Caracteristicile tranzistoarelor bipolare

La sfârșitul părții anterioare a articolului, a fost făcută o „descoperire”. Sensul său este că un mic curent de bază controlează un curent de colector mare. Aceasta este tocmai proprietatea principală. tranzistor, capacitatea sa de a amplifica semnalele electrice. Pentru a continua povestirea, este necesar să înțelegem cât de mare este diferența acestor curenți și cum se produce acest control.

Pentru a aminti mai bine ce se discută, Figura 1 arată un tranzistor n-p-n cu surse de alimentare pentru circuitele de bază și de colecție conectate la acesta. Acest desen a fost deja arătat. în partea anterioară a articolului.

O mică remarcă: tot ceea ce se spune despre tranzistorul structurii n-p-n este destul de adevărat pentru tranzistorul p-n-p. Doar în acest caz polaritatea surselor de alimentare trebuie inversată. Și în descrierea în sine, „electronii” ar trebui înlocuiți cu „găuri”, oriunde apar. În prezent, tranzistoarele structurii n-p-n sunt mai moderne, mai solicitate, prin urmare, este vorba mai ales despre acestea.

Figura 1

Tranzistor de putere mică. Tensiuni și curenți

Tensiunea aplicată la joncțiunea emițătorului (așa cum este denumită în mod obișnuit joncțiunea emițătorului de bază) este scăzută pentru tranzistoarele cu putere mică, nu mai mult de 0,2 ... 0,7V, ceea ce permite crearea unui curent de câteva zeci de microampe în circuitul de bază. Curent de bază față de tensiune de bază - se numește emițător caracteristică de intrare a tranzistorului, care este îndepărtat la o tensiune de colector fixă.

O tensiune de ordinul 5 ... 10 V se aplică la joncțiunea colector a unui tranzistor cu putere mică (aceasta este pentru cercetarea noastră), deși poate fi mai mult. La astfel de tensiuni, curentul colectorului poate fi de la 0,5 până la câteva zeci de milimetri. Ei bine, tocmai în cadrul articolului ne vom limita la astfel de cantități, deoarece se crede că tranzistorul este cu putere redusă.

Caracteristici de transmisie

Așa cum am menționat mai sus, un curent de bază mic controlează un curent de colector mare, așa cum se arată în figura 2. Trebuie menționat că curentul de bază de pe grafic este indicat în microampe, iar curentul de colector în milimetri.

Figura 2

Dacă monitorizați cu atenție comportamentul curbei, puteți vedea că pentru toate punctele din grafic raportul dintre curentul colectorului și curentul de bază este același. Pentru a face acest lucru, este suficient să acordați atenție punctelor A și B, pentru care raportul dintre curentul colectorului și curentul de bază este exact 50. Acesta va fi ACCELERAREA ACTUALĂ, indicată prin simbol h21e - câștig curent.

h21e = Ik / Ib.

Cunoscând acest raport, nu este dificil să calculăm curentul colectorului Ik = Ib * h21e

Dar în niciun caz nu trebuie să credeți că câștigul tuturor tranzistoarelor este exact 50, ca în figura 2. De fapt, în funcție de tipul tranzistorului, acesta variază de la unități la câteva sute și chiar mii!

Dacă trebuie să știți câștigul pentru un tranzistor specific care se află pe masa dvs., atunci este destul de simplu: multimetrele moderne, de regulă, au un mod de măsurare h21e. În continuare, vă vom explica cum să determinați câștigul folosind un ampermetru convențional.

Dependența curentului colectorului de curentul de bază (figura 2) este numită răspunsul tranzistorului. Figura 3 prezintă o familie de caracteristici de transfer ale unui tranzistor atunci când este pornit conform unui circuit cu OE. Caracteristicile sunt luate la o tensiune fixă ​​de colector-emițător.

Figura 3. Familia de caracteristici de transfer ale tranzistorului, atunci când este pornit conform schemei cu OE

Dacă priviți mai bine această familie, puteți trage mai multe concluzii.În primul rând, caracteristica de transfer este neliniară, este o curbă (deși în mijlocul curbei există o secțiune liniară). Această curbă este cea care duce la distorsiuni neliniare dacă tranzistorul este utilizat pentru a amplifica un semnal, de exemplu, unul audio. Prin urmare, este necesar să „mutați” punctul de operare al tranzistorului către o porțiune liniară a caracteristicii.

În al doilea rând, caracteristicile luate la diferite tensiuni Uke1 și Uke2 sunt echidistante (echidistante unele de altele). Acest lucru ne permite să concluzionăm că câștigul tranzistorului (determinat de unghiul curbei față de axa de coordonate) nu depinde de tensiunea colector-emițător.

În al treilea rând, caracteristicile nu încep de la origine. Acest lucru sugerează că, chiar și la curentul de bază zero, un anumit curent curge prin colector. Acesta este exact curentul inițial, care a fost descris în partea anterioară a articolului. Curentul inițial pentru ambele curbe este diferit, ceea ce indică faptul că depinde de tensiunea de pe colector.

Cum se elimină caracteristica de transfer

Cel mai simplu mod de a elimina această caracteristică este dacă porniți tranzistorul în conformitate cu circuitul prezentat în figura 4.

Figura 4

Prin rotirea butonului potențiometrului R, se poate schimba un curent de bază foarte mic Ib, ceea ce va conduce, de asemenea, la o schimbare proporțională a curentului de colector mare Ik. Un astfel de proces „creativ”, așa cum sugerează involuntar rotirea butonului potențiometrului: „Este posibil să automatizăm cumva acest proces de torsiune al butonului?” Se dovedește că poți.

Pentru a face acest lucru, în loc de potențiometru, este suficient să conectați o sursă de tensiune alternativă, de exemplu, un microfon de carbon, un circuit oscilant al unei antene sau un detector al unui receptor, de la bateriile EB-e din serie. Apoi, această tensiune alternativă va controla curentul colector al tranzistorului, așa cum se arată în figura 5.

Figura 5

În acest circuit, bateria EB-e acționează ca o sursă de părtinire pentru punctul de operare al tranzistorului, iar semnalul de tensiune alternativă va fi amplificat. Dacă aplicați un semnal alternativ, de exemplu un sinusoid, fără părtinire, atunci semiciclele pozitive vor deschide tranzistorul și, eventual, chiar se vor amplifica.

Dar semiciclurile negative pur și simplu închid tranzistorul, astfel încât acestea nu numai că nu vor amplifica, dar nu vor trece nici măcar prin tranzistor. Este cam la fel ca și când conectați difuzorul printr-o diodă: în loc de muzică și voci plăcute, puteți auzi zgârieturi ciudate.

Dar destul de des amplifică curent continuu, în timp ce tranzistorul funcționează într-un mod cheie, ca un releu. Această aplicație se găsește cel mai adesea în circuitele digitale. În articolul următor, cu modul cheie, ca cel mai simplu și mai de înțeles, vom începe să luăm în considerare diferitele moduri de funcționare ale tranzistorului.

Circuite de comutare a tranzistorului

Figura 6. Circuite de comutare a tranzistorului

Până acum, în toate figurile, tranzistorul apărea înaintea noastră ca trei pătrate cu literele n și p. În figura 6a, tranzistorul este prezentat ca într-un circuit electric real. Sunt afișate imediat polaritatea conexiunii de tensiune, numele electrozilor, curenții de bază și emițător. Și în figura 6b, sub forma unui design de două diode, care este adesea utilizat la testarea unui tranzistor cu un multimetru.