Режим работы транзистора в схеме усилительного каскада.
Активный режим работы транзистора
Биполярный транзистор
Вы не можете посетить текущую страницу потому, что: В процессе обработки вашего запроса произошла ошибка. Пожалуйста, попробуйте одну из следующих страниц: Домашняя страница Если у вас возникли сложности, пожалуйста, свяжитесь с Администратором этого сайта.
Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. TM Feed Хабрахабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Geektimes Публикации Пользователи Хабы Компании Песочница. Предисловие Поскольку тема транзисторов весьма и весьма обширна, то посвященных им статей будет две: Транзистор, как и диод, основан на явлении p-n перехода. Желающие могут освежить в памяти физику протекающих в нем процессов здесь или здесь. Необходимые пояснения даны, переходим к сути. Определение и история Транзистор — электронный полупроводниковый прибор, в котором ток в цепи двух электродов управляется третьим электродом. И это была, без преувеличения, революция в электронике. Очень быстро транзисторы заменили вакуумные лампы в различных электронных устройствах. В связи с этим возросла надежность таких устройств и намного уменьшились их размеры. Если отвлечься от физики процессов, то современный транзистор тоже можно представить как сопротивление, зависящее от подаваемого на него сигнала. В чем же отличие между полевыми и биполярными транзисторами? Ответ заложен в самих их названиях. А в полевом он же униполярный — или электроны, или дырки. Также эти типы транзисторов разнятся по областям применения. Биполярные используются в основном в аналоговой технике, а полевые — в цифровой. Основные характеристики Биполярный транзистор состоит из трех областей: В зависимости от типа проводимости этих областей, выделяют n-p-n и p-n-p транзисторы. Обычно область коллектора шире, чем эмиттера. Базу изготавливают из слаболегированного полупроводника из-за чего она имеет большое сопротивление и делают очень тонкой. Поскольку площадь контакта эмиттер-база получается значительно меньше площади контакта база-коллектор, то поменять эмиттер и коллектор местами с помощью смены полярности подключения нельзя. Таким образом, транзистор относится к несимметричным устройствам. Прежде, чем рассматривать физику работы транзистора, обрисуем общую задачу. Она заключаются в следующем: Ток коллектора будет меняться в зависимости от изменения тока базы. Рассмотрим p-n переходы транзистора. В активном режиме работы транзистора первый из них подключается с прямым, а второй — с обратным смещениями. Что же при этом происходит на p-n переходах? Для большей определенности будем рассматривать n-p-n транзистор. Там они частично рекомбинируют с дырками, но б о льшая их часть из-за малой толщины базы и ее слабой легированности успевает добежать до перехода база-коллектор. Который, как мы помним, включен с обратным смещением. А поскольку в базе электроны — неосновные носители заряда, то электирическое поле перехода помогает им преодолеть его. Таким образом, ток коллетора получается лишь немного меньше тока эмиттера. А теперь следите за руками. Если увеличить ток базы, то переход ЭБ откроется сильнее, и между эмиттером и коллектором сможет проскочить больше электронов. А поскольку ток коллектора изначально больше тока базы, то это изменение будет весьма и весьма заметно. Таким образом, произойдет усиление слабого сигнала, поступившего на базу. Помню, моей одногрупнице принцип работы биполярного транзистора объясняли на примере водопроводного крана. Вода в нем — ток коллектора, а управляющий ток базы — то, насколько мы поворачиваем ручку. Достаточно небольшого усилия управляющего воздействия , чтобы поток воды из крана увеличился. Помимо рассмотренных процессов, на p-n переходах транзистора может происходить еще ряд явлений. Например, при сильном увеличении напряжения на переходе база-коллектор может начаться лавинное размножение заряда из-за ударной ионизации. А вкупе с туннельным эффектом это даст сначала электрический, а затем с возрастанием тока и тепловой пробой. Однако, тепловой пробой в транзисторе может наступить и без электрического то есть без повышения коллекторного напряжения до пробивного. Для этого будет достаточно одного чрезмерного тока через коллектор. Еще одно явления связано с тем, что при изменении напряжений на коллекторном и эмиттерном переходах меняется их толщина. При этом область базы исчезает, и транзистор перестает нормально работать. Коллекторный ток транзистора в нормальном активном режиме работы транзистора больше тока базы в определенное число раз. Это число называется коэффициентом усиления по току и является одним из основных параметров транзистора. Если транзистор включается без нагрузки на коллектор, то при постоянном напряжении коллектор-эмиттер отношение тока коллектора к току базы даст статический коэффициент усиления по току. Он может равняться десяткам или сотням единиц, но стоит учитывать тот факт, что в реальных схемах этот коэффициент меньше из-за того, что при включении нагрузки ток коллектора закономерно уменьшается. Вторым немаловажным параметром является входное сопротивление транзистора. Согласно закону Ома, оно представляет собой отношение напряжения между базой и эмиттером к управляющему току базы. Чем оно больше, тем меньше ток базы и тем выше коэффициент усиления. Третий параметр биполярного транзистора — коэффициент усиления по напряжению. Он равен отношению амплитудных или действующих значений выходного эмиттер-коллектор и входного база-эмиттер переменных напряжений. Поскольку первая величина обычно очень большая единицы и десятки вольт , а вторая — очень маленькая десятые доли вольт , то этот коэффициент может достигать десятков тысяч единиц. Стоит отметить, что каждый управляющий сигнал базы имеет свой коэффициент усиления по напряжению. Также транзисторы имеют частотную характеристику , которая характеризует способность транзистора усиливать сигнал, частота которого приближается к граничной частоте усиления. Дело в том, что с увеличением частоты входного сигнала коэффициент усиления снижается. Это происходит из-за того, что время протекания основных физических процессов время перемещения носителей от эмиттера к коллектору, заряд и разряд барьерных емкостных переходов становится соизмеримым с периодом изменения входного сигнала. Частота, на которой это происходит, и называется граничной. Также параметрами биполярного транзистора являются: Она показывает то, как течет ток в данном транзисторе. Режимы работы биполярного транзистора Рассмотренный выше вариант представляет собой нормальный активный режим работы транзистора. Здесь открыт переход БК, а ЭБ наоборот закрыт. Усилительные свойства в этом режиме, естественно, хуже некуда, поэтому транзисторы в этом режиме используются очень редко. Из-за возникающей избыточности носителей заряда сопротивление базы и p-n переходов уменьшается. Поэтому цепь, содержащую транзистор в режиме насыщения можно считать короткозамкнутой, а сам этот радиоэлемент представлять в виде эквипотенциальной точки. Оба перехода транзистора закрыты, то есть ток основных носителей заряда между эмиттером и коллектором прекращается. Потоки неосновных носителей заряда создают только малые и неуправляемые тепловые токи переходов. Из-за бедности базы и переходов носителями зарядов, их сопротивление сильно возрастает. Поэтому часто считают, что транзистор, работающий в режиме отсечки, представляет собой разрыв цепи. Барьерный режим В этом режиме база напрямую или через малое сопротивление замкнута с коллектором. Также в коллекторную или эмиттерную цепь включают резистор, который задает ток через транзистор. Таким образом получается эквивалент схемы диода с последовательно включенным сопротивлением. Этот режим очень полезный, так как позволяет схеме работать практически на любой частоте, в большом диапазоне температур и нетребователен к параметрам транзисторов. Схемы включения биполярных транзисторов Поскольку контактов у транзистора три, то в общем случае питание на него нужно подавать от двух источников, у которых вместе получается четыре вывода. Поэтому на один из контактов транзистора приходится подавать напряжение одинакового знака от обоих источников. И в зависимости от того, что это за контакт, различают три схемы включения биполярных транзисторов: У каждой из них есть как достоинства, так и недостатки. Выбор между ними делается в зависимости от того, какие параметры для нас важны, а какими можно поступиться. Схема включения с общим эмиттером Эта схема дает наибольшее усиление по напряжению и току а отсюда и по мощности — до десятков тысяч единиц , в связи с чем является наиболее распространенной. Здесь переход эмиттер-база включается прямо, а переход база-коллектор — обратно. А поскольку и на базу, и на коллектор подается напряжение одного знака, то схему можно запитать от одного источника. В этой схеме фаза выходного переменного напряжения меняется относительно фазы входного переменного напряжения на градусов. Но ко всем плюшкам схема с ОЭ имеет и существенный недостаток. Он заключается в том, что рост частоты и температуры приводит к значительному ухудшению усилительных свойств транзистора. Таким образом, если транзистор должен работать на высоких частотах, то лучше использовать другую схему включения. Например, с общей базой. Схема включения с общей базой Эта схема не дает значительного усиления сигнала, зато хороша на высоких частотах, поскольку позволяет более полно использовать частотную характеристику транзистора. Если один и тот же транзистор включить сначала по схеме с общим эмиттером, а потом с общей базой, то во втором случае будет наблюдаться значительное увеличение его граничной частоты усиления. Поскольку при таком подключении входное сопротивление низкое, а выходное — не очень большое, то собранные по схеме с ОБ каскады транзисторов применяют в антенных усилителях, где волновое сопротивление кабелей обычно не превышает Ом. В схеме с общей базой не происходит инвертирование фазы сигнала, а уровень шумов на высоких частотах снижается. Но, как уже было сказано, коэффициент усиления по току у нее всегда немного меньше единицы. Правда, коэффициент усиления по напряжению здесь такой же, как и в схеме с общим эмиттером. К недостаткам схемы с общей базой можно также отнести необходимость использования двух источников питания. Схема включения с общим коллектором Особенность этой схемы в том, что входное напряжение полностью передается обратно на вход, т. Напомню, что отрицательной называют такую обратную связь, при которой выходной сигнал подается обратно на вход, чем снижает уровень входного сигнала. Таким образом происходит автоматическая корректировка при случайном изменении параметров входного сигнала Коэффициент усиления по току почти такой же, как и в схеме с общим эмиттером. А вот коэффициент усиления по напряжению маленький основной недостаток этой схемы. Он приближается к единице, но всегда меньше ее. Таким образом, коэффициент усиления по мощности получается равным всего нескольким десяткам единиц. В схеме с общим коллектором фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует. Поскольку коэффициент усиления по напряжению близок к единице, выходное напряжение по фазе и амплитуде совпадает со входным, т. Именно поэтому такая схема называется эмиттерным повторителем. Эмиттерным — потому, что выходное напряжение снимается с эмиттера относительно общего провода. Такое включение используют для согласования транзисторных каскадов или когда источник входного сигнала имеет высокое входное сопротивление например, пьезоэлектрический звукосниматель или конденсаторный микрофон. Два слова о каскадах Бывает такое, что нужно увеличить выходную мощность то есть увеличить коллекторный ток. В этом случае используют параллельное включение необходимого числа транзисторов. Естественно, они должны быть примерно одинаковыми по характеристикам. Но необходимо помнить, что максимальный суммарный коллекторный ток не должен превышать 1,,7 от предельного тока коллектора любого из транзисторов каскада. Тем не менее спасибо wrewolf за замечание , в случае с биполярными транзисторами так делать не рекомендуется. Потому что два транзистора даже одного типономинала хоть немного, но отличаются друг от друга. Соответственно, при параллельном включении через них будут течь токи разной величины. Для выравнивания этих токов в эмиттерные цепи транзисторов ставят балансные резисторы. Величину их сопротивления рассчитывают так, чтобы падение напряжения на них в интервале рабочих токов было не менее 0,7 В. Понятно, что это приводит к значительному ухудшению КПД схемы. Может также возникнуть необходимость в транзисторе с хорошей чувствительностью и при этом с хорошим коэффициентом усиления. В таких случаях используют каскад из чувствительного, но маломощного транзистора на рисунке — VT1 , который управляет энергией питания более мощного собрата на рисунке — VT2. Другие области применения биполярных транзисторов Транзисторы можно применять не только схемах усиления сигнала. Например, благодаря тому, что они могут работать в режимах насыщения и отсечки, их используют в качестве электронных ключей. Также возможно использование транзисторов в схемах генераторов сигнала. Если они работают в ключевом режиме, то будет генерироваться прямоугольный сигнал, а если в режиме усиления — то сигнал произвольной формы, зависящий от управляющего воздействия. Маркировка Поскольку статья уже разрослась до неприлично большого объема, то в этом пункте я просто дам две хорошие ссылки, по которым подробно расписаны основные системы маркировки полупроводниковых приборов в том числе и транзисторов: Раньше они служили по 50 лет 20,3k Добавить в закладки Бывает такое, что нужно увеличить выходную мощность то есть увеличить коллекторный ток. Все же в случае с биполярными транзисторами так делать крайне не рекомендуется. Без них включать крайне глупо, так как в результате перекоса вылетит сначала 1 транзистор а потом оставшийся в одиночестве не справится с возросшей нагрузкой. Я вот тоже читал, хотел к чему-нибудь придраться… а особо не к чему: Немного не понял в чём прикол. Это первый-второй курс любого вуза, где проходят электронику. Книг и статей на эту тематику сотни. Даже на Википедии есть хорошая страничка. Следует ли ждать дальнейших публикаций из курса общей физики и тривиальной электроники? Минусовать не буду, так как написано хорошо. Но вопрос — место ли этому тут? Мне это интересно так как в вузы не пошёл. По немножку увлекаюсь электроникой и часто приходистя лазать по интернету собирая информацию. Тут вся информация собрана в одном месте что приятно. Так что по моему смысл есть. Не все технические вузы заканчивали. Да и школьники хабр читают. Я считаю, что если хоть одному человеку статья поможет в чём-то разобраться — она написана не зря. Я давно мечтал заняться электроникой на любительском уровне, но помню, как в детстве не мог разобраться с такими базовыми принципами и потому считал все это требующим погружения в занудную математику и физику. Тут легким языком основные принципы, и вот уже руки чешутся что-нибудь попробовать паять я как раз умею — отец-электронщик научил. Учебники, на мой взгляд, слишком ориентированы на будущих профессионалов. Точнее — для меня учебники слишком ориентированы на будущих профессионалов. Для них-то учебники, возможно, идеальны. Паяю на уровне любителя, как хобби. Много статей читал про транзисторы, вроде, и понятно, и не понятно. Просто собирал схемы да и все. Здесь материал подан очень хорошо. И да, мне интересно! Учиться никогда не поздно. Мне интересны именно азы, ибо в готовых схемах зачастую описания скудны, итог — не понятен принцип работы. Хотя истинная причина — в отсутствии базовых знаний. На самом деле существует аж четыре параметра: Они взяты из эквивалентной схемы транзистора в виде четырехполюсника. Представляют собой коэффициенты матрицы, связывающей между собой входные и выходные токи и напряжения. Повторение — мать учения! Спасибо, вспомнил хоть что-то. Честно говоря, в процессе написания статьи у меня самой произошло значительное упорядочение знаний по теме. А вообще — здорово: Статья сдула весь налет таинственности и магии в работе нечистого на душу устройства. Ждем про полевые транзисторы…: Жаль, что в м году небыло Хабра. Никогда не мог понять транизистор, электротехникой не увлекался! Он равен отношению переменного напряжения эмиттер-коллектор к переменному напряжению база-эмиттер. Нутром чую, что не всё так просто, но хотелось бы авторитетного мнения. Просто не до конца понятно, даже если читать далее по тексту: Частота переменного тока имеется ввиду? Заранее благодарю за ответ. Коэффициент усиления по напряжению — это отношение амплитудных или действующих значений выходного эмиттер-коллектор и входного база-эмиттер переменных напряжений. Для каждого управляющего сигнала базы он свой, то есть говорить о линейной зависимости нельзя. Поправила статью, чтобы было понятнее. Поэтому не получится подать на базу только что-то одно из них. А расскажите про H- мосты. В частности интересуют самые простые, которые можно подключить напрямую к микроконтроллеру, на MOSFET IRL серии например. Благодаря тому, что в инверсном режиме включения коэффициент усиления биполярного транзистора меньше, чем в прямом включении, можно с помощью обычного тестера полностью определить цоколевку совершенно незнакомого транзистора при известной сноровке не нужны даже никакие дополнительные компоненты — только транзистор и тестер, включенный в режим измерения сопротивлений. База, само собой, определяется легко — простой прозвонкой переходов постоянным током. Метки лучше разделять запятой. Сейчас Вчера Неделя Интервью с Ричардом Докинзом. О нелюбимом меме, мучениках атеизма, правильной теологии и разговоре с богом 12k Интересные публикации Хабрахабр Geektimes. Команда Media Player Classic объявила о возможной смерти проекта. В МТИ разработали робота для поиска утечек в трубах. Что нового в IntelliJ IDEA Raspberry Pi3 против DragonBoard. Применение принципа poka-yoke в программировании на примере PHP Хабр. Конец эпохи закона Мура и как это может повлиять на будущее информационных технологий. Что такое SMT и как оно работает в приложениях — плюсы и минусы Хабр. Анализируем карьеру игроков NHL с помощью Survival Regression и Python Хабр. Введение в нейронауки, I [Роберт Сапольски, Разделы Публикации Хабы Компании Пользователи Песочница. Информация О сайте Правила Помощь Соглашение Конфиденциальность. Услуги Реклама Тарифы Контент Семинары.
Биполярный транзистор
Таблица соотношения веса продуктов
Примерная форма эффективного контрактав культуре
Сарафаныиз джинсасвоими руками
Куда сходить отдохнуть в москве
Наука экология 3 класс
Поезд минск минеральные воды расписание и стоимость