Kenmerken van bipolaire transistoren

Helemaal aan het einde van het vorige deel van het artikel werd een 'ontdekking' gedaan. De betekenis ervan is dat een kleine basisstroom een ​​grote collectorstroom regelt. Dit is precies het hoofdbezit. transistor, zijn vermogen om elektrische signalen te versterken. Om door te gaan met het verdere verhaal, is het noodzakelijk om te begrijpen hoe groot het verschil van deze stromingen is en hoe deze controle optreedt.

Om beter te herinneren wat er wordt besproken, toont figuur 1 een n-p-n transistor met voedingen voor de basis en collectorcircuits die erop zijn aangesloten. Deze tekening is al getoond. in het vorige deel van het artikel.

Een kleine opmerking: alles wat wordt verteld over de transistor van de n-p-n-structuur is helemaal waar voor de p-n-p-transistor. Alleen in dit geval moet de polariteit van de stroombronnen worden omgekeerd. En in de beschrijving zelf moeten "elektronen" worden vervangen door "gaten", waar ze ook voorkomen. Maar op dit moment zijn transistoren van de n-p-n-structuur moderner, meer gevraagd, daarom wordt het vooral over hen verteld.

Figuur 1

Laag vermogen transistor. Spanningen en stromingen

De spanning die op de emitterovergang wordt aangelegd (zoals de basis-emitterovergang gewoonlijk wordt genoemd) is laag voor laagvermogen transistors, niet meer dan 0,2 ... 0,7 V, waardoor een stroom van enkele tientallen microampère in de basisschakeling kan worden gecreëerd. Basisstroom versus basisspanning - zender wordt genoemd transistor ingangskarakteristiek, die wordt verwijderd met een vaste collectorspanning.

Een spanning in de orde van 5 ... 10 V wordt aangelegd op de collectorverbinding van een laagvermogenstransistor (dit is voor ons onderzoek), hoewel het meer kan zijn. Bij dergelijke spanningen kan de collectorstroom 0,5 tot enkele tientallen milliampère zijn. Welnu, alleen binnen het kader van het artikel zullen we ons beperken tot dergelijke hoeveelheden, omdat wordt aangenomen dat de transistor een laag vermogen heeft.

Transmissiekarakteristieken

Zoals hierboven vermeld, regelt een kleine basisstroom een ​​grote collectorstroom, zoals weergegeven in figuur 2. Opgemerkt moet worden dat de basisstroom op de grafiek wordt aangegeven in microamps en de collectorstroom in milliampère.

Figuur 2

Als u het gedrag van de curve nauwlettend in de gaten houdt, kunt u zien dat voor alle punten in de grafiek de verhouding tussen de collectorstroom en de basisstroom hetzelfde is. Om dit te doen, is het voldoende om aandacht te besteden aan de punten A en B, waarvoor de verhouding van de collectorstroom tot de basisstroom precies 50 is. Dit is de HUIDIGE VERSNELLING, aangegeven door het symbool h21e - stroomversterking.

h21e = Ik / Ib.

Met het kennen van deze verhouding is het niet moeilijk om de collectorstroom Ik = Ib * h21e te berekenen

Maar in geen geval moet je denken dat de versterking van alle transistoren precies 50 is, zoals in figuur 2. In feite varieert deze, afhankelijk van het type transistor, van eenheden tot enkele honderden en zelfs duizenden!

Als u de versterking moet weten voor een specifieke transistor die op uw tafel ligt, dan is dit vrij eenvoudig: moderne multimeters hebben in de regel een meetmodus van h21e. Vervolgens zullen we uitleggen hoe u de versterking kunt bepalen met behulp van een conventionele ampèremeter.

De afhankelijkheid van de collectorstroom van de basisstroom (figuur 2) wordt genoemd transistor reactie. Figuur 3 toont een familie van overdrachtskarakteristieken van een transistor wanneer deze is ingeschakeld volgens een circuit met OE. Kenmerken worden genomen bij een vaste collector-emitterspanning.

Figuur 3. De familie van overdrachtskarakteristieken van de transistor, wanneer deze is ingeschakeld volgens het schema met OE

Als je deze familie goed bekijkt, kun je verschillende conclusies trekken.Ten eerste is de overdrachtskarakteristiek niet-lineair, het is een curve (hoewel er een lineaire doorsnede in het midden van de curve is). Het is deze curve die tot niet-lineaire vervormingen leidt als de transistor wordt gebruikt om een ​​signaal te versterken, bijvoorbeeld een audio-signaal. Daarom is het noodzakelijk om het werkpunt van de transistor te "verschuiven" naar een lineair gedeelte van de karakteristiek.

Ten tweede zijn de karakteristieken genomen bij verschillende spanningen Uke1 en Uke2 op gelijke afstand (op gelijke afstand van elkaar). Hiermee kunnen we concluderen dat de versterking van de transistor (bepaald door de hoek van de curve met de coördinaatas) niet afhankelijk is van de collector-emitterspanning.

Ten derde beginnen kenmerken niet bij de oorsprong. Dit suggereert dat zelfs bij nul basisstroom enige stroom door de collector stroomt. Dit is precies de initiële stroom die werd beschreven in het vorige deel van het artikel. De startstroom voor beide curven is verschillend, wat aangeeft dat deze afhankelijk is van de spanning op de collector.

Hoe de overdrachtskarakteristiek te verwijderen

De eenvoudigste manier om deze eigenschap te verwijderen is als u de transistor inschakelt volgens het circuit dat wordt weergegeven in Afbeelding 4.

Figuur 4

Door aan de knop van de potentiometer R te draaien, kunt u een zeer kleine basisstroom Ib veranderen, wat zal leiden tot een evenredige verandering in de grote collectorstroom Ik. Zo'n 'creatief' proces als de rotatie van de knop van een potentiometer onwillekeurig suggereert: 'Is het mogelijk om dit torsieproces op een of andere manier te automatiseren?' Het blijkt dat je dat kunt.

Om dit te doen, volstaat in plaats van een potentiometer een alternerende spanningsbron, bijvoorbeeld een koolstofmicrofoon, een oscillerend circuit van een antenne of een detector van een ontvanger, van de EB-e-batterijen in serie. Dan zal deze wisselspanning de collectorstroom van de transistor regelen, zoals weergegeven in figuur 5.

Figuur 5

In dit circuit fungeert de EB-e-batterij als een voorspanningsbron voor het werkpunt van de transistor en wordt het AC-spanningssignaal versterkt. Als je een alternerend signaal toepast, bijvoorbeeld een sinusoïde, zonder voorspanning, dan zullen de positieve halve cycli de transistor openen en mogelijk zelfs versterken.

Maar de negatieve halve perioden dat de transistor eenvoudig is gesloten, zal dus niet alleen niet versterken, maar zelfs niet door de transistor gaan. Het is ongeveer hetzelfde als wanneer u de luidspreker via een diode aansluit: in plaats van aangename muziek en stemmen, kunt u onbegrijpelijk piepen horen.

Maar vaak versterken ze gelijkstroom, terwijl de transistor in een sleutelfunctie werkt, zoals een relais. Deze toepassing wordt meestal gevonden in digitale circuits. In het volgende artikel, met de sleutelmodus, als de eenvoudigste en meest begrijpelijke, zullen we de verschillende werkingsmodi van de transistor gaan overwegen.

Transistor schakelcircuits

Figuur 6. Transistor schakelcircuits

Tot nu toe verscheen de transistor in alle figuren als drie vierkanten met de letters n en p. In figuur 6a is de transistor weergegeven als in een echt elektrisch circuit. De polariteit van de spanningsverbinding, de namen van de elektroden, de basis- en emitterstromen worden onmiddellijk getoond. En in figuur 6b, in de vorm van een ontwerp van twee diodes, wat vaak het geval is gebruikt bij het testen van een transistor met een multimeter.