Біпалярныя транзістары: схемы ўключэння. Схема ўключэння біпалярнага транзістара з агульным эмітэрам

Адным з тыпаў трехэлектродных паўправадніковых прыбораў з'яўляюцца біпалярныя транзістары. Схемы ўключэння залежаць ад таго, якая ў іх праводнасць (дзіркавы або электронная) і выкананыя функцыі.

класіфікацыя

Транзістары падзяляюць на групы:

1. Па матэрыялах: часцей за ўсё выкарыстоўваюцца арсенід Галіі і крэмній.
2. Па частаце сігналу: нізкая (да 3 Мгц), сярэдняя (да 30 Мгц), высокая (да 300 Мгц), звышвысокая (вышэй 300 Мгц).
3. Па максімальнай магутнасці рассейвання: да 0,3 Вт, да 3 Вт, больш за 3 Вт.
4. Па тыпу прылады: тры злучаных пласта паўправадніка з пачарговым змяненнем прамога і зваротнага спосабаў прымеснай праводнасці.

Як працуюць транзістары?

Вонкавыя і ўнутраны пласты транзістара злучаны з падводзяць электродамі, званымі адпаведна эмітэрам, калектарам і базай.

Эмітар і калектар не адрозніваюцца адзін ад аднаго тыпамі праводнасці, але ступень легіравання прымешкамі ў апошняга значна ніжэй. За кошт гэтага забяспечваецца павелічэнне дапушчальнага выхаднога напружання.

База, якая з'яўляецца сярэднім пластом, валодае вялікім супрацівам, паколькі зроблена з паўправадніка са слабым легіравання. Яна мае значную плошчу кантакту з калектарам, што паляпшае адвод цеплыні, які вылучаецца з-за зваротнага зрушэння пераходу, а таксама палягчае праходжанне неасноўных носьбітаў - электронаў. Нягледзячы на тое што пераходныя пласты заснаваныя на адным прынцыпе, транзістар з'яўляецца несіметрычным прыладай. Пры змены месцаў крайніх слаёў з аднолькавай праводнасцю немагчыма атрымаць аналагічныя параметры паўправадніковай прылады.

Схемы ўключэння біпалярных транзістараў здольныя падтрымліваць яго ў двух станах: ён можа быць адкрытым або закрытым. У актыўным рэжыме, калі транзістар адчынены, эмиттерное зрушэнне пераходу зроблена ў прамым кірунку. Каб наглядна гэта разгледзець, напрыклад, на паўправадніковым трыёдзе тыпу npn, на яго варта падаць напружанне ад крыніц, як намалявана на малюнку ніжэй.

Мяжа на другім коллекторном пераходзе пры гэтым зачынена, і праз яе ток працякаць не павінен. Але на практыцы адбываецца адваротнае з-за блізкага размяшчэння пераходаў адзін да аднаго і іх узаемнага ўплыву. Паколькі да эмітэрам падлучаны «мінус» батарэі, адкрыты пераход дазваляе электронам паступаць у зону базы, дзе адбываецца іх частковая рэкамбінацыі з дзіркамі - асноўнымі носьбітамі. Утворыцца базавы ток I _б. Чым ён мацней, тым прапарцыйна больш ток на выхадзе. На гэтым прынцыпе працуюць ўзмацняльнікі на біпалярных транзістарах.

Праз базу адбываецца выключна дыфузійнае перасоўванне электронаў, паколькі там няма дзеяння электрычнага поля. Дзякуючы нязначнай таўшчыні пласта (мікрон) і вялікі велічыні градыенту канцэнтрацыі адмоўна зараджаных часціц, амаль усе з іх трапляюць у вобласць калектара, хоць супраціў базы досыць вяліка. Там іх уцягвае электрычнае поле пераходу, якое спрыяе іх актыўнага пераносу. Коллекторный і эмиттерный токі практычна роўныя паміж сабой, калі занядбаць нязначнай стратай зарадаў, выкліканых рэкамбінацыяй ў базе: I _э = I _б + I _к.

параметры транзістараў

1. Каэфіцыенты ўзмацнення па напрузе U _ек / U _бэ і току: β = I _к / I _б (фактычныя значэнні). Звычайна каэфіцыент β не перавышае значэння 300, але можа дасягаць велічыні 800 і вышэй.
2. Ўваходны супраціў.
3. Частотная характарыстыка - працаздольнасць транзістара да зададзенай частоты, пры перавышэнні якой пераходныя працэсы ў ім не паспяваюць за зменамі падаванага сігналу.

Біпалярны транзістар: схемы ўключэння, рэжымы працы

Рэжымы працы адрозніваюцца ў залежнасці ад таго, як сабрана схема. Сігнал павінен падавацца і здымацца ў двух кропках для кожнага выпадку, а ў наяўнасці маюцца толькі тры высновы. Адсюль вынікае, што адзін электрод павінен адначасова належаць ўваходу і выхаду. Так ўключаюцца любыя біпалярныя транзістары. Схемы ўключэння: АБ, Оэ і ОК.

1. Схема з ОК

Схема ўключэння біпалярнага транзістара з агульным калектарам: сігнал паступае на рэзістар R _L, які ўваходзіць таксама ў коллекторную ланцуг. Такое падключэнне называюць схемай з агульным калектарам.

Гэты варыянт стварае толькі ўзмацненне па току. Перавага эмиттерного паўторніка складаецца ў стварэнні вялікага супраціву ўваходу (10-500 кім), што дазваляе зручна ўзгадняць каскады.

2. Схема з АБ

Схема ўключэння біпалярнага транзістара з агульнай базай: уваходны сігнал паступае праз З _1, а пасля ўзмацнення здымаецца ў выходны Калектарнай ланцуга, дзе электрод базы з'яўляецца агульным. У такім выпадку ствараецца ўзмацненне па напрузе аналагічна працы з Оэ.

Недахопам з'яўляецца невялікі супраціў ўваходу (30-100 Ом), і схема з АБ прымяняецца як генератар ваганняў.

3. Схема з Оэ

У многіх выпадках, калі прымяняюцца біпалярныя транзістары, схемы ўключэння пераважна робяцца з агульным эмітэрам. Сілкавальная напруга падаецца праз нагрузачны рэзістар R _L, а да эмітэрам падключаецца адмоўны полюс вонкавага харчавання.

Пераменны сігнал са ўваходу паступае на электроды эмітара і базы _(V in), а ў коллекторной ланцуга ён становіцца ўжо больш па велічыні (V _CE). Асноўныя элементы схемы: транзістар, рэзістар R _L і ланцуг выхаду ўзмацняльніка з вонкавым харчаваннем. Дапаможныя: кандэнсатар З _1, які перашкаджае праходжання пастаяннага току ў ланцуг падаванага уваходнага сігналу, і рэзістар R _1, праз які транзістар адчыняецца.

У Калектарнай ланцуга напружання на выхадзе транзістара і на рэзістары R _L разам роўныя велічыні ЭРС: V _CC = I _C R _L + V _CE.

Такім чынам, невялікім сігналам _V in на ўваходзе задаецца закон змены пастаяннага напружання харчавання ў пераменнае на выхадзе кіраванага транзістара пераўтваральніка. Схема забяспечвае ўзрастанне уваходнага току ў 20-100 разоў, а напружання - у 10-200 разоў. Адпаведна, магутнасць таксама павышаецца.

Недахоп схемы: невялікае супраціў ўваходу (500-1000 Ом). Па гэтай прычыне з'яўляюцца праблемы ў фарміраванні каскадаў ўзмацнення. Выходны супраціў складае 2-20 кім.

Прыведзеныя схемы дэманструюць, як працуе біпалярны транзістар. Калі не прыняць дадатковых мер, на іх працаздольнасць будуць моцна ўплываць вонкавыя ўздзеянні, напрыклад перагрэў і частата сігналу. Таксама зазямленне эмітара стварае нелінейныя скажэнні на выхадзе. Каб павысіць надзейнасць працы, у схеме падключаюць зваротныя сувязі, фільтры і т. П. Пры гэтым каэфіцыент узмацнення зніжаецца, але прылада становіцца больш працаздольным.

рэжымы працы

На функцыі транзістара ўплывае значэнне падключаецца напружання. Усе рэжымы працы можна паказаць, калі ўжываецца прадстаўленая раней схема ўключэння біпалярнага транзістара з агульным эмітэрам.

1. Рэжым адсечкі

Дадзены рэжым ствараецца, калі значэнне напружання V _БЭ зніжаецца да 0,7 В. Пры гэтым эмиттерный пераход зачыняецца, і коллекторный ток адсутнічае, паколькі няма свабодных электронаў у базе. Такім чынам, транзістар зачынены.

2. Актыўны рэжым

Калі на базу падаць напружанне, дастатковую, каб адкрыць транзістар, з'яўляецца невялікі ўваходны ток і павышаны на выхадзе, у залежнасці ад велічыні каэфіцыента ўзмацнення. Тады транзістар будзе працаваць як ўзмацняльнік.

3. Рэжым насычэння

Рэжым адрозніваецца ад актыўнага тым, што транзістар цалкам адкрываецца, і ток калектара дасягае максімальна магчымага значэння. Яго павелічэння можна дасягнуць толькі за кошт змянення прыкладвалі ЭРС або нагрузкі ў ланцугі выхаду. Пры змене базавага току коллекторный не мяняецца. Рэжым насычэння характарызуецца тым, што транзістар гранічна адкрыты, і тут ён служыць перамыкачом ва ўключаным стане. Схемы ўключэння біпалярных транзістараў пры аб'яднанні рэжымаў адсечкі і насычэнні дазваляюць ствараць з іх дапамогай электронныя ключы.

Усе рэжымы працы залежаць ад характару выходных характарыстык, намаляваных на графіцы.

Іх можна наглядна прадэманстраваць, калі будзе сабрана схема ўключэння біпалярнага транзістара з Оэ.

Калі адкласці на восях ардынат і абсцыс адрэзкі, якія адпавядаюць максімальна магчымаму Калектарнай току і велічыні напружання харчавання V _CC, а затым злучыць іх канцы паміж сабой, атрымаецца лінія нагрузкі (чырвонага колеру). Яна апісваецца выразам: I _C = (V _CC - V _CE) / R _C. З малюнка вынікае, што рабочая кропка, якая вызначае ток калектара I _C і напружанне V _CE, будзе перамяшчацца па нагрузачнай лініі знізу ўверх пры павелічэнні току базы I _В.

Зона паміж воссю V _CE і першай характарыстыкай выхаду (заштрыхаваны), дзе I _У = 0, характарызуе рэжым адсечкі. Пры гэтым зваротны ток I _C нікчэмна малы, а транзістар зачынены.

Самая верхняя характарыстыка ў кропцы А перасякаецца з прамой нагрузкі, пасля якой пры далейшым павелічэнні I _У коллекторный ток ужо не змяняецца. Зонай насычэння на графіцы з'яўляецца заштрыхаваная вобласць паміж воссю I _C і самой круты характарыстыкай.

Як паводзіць сябе транзістар ў розных рэжымах?

Транзістар працуе з зменнымі ці сталымі сігналамі, што паступаюць ва ўваходны ланцуг.

Біпалярны транзістар: схемы ўключэння, узмацняльнік

Большай часткай транзістар служыць у якасці ўзмацняльніка. Пераменны сігнал на ўваходзе прыводзіць да змены яго выхаднога току. Тут можна ўжыць схемы з ОК або з Оэ. У выхадны ланцугу для сігналу патрабуецца нагрузка. Звычайна выкарыстоўваюць рэзістар, усталяваны ў выходны Калектарнай ланцуга. Калі яго правільна абраць, велічыня выхаднога напружання будзе значна вышэй, чым уваходнага.

Працу ўзмацняльніка добра відаць на часовых дыяграмах.

Калі пераўтворацца імпульсныя сігналы, рэжым застаецца тым жа, што і для сінусоідных. Якасць пераўтварэння іх гарманічных складнікаў вызначаецца частотнымі характарыстыкамі транзістараў.

Праца ў рэжыме пераключэння

Транзістарны ключы прызначаныя для бескантактавы камутацыі злучэнняў у электрычных ланцугах. Прынцып заключаецца ў ступеністым змене супраціву транзістара. Біпалярны тып цалкам падыходзіць пад патрабаванні ключавога прылады.

заключэнне

Паўправадніковыя элементы выкарыстоўваюцца ў схемах пераўтварэнні электрычных сігналаў. Універсальныя магчымасці і вялікая класіфікацыя дазваляюць шырока ўжываць біпалярныя транзістары. Схемы ўключэння вызначаюць іх функцыі і рэжымы працы. Шмат што таксама залежыць ад характарыстык.

Асноўныя схемы ўключэння біпалярных транзістараў ўзмацняюць, генеруюць і пераўтвораць ўваходныя сігналы, а таксама перамыкаюць электрычныя ланцугі.