Χαρακτηριστικά των διπολικών τρανζίστορ

Στο τέλος του προηγούμενου μέρους του άρθρου, έγινε μια "ανακάλυψη". Η σημασία του είναι ότι ένα μικρό ρεύμα βάσης ελέγχει ένα μεγάλο ρεύμα συλλέκτη. Αυτή είναι ακριβώς η κύρια ιδιότητα. τρανζίστορ, την ικανότητά του να ενισχύει τα ηλεκτρικά σήματα. Για να συνεχίσουμε την περαιτέρω αφήγηση, είναι απαραίτητο να καταλάβουμε πόσο μεγάλη είναι η διαφορά αυτών των ρευμάτων και πώς γίνεται αυτός ο έλεγχος.

Για να θυμηθούμε καλύτερα τι λέγεται, το Σχήμα 1 δείχνει ένα τρανζίστορ n-p-n με τροφοδοτικά ισχύος για τα κυκλώματα βάσης και συλλέκτη που συνδέονται με αυτό. Αυτό το σχέδιο έχει ήδη προβληθεί. στο προηγούμενο μέρος του άρθρου.

Μια μικρή παρατήρηση: όλα όσα λέγονται για το τρανζίστορ της δομής n-p-n είναι αρκετά αληθινά για το τρανζίστορ p-n-p. Μόνο στην περίπτωση αυτή θα πρέπει να αντιστραφεί η πολικότητα των πηγών ενέργειας. Και στην ίδια την περιγραφή, τα "ηλεκτρόνια" πρέπει να αντικαθίστανται με "τρύπες", οπουδήποτε συμβαίνουν. Αλλά σήμερα, τα τρανζίστορ της n-p-n δομής είναι πιο σύγχρονα, πιο απαιτητικά, επομένως, είναι κυρίως αυτά που τους λένε.

Σχήμα 1

Τρανζίστορ χαμηλής ισχύος. Τάσεις και ρεύματα

Η τάση που εφαρμόζεται στη διακλάδωση του πομπού (όπως συνήθως ονομάζεται διασταύρωση βάσης-εκπομπού) είναι χαμηλή για τα τρανζίστορ χαμηλής ισχύος, που δεν υπερβαίνει το 0,2 ... 0,7V, γεγονός που επιτρέπει τη δημιουργία ρεύματος αρκετών δεκάδων microamps στο κύκλωμα βάσης. Το βασικό ρεύμα έναντι της τάσης βάσης - πομπού καλείται χαρακτηριστικό εισόδου τρανζίστορ, η οποία αφαιρείται σε σταθερή τάση συλλέκτη.

Μια τάση της τάξης των 5 ... 10 V εφαρμόζεται στη σύνδεση συλλέκτη ενός τρανζίστορ χαμηλής ισχύος (αυτό είναι για την έρευνά μας), αν και μπορεί να είναι περισσότερο. Σε τέτοιες τάσεις, το ρεύμα συλλέκτη μπορεί να είναι από 0,5 έως μερικές δεκάδες milliamps. Λοιπόν, ακριβώς στο πλαίσιο του άρθρου θα περιοριστούμε σε τέτοιες ποσότητες, αφού πιστεύεται ότι το τρανζίστορ είναι χαμηλής ισχύος.

Χαρακτηριστικά μετάδοσης

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, ένα μικρό ρεύμα βάσης ελέγχει ένα μεγάλο ρεύμα συλλέκτη, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι το ρεύμα βάσης στο γράφημα υποδεικνύεται σε μικροσκοπικά και το ρεύμα συλλέκτη σε milliamps.

Σχήμα 2

Εάν παρακολουθείτε προσεκτικά τη συμπεριφορά της καμπύλης, μπορείτε να δείτε ότι για όλα τα σημεία του γραφήματος ο λόγος του ρεύματος συλλέκτη προς το ρεύμα βάσης είναι ο ίδιος. Για αυτό, αρκεί να δώσουμε προσοχή στα σημεία Α και Β, για τα οποία ο λόγος του ρεύματος συλλέκτη προς το ρεύμα βάσης είναι ακριβώς 50. Αυτό θα είναι το ΤΡΕΧΟΝ ΑΚΚΕΛ. h21e - τρέχον κέρδος.

h21e = Ik / Ib.

Γνωρίζοντας αυτή την αναλογία, δεν είναι δύσκολο να υπολογίσουμε το ρεύμα συλλέκτη Ik = Ib * h21e

Σε καμία περίπτωση δεν νομίζετε ότι το κέρδος όλων των τρανζίστορ είναι ακριβώς 50, όπως στο σχήμα 2. Στην πραγματικότητα, ανάλογα με τον τύπο του τρανζίστορ, κυμαίνεται από μονάδες έως αρκετές εκατοντάδες ακόμη και χιλιάδες!

Αν πρέπει να γνωρίζετε το κέρδος για ένα συγκεκριμένο τρανζίστορ που βρίσκεται στο τραπέζι σας, τότε αυτό είναι πολύ απλό: τα σύγχρονα πολύμετρα, κατά κανόνα, έχουν έναν τρόπο μέτρησης του h21e. Στη συνέχεια, θα εξηγήσουμε τον τρόπο προσδιορισμού του κέρδους χρησιμοποιώντας ένα συμβατικό αμπερόμετρο.

Η εξάρτηση του ρεύματος συλλέκτη από το ρεύμα βάσης (Εικόνα 2) καλείται απόκριση τρανζίστορ. Το σχήμα 3 δείχνει μια οικογένεια χαρακτηριστικών μεταφοράς ενός τρανζίστορ όταν ενεργοποιείται σύμφωνα με ένα κύκλωμα με ΟΕ. Χαρακτηριστικά λαμβάνονται σε σταθερή τάση συλλέκτη-εκπομπού.

Σχήμα 3. Η οικογένεια χαρακτηριστικών μεταφοράς του τρανζίστορ, όταν ενεργοποιείται σύμφωνα με το σχήμα με την ΟΕ

Αν κοιτάξετε πιο προσεκτικά αυτή την οικογένεια, μπορείτε να συναγάγετε αρκετά συμπεράσματα.Πρώτον, το χαρακτηριστικό μεταφοράς είναι μη γραμμικό, είναι καμπύλη (αν και υπάρχει γραμμικό τμήμα στη μέση της καμπύλης). Είναι αυτή η καμπύλη που οδηγεί σε μη γραμμικές παραμορφώσεις αν το τρανζίστορ χρησιμοποιείται για να ενισχύσει ένα σήμα, για παράδειγμα, ένα ήχο. Συνεπώς, είναι απαραίτητο να μετατοπίζεται το σημείο λειτουργίας του τρανζίστορ σε γραμμικό τμήμα του χαρακτηριστικού.

Δεύτερον, τα χαρακτηριστικά που λαμβάνονται σε διαφορετικές τάσεις Uke1 και Uke2 είναι ισοδύναμα (ισαπέχουν μεταξύ τους). Αυτό μας επιτρέπει να συμπεράνουμε ότι το κέρδος του τρανζίστορ (που καθορίζεται από τη γωνία της καμπύλης στον άξονα συντεταγμένων) δεν εξαρτάται από την τάση του συλλέκτη-εκπομπού.

Τρίτον, τα χαρακτηριστικά δεν αρχίζουν από την αρχή. Αυτό υποδηλώνει ότι ακόμη και σε μηδενικό ρεύμα βάσης, ορισμένα ρεύματα ρέουν μέσω του συλλέκτη. Αυτό είναι ακριβώς το αρχικό ρεύμα, το οποίο περιγράφηκε στο προηγούμενο μέρος του άρθρου. Το αρχικό ρεύμα και για τις δύο καμπύλες είναι διαφορετικό, πράγμα που δείχνει ότι εξαρτάται από την τάση στον συλλέκτη.

Πώς να αφαιρέσετε το χαρακτηριστικό μεταφοράς

Ο ευκολότερος τρόπος για να αφαιρέσετε αυτό το χαρακτηριστικό είναι αν ενεργοποιήσετε το τρανζίστορ σύμφωνα με το κύκλωμα που φαίνεται στο σχήμα 4.

Σχήμα 4

Περιστρέφοντας το κουμπί του ποτενσιόμετρου R, μπορείτε να αλλάξετε ένα πολύ μικρό ρεύμα βάσης Ib, το οποίο θα οδηγήσει σε αναλογική αλλαγή στο μεγάλο ρεύμα συλλέκτη Ik. Μια τέτοια "δημιουργική" διαδικασία, όπως η περιστροφή του ποτενσιόμετρου, δείχνει ακούσια: "Είναι δυνατόν να αυτοματοποιηθεί αυτή η διαδικασία στρέψης του κομβίου;" Αποδεικνύεται ότι μπορείτε.

Για να γίνει αυτό, αντί για ένα ποτενσιόμετρο, αρκεί να συνδέσετε μια πηγή εναλλασσόμενης τάσης, για παράδειγμα, ένα μικρόφωνο άνθρακα, ένα ταλαντευόμενο κύκλωμα κεραίας ή έναν ανιχνευτή ενός δέκτη, από τις μπαταρίες EB-e σε σειρά. Στη συνέχεια αυτή η εναλλασσόμενη τάση θα ελέγχει το ρεύμα συλλέκτη του τρανζίστορ, όπως φαίνεται στο σχήμα 5.

Σχήμα 5

Σε αυτό το κύκλωμα, η μπαταρία EB-e λειτουργεί ως πηγή πόλωσης για το σημείο λειτουργίας του τρανζίστορ και το σήμα τάσης AC θα ενισχυθεί. Αν εφαρμόσετε ένα εναλλασσόμενο σήμα, για παράδειγμα ένα ημιτονοειδές, χωρίς προκατάληψη, τότε τα θετικά μισά-κύκλοι θα ανοίξουν το τρανζίστορ, και ίσως ακόμη και να ενισχυθούν.

Αλλά οι αρνητικοί ημι-κύκλοι κλείνουν απλά το τρανζίστορ, έτσι όχι μόνο δεν θα ενισχύσουν, αλλά ούτε θα περάσουν από το τρανζίστορ. Είναι περίπου το ίδιο σαν να συνδέετε το μεγάφωνο με μια δίοδο: αντί για ευχάριστη μουσική και φωνές, ακούτε παράξενες κουδουνίστρες.

Αλλά αρκετά συχνά ενισχύουν το συνεχές ρεύμα, ενώ το τρανζίστορ λειτουργεί σε λειτουργία κλειδιού, όπως ένα ρελέ. Αυτή η εφαρμογή βρίσκεται συχνότερα στα ψηφιακά κυκλώματα. Στο επόμενο άρθρο, με το βασικό τρόπο λειτουργίας, ως το πιο απλό και κατανοητό, θα αρχίσουμε να εξετάζουμε τους διάφορους τρόπους λειτουργίας του τρανζίστορ.

Κυκλώματα μεταγωγής τρανζίστορ

Εικόνα 6. Κυκλώματα μεταγωγής τρανζίστορ

Μέχρι τώρα, σε όλες τις μορφές, ο τρανζίστορ εμφανίστηκε μπροστά μας ως τρία τετράγωνα με τα γράμματα n και p. Στο σχήμα 6α, το τρανζίστορ παρουσιάζεται όπως σε ένα πραγματικό ηλεκτρικό κύκλωμα. Η πολικότητα της σύνδεσης τάσης, τα ονόματα των ηλεκτροδίων, τα ρεύματα βάσης και εκπομπού εμφανίζονται αμέσως. Και στο Σχήμα 6b, με τη μορφή ενός σχεδιασμού δύο διόδων, που είναι συχνά που χρησιμοποιείται κατά τη δοκιμή ενός τρανζίστορ με ένα πολύμετρο.