Hogyan működik a tranzisztor az áramkörben? Elektronikai alapismeretek a bábukhoz: Mi a tranzisztor és hogyan működik

Tranzisztor(tranzisztor) - félvezető elem három terminállal (általában), amelyek közül az egyik ( gyűjtő) erős áramot táplálunk, és a másik ( bázis) gyengén szolgált ( vezérlőáram). A vezérlőáram bizonyos erősségénél olyan, mintha egy szelep „nyitna” és az áram a gyűjtőtől folyni kezd tovább harmadik kimenet ( kibocsátó).

Vagyis a tranzisztor egyfajta szelep, amely bizonyos áramerősségnél élesen csökkenti az ellenállást és továbbküldi az áramot (a kollektortól az emitterig) Ez azért történik, mert bizonyos körülmények között az elektronnal rendelkező lyukak elveszítik azt, újat fogadnak be stb. egy körben. Ha nem vezetnek elektromos áramot az alapra, a tranzisztor kiegyensúlyozott állapotba kerül, és nem ad át áramot az emitternek.

A modern elektronikus chipekben a tranzisztorok száma milliárdos számok. Elsősorban számításokhoz használják őket, és összetett kapcsolatokból állnak.

A tranzisztorokban főként használt félvezető anyagok a következők: szilícium, gallium-arzenidÉs germánium. Vannak tranzisztorok is szén nanocsövek, átlátszó kijelzőkhöz LCDÉs polimer(a legígéretesebb).

A tranzisztorok típusai:

Kétpólusú– tranzisztorok, amelyekben a töltéshordozók elektronok és „lyukak” is lehetnek. Az áram úgy tud folyni az emitter felé, így a gyűjtő felé. Az áramlás szabályozására bizonyos vezérlőáramokat használnak.

– elterjedt eszközök, amelyekben az elektromos áramlást elektromos térrel szabályozzák. Ez azt jelenti, hogy ha nagyobb mező jön létre, az több elektront fog be, és nem tudja továbbvinni a töltéseket. Ez egyfajta szelep, amely megváltoztathatja az átvitt töltés mennyiségét (ha a térhatású tranzisztort vezérlik p-n— átmenet). E tranzisztorok megkülönböztető jellemzője a nagy bemeneti feszültség és a nagy feszültségerősítés.

Kombinált– kombinált ellenállású tranzisztorok, vagy egyéb tranzisztorok egy házban. Különféle célokat szolgálnak, de elsősorban az áramnyereség növelésére szolgálnak.

Altípusok:

Bio-tranzisztorok– olyan biológiai polimereken alapulnak, amelyek a gyógyászatban és a biotechnológiában felhasználhatók az élő szervezetek károsodása nélkül. Tanulmányokat végeztek metalloproteinekkel, klorofill A-val (spenótból) és dohánymozaikvírussal.

Egyelektronos tranzisztorok– először orosz tudósok alkották meg ben 1996. Elődeiktől eltérően szobahőmérsékleten dolgozhattak. A működési elve hasonló a térhatású tranzisztorhoz, de finomabb. A jeladó egy vagy több elektron. Ezt a tranzisztort nano- és kvantumtranzisztornak is nevezik. Ezzel a technológiával a jövőben remélik, hogy ilyen méretű tranzisztorokat hoznak létre 10 nm-nél kisebb, alapján grafén.

Mire használják a tranzisztorokat?

Tranzisztorokat használnak erősítő áramkörök, lámpák, villanymotorokés más eszközök, ahol az áramerősség vagy a helyzet gyors megváltoztatása szükséges továbbki. A tranzisztor korlátozhatja az áramot ill simán, vagy módszer szerint impulzus—szünet. A másodikat gyakrabban használják -controlhoz. Erős áramforrást használva saját magán vezeti át, gyenge árammal szabályozva.

Ha az áram nem elegendő a tranzisztor áramkör bekapcsolásához, akkor használja több tranzisztor nagyobb érzékenységgel, lépcsőzetesen kapcsolva.

A teljesen digitális erősítőkben egy vagy több csomagban csatlakoztatott nagy teljesítményű tranzisztorokat használnak. Gyakran szükségük van kiegészítő hűtés. A legtöbb rendszerben ezek működnek gomb mód(kapcsoló üzemmódban).

Tranzisztorokat is használnak villamosenergia-rendszerekben digitális és analóg ( alaplapok, videokártyák, Áramforrás&stb).

Központi processzorok, szintén millió és milliárd tranzisztorból állnak, amelyek meghatározott sorrendben kapcsolódnak a speciális számításokat.

A tranzisztorok mindegyik csoportja meghatározott módon kódolja a jelet, és továbbítja azt feldolgozás céljából. Minden típusú és ROM a memóriák is tranzisztorokból állnak.

Minden a mikroelektronika vívmányai gyakorlatilag az lenne lehetetlen tranzisztorok feltalálása és használata nélkül. Nehéz elképzelni legalább egy elektronikus eszközt legalább egy tranzisztor nélkül.

A szükséges magyarázatok megvannak, térjünk a lényegre.

Tranzisztorok. Definíció és történelem

Tranzisztor- elektronikus félvezető eszköz, amelyben a két elektródából álló áramkörben az áramot egy harmadik elektróda szabályozza. (transistors.ru)

A térhatású tranzisztorok voltak az elsők, amelyeket feltaláltak (1928), a bipoláris tranzisztorok pedig 1947-ben jelentek meg a Bell Labs-ban. És ez túlzás nélkül forradalom volt az elektronikában.

A tranzisztorok nagyon gyorsan kicserélték a vákuumcsöveket különféle elektronikus eszközökben. Ebben a tekintetben az ilyen eszközök megbízhatósága nőtt, méretük pedig jelentősen csökkent. És a mai napig, bármennyire is „kifinomult” a mikroáramkör, még mindig sok tranzisztor van benne (valamint diódák, kondenzátorok, ellenállások stb.). Csak nagyon kicsiket.

Egyébként kezdetben a „tranzisztorok” olyan ellenállások voltak, amelyek ellenállása a rákapcsolt feszültség mértékével változtatható volt. Ha figyelmen kívül hagyjuk a folyamatok fizikáját, akkor egy modern tranzisztort is ábrázolhatunk ellenállásként, amely a hozzá szolgáltatott jeltől függ.

Mi a különbség a térhatású és a bipoláris tranzisztorok között? A válasz a nevükben rejlik. A bipoláris tranzisztorban a töltésátvitel magában foglalja És elektronok, És lyukak ("ráadás" - kétszer). És a terepen (más néven unipoláris) - vagy elektronok, vagy lyukakat.

Ezenkívül az ilyen típusú tranzisztorok alkalmazási területeken különböznek. A bipolárisokat elsősorban az analóg technológiában, a terepieket pedig a digitális technológiában használják.

És végül: bármely tranzisztor fő alkalmazási területe- gyenge jel erősödése egy kiegészítő áramforrás miatt.

Bipoláris tranzisztor. Működés elve. Főbb jellemzők

A bipoláris tranzisztor három régióból áll: emitterből, bázisból és kollektorból, amelyek mindegyike feszültséggel van ellátva. E területek vezetőképességének típusától függően n-p-n és p-n-p tranzisztorokat különböztetnek meg. A kollektor területe általában szélesebb, mint az emitter területe. Az alap enyhén adalékolt félvezetőből készült (ezért nagy az ellenállása), és nagyon vékony. Mivel az emitter-bázis érintkezési felület lényegesen kisebb, mint az alap-kollektor érintkezési felülete, lehetetlen az emitter és a kollektor felcserélése a csatlakozási polaritás megváltoztatásával. Így a tranzisztor aszimmetrikus eszköz.

Mielőtt megvizsgálnánk a tranzisztor működésének fizikáját, vázoljuk fel az általános problémát.


Ez a következő: erős áram folyik az emitter és a kollektor között ( kollektor áram), valamint az emitter és a bázis között gyenge vezérlőáram van ( alapáram). A kollektoráram az alapáram változásától függően változik. Miért?
Tekintsük a tranzisztor p-n átmeneteit. Ebből kettő van: emitter-bázis (EB) és alap-kollektor (BC). A tranzisztor aktív üzemmódjában az első előre, a második pedig fordított előfeszítéssel van összekötve. Mi történik a p-n csomópontokban? A nagyobb biztonság kedvéért egy n-p-n tranzisztort veszünk figyelembe. A p-n-p esetében minden hasonló, csak az „elektronok” szót „lyukak”-ra kell cserélni.

Mivel az EB csomópont nyitott, az elektronok könnyen „átszaladnak” a bázishoz. Ott részben lyukakkal egyesülnek, de O Többségüknek az alap kis vastagsága és alacsony adalékolása miatt sikerül elérni az alap-kollektor átmenetet. Ami, mint emlékszünk, fordítottan elfogult. És mivel az alapban lévő elektronok kisebbségi töltéshordozók, az átmenet elektromos tere segíti őket leküzdeni azt. Így a kollektoráram csak valamivel kisebb, mint az emitter árama. Most figyelje a kezét. Ha növeljük az alapáramot, az EB csomópont erősebben nyílik, és több elektron tud majd átcsúszni az emitter és a kollektor között. És mivel a kollektoráram kezdetben nagyobb, mint az alapáram, ez a változás nagyon-nagyon észrevehető lesz. És így, a bázison vett gyenge jel felerősödik. Még egyszer, a kollektoráram nagy változása az alapáram kis változásának arányos tükröződése.

Emlékszem, hogy a bipoláris tranzisztor működési elvét egy vízcsap példáján magyarázták el osztálytársamnak. A benne lévő víz a kollektoráram, az alapvezérlő áram pedig az, hogy mennyit forgatjuk el a gombot. Egy kis erő (szabályozás) elegendő a víz áramlásának növeléséhez a csapból.

A vizsgált folyamatokon kívül a tranzisztor p-n átmenetein számos egyéb jelenség is előfordulhat. Például a bázis-kollektor csomópontnál a feszültség erős növekedése esetén az ütközési ionizáció miatt lavinatöltés-szaporodás indulhat meg. Az alagúteffektussal párosulva ez először elektromos meghibásodást, majd (növekvő áramerősséggel) termikus leállást okoz. A tranzisztorokban azonban a hőleállás elektromos meghibásodás nélkül is megtörténhet (azaz anélkül, hogy a kollektor feszültségét áttörési feszültségre emelné). Ehhez elegendő egy túlzott áram a kollektoron keresztül.

Egy másik jelenség annak a ténynek köszönhető, hogy a kollektor és az emitter csomópontok feszültségének változásával a vastagságuk megváltozik. És ha az alap túl vékony, akkor záróhatás léphet fel (az alap úgynevezett „lyukasztása”) - kapcsolat a kollektor csomópont és az emitter csomópont között. Ebben az esetben az alapterület eltűnik, és a tranzisztor nem működik megfelelően.

A tranzisztor kollektorárama a tranzisztor normál aktív üzemmódjában bizonyos számú alkalommal nagyobb, mint az alapáram. Ezt a számot hívják áramnyereségés a tranzisztor egyik fő paramétere. Ki van jelölve h21. Ha a tranzisztort a kollektor terhelése nélkül kapcsolják be, akkor állandó kollektor-emitter feszültség mellett a kollektoráram és az alapáram aránya statikus áramerősítés. Ez lehet több tíz vagy száz egység, de érdemes figyelembe venni azt a tényt, hogy a valós áramkörökben ez az együttható kisebb, mivel a terhelés bekapcsolásakor a kollektoráram természetesen csökken.

A második fontos paraméter az tranzisztor bemeneti ellenállása. Ohm törvénye szerint ez az alap és az emitter közötti feszültségnek az alap vezérlőáramához viszonyított aránya. Minél nagyobb, annál kisebb az alapáram és annál nagyobb az erősítés.

A bipoláris tranzisztor harmadik paramétere az feszültségnövelés. Ez megegyezik a kimeneti (emitter-kollektor) és a bemeneti (bázis-emitter) váltakozó feszültségek amplitúdójának vagy effektív értékeinek arányával. Mivel az első érték általában nagyon nagy (egység és több tíz volt), a második pedig nagyon kicsi (tized volt), ez az együttható elérheti a több tízezer egységet. Érdemes megjegyezni, hogy minden alapvezérlő jelnek saját feszültségerősítése van.

A tranzisztoroknak is van frekvencia válasz, amely a tranzisztor azon képességét jellemzi, hogy olyan jelet erősítsen, amelynek frekvenciája megközelíti az erősítés határfrekvenciáját. A helyzet az, hogy a bemeneti jel frekvenciájának növekedésével az erősítés csökken. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a fő fizikai folyamatok (a hordozók mozgásának ideje az emittertől a kollektorig, a kapacitív gát csomópontok töltése és kisülése) előfordulási ideje arányossá válik a bemeneti jel változási periódusával. . Azok. a tranzisztornak egyszerűen nincs ideje reagálni a bemeneti jel változásaira, és egy ponton egyszerűen leállítja annak erősítését. Azt a gyakoriságot, amelyen ez megtörténik, ún határ.

Ezenkívül a bipoláris tranzisztor paraméterei a következők:

• fordított áram kollektor-emitter
• időben
• fordított kollektor áram
• legnagyobb megengedett áramerősség

Az n-p-n és p-n-p tranzisztorok szimbólumai csak az emittert jelző nyíl irányában térnek el egymástól. Megmutatja, hogyan folyik az áram egy adott tranzisztorban.

A bipoláris tranzisztor működési módjai

A fent tárgyalt opció a tranzisztor normál aktív üzemmódját jelenti. A nyitott/zárt p-n átmenetnek azonban számos további kombinációja létezik, amelyek mindegyike a tranzisztor külön működési módját képviseli.

1. Inverz aktív mód. Itt a BC átmenet nyitott, de éppen ellenkezőleg, az EB zárt. Az erősítési tulajdonságok ebben a módban természetesen rosszabbak, mint valaha, ezért ebben az üzemmódban nagyon ritkán használnak tranzisztorokat.
2. Telítettségi mód. Mindkét átkelő nyitva van. Ennek megfelelően a kollektor és az emitter fő töltéshordozói „futnak” a bázisra, ahol aktívan rekombinálódnak fő hordozóival. Az ebből eredő töltéshordozó-többlet miatt az alap és a p-n átmenet ellenállása csökken. Ezért egy tranzisztort telítési módban tartalmazó áramkör rövidre zártnak tekinthető, és maga ez a rádióelem ekvipotenciális pontként ábrázolható.
3. Levágási mód. A tranzisztor mindkét átmenete zárt, azaz. a fő töltéshordozók árama az emitter és a kollektor között leáll. A kisebbségi töltéshordozók áramlása csak kis és szabályozhatatlan hőátmeneti áramokat hoz létre. A bázis szegénysége és a töltéshordozókkal való átmenetek miatt ezek ellenállása erősen megnő. Ezért gyakran úgy gondolják, hogy a levágási módban működő tranzisztor nyitott áramkört jelent.
4. Sorompó mód Ebben az üzemmódban az alap közvetlenül vagy kis ellenálláson keresztül csatlakozik a kollektorhoz. A kollektor vagy emitter áramkörben egy ellenállás is található, amely a tranzisztoron áthaladó áramot állítja be. Ez létrehozza a dióda áramkör megfelelőjét soros ellenállással. Ez az üzemmód nagyon hasznos, mivel lehetővé teszi, hogy az áramkör szinte bármilyen frekvencián, széles hőmérsékleti tartományban működjön, és nem igényli a tranzisztorok paramétereit.

Kapcsolóáramkörök bipoláris tranzisztorokhoz

Mivel a tranzisztornak három érintkezője van, általában két forrásból kell táplálni, amelyek együttesen négy kimenetet termelnek. Ezért az egyik tranzisztor érintkezőt mindkét forrásból azonos előjelű feszültséggel kell ellátni. És attól függően, hogy milyen érintkezőről van szó, három áramkör létezik a bipoláris tranzisztorok csatlakoztatására: közös emitterrel (CE), közös kollektorral (OC) és közös alappal (CB). Mindegyiknek vannak előnyei és hátrányai is. A közöttük való választás aszerint történik, hogy mely paraméterek fontosak számunkra, és melyeket lehet feláldozni.

Csatlakozó áramkör közös emitterrel

Ez az áramkör biztosítja a legnagyobb feszültség- és áramnövekedést (és ennélfogva teljesítményt is - akár több tízezer egységig), ezért ez a leggyakoribb. Itt az emitter-bázis csomópont közvetlenül, az alap-kollektor átmenet pedig fordítva van bekapcsolva. És mivel mind az alap, mind a kollektor azonos előjelű feszültséggel van ellátva, az áramkör egy forrásból táplálható. Ebben az áramkörben a kimeneti váltakozó feszültség fázisa 180 fokkal változik a bemeneti váltakozó feszültség fázisához képest.

De az összes finomság mellett az OE-rendszernek van egy jelentős hátránya is. Ez abban rejlik, hogy a frekvencia és a hőmérséklet növekedése a tranzisztor erősítési tulajdonságainak jelentős romlásához vezet. Így, ha a tranzisztornak magas frekvencián kell működnie, akkor jobb egy másik kapcsolóáramkör használata. Például közös alappal.

Csatlakozási rajz közös alappal

Ez az áramkör nem biztosít jelentős jelerősítést, de jó a magas frekvenciákon, mivel lehetővé teszi a tranzisztor frekvenciaválaszának teljesebb kihasználását. Ha ugyanazt a tranzisztort először egy közös emitterrel rendelkező áramkör szerint, majd egy közös alappal csatlakoztatják, akkor a második esetben jelentősen megnő az erősítés vágási frekvenciája. Mivel ilyen csatlakozásnál a bemeneti impedancia kicsi, a kimeneti impedancia pedig nem túl nagy, ezért az antennaerősítőkben az OB áramkör szerint összeállított tranzisztoros kaszkádokat alkalmazzák, ahol a kábelek jellemző impedanciája általában nem haladja meg a 100 Ohmot.

Közös bázisú áramkörben a jel fázisa nem invertálódik, és a zajszint magas frekvenciákon csökken. De, mint már említettük, az aktuális nyereség mindig valamivel kisebb, mint az egység. Igaz, a feszültségerősítés itt ugyanaz, mint egy közös emitterrel rendelkező áramkörben. A közös alapáramkör hátrányai közé tartozik az is, hogy két tápegységet kell használni.

Csatlakozási rajz közös kollektorral

Ennek az áramkörnek az a sajátossága, hogy a bemeneti feszültség teljesen visszakerül a bemenetre, vagyis a negatív visszacsatolás nagyon erős.

Hadd emlékeztesselek arra, hogy a negatív visszacsatolás olyan visszacsatolás, amelyben a kimeneti jel visszacsatolódik a bemenetre, ezáltal csökkentve a bemeneti jel szintjét. Így az automatikus beállítás akkor történik meg, ha a bemeneti jel paraméterei véletlenül megváltoznak

Az áramerősítés majdnem megegyezik a közös emitter áramkörével. De a feszültségerősítés kicsi (ennek az áramkörnek a fő hátránya). Közelít az egységhez, de mindig kevesebb annál. Így a teljesítménynövelés csak néhány tíz egységnek felel meg.

Egy közös kollektoráramkörben nincs fáziseltolódás a bemeneti és a kimeneti feszültség között. Mivel a feszültségnövekedés közel van az egységhez, a kimeneti feszültség fázisban és amplitúdójában megegyezik a bemeneti feszültséggel, azaz megismétli azt. Ezért nevezzük az ilyen áramkört emitter követőnek. Emitter - mert a kimeneti feszültséget eltávolítják az emitterről a közös vezetékhez képest.

Ez a csatlakozás a tranzisztor fokozatok illesztésére szolgál, vagy ha a bemeneti jelforrás nagy bemeneti impedanciával rendelkezik (például piezoelektromos hangszedő vagy kondenzátormikrofon).

Két szó a kaszkádokról

Előfordul, hogy növelni kell a kimeneti teljesítményt (azaz növelni kell a kollektor áramát). Ebben az esetben a szükséges számú tranzisztor párhuzamos csatlakoztatását használják.

Természetesen jellemzőikben megközelítőleg azonosnak kell lenniük. De emlékezni kell arra, hogy a maximális teljes kollektoráram nem haladhatja meg a kaszkádtranzisztorok maximális kollektoráramának 1,6-1,7 értékét.
Ez azonban (köszönet Wrewolfnak a megjegyzésért) nem ajánlott bipoláris tranzisztorok esetén. Mert két tranzisztor, akár azonos típusú is, legalább egy kicsit különbözik egymástól. Ennek megfelelően párhuzamosan kapcsolva különböző nagyságú áramok fognak átfolyni rajtuk. Ezen áramok kiegyenlítése érdekében a tranzisztorok emitter áramköreibe kiegyenlített ellenállásokat kell beépíteni. Ellenállásuk értékét úgy kell kiszámítani, hogy a feszültségesés rajtuk az üzemi áramtartományban legalább 0,7 V legyen. Nyilvánvaló, hogy ez az áramkör hatékonyságának jelentős romlásához vezet.

Szükség lehet egy jó érzékenységű és egyben jó erősítésű tranzisztorra is. Ilyen esetekben egy érzékeny, de kis teljesítményű tranzisztor (az ábrán VT1) kaszkádját alkalmazzák, amely egy erősebb társ (az ábrán VT2) tápellátását vezérli.

A bipoláris tranzisztorok egyéb alkalmazásai

A tranzisztorok nem csak jelerősítő áramkörökben használhatók. Például annak a ténynek köszönhetően, hogy telítési és levágási módban működhetnek, elektronikus kulcsként használják őket. A jelgenerátor áramkörökben tranzisztorok is használhatók. Ha billentyû módban mûködnek, akkor téglalap alakú jel generálódik, ha pedig erõsítési módban, akkor tetszõleges alakú jel, a vezérlési mûvelet függvényében.

Jelzés

Mivel a cikk már méltatlanul nagy kötetre nőtt, ezen a ponton egyszerűen csak adok két jó hivatkozást, amelyek részletesen leírják a félvezető eszközök (beleértve a tranzisztorokat is) fő jelölési rendszereit: http://kazus.ru/guide/transistors /mark_all .html és .xls fájl (35 kb).

Hasznos megjegyzések:
http://habrahabr.ru/blogs/easyelectronics/133136/#comment_4419173

Címkék: Címkék hozzáadása

A tranzisztor (transistor, angolul) egy félvezető anyagokból készült trióda, három kimenettel, melynek fő tulajdonsága, hogy viszonylag alacsony bemeneti jel mellett jelentős áramot vezérel az áramkör kimenetén. A térhatású tranzisztorokat rádióalkatrészekben használják, amelyekből modern komplex elektromos eszközöket állítanak össze. Tulajdonságaik lehetővé teszik a nyomtatott áramköri lap elektromos áramkörében lévő áram le- vagy bekapcsolásával, illetve annak erősítésével kapcsolatos problémák megoldását.

Mi az a térhatású tranzisztor

A térhatású tranzisztor egy három vagy négy érintkezős eszköz, amelyben az áram két érintkezőn állítható elektromos térfeszültség a harmadikon. Ezért hívják őket mezeieknek.

Elérhetőségek:

Az n-p átmenettel rendelkező térhatású tranzisztor egy speciális típusú tranzisztor, amely az áramszabályozáshoz.

Abban különbözik az egyszerű közönségestől, hogy az áram áthalad rajta anélkül, hogy átlépné a p-n csomóponti zónát, amely e két zóna határán alakul ki. A p-n zóna mérete állítható.

Térhatású tranzisztorok, típusaik

Az n-p átmenettel rendelkező térhatástranzisztorok osztályokba sorolhatók:

1. Vezetőcsatorna típusa szerint: n vagy r. A vezérlőjel előjele, polaritása a csatornától függ. Ellentétes előjelűnek kell lennie az n-zónával.
2. A készülék felépítése szerint: diffúz, p-n átmenet mentén ötvözött, redőnnyel, vékonyrétegű.
3. Érintkezők száma szerint: 3 és 4 tűs. 4 tűs készülék esetén a hordozó egyben kapuként is működik.
4. A felhasznált anyagok szerint: germánium, szilícium, gallium-arzenid.

Az osztályok a működési elv szerint vannak felosztva:

• p-n átmenettel vezérelt eszköz;
• szigetelt kapu vagy Schottky sorompó berendezés.

Térhatású tranzisztor, működési elve

Egyszerűen elmondható, hogyan működik egy térhatású tranzisztor vezérlő p-n átmenettel: a rádiókomponens két zónából áll: p - átmenet és n - átmenet. Az n zónán elektromos áram folyik. A p zóna egy átfedő zóna, egyfajta szelep. Ha erősen megnyomja, blokkolja az aktuális áthaladás területétés kevésbé múlik el. Vagy ha a nyomás csökken, akkor több is elmúlik. Ezt a nyomást a folyami zónában található kapuérintkező feszültségének növelésével hajtják végre.

A vezérlő p-n csatorna csatlakozással rendelkező eszköz egy ilyen típusú elektromos vezetőképességű félvezető lapka. A lemez végeihez érintkezők csatlakoznak: lefolyó és forrás, középen egy kapuérintkező található. A készülék működése a p-n csomóponti tér vastagságának változékonyságán alapul. Mivel a blokkoló régióban szinte nincs mobil töltéshordozó, ezért a vezetőképesség nulla. A félvezető lapkában a blokkolóréteg hatása alatt nem lévő területen áramvezető csatorna jön létre. Ha a forráshoz képest negatív feszültséget alkalmazunk, a kapunál áramlás jön létre, amelyen keresztül a töltéshordozók kiáramlanak.

Szigetelt kapu esetén vékony dielektrikumréteg van rajta. Ez a fajta készülék elektromos tér elvén működik. Elpusztításához elegendő egy kis mennyiségű elektromosság. Ezért a több ezer voltot is elérő statikus feszültség elleni védelem érdekében speciális készülékházakat hoznak létre - ezek segítenek minimalizálni a vírusos elektromosság hatását.

Miért van szükség térhatású tranzisztorra?

Figyelembe véve az összetett elektronikus berendezések működését, mint például a térhatású tranzisztor (mint az integrált áramkör egyik alkotóeleme) működését, nehéz elképzelni, hogy munkásságának fő irányai öt:

1. Nagyfrekvenciás erősítők.
2. Basszus erősítők.
3. Moduláció.
4. DC erősítők.
5. Kulcseszközök (kapcsolók).

Egy egyszerű példával élve, egy tranzisztor működése, mint egy kapcsoló, elképzelhető úgy, hogy egy mikrofont egy villanykörtével elrendeznek. A mikrofon felveszi a hangot, ami elektromos áramot generál. Zárt térhatású tranzisztorhoz megy. Jelenlétével az áram bekapcsolja a készüléket, bekapcsolja az elektromos áramkört, amelyhez az izzó csatlakozik. A lámpa kigyullad, ha a mikrofon hangot vesz fel, de a mikrofonhoz nem csatlakoztatott és erősebb áramforrás miatt világít.

Moduláció alkalmazott az információs jel vezérlésére. A jel szabályozza az oszcilláció frekvenciáját. A modulációt a rádióban kiváló minőségű hangjelekhez, a televíziós programok hangátviteléhez, a színes és jó minőségű televíziós jelek sugárzásához használják. Mindenhol használják, ahol kiváló minőségű anyagokkal kell dolgozni.

Mint egy erősítő egy térhatású tranzisztor leegyszerűsítve működik: grafikusan bármilyen jel, különösen egy hangsorozat ábrázolható szaggatott vonalként, ahol a hossza az idő, a szünetek magassága pedig a hangfrekvencia. A hang erősítésére erős feszültséget kap a rádió alkatrész, amely a szükséges frekvenciákat, de magasabb értékekkel szerzi meg, mivel gyenge jelet kap a vezérlő érintkezőhöz. Vagyis a készülék arányosan átrajzolja az eredeti vonalat, de magasabb csúcsértékekkel.

Térhatású tranzisztorok alkalmazása

Az első olyan eszköz, amely vezérlő pn átmenettel rendelkező térhatású tranzisztort használ, az volt hallókészülék. Megjelenését a múlt század ötvenes éveiben jegyezték fel. Ipari méretekben telefonközpontokban használták őket.

A modern világban eszközöket használnak az összes elektrotechnikában. A térhatású tranzisztor kis mérete és jellemzőinek sokfélesége miatt megtalálható konyhai berendezésekben, audio- és televíziókészülékekben, számítógépekben és elektronikus gyermekjátékokban. Használják mind a biztonsági mechanizmusok, mind a tűzjelző rendszerek riasztórendszereiben.

A tranzisztoros berendezéseket gyárakban használják gépi teljesítményszabályozókhoz. A közlekedésben a vonatok és mozdonyok berendezéseinek üzemeltetésétől a személygépkocsik üzemanyag-befecskendező rendszeréig. Lakás- és kommunális szolgáltatásokban a diszpécserrendszerektől a közvilágítási vezérlőrendszerekig.

A tranzisztorok egyik legfontosabb alkalmazása az processzorgyártás. Valójában az egész processzor számos miniatűr rádiókomponensből áll. Ám amikor az 1,5 GHz feletti működési frekvenciákra váltanak, lavinaszerűen kezdenek fogyasztani az energiát. Ezért a processzorgyártók az órajel növelése helyett inkább a többmagosok útját választották.

A térhatású tranzisztorok előnyei és hátrányai

Térhatású tranzisztorok jellemzőikkel messze elmaradt más fajoktól eszközöket. Széles körben használják integrált áramkörökben kapcsolóként.

• az alkatrészek kaszkádja kevés energiát fogyaszt;
• a nyereség magasabb, mint a többi fajé;
• a nagy zajvédelem a kapuban áramló áram hiányával érhető el;
• nagyobb be- és kikapcsolási sebesség - más tranzisztorok számára elérhetetlen frekvenciákon működhetnek.

• alacsonyabb megsemmisítési hőmérséklet, mint más fajoknál;
• 1,5 GHz-es frekvencián az energiafogyasztás meredeken emelkedni kezd;
• statikus elektromosságra való érzékenység.

A térhatású tranzisztorok alapjául szolgáló félvezető anyagok jellemzői lehetővé tették eszközök használata a mindennapi életben és a termelésben. A tranzisztorok alapján a háztartási készülékeket a modern emberek számára ismert formában hozták létre. Kiváló minőségű jelek feldolgozása, processzorok és egyéb nagy pontosságú alkatrészek gyártása lehetetlen a modern tudomány vívmányai nélkül.

Egy időben a tranzisztorok vákuumcsöveket cseréltek. Ez annak köszönhető, hogy kisebb méretekkel, nagy megbízhatósággal és alacsonyabb gyártási költséggel rendelkeznek. Nos, bipoláris tranzisztorokminden erősítő áramkör alapelemei.

Ez egy háromrétegű félvezető elem, amely két elektron-lyuk átmenetet képez. Emiatt a tranzisztor két egymás melletti diódaként ábrázolható. Attól függően, hogy melyek lesznek a fő töltéshordozók, megkülönböztetik őket p-n-pÉs n-p-n tranzisztorok.

Bázis– egy félvezető réteg, amely a tranzisztor tervezésének alapja.

Kibocsátó félvezető rétegnek nevezzük, amelynek az a feladata, hogy töltéshordozókat injektáljon az alaprétegbe.

Gyűjtő félvezető rétegnek nevezzük, melynek feladata az alaprétegen áthaladó töltéshordozók összegyűjtése.

Jellemzően az emitter sokkal nagyobb számú főtöltést tartalmaz, mint az alap. Ez a fő feltétele a tranzisztor működésének, mert ebben az esetben, amikor az emitter átmenet előre előfeszített, az áramerősséget az emitter fő hordozói határozzák meg. Az emitter képes lesz ellátni fő funkcióját - a hordozók befecskendezését az alaprétegbe. Általában igyekeznek a lehető legkisebbre csökkenteni az emitter fordított áramát. Az emitter többségi hordozók számának növekedését magas adalékanyag-koncentráció alkalmazásával érik el.

Az alapot a lehető legvékonyabbra készítjük. Ez a díjak élettartamának köszönhető. A töltéshordozóknak át kell menniük az alapon, és a lehető legkevesebbet kell újrakombinálniuk a fő bázishordozókkal, hogy elérjék a gyűjtőt.

Annak érdekében, hogy a gyűjtő teljesebben tudja gyűjteni a bázison áthaladó médiát, igyekeznek szélesebbé tenni.

A tranzisztor működési elve

Nézzük meg a p-n-p tranzisztor példáját.

Külső feszültség hiányában a rétegek között potenciálkülönbség jön létre. Az átkelőhelyeken potenciálkorlátokat szerelnek fel. Sőt, ha az emitterben és a kollektorban lévő lyukak száma megegyezik, akkor a potenciálkorlátok azonos szélességűek lesznek.

Ahhoz, hogy a tranzisztor megfelelően működjön, az emitter átmenetet előre, a kollektorátmenetet pedig fordított előfeszítéssel kell ellátni.. Ez megfelel a tranzisztor aktív üzemmódjának. Egy ilyen kapcsolat létrehozásához két forrásra van szükség. Az Ue feszültségű forrás a pozitív pólussal az emitterhez, a negatív pólus pedig a bázishoz csatlakozik. Egy Uк feszültségű forrás a negatív pólussal a kollektorhoz, a pozitív pólus pedig az alaphoz csatlakozik. Ráadásul Ue< Uк.

Az Ue feszültség hatására az emitter átmenet előrefelé torzul. Mint ismeretes, ha az elektron-lyuk átmenet előre torzított, a külső tér az átmeneti térrel ellentétes irányban irányul, és ezért csökkenti azt. A többségi hordozók elkezdenek áthaladni az átmeneten, az emitterben 1-5 lyuk, az alapban 7-8 elektron található. És mivel az emitterben lévő lyukak száma nagyobb, mint az elektronok száma a bázisban, az emitteráram elsősorban ezeknek köszönhető.

Az emitteráram az emitteráram lyukkomponensének és az alap elektronikus komponensének összege.

Mivel csak a furatos alkatrész hasznos, igyekeznek az elektronikus alkatrészt a lehető legkisebbre tenni. Az emitter csomópont minőségi jellemzője az befecskendezési arány.

Megpróbálják az injektálási együtthatót 1-hez közelíteni.

Az alapba bekerült 1-5 lyukak az emitter csomópont határán gyűlnek össze. Így nagy koncentrációjú lyukak jönnek létre az emitter közelében, és alacsony koncentráció a kollektor csomópont közelében, aminek következtében megindul a lyukak diffúziós mozgása az emittertől a kollektor csomópontig. De a kollektor csomópont közelében a lyukkoncentráció nulla marad, mert amint a lyukak elérik a csomópontot, a belső tere felgyorsítja őket, és kivonják (húzzák) a kollektorba. Ez a mező taszítja az elektronokat.

Miközben a lyukak áthaladnak az alaprétegen, újra egyesülnek az ott található elektronokkal, mint például az 5-ös lyuk és a 6-os elektron. És mivel a lyukak folyamatosan jönnek, ezért többlet pozitív töltést hoznak létre, ezért elektronoknak is be kell jönniük, amelyeket felhúznak. az alapkivezetésen keresztül, és bázisáramot képeznek Ibr. Ez fontos feltétele a tranzisztor működésének – az alapban lévő lyukak koncentrációja megközelítőleg egyenlő legyen az elektronok koncentrációjával. Más szavakkal Biztosítani kell az alap elektromos semlegességét.

A kollektort elérő lyukak száma kevesebb, mint az emittert elhagyó lyukak száma az alapban lévő rekombinált lyukak számával. vagyis A kollektoráram a bázisáram mértékével tér el az emitter áramától.

Innentől látszik átviteli együttható hordozók, amelyeket szintén megpróbálnak közelebb hozni az 1-hez.

A tranzisztor kollektorárama az Icr lyukkomponensből és a fordított kollektoráramból áll.

A fordított kollektoráram a kollektor átmenet fordított előfeszítése következtében keletkezik, így a 9-es lyuk és a 10-es elektron kisebbségi hordozóiból áll. Pontosan azért, mert a fordított áramot kisebbségi hordozók alkotják, csak a hőgenerációs folyamattól függ, vagyis hőmérsékleten. Ezért gyakran hívják hőáram.

A tranzisztor minősége a hőáram nagyságától függ, minél kisebb, annál jobb a tranzisztor.

A kollektoráram az emitterhez van kötve áramátviteli együttható.

Hogyan működik a tranzisztor?

Jól nézd meg a rizst. 93. Ezen az ábrán a bal oldalon egy p-n-p tranzisztor szerkezeten alapuló erősítő egyszerűsített áramköre látható, valamint illusztrációk, amelyek elmagyarázzák ennek az erősítőnek a működésének lényegét. Itt, mint az előző ábrákon, a p-típusú régiókban lévő lyukakat hagyományosan körökként, az n-típusú régió elektronjait pedig azonos méretű fekete golyókként ábrázolják. Emlékezzen a p-n átmenetek nevére: a kollektor és az alap - kollektor között, az emitter és az alap - emitter között.

Rizs. 93. Egy erősítő egyszerűsített kapcsolása p-n-p szerkezetű tranzisztoron és működését szemléltető grafikonokon.

A kollektor és az emitter között van egy B k elem (kollektor), amely több voltos nagyságrendű negatív feszültséget hoz létre a kollektoron az emitterhez képest. Ugyanez az áramkör, az úgynevezett kollektor áramkör, tartalmaz egy R n terhelést, amely lehet telefon vagy más eszköz, az erősítő céljától függően.

Ha az alap nincs csatlakoztatva semmihez, nagyon gyenge áram (tized milliamper) jelenik meg a kollektor áramkörében, mivel ilyen polaritás esetén a B akkumulátort a kollektorhoz csatlakoztatva a p-n átmenet ellenállása nagyon nagy lesz; kollektor csomópontnál ez fordított áram lesz. A kollektor áramkör Ik árama meredeken növekszik, ha az alap és az emitter közé egy Bc előfeszítő elemet kapcsolunk, amely az emitterhez képest kis negatív feszültséget, legalább egy tized voltot kapcsol a bázisra. Ez fog történni. A Bc elem ezzel a bekötésével (ez azt jelenti, hogy az ábrán az erősített jel forrásának csatlakoztatására szolgáló kivezetések, amelyeket a diagramon „~” jellel jelöl - szinuszhullám, rövidre zárják) ebben az új áramkörben, amelyet alapnak nevezünk. áramkör, némi I b egyenáram fog folyni; A diódákhoz hasonlóan az emitterben lévő lyukak és az alapban lévő elektronok ellentétes irányba mozognak, és kialszik, így áram folyik át az emitter csomópontján.

Az emitterből az alapba bevezetett lyukak többségének azonban más a sorsa, mint hogy elektronokkal találkozva eltűnnek. A helyzet az, hogy p-n-p szerkezetű tranzisztorok gyártásakor az emitterben (és a kollektorban) lévő lyukak telítettsége mindig nagyobb, mint az alapban lévő elektronok telítettsége. Emiatt a lyukak csak kis része (kevesebb, mint 10%) tűnik el, amikor elektronokkal találkoznak. A lyukak fő tömege szabadon bejut az alapba, nagyobb negatív feszültség alá esik a kollektoron, belép a kollektorba, és az általános áramlásban a furataival a negatív érintkezőjére kerül. Itt a Bk akkumulátor negatív pólusa által a kollektorba bevezetett ellenelektronok semlegesítik őket, ennek eredményeként a teljes kollektorkör ellenállása csökken, és a kollektor átmenet fordított áramának sokszorosa nagyobb áram folyik benne. Minél nagyobb a negatív feszültség a bázison, minél több lyukat vezetnek be az emitterből az alapba, annál nagyobb az áram a kollektor áramkörében. És fordítva, minél alacsonyabb a negatív feszültség az alapnál, annál alacsonyabb az áram a tranzisztor kollektoráramkörében.

Mi van akkor, ha váltakozó elektromos jelet vezetünk be sorosan az alapáramkörbe az áramkört tápláló állandó feszültségforrással? A tranzisztor felerősíti.

Az amplifikációs folyamat általában a következőképpen megy végbe. Jelfeszültség hiányában a bázis- és kollektoráramkörökben bizonyos nagyságú áramok folynak (a 93. ábra grafikonjaiban O a szakasz), amelyet az akkumulátor feszültségei és a tranzisztor tulajdonságai határoznak meg. Amint egy jel megjelenik az alapáramkörben, a tranzisztoráramkörök áramai ennek megfelelően változni kezdenek: a negatív félciklusok során, amikor a bázis teljes negatív feszültsége nő, az áramköri áramok nőnek, pozitív félciklusok esetén pedig amikor a jel és a B elem feszültségei ellentétesek és Ezért a bázis negatív feszültsége csökken, és mindkét áramkörben az áramok is csökkennek. Feszültség- és áramerősítés lép fel.

Ha a bemeneti áramkörbe, azaz az alapáramkörbe hangfrekvenciás elektromos jel kerül, és a kimeneti - kollektor - áramkör terhelése egy telefon, akkor az a felerősített jelet hanggá alakítja. Ha a terhelés egy ellenállás, akkor a rajta generált feszültség, az erősített jel váltakozó komponense, a második tranzisztor bemeneti áramkörébe táplálható további erősítés céljából. Egy tranzisztor 30-50-szeresére tudja felerősíteni a jelet.

Az n-p-n szerkezetű tranzisztorok pontosan ugyanúgy működnek, csak bennük a fő áramhordozók nem lyukak, hanem elektronok. Ebben a tekintetben az n-p-n tranzisztorok alapáramköreit és kollektorait tápláló elemek és akkumulátorok beépítésének polaritása nem lehet ugyanaz, mint a p-n-p tranzisztoroké, hanem fordított.

Ne felejtsünk el egy nagyon fontos körülményt: a tranzisztort nyitó állandó feszültséget, az úgynevezett előfeszítő feszültséget kell a tranzisztor alapjára (az emitterhez viszonyítva) táplálni, az erősített jel feszültségével együtt.

ábra szerinti áramkör szerinti erősítőben. 93 Az előfeszítő feszültségforrás szerepét a B c elem tölti be. A p-n-p szerkezetű germánium tranzisztornál negatívnak és 0,1-0,2 V-nak kell lennie, az n-p-n szerkezetű tranzisztornál pedig pozitívnak. A szilícium tranzisztorok előfeszítési feszültsége 0,5-0,7 V. Kezdeti előfeszítő feszültség nélkül az emitter pn átmenete diódaként „levágja” a pozitív (pnp tranzisztor) vagy negatív (npn tranzisztor) félhullámokat. jelet, ami az erősítést torzítással kíséri. Az előfeszítő feszültséget nem adják a bázisra csak olyan esetekben, amikor a tranzisztor emitter átmenetét nagyfrekvenciás modulált jel észlelésére használják.

Szüksége van egy speciális cellára vagy akkumulátorra, hogy a kezdeti előfeszítő feszültséget az alapra kapcsolja? Természetesen nem. Erre a célra általában a kollektor akkumulátor feszültségét használják, amely ellenálláson keresztül csatlakoztatja az alapot ehhez az áramforráshoz. Az ilyen ellenállás ellenállását gyakran kísérletileg választják ki, mivel ez az adott tranzisztor tulajdonságaitól függ.

A beszélgetés ezen részének elején elmondtam, hogy egy bipoláris tranzisztor elképzelhető úgy, mint két egymásnak ellentmondó sík dióda, amelyek egy félvezető lemezben vannak kombinálva, és egy közös katóddal rendelkeznek, amelynek szerepét az alapja tölti be. a tranzisztor. Ez könnyen ellenőrizhető kísérletekkel, amelyekhez szüksége lesz bármilyen használt, de nem sérült, pnp szerkezetű germánium kisfrekvenciás tranzisztorra, például MP39 vagy hasonló MP40 - MP42 tranzisztorokra. A kollektor és a tranzisztor alapja közé csatlakoztasson egy sorba kapcsolt 3336L-es akkumulátort és egy zseblámpából származó izzót, amelyet 2,5 V feszültségre és 0,075 vagy 0,15 A áramerősségre terveztek. Ha az akkumulátor pluszja csatlakoztatva van ( az izzón keresztül) a kollektorba, a mínusz pedig a talpba (94. ábra, a), akkor a lámpa világít. Ha az akkumulátort más polaritással kapcsolják be (94b. ábra), a jelzőfénynek nem szabad világítania.

Rizs. 94. Kísérletek tranzisztorral.

Hogyan lehet megmagyarázni ezeket a jelenségeket? Először közvetlen, azaz átmenő feszültséget adott a kollektor p-n átmenetére. Ebben az esetben a kollektor csomópont nyitott, ellenállása kicsi és egyen kollektoráram folyik rajta Ik Ennek az áramnak az értékét ebben az esetben elsősorban az izzószál ellenállása és az akkumulátor belső ellenállása határozza meg. Az akkumulátor másodszori bekapcsolásakor a feszültsége az ellenkező, nem áramlási irányban került a kollektor csomópontra. Ebben az esetben a csomópont zárt, ellenállása nagy és csak egy kis fordított kollektoráram folyik át rajta. Egy üzemképes kis teljesítményű kisfrekvenciás tranzisztor esetén az I KBO fordított kollektoráram nem haladja meg a 30 μA-t. Az ilyen áram természetesen nem tudta felmelegíteni az izzószálat, így nem égett.

Végezzen hasonló kísérletet az emitter csomóponttal. Az eredmény ugyanaz lesz: fordított feszültség esetén a csomópont zárva lesz - a villanykörte nem világít, az előremenő feszültségnél pedig nyitva lesz - a villanykörte világít.

A következő kísérletet, amely a tranzisztor egyik üzemmódját szemlélteti, az ábrán látható áramkör szerint hajtjuk végre. 95, a. Ugyanazon tranzisztor emittere és kollektora közé csatlakoztasson egy 3336L-es akkumulátort és egy sorba kapcsolt izzólámpát. Az akkumulátor pozitív pólusát az emitterhez, a negatív pólust a kollektorhoz kell kötni (az izzószálon keresztül). Világít? Nem, nem világít. Csatlakoztassa a bázist az emitterhez egy áthidaló vezetékkel, ahogy a szaggatott vonallal jelölt ábra mutatja. A tranzisztor kollektoráramköréhez csatlakoztatott izzó szintén nem világít. Távolítsa el a jumpert, és ehelyett csatlakoztasson ezekhez az elektródákhoz egy sorba kötött ellenállást 200-300 Ohm ellenállással és egy Eb galvanikus elemet, például 332 típusú, de úgy, hogy az elem mínusza az alapon, a plusz pedig az alapon legyen. kibocsátó. A lámpának most világítania kell. Fordítsa meg az elemnek a tranzisztor ezen elektródáihoz való csatlakoztatásának polaritását. Ebben az esetben a lámpa nem világít. Ismételje meg ezt a kísérletet többször, és meg fog győződni arról, hogy a kollektorkörben lévő izzó csak akkor gyullad ki, ha a tranzisztor alján negatív feszültség van az emitterhez képest.

Rizs. 95. A tranzisztor működését szemléltető kísérletek kapcsolási módban (a) és erősítő üzemmódban (b).

Nézzük ezeket a kísérleteket. Az elsőben, amikor a bázist egy jumperrel csatlakoztatta az emitterhez, és rövidre zárta az emitter csomópontját, a tranzisztor egyszerűen egy dióda lett, amelyre fordított feszültséget kapcsoltak, lezárva a tranzisztort. A tranzisztoron csak a kollektor csomópont enyhe fordított árama haladt át, ami nem tudta felmelegíteni az izzószálat. Ekkor a tranzisztor zárt állapotban volt. Ezután a jumper eltávolításával visszaállítottad az emitter csomópontot. Az alap és az emitter közötti elem első bekapcsolásával egyenfeszültséget adott az emitter csomópontra. Az emitter csomópont megnyílt, egyenáram folyt át rajta, amely megnyitotta a tranzisztor második csomópontját - a kollektort. A tranzisztor nyitottnak bizonyult, és az emitter-bázis-kollektor áramkörön tranzisztoráram folyt át, amely sokszorosa az emitter-bázis áramkör áramának. Ő volt az, aki felmelegítette az izzószálat. Amikor az elem polaritását fordítottra változtatta, a feszültsége lezárta az emitter átmenetet, és ezzel egyidejűleg a kollektor átmenetet is. Ugyanakkor a tranzisztor árama majdnem leállt (csak a fordított kollektor árama folyt), és a villanykörte nem gyulladt ki.

Ezekben a kísérletekben a tranzisztor két állapot egyikében volt: nyitott vagy zárt. A tranzisztor az UB bázison lévő feszültség hatására egyik állapotból a másikba váltott. A tranzisztornak ezt a működési módját az ábra grafikonjai illusztrálják. 95, a, kapcsolási módnak, vagy ami ugyanaz, billentyűs módnak nevezzük. A tranzisztorok ezt a működési módját főként elektronikus automatizálási berendezésekben használják.

Mi a szerepe az Rb ellenállásnak ezekben a kísérletekben? Elvileg előfordulhat, hogy ez az ellenállás nem létezik. Azt javasoltam, hogy csak az alapáramkör áramának korlátozására kapcsolja be. Ellenkező esetben túl sok egyenáram fog átfolyni az emitter csomóponton, aminek következtében a csomópont termikus lebomlása következhet be, és a tranzisztor meghibásodik.

Ha ezeknél a kísérleteknél mérőműszerek kerülnének az alap- és kollektoráramkörökbe, akkor zárt tranzisztor mellett szinte nem lenne áram az áramköreiben. Nyitott tranzisztor esetén az I B alapáram legfeljebb 2-3 mA, a kollektoráram I K pedig 60-75 mA. Ez azt jelenti, hogy a tranzisztor lehet áramerősítő.

Az audiofrekvenciás vevőkészülékekben és erősítőkben a tranzisztorok erősítés üzemmódban működnek. Ez az üzemmód abban különbözik a kapcsolási módtól, hogy az alapkörben kis áramok felhasználásával a tranzisztor kollektorkörében sokkal nagyobb áramokat tudunk szabályozni.

Egy tranzisztor működését erősítő üzemmódban a következő kísérlettel szemléltethetjük (95. ábra, b). A T tranzisztor kollektoráramkörében csatlakoztassa a Tf 2 elektromágneses telefont a bázis és a mínusz B tápforrás közé - R b ellenállás 200-250 kOhm ellenállással. Csatlakoztassa a második TF 1 telefont az alap és az adó közé egy 0,1-0,5 µF kapacitású C csatolókondenzátoron keresztül. Kapsz egy egyszerű erősítőt, amely például egyirányú telefonként szolgálhat. Ha barátja halkan beszél az erősítő bemenetére csatlakoztatott telefon előtt, akkor az erősítő kimenetére csatlakoztatott telefonokban hallja a beszélgetését.

Mi a szerepe az Rb ellenállásnak ebben az erősítőben? Rajta keresztül kis kezdeti előfeszítő feszültség jut a tranzisztor alapjára a B akkumulátorból, amely kinyitja a tranzisztort, és ezáltal biztosítja annak erősítési üzemmódban történő működését. A TF 1 telefon helyett bekapcsolhat hangszedőt az erősítő bemenetén és lejátszhat egy lemezt. Ekkor a TF2-es telefonokban jól hallhatóak lesznek egy dallam hangjai vagy az énekesnő gramofonlemezre rögzített hangja.

Ebben a kísérletben az erősítő bemenetére váltakozó hangfrekvenciás feszültséget vezettek, amelynek forrása egy telefon volt, amely a mikrofonhoz hasonlóan a hangrezgéseket elektromos rezgéssé alakítja, vagy egy hangszedő, amely az erősítő mechanikai rezgéseit alakítja át. tűt elektromos rezgésekbe. Ez a feszültség gyenge váltóáramot hozott létre az emitter-bázis áramkörben, ami lényegesen nagyobb áramot szabályozott a kollektorkörben: negatív félciklusokkal a bázison nőtt a kollektoráram, pozitív félciklusoknál pedig csökkent (ld. grafikonok a 95. ábrán, b). A jelet felerősítette, a tranzisztor által felerősített jelet a kollektoráramkörre csatlakoztatott telefon hangrezgéssé alakította át. A tranzisztor erősítő üzemmódban működött.

Hasonló kísérleteket végezhet egy n-p-n szerkezetű tranzisztorral, például MP35 típusú. Ebben az esetben csak a tranzisztor tápegységének polaritását kell megváltoztatni: a mínusz az emitterre, az akkumulátor pluszja pedig a kollektorra (telefonon keresztül).

Röviden a bipoláris tranzisztorok elektromos paramétereiről. A bipoláris tranzisztorok minőségét és erősítő tulajdonságait több paraméterrel értékelik, amelyeket speciális műszerekkel mérnek. Gyakorlati szempontból elsősorban három fő paraméterre kell figyelni: az I KBO fordított kollektoráramra, a h 21E statikus áramátviteli tényezőre (értsd: ash two one e) és az áramátviteli tényező gr határfrekvenciájára. .

A fordított kollektoráram I KBO egy szabályozatlan áram a kollektor p-n átmenetén, amelyet a tranzisztor kisebbségi áramhordozói hoznak létre. A BSC I. paramétere a tranzisztor minőségét jellemzi: minél kisebb, annál jobb a tranzisztor minősége. Kis teljesítményű, alacsony frekvenciájú tranzisztorok esetében, például az MP39 - MP42 típusoknál, az I BAC nem haladhatja meg a 30 μA-t, és az alacsony teljesítményű, nagyfrekvenciás tranzisztorok esetében - legfeljebb 5 μA. A nagy I KBO értékű tranzisztorok működése instabil.

A h 21E statikus áramátviteli tényező a tranzisztor erősítő tulajdonságait jellemzi. Statikusnak nevezik, mert ezt a paramétert az elektródáin állandó feszültségen, az áramköreiben pedig állandó áramerősség mellett mérik. A nagy (nagy) „E” betű ebben a kifejezésben azt jelzi, hogy a mérés során a tranzisztort egy közös emitterrel rendelkező áramkör szerint csatlakoztatják (a tranzisztor-csatlakozási áramkörökről a következő beszélgetésben fogok beszélni). A h 21E együtthatót a kollektor egyenáramának az állandó alapáramhoz viszonyított aránya jellemzi adott állandó fordított kollektor-emitter feszültség és emitteráram mellett. Minél nagyobb a h 21E együttható számértéke, annál nagyobb jelerősítést tud biztosítani ez a tranzisztor.

A gr áramátviteli együttható kilohertzben vagy megahertzben kifejezett határfrekvenciája lehetővé teszi annak a lehetőségét, hogy megbecsüljük a tranzisztor alkalmazásának lehetőségét bizonyos frekvenciák oszcillációinak erősítésére. Az MP39 tranzisztorok vágási frekvenciája például 500 kHz, a P401-P403 tranzisztorok pedig több mint 30 MHz. A gyakorlatban a tranzisztorokat a korlátozónál jóval alacsonyabb frekvenciák erősítésére használják, mivel a frekvencia növekedésével a tranzisztor h 21E áramátviteli együtthatója csökken.

A gyakorlati munkában figyelembe kell venni olyan paramétereket, mint a maximálisan megengedett kollektor-emitter feszültség, a maximálisan megengedett kollektoráram, valamint a tranzisztor kollektorának maximális megengedett teljesítménydisszipációja - a tranzisztor belsejében hővé alakított teljesítmény.

A kis teljesítményű, tömeges használatra szánt tranzisztorokról a függelékben találhatók alapvető információk. 4.