Características de los transistores bipolares.

Al final de la parte anterior del artículo se hizo un "descubrimiento". Su significado es que una corriente de base pequeña controla una corriente de colector grande. Esta es precisamente la propiedad principal. transistor, su capacidad para amplificar señales eléctricas. Para continuar con la narración adicional, es necesario comprender qué tan grande es la diferencia de estas corrientes y cómo ocurre este control.

Para recordar mejor lo que se está discutiendo, la Figura 1 muestra un transistor n-p-n con fuentes de alimentación para los circuitos de base y colector conectados a él. Este dibujo ya se ha mostrado. en la parte anterior del artículo.

Una pequeña observación: todo lo que se cuenta sobre el transistor de la estructura n-p-n es bastante cierto para el transistor p-n-p. Solo en este caso se debe invertir la polaridad de las fuentes de energía. Y en la descripción misma, los "electrones" deben reemplazarse por "agujeros", donde sea que ocurran. Pero en la actualidad, los transistores de la estructura n-p-n son más modernos, más demandados, por lo tanto, se trata principalmente de ellos.

Figura 1

Transistor de baja potencia. Tensiones y corrientes

El voltaje aplicado a la unión del emisor (como se suele llamar a la unión base-emisor) es bajo para los transistores de baja potencia, no más de 0.2 ... 0.7V, lo que permite crear una corriente de varias decenas de microamperios en el circuito base. Corriente base versus voltaje base: el emisor se llama característica de entrada del transistor, que se elimina con un voltaje de colector fijo.

Se aplica un voltaje del orden de 5 ... 10 V a la unión del colector de un transistor de baja potencia (esto es para nuestra investigación), aunque puede ser más. A tales voltajes, la corriente del colector puede ser de 0.5 a varias decenas de miliamperios. Bueno, solo en el marco del artículo nos limitaremos a tales cantidades, ya que se cree que el transistor es de baja potencia.

Características de transmisión

Como se mencionó anteriormente, una corriente de base pequeña controla una corriente de colector grande, como se muestra en la Figura 2. Cabe señalar que la corriente de base en el gráfico se indica en microamperios, y la corriente de colector en miliamperios.

Figura 2

Si monitorea cuidadosamente el comportamiento de la curva, puede ver que para todos los puntos en el gráfico, la relación entre la corriente del colector y la corriente base es la misma. Para hacer esto, es suficiente prestar atención a los puntos A y B, para los cuales la relación de la corriente del colector a la corriente base es exactamente 50. Esta será la ACELERACIÓN ACTUAL, indicada por el símbolo h21e - ganancia actual.

h21e = Ik / Ib.

Conociendo esta relación, no es difícil calcular la corriente del colector Ik = Ib * h21e

Pero en ningún caso debería pensar que la ganancia de todos los transistores es exactamente 50, como en la Figura 2. De hecho, dependiendo del tipo de transistor, ¡varía de unidades a varios cientos e incluso miles!

Si necesita conocer la ganancia para un transistor específico que se encuentra en su mesa, entonces esto es bastante simple: los multímetros modernos, como regla, tienen un modo de medición de h21e. A continuación, explicaremos cómo determinar la ganancia usando un amperímetro convencional.

La dependencia de la corriente del colector de la corriente base (Figura 2) se llama respuesta transistor. La Figura 3 muestra una familia de características de transferencia de un transistor cuando se enciende de acuerdo con un circuito con OE. Las características se toman a un voltaje fijo colector-emisor.

Figura 3. La familia de características de transferencia del transistor, cuando se enciende de acuerdo con el esquema con OE

Si observa a esta familia más de cerca, puede sacar varias conclusiones.En primer lugar, la característica de transferencia no es lineal, es una curva (aunque hay una sección lineal en el medio de la curva). Es esta curva la que conduce a distorsiones no lineales si el transistor se usa para amplificar una señal, por ejemplo, una de audio. Por lo tanto, tenemos que "desplazar" el punto de operación del transistor a una porción lineal de la característica.

En segundo lugar, las características tomadas a diferentes voltajes Uke1 y Uke2 son equidistantes (equidistantes entre sí). Esto nos permite concluir que la ganancia del transistor (determinada por el ángulo de la curva al eje de coordenadas) no depende del voltaje del colector-emisor.

En tercer lugar, las características no comienzan en el origen. Esto sugiere que incluso con una corriente base cero, parte de la corriente fluye a través del colector. Esta es exactamente la corriente inicial, que se describió en la parte anterior del artículo. La corriente inicial para ambas curvas es diferente, lo que indica que depende del voltaje en el colector.

Cómo eliminar la característica de transferencia

La forma más fácil de eliminar esta característica es si enciende el transistor de acuerdo con el circuito que se muestra en la Figura 4.

Figura 4

Al girar la perilla del potenciómetro R, puede cambiar una corriente base Ib muy pequeña, lo que conducirá a un cambio proporcional en la corriente de colector grande Ik. Un proceso tan "creativo" como la rotación de la perilla del potenciómetro sugiere involuntariamente: "¿Es posible automatizar este proceso de torsión de la perilla de alguna manera?" Resulta que puedes.

Para hacer esto, en lugar de un potenciómetro, es suficiente conectar una fuente de voltaje alterna, por ejemplo, un micrófono de carbono, un circuito oscilante de una antena o un detector de un receptor, de las baterías EB-e en serie. Entonces este voltaje alterno controlará la corriente del colector del transistor, como se muestra en la Figura 5.

Figura 5

En este circuito, la batería EB-e actúa como una fuente de polarización para el punto de funcionamiento del transistor, y la señal de voltaje de CA se amplificará. Si aplica una señal alterna, por ejemplo, una sinusoide, sin sesgo, los semiciclos positivos abrirán el transistor y posiblemente incluso amplificarán.

Pero los medios períodos negativos del transistor simplemente están cerrados, por lo que no solo no se amplificará, sino que incluso no pasará por el transistor. Es casi lo mismo que si conectaras el altavoz a través de un diodo: en lugar de música y voces agradables, puedes escuchar ruidos extraños.

Pero a menudo amplifican la corriente continua, mientras que el transistor funciona en un modo clave, como un relé. Esta aplicación se encuentra con mayor frecuencia en los circuitos digitales. En el próximo artículo, es con el modo clave, como el más simple y más comprensible, que comenzaremos a considerar los diversos modos de operación del transistor.

Circuitos de conmutación de transistores

Figura 6. Circuitos de conmutación de transistores

Hasta ahora, en todas las figuras, el transistor apareció ante nosotros como tres cuadrados con las letras ny p. En la Figura 6a, el transistor se muestra como en un circuito eléctrico real. La polaridad de la conexión de voltaje, los nombres de los electrodos, la base y las corrientes del emisor se muestran de inmediato. Y en la Figura 6b, en forma de un diseño de dos diodos, que a menudo es se usa cuando se prueba un transistor con un multímetro.