Transistor bipolar: circuits commutats. La commutació de circuits del transistor bipolar amb un emissor comú

Una de les del tipus de tres elèctrodes dispositius semiconductors són transistors bipolars. del circuit depèn de si tenen conductivitat (forat o d'electrons) i funcions.

classificació

Els transistors es divideixen en grups:

1. Segons els materials: l'arsenur de gal·li més utilitzada i silici.
2. A mesura que la freqüència del senyal: baixa (fins a 3 MHz), mitjà (fins a 30 MHz), alta (fins a 300 MHz), ultra-alta (per sobre de 300 MHz).
3. Per a la dissipació de potència màxima: fins a 0,3 W, fins a 3 watts, més de 3W.
4. D'acord amb el tipus de dispositiu: 3 connectada amb la capa semiconductora canviant alternativament la conducció impuresa mètodes directes i inversos.

De quina manera els transistors?

Les capes exterior i interior del transistor estan connectats als elèctrodes de plom, respectivament anomenat l'emissor, col·lector i base.

L'emissor i el col·lector no són diferents els uns dels altres tipus de conductivitat, però el grau de dopatge impureses d'aquest últim és molt més baix. Això assegura un augment en la tensió de sortida permesa.

La base, que és una capa intermèdia té una alta resistència, com a fet d'un semiconductor amb un dopatge feble. Té una gran àrea de contacte amb el col·lector, el que millora l'eliminació de calor generada a causa de revertir el biaix de la transició, i facilita el pas dels portadors minoritaris - electrons. Tot i que les capes de transició es basen en el mateix principi, el transistor és un dispositiu asimètric. En canviar llocs capes extremes de la mateixa conductivitat no pot rebre els paràmetres corresponents del dispositiu semiconductor.

Esquemes de transistors bipolars són capaços de mantenir-lo en dos estats: pot ser obert o tancat. En la manera actiu, quan el obert transició compensar emissor transistor es fa en la direcció d'avanç. Per il·lustrar això en compte, per exemple, un transistor de tipus NPN, ha de ser energizado des de la font, com es mostra a la figura següent.

El límit de la segona unió de col·lector quan aquest es tanca i un corrent flueixi a través no hauria. Però en la pràctica, el contrari ocorre a causa de la proximitat de les transicions d'un per l'altre i la seva influència mútua. Atès que l'emissor està connectat a la "menys" transició oberta de la bateria permet als electrons flueixen cap a la zona de base, on estan recombinació parcial amb forats - portadors principals. base formada corrent I _b. Com més fort és el corrent de sortida proporcionalment més. Sobre aquest principi amplificadors de treball utilitzant transistors bipolars.

Després que la base és l'únic transport difusiu d'electrons, perquè no hi ha acció del camp elèctric. A causa de lleu gruix de la capa (micres) i una gran magnitud del gradient de concentració de les partícules carregades negativament, gairebé tots ells cauen en la regió de col·lector, encara que la resistència de base és prou gran. No es mouen empats camp elèctric, promovent el seu transport actiu. Els corrents de col·lector i emissor són substancialment iguals, si la pèrdua no menyspreable de càrrega causada per la recombinació a la base: I _I = I _b + I _k.

Els paràmetres dels transistors

1. Els factors de guany per a la tensió U _eq / O _BE i actual: β = I _a / I _b (valor real). Típicament, el coeficient β no excedeixi de 300, però poden arribar a valors de 800 i per sobre.
2. impedància d'entrada.
3. La resposta de freqüència - del rendiment del transistor fins a una freqüència predeterminada per sobre del qual els transitoris que no té temps per als canvis del senyal aplicat.

Transistor bipolar: commutació de circuits, maneres d'operació

Maneres de funcionament varien depenent de com està muntat el circuit. El senyal ha de ser aplicat i retirat en dos punts per a cada cas, però només hi ha tres passadors. D'això es desprèn que un elèctrode ha de tots dos pertanyen a l'entrada i la sortida. Així incloure qualsevol transistors bipolars. del circuit: ON, l'OE i OK.

1. Conduir amb OK

La commutació de circuits del transistor bipolar amb un col·lector comú: el senyal s'alimenta a la resistència R _L, que també s'inclou en el circuit de col·lector. Tal connexió es refereix com un col·lector comú.

Aquesta opció només crea un guany de corrent. L'avantatge del seguidor d'emissor és proporcionar una impedància d'entrada gran (10-500 ohms), el que permet convenient de coordenades cascades.

2. Conduir amb ON

La commutació de circuits del transistor bipolar en una base comuna: senyal entrant a través de la C ₁ i després de l'amplificació es retira a la sortida del circuit de col·lector, en què l'elèctrode de base és compartida. En aquest cas, un guany de voltatge és similar a treballar amb el MA.

El desavantatge és una petita impedància d'entrada (30-100 ohms), i el circuit amb ON s'utilitza com un oscil·lador.

3. Diagrama amb MA

En moltes realitzacions, quan s'utilitzen transistors bipolars, els circuits de commutació majoritàriament fets amb un emissor comú. La tensió d'alimentació s'alimenta a través d'una resistència de càrrega R _L, i un emissor connectat al pol negatiu d'una font d'alimentació externa.

senyal de CA de la terminal d'entrada entra en els elèctrodes emissors i de base (V _in), i es fa més gran en magnitud (V _CE) en el circuit col·lector. Els elements de circuit bàsics: un transistor, una resistència R _L i la sortida del circuit amplificador amb una font d'alimentació externa. Auxiliar: condensador _C1 que impedeix el pas de corrent continu en el circuit d'alimentació del senyal d'entrada, i una resistència _R1, a través del qual s'obre transistor.

La tensió de col·lector del circuit de transistor i la sortida de la resistència R _L junts igual _{EMF magnitud: V CC = I C L R} + V CE.

Per tant, V _a la petita senyal a l'entrada està donada per la variació de la potència de CC a CA transistor inversor de sortida administrat. El règim preveu un augment del corrent d'entrada 20-100 vegades, i la tensió - en 10-200 vegades. En conseqüència, el poder també s'incrementa.

La manca esquema: una petita resistència d'entrada (500-1000 ohms). Per aquesta raó, hi ha problemes en la formació de les etapes d'amplificació. La resistència de sortida és 2-20 ohms.

Aquests diagrames mostren com el transistor bipolar. Si no es prenen mesures addicionals en el seu rendiment es veurà molt afectada per influències externes, com ara el sobreescalfament i el senyal de freqüència. A més, la connexió a terra emissor crea distorsió harmònica a la sortida. Per millorar la fiabilitat, el circuit està avaluacions connectats, filtres, i així successivament. N. En aquest cas es redueix el guany, però el dispositiu es torna més eficient.

modes d'operació

La funció de transistor afecta el valor de la tensió connectada. Totes les maneres es poden mostrar si el circuit del transistor bipolar proporcionat prèviament amb un emissor comú aplicat.

1. La manera de tall

Aquesta manera es crea quan el V _BE voltatge disminueix a 0,7 V. En aquest cas, la unió emissor és tancat i el col·lector de corrent està absent, ja que no hi ha electrons lliures a la base. Per tant, els blocs de transistors.

2. Mode Actiu

Si s'aplica un voltatge a la base que és suficient per obrir el transistor, hi ha un corrent d'entrada petit i un augment de la producció, depenent de la magnitud del guany. A continuació, el transistor funciona com un amplificador.

3. Mode de saturació

Es diferencia de la manera actiu de manera que el transistor està totalment oberta, i el corrent del col·lector arriba al valor màxim possible. El seu augment només es pot aconseguir canviant la força electromotriu aplicada o de la càrrega en el circuit de sortida. En canviar col·lector de corrent de base no es canvia. règim de saturació caracteritza pel fet que el transistor està molt obert, i aquí serveix com un interruptor està encès. Esquemes de transistors bipolars mitjançant la combinació de les maneres de tall i saturació li permeten crear amb les seves claus electròniques.

Totes les maneres de funcionament depenen de la naturalesa de les característiques de sortida que es mostren en el gràfic.

Ells poden demostrar, si es munta el diagrama de cablejat del transistor bipolar amb OE.

Si es posa en l'eix vertical i els segments horitzontals representen la màxima corrent de col·lector i la quantitat de tensió d'alimentació V _CC, i després connectar els extrems l'un a l'altre, obtenir una línia de càrrega (vermell). Es descriu per _{l'expressió: I C = (V CC -} V CE) / R C. De la figura es dedueix que el punt de funcionament que determina el corrent de col·lector I _C i el voltatge V _CE, serà desplaçat al llarg de la línia de càrrega de baix a dalt amb l'augment de corrent de base _IB

Zona V _CE entre l'eix i la primera característica de sortida (ombrejada) en la qual _B = 0 caracteritza la manera de tall. En aquest corrent inversa I _C és insignificant i el transistor està tancada.

La característica més superior en el punt A es creua amb la línia de càrrega, després de la qual cosa, amb un augment addicional _{en el} corrent de col·lector I no ha canviat. zona de saturació en el gràfic és l'àrea ombrejada entre l'eix I _C i la característica més empinada.

Com funciona el transistor en diferents maneres?

El transistor funciona amb senyals variables o constants subministrades al circuit d'entrada.

Bipolar Transistor: circuits de commutació, el poder

Parcialment transistor funciona com un amplificador. El senyal d'entrada altern provoca un canvi en el corrent de sortida. Es pot aplicar el règim amb OK o amb l'EM. En el circuit de sortida per al senyal requerida de càrrega. utilitzar Normalment, un resistor muntat en el circuit de sortida de col·lector. Si es selecciona adequadament, el valor de la tensió de sortida és significativament més alta que la d'entrada.

treball amplificador ben il·lustrat en els diagrames de temps.

Quan els senyals d'impuls convertides, una manera és la mateixa que per a la sinusoïdal. Qualitat convertint-los components harmòniques determinades per les característiques de freqüència de transistors.

El treball en mode de commutació

commutadors de transistor estan dissenyats per a connexions de commutació sense contacte de circuits elèctrics. El principi és el canvi gradual en la resistència del transistor. Tipus Bipolar s'adapta bé als requisits de la clau de dispositiu.

conclusió

elements semiconductors utilitzats en els circuits per a la conversió de senyals elèctrics. classificació Versàtil i gran permet un ampli ús de transistors bipolars. circuits de commutació determinen les seves funcions i maneres d'operació. Molt depèn de les característiques.

El circuit principal de commutació dels transistors bipolars amplifiquen, convertir i generar senyals d'entrada i l'interruptor de circuits.