Біполярні транзистори: схеми включення. Схема включення біполярного транзистора із загально емітером
Одним з тіпів трьохелектродніх напівпровідніковіх приладів є біполярні транзистори. Схеми включення залежався від того, яка у них провідність (діркова або електронна) и віконувані Функції.
Класифікація
Транзистори поділяють на групи:
- За матеріалами: найчастіше Використовують арсенід галію и Кремній.
- За частотою сигналу: низька (до 3 МГц), середня (до 30 МГц), висока (до 300 МГц), надвісока (вище 300 МГц).
- За максімальної потужності розсіювання: до 0,3 Вт, до 3 Вт, більше 3 Вт.
- За типом пристрою: три з`єднаних кулі напівпровідніка з почерговім зміною прямого и зворотнього способів примесной провідності.
Як Працюють транзистори?
Зовнішні и Внутрішній шари транзистора з`єднані з підводять електроди, звання відповідно емітером, колектором и базою.
Емітер и колектор НЕ відрізняються один від одного типами провідності, но степень легування домішкамі у последнего значний нижчих. За рахунок цього забезпечується Збільшення допустимого віхідного напруги.
База, что є середнім шаром, має більшій Опір, оскількі Зроблено з напівпровідніка зі Слабко легированием. Вона має значний площу контакту з колектором, что покращує відведення тепла, что віділяється через зворотнього Зсув переходу, а такоже полегшує проходження неосновних носіїв - електронів. Незважаючі на ті что Перехідні шари засновані на одному прінціпі, транзистор є несіметрічнім прістроєм. При зміні Місць крайніх шарів з однакової провідністю Неможливо отріматі аналогічні Параметри напівпровіднікового пристрою.
Схема включення біполярніх транзісторів здатні підтрімуваті его в двох станах: Він может буті відкрітім або Закритим акціонерним. В активному режімі, коли транзистор Відкритий, емітерній зміщення переходу зроблено в прямому напрямку. Щоб наочно це Розглянуто, например, на напівпровідніковому тріоді типу n-p-n, на него слід подати напругу від джерел, як зображено на малюнку нижчих.
Кордон на іншому колекторно переході при цьом закрита, и через неї струм протікаті не винних. Альо на практике відбувається зворотнє через Близько Розташування переходів один до одного и їх взаємного впліву. Оскількі до емітера підключеній «мінус» батареї, Відкритий Перехід дозволяє Електрон надходіті в зону бази, де відбувається їх часткова рекомбінація з діркамі - основний носіями. Утворюється базовий струм Iб. Чим ВІН сільніше, тім пропорційно более струм на віході. На цьом прінціпі Працюють підсилювачі на біполярніх транзисторах.
Відео: Підсілювальній каскад Із загальною базою
Через базу відбувається Виключно диффузионное переміщення електронів, оскількі там немає Дії електричного поля. Завдяк незначній товщіні кулі (мікроні) и Великій велічіні градієнта концентрації негативно зарядженості частінок, почти всі з них потрапляють в область колектора, хоча Опір бази й достатньо велике. Там їх втягує електричне поле переходу, что спріяє їх активному переносу. Колекторна и емітерній Струм практично Рівні между собою, если знехтуваті незначна Втрата зарядів, вікліканіх рекомбинацией в базі: Iе = Iб + Iдо.
Параметри транзісторів
- КОЕФІЦІЄНТИ підсілення по напрузі Uек/ Uбе и току: &beta- = Iдо/ Iб (Фактічні значення). зазвічай коефіцієнт &beta- НЕ перевіщує значення 300, но может досягаті величини 800 и вищє.
- Вхідній Опір.
- Частотна характеристика - працездатність транзистора до заданої частоти, при перевіщенні якої Перехідні процеси в ньом НЕ встігають за змінамі подається сигналу.
Відео: Схеми на біполярному транзісторі
Біполярній транзистор: схеми включення, режими роботи
Режими роботи відрізняються в залежності від того, як зібрана схема. Сигнал повинен подаватіся и зніматіся в двох точках для кожного випадка, а в наявності є только три Висновки. Звідсі віпліває, что один електрод повинен одночасно належать входу и виходе. Так включаються будь-які біполярні транзистори. Схеми включення: ПРО, ОЕ и ОК.
1. Схема з ОК
схема включення біполярного транзистора Із загально колектором: сигнал Надходить на резистор RL, Який входити кож в колекторно ланцюг. Таке Підключення назівають схеми з загально колектором.
Цей варіант створює только Посилення по струму. Перевага емітерного Повторювач складається в створенні великого опору входу (10-500 кОм), что дозволяє зручне погоджуватися каскаду.
2. Схема з ПРО
Схема включення біполярного транзистора Із загальною базою: вхідній сигнал Надходить через С1, а после Посилення знімається в вихідний колекторної ланцюга, де електрод бази є загально. У такому випадка створюється Посилення по напрузі аналогічно роботі з ОЕ.
Недоліком є Невеликий Опір входу (30-100 Ом), и схема з ПРО застосовується як генератор коливання.
3. Схема з ОЕ
У багатьох випадка, коли застосовуються біполярні транзистори, схеми включення в основном робляться Із загально емітером. Напругу живлення подається через навантажувально резистор RL, а до емітером підключається негативний полюс зовнішнього живлення.
Змінний сигнал зі входу Надходить на електроди емітера и бази (Vin), А в колекторної ланцюга ВІН становится Вже более за величиною (VCE). Основні елементи схеми: транзистор, резистор RL и ланцюг Вихід підсілювача з зовнішнім жівленням. Допоміжні: конденсатор С1, что перешкоджає проходження постійного струм в ланцюг подається вхідного сигналу, и резистор R1, через Який транзистор відкрівається.
У колекторної ланцюга напруги на віході транзистора и на резісторі RL разом дорівнюють велічіні ЕРС: VCC = ICRL + VCE.
Таким чином, невеликим сигналом Vin на вході задається закон Зміни постійної напруги харчування в змінне на віході керованого транзисторного перетворювач. Схема Забезпечує зростання вхідного Струму в 20-100 разів, а напруги - в 10-200 разів. Відповідно, Потужність такоже підвіщується.
Недолік схеми: Невеликий Опір входу (500-1000 Ом). З цієї причини з`являються проблеми у формуванні каскадів Посилення. Вихідний Опір ставити 2-20 кОм.
Відео: Як працює транзистор? Режим ТТЛ логіка / Посилення. Анімаційній навчальний 2d ролик. / Урок 1
Наведені схеми демонструють, як працює біполярній транзистор. Якщо не Вжити Додатковий ЗАХОДІВ, на їх працездатність будут сильно впліваті Зовнішні впливи, например перегрів и частота сигналу. Такоже заземлення емітера створює нелінійні спотворення на віході. Щоб підвіщіті Надійність роботи, в схемі підключають зворотні зв`язки, фільтри и т. П При цьом коефіцієнт Посилення зніжується, но Пристрій становится більш ПРАЦЕЗДАТНИХ.
режими роботи
На Функції транзистора впліває значення підключається напруги. Всі режими роботи можна показати, если застосовується представлена Ранее схема включення біполярного транзистора Із загально емітером.
1. Режим відсічення
Даній режим створюється, коли значення напруги VБЕ зніжується до 0,7 В. При цьом емітерній Перехід закрівається, и колекторно струм відсутній, оскількі немає вільніх електронів в базі. Таким чином, транзистор замкненим.
2. Активний режим
Если на базу подати напругу, Достатньо, щоб Відкрити транзистор, з`являється Невеликий вхідній струм и підвіщеній на віході, в залежності від величини коефіцієнта Посилення. Тоді транзистор буде працювати як підсилювач.
3. Режим насічення
Режим відрізняється від активного тім, что транзистор Повністю відкрівається, и струм колектора досягає максимально можливий значення. Его Збільшення можна досягті только за рахунок Зміни прікладається ЕРС або НАВАНТАЖЕННЯ в ланцюзі виходом. При зміні базового Струму колекторно НЕ змінюється. Режим насічення характерізується тім, что транзистор гранично Відкритий, и тут ВІН служити перемикач у включеному стані. Схеми включення біполярніх транзісторів при об`єднанні режімів відсічення и насічення дозволяють створюваті з їх помощью електронні ключі.
Всі режими роботи залежався від характеру вихідних характеристик, збережений на графіку.
Їх можна наочно продемонструваті, если буде зібрана схема включення біполярного транзистора з ОЕ.
Если відкласті на осях ординат и абсцис відрізкі, відповідні максимально можливий колекторно Струму и величиною напруги харчування VCC, а потім з`єднати їх кінці между собою, Вийди лінія НАВАНТАЖЕННЯ (червоного кольору). Вона опісується виразі: IC = (VCC - VCE) / RC. З малюнку слід, что робоча точка, яка візначає струм колектора IC и напряжение VCE, зміщуватіметься за навантажувальної Лінії від низу до верху при збільшенні Струму бази IВ.
Зона между віссю VCE и Першої характеристикою виходом (заштрихована), де IВ = 0, характерізує режим відсічення. При цьом зворотнього струм IC мізерно малий, а транзистор закритий.
Сама верхня характеристика в точці А перетінається з прямою НАВАНТАЖЕННЯ, после якої при подалі збільшенні IВ Колекторна струм Вже НЕ змінюється. Зоною насічення на графіку є заштрихованная область между віссю IC и найкрутішою характеристикою.
Як поводиться транзистор в різніх режимах?
Транзистор працює зі змінними або постійнімі сигналами, Які надходять у вхідній ланцюг.
Біполярній транзистор: схеми включення, підсилювач
Здебільшого транзистор служити в якості підсілювача. Змінний сигнал на вході виробляти до Зміни его віхідного Струму. Тут можна застосуваті схеми з ОК або з якихось ОЕ. У вихідний ланцюга для сигналу нужно НАВАНТАЖЕННЯ. Зазвічай Використовують резистор, встановлений в вихідний колекторної ланцюга. Если его правильно вібрато, величина віхідної напруги буде значний вищє, чем вхідного.
Роботу підсілювача добро видно на Тимчасових діаграмах.
Відео: емітерній Повторювач
Коли превращаются імпульсні сигналі, режим залішається тім же, что и для сінусоїдальніх. Якість превращение їх гармонійніх складових візначається частотні характеристики транзісторів.
Робота в режімі перемикань
транзісторні ключі прізначені для безконтактної комутації з`єднань в електричних ланцюг. Принцип Полягає в ступінчастому зміні опору транзистора. Біполярній тип Цілком Підходить під вимоги ключовими пристрою.
Висновок
Напівпровіднікові елементи Використовують в схемах превращение електричних сігналів. Універсальні возможности и велика класифікація дозволяють широко застосовуваті біполярні транзистори. Схеми включення визначаються їх Функції та режими роботи. Много что такоже Залежить від характеристик.
Основні схеми включення біполярніх транзісторів підсілюють, генерують и перетворять вхідні сигналі, а такоже перемікають електричної ланцюги.
