будут определять поток ток на устройстве, это причина, по которой транзистор является нелинейным устройством.

    В этой статье мы попытаемся обсудить различные режимы работы транзистора и указать области применения транзистора с точки зрения режимов работы.

    Режимы работы транзистора

    1. Область отсечения

    В исходном состоянии перед запуском транзистора в слоях возник минимальный ток.

    В этом режиме отсечки транзистор действует как короткое замыкание, в этих условиях как переходы эмиттер-база, так и переходы коллектор-база находятся в состоянии обратного смещения.

    Это режим, противоположный режиму насыщения, транзистор находится в состоянии ВЫКЛ и ток коллектора отсутствует.

    Условие для режима отсечки

    · Переход эмиттер-база находится в состоянии обратного смещения, и при этом напряжение на переходе эмиттер должно быть больше, чем напряжение базы.

    · Чтобы получить состояние обратного смещения, соединение база-коллектор должно быть больше, чем напряжение базы.

    Характеристики VI области отсечки: нулевой ток и разность напряжений, кривая изначально умерла нулевой и слегка увеличивалась из-за неосновных носителей.

    2. область насыщения

    В этом режиме транзистор будет в короткозамкнутом состоянии, в этом режиме переходы эмиттер-база и коллектор-база смещены в прямом направлении.

    Протекание тока будет происходить на коллектор-эмиттер и в то же время свободное протекание тока от эмиттер-базы и коллектора-базы.

    В результате на транзисторе произошло накопление большого количества тока.

    Но также мы не можем контролировать поток тока с помощью клеммы базы, увеличение тока будет очень большим.

    Состояние режима насыщения

    · Напряжение базы должно быть больше, чем напряжение эмиттера, чтобы обеспечить прямое смещение перехода база-эмиттер.

    · Напряжение базы также больше, чем напряжение коллектора, чтобы обеспечить прямое смещение перехода база-коллектор.

    VI-характеристика режима насыщения будет представлять собой плоскую горизонтальную линию, на которой ток не меняется с увеличением напряжения.

    3. Активная область

    Когда транзистор работает в активном режиме, напряжение база-эмиттер будет больше нуля, а напряжение база-коллектор должно быть отрицательным.

    В этом состоянии переход эмиттер-база смещен в прямом направлении, а переходы коллектор-база находятся в состоянии обратного смещения.

    Состояние активного режима

    · Чтобы сделать прямое смещение перехода база-эмиттер, напряжение базы должно быть больше, чем напряжение эмиттера.

    · И в переходе база-коллектор, напряжение коллектора должно быть больше, чем напряжение базы.

    VC> VB> VE

    ВИ-характеристика активного режима будет линейной или горизонтальной прямой линией, в этом состоянии коллектор ведет себя как источник постоянного тока.

    4. Обратный режим

    Область почти как активная область, но с увеличением тока в обратном направлении ток пропорционален базовому току.

    Ток, протекающий от эмиттера к коллектору, и напряжение эмиттера должны быть больше, чем у базы, которая должна быть больше, чем у коллектора.

    VC

    ВИ-характеристики обратной области противоположны активному режиму, увеличение тока будет в обратном направлении.

    Применение режимов работы

    · В режиме насыщения произойдет операция переключения, комбинированная операция между режимами отсечки-насыщения будет операцией переключения транзистора.

    · Активный режим превращает транзистор в усилитель, ток, идущий на вывод базы, и усилитель начинают работать.

    · Это сделает активным режим усилителя тока

    · И обратный активный режим будет использоваться в некоторых схемах, но режим обратного смещения используется для изготовления компонентов регулятора в электронике.

    Биполярный переходной транзистор

    — Engineering LibreTexts

    Биполярный переходной транзистор — это полупроводниковое устройство, состоящее из двух P-N-переходов, соединяющих три клеммы, называемые клеммами базы, эмиттера и коллектора.Расположение трех выводов влияет на ток и усиление транзистора. Поведение транзисторов с биполярным переходом также сильно различается для каждой конфигурации схемы. Три разные конфигурации схемы дают разные характеристики схемы в отношении входного сопротивления, выходного сопротивления и усиления. Эти характеристики влияют на то, демонстрирует ли транзистор усиление по напряжению, усиление по току или усиление по мощности. Одна из основных операций транзистора с биполярным переходом — усиление сигнала тока.Транзисторы с биполярным переходом могут регулировать ток так, чтобы величина тока была пропорциональна напряжению смещения, приложенному к клемме базы транзистора. Применение биполярных переходных транзисторов можно найти в устройствах, использующих аналоговые схемы, таких как компьютеры, мобильные телефоны и радиопередатчики.

    ВВЕДЕНИЕ

    Биполярные транзисторы

    имеют три полупроводниковые области. Эти три области — это область эмиттера (E), область базы (B) и область коллектора (c), и эти области по-разному легированы в зависимости от типа биполярного транзистора.Два типа биполярных транзисторов — это PNP-транзистор, три области которого относятся к p-типу, n-типу и p-типу соответственно, и NPN-транзистор, чьи области относятся к n-типу, p-типу и n-типу соответственно. Оба типа транзисторов имеют один P-N-переход между коллекторной областью и базой и другой P-N-переход между базовой и эмиттерной областями. Базовая область всегда является центральным соединением структуры с областями эмиттера и коллектора, соединенными с обеих сторон. Оба типа транзисторов также имеют одинаковый принцип работы с единственной разницей в полярности питания и смещении для каждого типа.

    Способность биполярных транзисторов

    усиливать сигнал посредством регулирования тока позволяет передавать входной сигнал от одной цепи к другой, независимо от разного уровня сопротивления в каждой цепи. Величина тока, протекающего через транзистор, пропорциональна величине напряжения смещения, приложенного к клемме базы. Это позволяет транзистору действовать как переключатель с регулируемым током. В зависимости от того, является ли биполярный транзистор PNP или NPN, регулируемый ток будет течь от коллектора к эмиттеру или от эмиттера к коллектору, в то время как меньший управляющий ток будет течь от базы к эмиттеру или от эмиттера к базе соответственно.

    Транзистор содержит максимально допустимый ток, который может ограничивать величину тока, проходящего от клеммы к клемме. В зависимости от порядка контактов в транзисторе, транзистор будет действовать как проводник или как изолятор при наличии контролируемого тока. Эта способность переключаться между этими двумя состояниями, изолятором или проводником, позволяет транзистору действовать как переключатель или как усилитель сигналов малой амплитуды, подаваемых на базу, в зависимости от структуры и порядка трех полупроводниковых областей.

    СТРУКТУРА

    Биполярные транзисторы

    содержат три легированных примесных полупроводниковых области, каждая из которых подключена к цепи. Транзистор не является симметричным из-за разной степени легирования областей эмиттера, коллектора и базы. Базовая область состоит из легированных материалов, обладающих высоким удельным сопротивлением. База расположена между областью сильнолегированного эмиттера и областью слаболегированного коллектора. Коллектор охватывает эмиттерную область, что исключает возможность для электронов, инжектированных в базовую область, покидать базовую область, не собираясь.Область эмиттера сильно легирована, чтобы увеличить коэффициент усиления транзистора по току.

    Для высокого коэффициента усиления по току необходимо высокое соотношение носителей, вводимых эмиттером, и несущих, вводимых базой. Повышение эффективности инжекции эмиттера приводит к тому, что большая часть носителей, инжектируемых в переход эмиттер-база, поступает из области эмиттера. Высокая степень легирования областей эмиттера и коллектора также означает, что переход коллектор-база имеет обратное смещение. Следовательно, переход коллектор-база может иметь большое обратное напряжение смещения до того, как переход сломается.Для транзистора в целом фундаментальное различие между NPN-транзистором и PNP-транзистором заключается в направлениях тока и полярности напряжения на переходах транзистора. Убедившись, что эти два элемента всегда расположены напротив друг друга, обеспечивает правильное смещение транзисторов.

    Биполярный переходной транзистор NPN

    NPN-транзистор с биполярным переходом имеет базу из полупроводника, легированного P, между эмиттером, легированным азотом, и областью коллектора, легированным азотом. Биполярные транзисторы NPN являются наиболее часто используемыми биполярными транзисторами из-за легкости подвижности электронов над подвижностью электронов-дырок.

    Для этого типа транзисторов коллекторный и эмиттерный токи большой величины возникают за счет усиления небольшого тока, который проходит через базу. Этот небольшой ток усиливается только тогда, когда транзистор становится активным. В этом активном состоянии положительная разность потенциалов обнаруживается как между областью базы к области коллектора, так и областью эмиттера к области базы, что приводит к току, который переносится электронами между областями коллектора и эмиттера.Конструкция и напряжение на клеммах NPN-транзистора показаны на Рисунке 1 ниже.

    Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Схема NPN транзистора.

    Для биполярного NPN-транзистора, проводящего коллектор, всегда более положительно по отношению как к базе, так и к эмиттеру. Напряжение между базой и эмиттером (V BE ) положительное на базе и отрицательное на эмиттере. Клемма базы всегда положительна по отношению к эмиттеру. Другой способ отображения NPN-транзистора показан на рисунке 2 ниже.

    Рисунок 2 Схема биполярного транзистора NPN.

    Ток, вытекающий из транзистора, должен быть равен токам, текущим в транзистор, поскольку ток эмиттера задается как

    .

    Ie = Ic + Ib. (1)

    Примечание: «Ic» — это ток, протекающий на выводе коллектора, «Ib» — это ток, протекающий на выводе базы, а «Ie» — ток, протекающий через вывод эмиттера.

    Поскольку физическая конструкция транзистора определяет электрическую взаимосвязь между этими тремя токами (Ib), (Ic) и (Ie), любое небольшое изменение тока базы (Ib) приведет к гораздо большему изменению в коллекторе. ток (Ic).Отношение тока коллектора к току эмиттера называется Alpha (α).

    Альфа (α) = Ic / Ie (2)

    Коэффициент усиления транзистора по току от вывода коллектора до вывода эмиттера, Ic / Ie, является функцией электронов, диффундирующих через переход. Текущее усиление транзистора от клеммы коллектора до клеммы базы обозначено Beta, (β).

    Бета (β) = Ic / Ib (3)

    Транзисторы

    NPN являются хорошими усилителями, когда значение Beta велико.Бета-значения обычно находятся в диапазоне от 20 до 200 для большинства транзисторов общего назначения. Следовательно, если бета-значение транзистора равно 50, то на каждые 50 электронов, проходящих между выводами эмиттер-коллектор, один электрон будет вытекать из вывода базы.

    Комбинируя выражения для Alpha, α и Beta, β, коэффициент усиления транзистора по току может быть задан как:

    Бета = (α) / (1-α) (4)

    Как видно из приведенных выше уравнений, подвижность электронов между цепями коллектора и эмиттера является единственным связующим звеном между этими двумя цепями.Это звено является главной особенностью действия транзистора. Поскольку действие транзистора определяется начальным движением электронов через область базы, усилительные свойства транзистора обусловлены последующим контролем, который база оказывает на ток между коллектором и эмиттером. Пока поток тока смещения в базовый вывод является устойчивым, базовую область можно рассматривать как вход управления током.

    PNP Биполярный переходной транзистор

    PNP-транзистор с биполярным переходом имеет полупроводниковую базу с примесью азота между эмиттером с примесью фосфора и областью коллектора с примесью фосфора.PNP-транзистор имеет очень похожие характеристики с NPN-транзистором, с той разницей, что смещение направления тока и напряжения меняются местами. Для транзисторов PNP ток входит в транзистор через вывод эмиттера. Небольшой ток, выходящий из базы, усиливается на выходе коллектора. Область эмиттера-база смещена в прямом направлении, поэтому будут генерироваться электрическое поле и носители. Источники напряжения подключены к транзистору PNP, как показано на рисунках 3 и 4 ниже.

    Рисунок 4 Схема транзистора PNP

    Напряжение между базой и эмиттером (V BE ) теперь отрицательное на базе и положительное на эмиттере. Клемма базы всегда смещена отрицательно по отношению к эмиттеру while. Эмиттер положительный по отношению к коллектору (V CE ). В основной части коллектора с обратным смещением образовались отверстия. Из-за электрического поля носители или электроны притягиваются дырками. Для того чтобы транзистор PNP проводил, эмиттер всегда более положительный по отношению как к базе, так и к коллектору.

    РЕГИОНЫ РАБОТЫ

    Биполярные транзисторы работают в четырех различных областях. Эти области определяются смещениями на переходе биполярного переходного транзистора.

    1. Отсечка : Область отсечки — это когда транзистор неактивен из-за минимального тока, проходящего через транзистор, из-за чего транзистор выглядит как разомкнутая цепь. И VBE, и VBC имеют обратное смещение, поэтому все края обедненной области имеют небольшую плотность неосновных носителей.Эта область имеет условия смещения, противоположные насыщению.
    1. Прямая активность : Прямая активная область возникает, когда транзистор находится в активном состоянии, что позволяет транзистору усиливать колебания напряжения, присутствующие на базе. Когда переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, а переход база-коллектор имеет обратное смещение, транзистор может усиливать напряжение, потому что напряжение между коллектором и эмиттером больше, чем напряжение между базой и эмиттером, а также находится между состояниями отсечки и насыщения.Выходной ток пропорционален базовому току и может быть извлечен на коллекторе.
    1. Обратно-активный : Обратно-активная область возникает, когда транзистор находится в активном состоянии, но максимальный коэффициент усиления по току в обратном активном режиме намного меньше, чем в прямом активном режиме. Условия смещения меняются на противоположные, так что коллекторный переход базы имеет прямое смещение, а база-эмиттерный переход — обратное, что переключает роли коллекторной и эмиттерной областей.База содержит гораздо более низкое обратное напряжение смещения, чем в прямой активной области.
    1. Насыщение : Область насыщения позволяет транзистору проводить ток от эмиттера к коллектору. При прямом смещении как базового коллекторного перехода, так и базового эмиттерного перехода ток базы настолько велик, что превышает величину, при которой он может увеличить ток коллектора. В результате в цепи между выводами коллектора и эмиттера возникает короткое замыкание из-за перенасыщения тока.

    КОНФИГУРАЦИИ

    Существует три метода подключения биполярного переходного транзистора к электронной схеме. Конфигурация с общей базой, конфигурация с общим эмиттером и конфигурация с общим коллектором по-разному реагируют на входной сигнал схемы, таким образом изменяя характеристики каждой конфигурации.

    Общая базовая конфигурация

    Общая базовая конфигурация имеет сильную высокочастотную характеристику, которая хороша для схем с одноступенчатым усилителем.Однако это не очень распространено из-за низких характеристик усиления по току и низкого входного сопротивления. Входной сигнал подается между выводами базы и эмиттера, а выходной сигнал берется между выводами базы и коллектора. Для этого необходимо заземлить клемму базы, чтобы опорное напряжение было фиксированной величиной. Общая базовая конфигурация показана ниже.

    Рисунок 5 Схема

    транзистора с общей базой Этот тип конфигурации усилителя представляет собой схему неинвертирующего усилителя напряжения.Конфигурация имеет усиление сопротивления за счет соотношения между сопротивлением нагрузки (Rload) последовательно с коллектором и резистором Rin. Входной ток, протекающий в эмиттер, представляет собой сумму как базового тока, так и тока коллектора соответственно, поэтому выходной ток коллектора меньше, чем входной ток эмиттера, что приводит к усилению тока. Его входные характеристики соответствуют прямому смещению диода

    .

    Конфигурация общего эмиттера

    Конфигурация усилителя с общим эмиттером обеспечивает самый высокий коэффициент усиления по току и мощности из всех трех конфигураций биполярных транзисторов, поэтому этот тип конфигурации является наиболее часто используемой схемой для усилителей на основе транзисторов.Входной сигнал, подаваемый между базой и эмиттером, невелик из-за прямого смещения PN-перехода, а выходной сигнал между коллектором и эмиттером велик из-за обратного смещения PN-перехода.

    Это происходит главным образом потому, что входной импеданс невелик, поскольку он подключен к PN-переходу с прямым смещением, а выходное сопротивление велико, поскольку оно снимается с PN-переходом с обратным смещением. Однако его коэффициент усиления по напряжению намного ниже. Конфигурация общего эмиттера показана ниже.

    Рис. 6. Схема усилителя с общим эмиттером

    Конфигурация с общим эмиттером представляет собой схему инвертирующего усилителя. Следовательно, выходной сигнал не совпадает по фазе с сигналом входного напряжения.

    Конфигурация общего коллектора

    Конфигурация с общим коллектором очень полезна для приложений согласования импеданса из-за очень большого отношения входного импеданса к выходному. Конфигурация имеет входной сигнал, напрямую подключенный к базе. Когда эмиттерная область включена последовательно с нагрузочным резистором, ток, протекающий через сопротивление нагрузки, имеет то же значение, что и ток эмиттера.Вот почему выходной сигнал берется из нагрузки эмиттера, а коэффициент усиления по току конфигурации приблизительно равен значению β транзистора.

    Рис. 7. Схема

    транзистора с общим коллектором Этот тип конфигурации биполярного транзистора является неинвертирующей схемой, в которой напряжения сигналов Vin и Vout «синфазны». Сопротивление нагрузки принимает как базовый, так и коллекторный токи, что приводит к большому усилению тока, а также обеспечивает хорошее усиление тока с очень небольшим усилением напряжения.

    Вопросы

    1. Если ток коллектора (Ic) составляет 50 А, а базовый ток (Ib) равен 2 А, то каково значение бета?

    2. В чем разница между биполярным транзистором PNP и биполярным транзистором NPN?

    3. Какой коэффициент усиления по току транзистора, если заданная альфа (α) равна 0,5?

    Ответы

    1. Бета-отношение (β) = Ic / Ib. Значение бета равно 50 амперам, разделенным на 2 ампера, что составляет 25.

    2. PNP-транзистор и NPN-транзистор имеют очень похожие характеристики, разница между ними заключается в смещении направлений тока и напряжения.

    3. Коэффициент усиления транзистора по току — это бета-коэффициент (β), равный (α) / (1-α). Значение Beta равно 0,5 / (1-0,5), что равно 0,5

    .

    Список литературы

    1. Kasap, S. (2006). Принципы электронных материалов и устройств (3-е изд.). Бостон: Макгроу-Хилл.

    2. «Учебное пособие по NPN-транзисторам — Биполярный NPN-транзистор». Учебники по основам электроники . 1 сентября 2013 г. Интернет. 8 декабря 2015 г.

    3. «Переходный транзистор». Переходный транзистор . Интернет. 8 декабря 2015 г.

    4. Все изображения были созданы с использованием программного обеспечения digikey.com

    Авторы

    1. К. Битти, MSE (Калифорнийский университет в Дэвисе).

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.