Транзисторы - основы, типы и режимы соединения

Введение в транзистор:

Раньше критически важным и важным компонентом электронного устройства была электронная лампа, которая использовалась для контролировать электрический ток . Электронные лампы работали, но они громоздкие, требуют более высоких рабочих напряжений, высокого энергопотребления, дают более низкий КПД, а катодные материалы, излучающие электроны, расходуются в работе. Итак, это привело к нагреву, который сократил срок службы самой трубки. Чтобы преодолеть эти проблемы, Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Шокли изобрели транзистор в Bell Labs в 1947 году. Это новое устройство было гораздо более элегантным решением для преодоления многих фундаментальных ограничений электронных ламп.

Транзистор - это полупроводниковое устройство, которое может как проводить, так и изолировать. Транзистор может действовать как переключатель и усилитель. Он преобразует звуковые волны в электронные волны и резисторы, управляя электронным током. Транзисторы имеют очень долгий срок службы, меньше по размеру, могут работать от источников более низкого напряжения для большей безопасности и не требуют тока накала. Первый транзистор был изготовлен из германия. Транзистор выполняет ту же функцию, что и триод для вакуумной лампы, но с использованием полупроводниковых переходов вместо нагретых электродов в вакуумной камере. Это фундаментальный строительный блок современных электронных устройств, который можно найти повсюду в современных электронных системах.

Основы транзисторов:

Транзистор - это трехконтактное устройство. А именно,

• База: отвечает за активацию транзистора.
• Коллекционер: Это положительный результат.
• Излучатель: это отрицательный вывод.

Основная идея транзистора заключается в том, что он позволяет вам управлять потоком тока через один канал, изменяя интенсивность гораздо меньшего тока, протекающего через второй канал.

Типы транзисторов:

Есть два типа транзисторов, это биполярные транзисторы (BJT), полевые транзисторы (FET). Между базой и эмиттером протекает небольшой ток, вывод базы может управлять большим током между коллектором и выводами эмиттера. Для полевого транзистора он также имеет три вывода: затвор, исток и сток, а напряжение на затворе может управлять током между истоком и стоком. Простые схемы BJT и FET показаны на рисунке ниже:

Биполярный переходной транзистор (BJT)

Полевые транзисторы (FET)

Как видите, транзисторы бывают самых разных размеров и форм. Все эти транзисторы объединяет то, что каждый из них имеет по три вывода.

• Биполярный переходной транзистор:

Биполярный переходный транзистор (BJT) имеет три вывода, подключенных к трем легированным полупроводниковым областям. Поставляется двух типов: P-N-P и N-P-N.

Транзистор P-N-P, состоящий из слоя полупроводника с примесью азота, расположенного между двумя слоями материала с примесью фосфора. Ток базы, поступающий в коллектор, усиливается на его выходе.

Это когда транзистор PNP включен, когда его база опущена относительно эмиттера. Стрелки на транзисторе PNP обозначают направление тока, когда устройство находится в активном режиме пересылки.

Транзистор N-P-N, состоящий из слоя полупроводника с примесью фосфора между двумя слоями материала с примесью азота. Усиливая ток базы, мы получаем высокий ток коллектора и эмиттера.

Это когда транзистор NPN включен, когда его база опущена относительно эмиттера. Когда транзистор находится в состоянии ВКЛ, ток проходит между коллектором и эмиттером транзистора. Основываясь на неосновных носителях в области P-типа, электроны движутся от эмиттера к коллектору. Это обеспечивает больший ток и более быструю работу, по этой причине большинство используемых сегодня биполярных транзисторов являются NPN.

• Полевой транзистор (FET):

Полевой транзистор представляет собой униполярный транзистор, N-канальный полевой транзистор или P-канальный полевой транзистор используются для проводимости. Три вывода полевого транзистора - это исток, затвор и сток. Основные n-канальные и p-канальные полевые транзисторы показаны выше. Для n-канального полевого транзистора устройство выполнено из материала n-типа. Между истоком и стоком материал этого типа действует как резистор.

Этот транзистор контролирует положительные и отрицательные носители дырок или электронов. Канал полевого транзистора формируется перемещением положительных и отрицательных носителей заряда. Канал полевого транзистора из кремния.

Существует много типов полевых транзисторов, полевых МОП-транзисторов, полевых транзисторов и т. Д. Полевые транзисторы используются в малошумящих усилителях, буферных усилителях и аналоговых переключателях.

Смещение биполярного переходного транзистора

Транзисторы - самые важные полупроводниковые активные устройства, необходимые почти для всех схем. Они используются как электронные переключатели, усилители и т. Д. В схемах. Транзисторы могут быть NPN, PNP, FET, JFET и т.д., которые выполняют разные функции в электронных схемах. Для правильной работы схемы необходимо смещать транзистор с помощью резисторных цепей. Рабочая точка - это точка на выходных характеристиках, которая показывает напряжение коллектор-эмиттер и ток коллектора при отсутствии входного сигнала. Рабочая точка также известна как точка смещения или точка Q (точка покоя).

Под смещением подразумеваются резисторы, конденсаторы или напряжение питания и т. Д. Для обеспечения надлежащих рабочих характеристик транзисторов. Смещение постоянного тока используется для получения постоянного тока коллектора при определенном напряжении коллектора. Значение этого напряжения и тока выражается через точку Q. В конфигурации транзисторного усилителя IC (max) - это максимальный ток, который может протекать через транзистор, а VCE (max) - это максимальное напряжение, приложенное к устройству. Чтобы транзистор работал в качестве усилителя, к коллектору необходимо подключить нагрузочный резистор RC. Смещение устанавливает рабочее напряжение и ток постоянного тока на правильный уровень, так что входной сигнал переменного тока может быть должным образом усилен транзистором. Правильная точка смещения находится где-то между полностью включенным или полностью выключенным состояниями транзистора. Эта центральная точка является точкой Q, и если транзистор правильно смещен, точка Q будет центральной рабочей точкой транзистора. Это помогает выходному току увеличиваться и уменьшаться по мере того, как входной сигнал проходит через полный цикл.

Для установки правильной точки Q транзистора используется коллекторный резистор, чтобы установить ток коллектора на постоянное и устойчивое значение без какого-либо сигнала в его базе. Эта стабильная рабочая точка постоянного тока устанавливается значением напряжения питания и сопротивлением смещения базы. Резисторы смещения базы используются во всех трех конфигурациях транзисторов, таких как общая база, общий коллектор и общий эмиттер.

Режимы смещения:

Ниже приведены различные режимы смещения базы транзистора:

1. Текущее смещение:

Как показано на рисунке 1, два резистора RC и RB используются для установки смещения базы. Эти резисторы устанавливают начальную рабочую область транзистора с фиксированным током смещения.

Транзистор смещается в прямом направлении с положительным напряжением смещения базы через RB. Прямое падение напряжения база-эмиттер составляет 0,7 В. Следовательно, ток через RB равен I_B= (V_{ОКРУГ КОЛУМБИЯ}– V_БЫТЬ) / I_B

2. Смещение обратной связи:

На рис.2 показано смещение транзистора с помощью резистора обратной связи. Смещение базы получается из напряжения коллектора. Коллекторная обратная связь обеспечивает постоянное смещение транзистора в активной области. Когда ток коллектора увеличивается, напряжение на коллекторе падает. Это уменьшает базовый привод, что, в свою очередь, снижает ток коллектора. Такая конфигурация обратной связи идеальна для транзисторных усилителей.

3. Смещение двойной обратной связи:

На рис.3 показано, как смещение достигается с помощью двойных резисторов обратной связи.

Используя два резистора RB1 и RB2, вы увеличиваете стабильность в отношении изменения бета-сигнала за счет увеличения тока, протекающего через резисторы смещения базы. В этой конфигурации ток в RB1 равен 10% тока коллектора.

4. Смещение деления напряжения:

На рис.4 показано смещение делителя напряжения, в котором два резистора RB1 и RB2 подключены к базе транзистора, образующего сеть делителя напряжения. Транзистор смещается из-за падения напряжения на RB2. Такая конфигурация смещения широко используется в схемах усилителей.

5. Двойное смещение базы:

На рис.5 показана двойная обратная связь для стабилизации. Он использует как эмиттерную, так и коллекторную обратную связь для улучшения стабилизации путем управления током коллектора. Значения резистора следует выбирать так, чтобы падение напряжения на резисторе эмиттера составляло 10% от напряжения питания, а ток через RB1 - 10% от тока коллектора.

Преимущества транзистора:

1. Меньшая механическая чувствительность.
2. Более низкая стоимость и меньший размер, особенно в схемах слабого сигнала.
3. Низкое рабочее напряжение для большей безопасности, меньших затрат и меньших зазоров.
4. Чрезвычайно долгая жизнь.
5. Нет потребления энергии катодным нагревателем.
6. Быстрое переключение.

Он может поддерживать конструкцию схем дополнительной симметрии, что невозможно с электронными лампами. Если у вас есть какие-либо вопросы по этой теме или по электрическим и электронные проекты оставьте комментарии ниже.