Cum funcționează un tranzistor într-un circuit? Elemente de bază ale electronicii pentru manechini: ce este un tranzistor și cum funcționează

tranzistor(tranzistor) - un element semiconductor cu trei terminale (de obicei), dintre care unul ( colector) este furnizat un curent puternic, iar celălalt ( baza) servit slab ( curent de control). La o anumită putere a curentului de control, este ca și cum o supapă „se deschide” și curentul de la colectorîncepe să curgă pe a treia ieșire ( emițător).

Adică un tranzistor este un fel de supapă, care, la o anumită putere a curentului, reduce brusc rezistența și trimite curentul mai departe (de la colector la emițător).Aceasta se întâmplă deoarece în anumite condiții, găurile care au un electron îl pierd, acceptând unul nou, etc. într-un cerc. Dacă nu este aplicat curent electric la bază, tranzistorul va fi într-o stare echilibrată și nu va trece curent către emițător.

În cipurile electronice moderne, numărul de tranzistori cifre în miliarde. Ele sunt utilizate în principal pentru calcule și constau în conexiuni complexe.

Materialele semiconductoare utilizate în principal în tranzistoare sunt: siliciu, arseniura de galiuȘi germaniu. Există și tranzistori nanotuburi de carbon, transparent pentru afișaje LCDȘi polimer(cel mai promițător).

Tipuri de tranzistoare:

Bipolar– tranzistoare în care purtătorii de sarcină pot fi atât electroni, cât și „găuri”. Curentul poate curge ca spre emiţător, asa de spre colector. Pentru controlul debitului se folosesc anumiți curenți de control.

– aparate larg răspândite în care fluxul electric este controlat printr-un câmp electric. Adică, atunci când se formează un câmp mai mare, mai mulți electroni sunt capturați de acesta și nu pot transfera încărcături în continuare. Adică, acesta este un fel de supapă care poate modifica cantitatea de sarcină transferată (dacă tranzistorul cu efect de câmp este controlat p—n— tranziție). O caracteristică distinctivă a acestor tranzistoare este tensiunea de intrare ridicată și câștigul de înaltă tensiune.

Combinate– tranzistoare cu rezistențe combinate, sau alte tranzistoare într-o singură carcasă. Acestea servesc pentru diverse scopuri, dar în principal pentru a crește câștigul curent.

Subtipuri:

Bio-tranzistoare– se bazează pe polimeri biologici care pot fi utilizați în medicină și biotehnologie fără a dăuna organismelor vii. Au fost efectuate studii pe metaloproteine, clorofilă A (derivată din spanac) și virusul mozaicului tutunului.

Tranzistoare cu un singur electron– au fost create pentru prima dată de oamenii de știință ruși în 1996. Ar putea lucra la temperatura camerei, spre deosebire de predecesorii lor. Principiul de funcționare este similar cu un tranzistor cu efect de câmp, dar mai subtil. Transmițătorul de semnal este unul sau mai mulți electroni. Acest tranzistor mai este numit și tranzistor nano și cuantic. Folosind această tehnologie, în viitor speră să creeze tranzistori cu o dimensiune mai mică de 10 nm, bazat grafen.

La ce se folosesc tranzistorii?

Tranzistoarele sunt utilizate în circuite de amplificare, lămpile, motoare electriceși alte dispozitive în care sunt necesare schimbări rapide ale curentului sau poziției peoprit. Tranzistorul poate limita curentul sau lin, sau prin metoda puls—pauză. Al doilea este mai des folosit pentru -control. Folosind o sursă de energie puternică, o conduce prin sine, reglând-o cu un curent slab.

Dacă curentul nu este suficient pentru a porni circuitul tranzistorului, atunci utilizați mai multe tranzistoare cu o sensibilitate mai mare, conectate în cascadă.

Tranzistoarele puternice conectate în unul sau mai multe pachete sunt utilizate în amplificatoare complet digitale bazate pe. Au nevoie adesea răcire suplimentară. În majoritatea schemelor, acestea funcționează modul cheie(în modul comutator).

De asemenea, se folosesc tranzistori în sistemele de alimentare, atât digitale cât și analogice ( plăci de bază, plăci video, Surse de alimentare&etc).

Central procesoare, sunt formate și din milioane și miliarde de tranzistori, conectați într-o anumită ordine pentru specializați calculele.

Fiecare grup de tranzistori codifică semnalul într-un anumit mod și îl transmite ulterior pentru procesare. Toate tipurile și ROM memoriile constau și din tranzistori.

Toate realizările microelectronicii ar fi practic imposibil fără invenţia şi utilizarea tranzistoarelor. Este greu de imaginat cel puțin un dispozitiv electronic fără cel puțin un tranzistor.

S-au dat explicațiile necesare, să trecem la subiect.

Tranzistoare. Definiție și istorie

tranzistor- un dispozitiv electronic semiconductor în care curentul dintr-un circuit de doi electrozi este controlat de un al treilea electrod. (transistors.ru)

Tranzistorii cu efect de câmp au fost primii inventați (1928), iar tranzistoarele bipolare au apărut în 1947 la Bell Labs. Și a fost, fără exagerare, o revoluție în electronică.

Foarte repede, tranzistoarele au înlocuit tuburile cu vid în diferite dispozitive electronice. În acest sens, fiabilitatea unor astfel de dispozitive a crescut, iar dimensiunea lor a scăzut semnificativ. Și până în ziua de azi, oricât de „sofisticat” este microcircuitul, acesta conține încă mulți tranzistori (precum și diode, condensatoare, rezistențe etc.). Doar cele foarte mici.

Apropo, inițial „tranzistoarele” erau rezistențe a căror rezistență putea fi modificată folosind cantitatea de tensiune aplicată. Dacă ignorăm fizica proceselor, atunci un tranzistor modern poate fi reprezentat și ca o rezistență care depinde de semnalul furnizat acestuia.

Care este diferența dintre tranzistoarele cu efect de câmp și cele bipolare? Răspunsul se află chiar în numele lor. Într-un tranzistor bipolar, transferul de sarcină implică Și electroni, Și găuri („encore” - de două ori). Și în câmp (alias unipolar) - sau electroni, sau găuri.

De asemenea, aceste tipuri de tranzistoare diferă în domeniile de aplicare. Cele bipolare sunt folosite în principal în tehnologia analogică, iar cele de teren - în tehnologia digitală.

Și, în sfârșit: principala zonă de aplicare a oricăror tranzistori- întărirea unui semnal slab datorită unei surse de alimentare suplimentare.

Tranzistor bipolar. Principiul de funcționare. Principalele caracteristici

Un tranzistor bipolar este format din trei regiuni: emițător, bază și colector, fiecare dintre acestea fiind alimentată cu tensiune. În funcție de tipul de conductivitate a acestor zone, se disting tranzistoarele n-p-n și p-n-p. De obicei, zona colectorului este mai largă decât zona emițătorului. Baza este realizată dintr-un semiconductor ușor dopat (de aceea are rezistență mare) și este foarte subțire. Deoarece aria de contact emițător-bază este semnificativ mai mică decât aria de contact bază-colector, este imposibil să schimbați emițătorul și colectorul prin schimbarea polarității conexiunii. Astfel, tranzistorul este un dispozitiv asimetric.

Înainte de a lua în considerare fizica modului în care funcționează un tranzistor, să subliniem problema generală.

Este după cum urmează: un curent puternic circulă între emițător și colector ( curent de colector), iar între emițător și bază există un curent de control slab ( curent de bază). Curentul colectorului se va modifica în funcție de modificarea curentului de bază. De ce?
Să luăm în considerare joncțiunile p-n ale tranzistorului. Există două dintre ele: emițător-bază (EB) și bază-colector (BC). În modul activ de funcționare al tranzistorului, primul dintre ele este conectat cu polarizare directă, iar al doilea cu polarizare inversă. Ce se întâmplă la joncțiunile p-n? Pentru o mai mare certitudine, vom lua în considerare un tranzistor n-p-n. Pentru p-n-p totul este similar, doar cuvântul „electroni” trebuie înlocuit cu „găuri”.

Deoarece joncțiunea EB este deschisă, electronii „treg” cu ușurință spre bază. Acolo se recombină parțial cu găuri, dar O Majoritatea, datorită grosimii mici a bazei și dopajului său redus, reușesc să ajungă la tranziția bază-colector. Care, după cum ne amintim, este părtinitoare inversă. Și deoarece electronii din bază sunt purtători minoritari de sarcină, câmpul electric al tranziției îi ajută să-l depășească. Astfel, curentul colectorului este doar puțin mai mic decât curentul emițătorului. Acum ai grijă de mâinile tale. Dacă creșteți curentul de bază, joncțiunea EB se va deschide mai puternic și mai mulți electroni vor putea aluneca între emițător și colector. Și deoarece curentul colectorului este inițial mai mare decât curentul de bază, această schimbare va fi foarte, foarte vizibilă. Prin urmare, semnalul slab primit la bază va fi amplificat. Încă o dată, o schimbare mare a curentului colectorului este o reflectare proporțională a unei mici modificări a curentului de bază.

Îmi amintesc că principiul de funcționare al unui tranzistor bipolar i-a fost explicat colegului meu de clasă folosind exemplul unui robinet de apă. Apa din el este curentul colectorului, iar curentul de control de bază este cât de mult rotim butonul. O forță mică (acțiune de control) este suficientă pentru a crește debitul de apă de la robinet.

Pe lângă procesele luate în considerare, la joncțiunile p-n ale tranzistorului pot apărea o serie de alte fenomene. De exemplu, cu o creștere puternică a tensiunii la joncțiunea bază-colector, multiplicarea sarcinii de avalanșă poate începe din cauza ionizării de impact. Și împreună cu efectul de tunel, acest lucru va produce mai întâi o defecțiune electrică și apoi (cu creșterea curentului) o defecțiune termică. Cu toate acestea, defalcarea termică a unui tranzistor poate apărea fără defecțiune electrică (adică, fără creșterea tensiunii colectorului până la tensiunea de defalcare). Un curent excesiv prin colector va fi suficient pentru aceasta.

Un alt fenomen se datorează faptului că atunci când se modifică tensiunile de pe joncțiunile colectorului și emițătorului, grosimea acestora se modifică. Și dacă baza este prea subțire, atunci poate apărea un efect de închidere (așa-numita „puncție” a bazei) - o conexiune între joncțiunea colectorului și joncțiunea emițătorului. În acest caz, regiunea de bază dispare și tranzistorul nu mai funcționează normal.

Curentul de colector al tranzistorului în modul normal de funcționare activ al tranzistorului este mai mare decât curentul de bază de un anumit număr de ori. Acest număr este numit câștig de curentși este unul dintre principalii parametri ai tranzistorului. Este desemnat h21. Dacă tranzistorul este pornit fără sarcină pe colector, atunci la o tensiune constantă colector-emițător raportul dintre curentul colectorului și curentul de bază va da câștig de curent static. Poate fi egal cu zeci sau sute de unități, dar merită luat în considerare faptul că în circuitele reale acest coeficient este mai mic datorită faptului că atunci când sarcina este pornită, curentul colectorului scade în mod natural.

Al doilea parametru important este rezistența de intrare a tranzistorului. Conform legii lui Ohm, este raportul dintre tensiunea dintre bază și emițător și curentul de control al bazei. Cu cât este mai mare, cu atât curentul de bază este mai mic și câștigul este mai mare.

Al treilea parametru al unui tranzistor bipolar este câștig de tensiune. Este egal cu raportul dintre amplitudinea sau valorile efective ale tensiunilor alternative de ieșire (emițător-colector) și de intrare (bază-emițător). Deoarece prima valoare este de obicei foarte mare (unități și zeci de volți), iar a doua este foarte mică (zecimi de volți), acest coeficient poate ajunge la zeci de mii de unități. Este de remarcat faptul că fiecare semnal de control de bază are propriul câștig de tensiune.

De asemenea, tranzistoarele au raspuns in frecventa, care caracterizează capacitatea tranzistorului de a amplifica un semnal a cărui frecvență se apropie de frecvența de amplificare de tăiere. Faptul este că pe măsură ce frecvența semnalului de intrare crește, câștigul scade. Acest lucru se datorează faptului că timpul de apariție a principalelor procese fizice (timpul de mișcare a purtătorilor de la emițător la colector, încărcarea și descărcarea joncțiunilor barierei capacitive) devine proporțional cu perioada de schimbare a semnalului de intrare. . Acestea. tranzistorul pur și simplu nu are timp să reacționeze la modificările semnalului de intrare și la un moment dat pur și simplu încetează să-l amplifice. Se numește frecvența la care se întâmplă acest lucru limite.

De asemenea, parametrii tranzistorului bipolar sunt:

colector-emițător de curent invers
la timp
curent de colector invers
curent maxim admisibil

Simbolurile pentru tranzistoarele n-p-n și p-n-p diferă numai în direcția săgeții care indică emițătorul. Acesta arată cum curge curentul într-un anumit tranzistor.

Moduri de funcționare ale unui tranzistor bipolar

Opțiunea discutată mai sus reprezintă modul normal de funcționare activ al tranzistorului. Cu toate acestea, există mai multe combinații de joncțiuni p-n deschise/închise, fiecare dintre acestea reprezentând un mod separat de funcționare al tranzistorului.

Mod invers activ. Aici tranziția BC este deschisă, dar dimpotrivă, EB este închis. Proprietățile de amplificare în acest mod, desigur, sunt mai rele ca niciodată, așa că tranzistorii sunt folosiți foarte rar în acest mod.
Modul de saturație. Ambele treceri sunt deschise. În consecință, purtătorii de sarcină principali ai colectorului și emițătorului „fug” la bază, unde se recombină activ cu purtătorii săi principali. Datorită excesului rezultat de purtători de sarcină, rezistența joncțiunilor de bază și p-n scade. Prin urmare, un circuit care conține un tranzistor în modul de saturație poate fi considerat scurtcircuitat, iar acest element radio în sine poate fi reprezentat ca punct echipotențial.
Modul de întrerupere. Ambele tranziții ale tranzistorului sunt închise, adică curentul purtătorilor principali de sarcină dintre emițător și colector se oprește. Fluxurile de purtători de sarcină minoritare creează doar curenți de tranziție termică mici și necontrolați. Datorită sărăciei bazei și tranzițiilor cu purtători de sarcină, rezistența acestora crește foarte mult. Prin urmare, se crede adesea că un tranzistor care funcționează în modul de întrerupere reprezintă un circuit deschis.
Modul barierăÎn acest mod, baza este conectată direct sau printr-o rezistență scăzută la colector. În circuitul colector sau emițător este inclus și un rezistor, care stabilește curentul prin tranzistor. Acest lucru creează echivalentul unui circuit de diode cu un rezistor în serie. Acest mod este foarte util, deoarece permite circuitului să funcționeze la aproape orice frecvență, pe o gamă largă de temperatură și nu solicită parametrii tranzistorilor.

Circuite de comutare pentru tranzistoare bipolare

Deoarece tranzistorul are trei contacte, în general, puterea trebuie să fie furnizată de la două surse, care împreună produc patru ieșiri. Prin urmare, unul dintre contactele tranzistorului trebuie să fie alimentat cu o tensiune de același semn de la ambele surse. Și în funcție de ce fel de contact este, există trei circuite pentru conectarea tranzistoarelor bipolare: cu un emițător comun (CE), un colector comun (OC) și o bază comună (CB). Fiecare dintre ele are atât avantaje, cât și dezavantaje. Alegerea dintre ele se face în funcție de ce parametri sunt importanți pentru noi și care pot fi sacrificați.

Circuit de conectare cu emițător comun

Acest circuit oferă cel mai mare câștig în tensiune și curent (și, prin urmare, în putere - până la zeci de mii de unități) și, prin urmare, este cel mai comun. Aici joncțiunea emițător-bază este pornită direct, iar joncțiunea bază-colector este pornită invers. Și deoarece atât baza, cât și colectorul sunt alimentate cu o tensiune de același semn, circuitul poate fi alimentat de la o singură sursă. În acest circuit, faza tensiunii AC de ieșire se modifică în raport cu faza tensiunii AC de intrare cu 180 de grade.

Dar, pe lângă toate bunătățile, schema OE are și un dezavantaj semnificativ. Constă în faptul că o creștere a frecvenței și temperaturii duce la o deteriorare semnificativă a proprietăților de amplificare ale tranzistorului. Astfel, dacă tranzistorul trebuie să funcționeze la frecvențe înalte, atunci este mai bine să utilizați un circuit de comutare diferit. De exemplu, cu o bază comună.

Schema de conectare cu o bază comună

Acest circuit nu oferă o amplificare semnificativă a semnalului, dar este bun la frecvențe înalte, deoarece permite utilizarea mai deplină a răspunsului în frecvență al tranzistorului. Dacă același tranzistor este conectat mai întâi conform unui circuit cu un emițător comun și apoi cu o bază comună, atunci în al doilea caz va exista o creștere semnificativă a frecvenței sale de tăiere a amplificarii. Deoarece cu o astfel de conexiune impedanța de intrare este scăzută și impedanța de ieșire nu este foarte mare, cascadele de tranzistori asamblate conform circuitului OB sunt utilizate în amplificatoarele de antenă, unde impedanța caracteristică a cablurilor nu depășește de obicei 100 Ohmi.

Într-un circuit de bază comună, faza semnalului nu se inversează, iar nivelul de zgomot la frecvențe înalte este redus. Dar, așa cum am menționat deja, câștigul său actual este întotdeauna puțin mai mic decât unitatea. Adevărat, câștigul de tensiune aici este același ca într-un circuit cu un emițător comun. Dezavantajele unui circuit de bază comun includ și necesitatea de a utiliza două surse de alimentare.

Schema de conectare cu un colector comun

Particularitatea acestui circuit este că tensiunea de intrare este complet transmisă înapoi la intrare, adică feedback-ul negativ este foarte puternic.

Permiteți-mi să vă reamintesc că feedback-ul negativ este un astfel de feedback în care semnalul de ieșire este transmis înapoi la intrare, reducând astfel nivelul semnalului de intrare. Astfel, reglarea automată are loc atunci când parametrii semnalului de intrare se modifică accidental

Câștigul de curent este aproape același ca în circuitul emițătorului comun. Dar câștigul de tensiune este mic (principalul dezavantaj al acestui circuit). Se apropie de unitate, dar este întotdeauna mai mică decât aceasta. Astfel, câștigul de putere este egal cu doar câteva zeci de unități.

Într-un circuit colector comun, nu există nicio schimbare de fază între tensiunea de intrare și de ieșire. Deoarece câștigul de tensiune este aproape de unitate, tensiunea de ieșire se potrivește cu tensiunea de intrare în fază și amplitudine, adică o repetă. De aceea, un astfel de circuit se numește adept emițător. Emițător - deoarece tensiunea de ieșire este îndepărtată de la emițător în raport cu firul comun.

Această conexiune este utilizată pentru a potrivi treptele tranzistorului sau atunci când sursa semnalului de intrare are o impedanță mare de intrare (de exemplu, un pickup piezoelectric sau un microfon cu condensator).

Două cuvinte despre cascade

Se întâmplă că trebuie să creșteți puterea de ieșire (adică să creșteți curentul colectorului). În acest caz, se utilizează conexiunea paralelă a numărului necesar de tranzistori.

Desigur, ar trebui să aibă aproximativ aceleași caracteristici. Dar trebuie reținut că curentul total maxim al colectorului nu trebuie să depășească 1,6-1,7 din curentul maxim al colectorului oricărui dintre tranzistoarele în cascadă.
Cu toate acestea (mulțumită lui Wrewolf pentru notă), acest lucru nu este recomandat în cazul tranzistoarelor bipolare. Pentru că doi tranzistori, chiar și de același tip, sunt cel puțin ușor diferiți unul de celălalt. În consecință, atunci când sunt conectate în paralel, prin ele vor curge curenți de diferite mărimi. Pentru a egaliza acești curenți, în circuitele emițătoare ale tranzistoarelor sunt instalate rezistențe echilibrate. Valoarea rezistenței lor este calculată astfel încât căderea de tensiune între ele în intervalul de curent de funcționare să fie de cel puțin 0,7 V. Este clar că acest lucru duce la o deteriorare semnificativă a eficienței circuitului.

De asemenea, poate fi nevoie de un tranzistor cu sensibilitate bună și, în același timp, câștig bun. În astfel de cazuri, se folosește o cascadă a unui tranzistor sensibil, dar de putere redusă (VT1 în figură), care controlează sursa de alimentare a unui om mai puternic (VT2 în figură).

Alte aplicații ale tranzistoarelor bipolare

Tranzistoarele pot fi utilizate nu numai în circuitele de amplificare a semnalului. De exemplu, datorită faptului că pot funcționa în moduri de saturație și de tăiere, sunt folosite ca chei electronice. De asemenea, este posibil să se utilizeze tranzistori în circuitele generatoare de semnal. Dacă funcționează în modul cheie, atunci va fi generat un semnal dreptunghiular, iar dacă în modul de amplificare, atunci un semnal de formă arbitrară, în funcție de acțiunea de control.

Marcare

Deoarece articolul a crescut deja la un volum indecent de mare, în acest moment voi oferi pur și simplu două link-uri bune, care descriu în detaliu principalele sisteme de marcare pentru dispozitivele semiconductoare (inclusiv tranzistori): http://kazus.ru/guide/transistors /mark_all fișierul .html și .xls (35 kb).

Comentarii utile:
http://habrahabr.ru/blogs/easyelectronics/133136/#comment_4419173

Etichete: Adăugați etichete

Tranzistorul (tranzistor, engleză) este o triodă din materiale semiconductoare, cu trei ieșiri, a căror principală proprietate este de a controla un curent semnificativ la ieșirea circuitului cu un semnal de intrare relativ scăzut. Tranzistoarele cu efect de câmp sunt utilizate în componentele radio din care sunt asamblate dispozitive electrice complexe moderne. Proprietățile lor fac posibilă rezolvarea problemelor de oprire sau pornire a curentului în circuitul electric al unei plăci de circuit imprimat sau de amplificare a acestuia.

Ce este un tranzistor cu efect de câmp

Un tranzistor cu efect de câmp este un dispozitiv cu trei sau patru contacte în care curentul pe două contacte este reglabil tensiunea câmpului electric pe a treia. De aceea se numesc cele de câmp.

Contacte:

Un tranzistor cu efect de câmp cu o joncțiune n-p este un tip special de tranzistor care servește pentru controlul curentului.

Se deosebește de unul simplu obișnuit prin faptul că curentul trece prin el fără a traversa zona de joncțiune p-n, zona formată la limitele acestor două zone. Dimensiunea zonei p-n este reglabilă.

Tranzistoare cu efect de câmp, tipurile lor

Tranzistoarele cu efect de câmp cu o joncțiune n-p sunt împărțite în clase:

După tipul de canal conductor: n sau r. Semnul, polaritatea semnalului de control depinde de canal. Ar trebui să fie opus în semnul zonei n.
După structura dispozitivului: difuz, aliat de-a lungul joncțiunii p-n, cu un obturator, film subțire.
După numărul de contacte: 3 și 4 pini. În cazul unui dispozitiv cu 4 pini, substratul acționează și ca o poartă.
Dupa materialele folosite: germaniu, siliciu, arseniura de galiu.

Clasele sunt împărțite în funcție de principiul de funcționare:

dispozitiv controlat prin joncțiune p-n;
poartă izolată sau dispozitiv de barieră Schottky.

Tranzistor cu efect de câmp, principiu de funcționare

Într-un mod simplu, cum funcționează un tranzistor cu efect de câmp cu o joncțiune p-n de control poate fi spus astfel: componenta radio constă din două zone: p - joncțiune și n - joncțiune. Curentul electric circulă prin zona n. Zona p este o zonă suprapusă, un fel de supapă. Dacă apăsați tare, blochează zona pentru trecerea curentului si trece mai putin. Sau, dacă presiunea este redusă, vor trece mai multe. Această presiune se realizează prin creșterea tensiunii la contactul de poartă situat în zona râului.

Un dispozitiv cu o joncțiune de canal p-n de control este o placă semiconductoare cu conductivitate electrică de unul dintre aceste tipuri. Contactele sunt conectate la capetele plăcii: scurgere și sursă, în mijloc există un contact de poartă. Funcționarea dispozitivului se bazează pe variabilitatea grosimii spațiului de joncțiune p-n. Deoarece aproape nu există transportatori de taxe mobile în regiunea de blocare, acesta conductivitatea este zero. În placheta semiconductoare, în zona care nu este sub influența stratului de blocare, se creează un canal conducător de curent. Când se aplică o tensiune negativă în raport cu sursa, se creează un flux la poarta prin care ies purtătorii de sarcină.

În cazul unei porți izolate, există un strat subțire de dielectric pe ea. Acest tip de dispozitiv funcționează pe principiul câmpului electric. O cantitate mică de electricitate este suficientă pentru a o distruge. Prin urmare, pentru a proteja împotriva tensiunii statice, care poate atinge mii de volți, sunt create carcase speciale pentru dispozitive - acestea ajută la minimizarea impactului electricității virale.

De ce ai nevoie de un tranzistor cu efect de câmp?

Având în vedere funcționarea echipamentelor electronice complexe, precum funcționarea unui tranzistor cu efect de câmp (ca una dintre componentele unui circuit integrat), este greu de imaginat că direcțiile principale ale activității sale cinci:

Amplificatoare de înaltă frecvență.
Amplificatoare de bas.
Modulare.
amplificatoare DC.
Dispozitive cheie (întrerupătoare).

Folosind un exemplu simplu, funcționarea unui tranzistor, ca un comutator, poate fi imaginată ca aranjarea unui microfon cu un bec. Microfonul preia sunetul, care generează un curent electric. Se duce la un tranzistor cu efect de câmp blocat. Prin prezența sa, curentul pornește dispozitivul, pornește circuitul electric la care este conectat becul. Lumina se aprinde atunci când microfonul preia sunetul, dar se aprinde datorită unei surse de alimentare care nu este conectată la microfon și este mai puternică.

Modulația aplicată pentru a controla semnalul de informare. Semnalul controlează frecvența oscilației. Modulația este utilizată pentru semnale sonore de înaltă calitate în radio, pentru transmiterea sunetului în programele de televiziune, difuzarea în culori și semnale de televiziune de înaltă calitate. Este folosit oriunde este nevoie de lucru cu materiale de înaltă calitate.

Ca un amplificator un tranzistor cu efect de câmp funcționează într-un mod simplificat: grafic, orice semnal, în special o serie audio, poate fi reprezentat ca o linie întreruptă, unde lungimea sa este timpul, iar înălțimea pauzelor este frecvența sunetului. Pentru amplificarea sunetului, se furnizează o tensiune puternică componentei radio, care capătă frecvențele necesare, dar cu valori mai mari, datorită furnizării unui semnal slab la contactul de comandă. Cu alte cuvinte, dispozitivul redesenează proporțional linia originală, dar cu valori de vârf mai mari.

Aplicarea tranzistoarelor cu efect de câmp

Primul dispozitiv care a fost pus în vânzare folosind un tranzistor cu efect de câmp cu o joncțiune pn de control a fost aparat auditiv. Apariția sa a fost înregistrată în anii cincizeci ai secolului trecut. La scară industrială au fost folosite în centrale telefonice.

În lumea modernă se folosesc dispozitive în toată inginerie electrică. Datorită dimensiunii reduse și varietății caracteristicilor tranzistorului cu efect de câmp, acesta poate fi găsit în aparatele de bucătărie, echipamentele audio și de televiziune, computerele și jucăriile electronice pentru copii. Sunt utilizate în sistemele de alarmă atât ale mecanismelor de securitate, cât și ale alarmelor de incendiu.

Echipamentele cu tranzistori sunt folosite în fabrici pentru regulatoarele de putere ale mașinii. În transport, de la exploatarea echipamentelor pe trenuri și locomotive, până la sistemele de injecție de combustibil ale mașinilor private. În locuințe și servicii comunale de la sisteme de dispecerizare la sisteme de control al iluminatului stradal.

Una dintre cele mai importante aplicații ale tranzistorilor este producția procesorului. De fapt, întregul procesor este format din multe componente radio miniaturale. Dar când trec la frecvențe de operare peste 1,5 GHz, încep să consume energie ca o avalanșă. Prin urmare, producătorii de procesoare au luat calea mai multor nuclee decât să crească vitezele de ceas.

Avantaje și dezavantaje ale tranzistorilor cu efect de câmp

Tranzistoare cu efect de câmp cu caracteristicile lor lăsate mult în urmă altor specii dispozitive. Sunt utilizate pe scară largă în circuitele integrate ca întrerupătoare.

o cascadă de părți consumă puțină energie;
câștigul este mai mare decât al altor specii;
imunitatea ridicată la zgomot se realizează prin absența fluxului de curent în poartă;
viteză mai mare de pornire și oprire - pot funcționa la frecvențe inaccesibile altor tranzistori.

temperatură de distrugere mai mică decât alte specii;
la o frecvență de 1,5 GHz, consumul de energie începe să crească brusc;
sensibilitate la electricitatea statică.

Caracteristicile materialelor semiconductoare, luate ca bază pentru tranzistoarele cu efect de câmp, au făcut posibil acest lucru utilizați dispozitive în viața de zi cu zi și în producție. Pe baza tranzistoarelor, aparatele de uz casnic au fost create într-o formă familiară oamenilor moderni. Procesarea semnalelor de înaltă calitate, producerea de procesoare și alte componente de înaltă precizie este imposibilă fără realizările științei moderne.

La un moment dat, tranzistorii înlocuiau tuburile cu vid. Acest lucru se datorează faptului că au dimensiuni mai mici, fiabilitate ridicată și costuri de producție mai mici. Acum, tranzistori bipolarisunt elementele de bază în toate circuitele de amplificare.

Este un element semiconductor având o structură cu trei straturi, care formează două joncțiuni electron-gaură. Prin urmare, tranzistorul poate fi reprezentat ca două diode back-to-back. În funcție de care vor fi principalii purtători de taxe, se disting p-n-pȘi n-p-n tranzistoare.

Baza– un strat semiconductor, care stă la baza designului tranzistorului.

Emițător numit strat semiconductor a cărui funcție este de a injecta purtători de sarcină în stratul de bază.

Colector numit strat semiconductor, a cărui funcție este de a colecta purtătorii de sarcină care trec prin stratul de bază.

De obicei, emițătorul conține un număr mult mai mare de sarcini principale decât baza. Aceasta este condiția principală pentru funcționarea tranzistorului, deoarece în acest caz, atunci când joncțiunea emițătorului este polarizată direct, curentul va fi determinat de purtătorii principali ai emițătorului. Emițătorul își va putea îndeplini funcția principală - injectarea purtătorilor în stratul de bază. De obicei, încearcă să facă curentul invers al emițătorului cât mai mic posibil. O creștere a purtătorilor majoritari emițători este realizată folosind o concentrație mare de dopanți.

Faceți baza cât mai subțire posibil. Acest lucru se datorează duratei de viață a taxelor. Purtătorii de încărcare trebuie să traverseze baza și să se recombine cât mai puțin posibil cu purtătorii de bază principale pentru a ajunge la colector.

Pentru ca colectorul să poată colecta mai mult mediile care trec prin bază, încearcă să o facă mai lată.

Principiul de funcționare a tranzistorului

Să ne uităm la exemplul unui tranzistor p-n-p.

În absența tensiunilor externe se stabilește o diferență de potențial între straturi. Potențialele bariere sunt instalate la treceri. Mai mult, dacă numărul de găuri în emițător și colector este același, atunci barierele potențiale vor avea aceeași lățime.

Pentru ca tranzistorul să funcționeze corect, joncțiunea emițătorului trebuie să fie polarizată direct, iar joncțiunea colectorului trebuie să fie polarizată invers.. Acesta va corespunde modului activ de funcționare al tranzistorului. Pentru a realiza o astfel de conexiune sunt necesare două surse. O sursă cu tensiunea Ue este conectată cu polul pozitiv la emițător, iar polul negativ la bază. O sursă cu tensiunea Uк este conectată cu polul negativ la colector, iar polul pozitiv la bază. Mai mult, Ue< Uк.

Sub influența tensiunii Ue, joncțiunea emițătorului este polarizată în direcția înainte. După cum se știe, atunci când tranziția electron-gaură este polarizată înainte, câmpul extern este direcționat opus câmpului de tranziție și, prin urmare, îl reduce. Purtătorii majoritari încep să treacă prin tranziție; în emițător sunt 1-5 găuri, iar în bază sunt 7-8 electroni. Și deoarece numărul de găuri din emițător este mai mare decât numărul de electroni din bază, curentul emițătorului se datorează în principal acestora.

Curentul emițătorului este suma componentei de gaură a curentului emițătorului și a componentei electronice a bazei.

Deoarece doar componenta orificiului este utilă, ei încearcă să facă componenta electronică cât mai mică posibil. Caracteristica calitativă a joncțiunii emițătorului este raportul de injecție.

Ei încearcă să aducă coeficientul de injecție mai aproape de 1.

Găurile 1-5 care au trecut în bază se acumulează la limita joncțiunii emițătorului. Astfel, se creează o concentrație mare de găuri în apropierea emițătorului și o concentrație scăzută în apropierea joncțiunii colectorului, în urma căreia începe mișcarea de difuzie a găurilor de la emițător la joncțiunea colectorului. Dar în apropierea joncțiunii colectorului, concentrația de găuri rămâne zero, deoarece de îndată ce găurile ajung la joncțiune, acestea sunt accelerate de câmpul său intern și sunt extrase (trase) în colector. Electronii sunt respinși de acest câmp.

În timp ce găurile traversează stratul de bază, se recombină cu electronii aflați acolo, de exemplu, cum ar fi gaura 5 și electronul 6. Și, deoarece găurile vin constant, creează o sarcină pozitivă în exces, prin urmare, trebuie să intre și electronii, care sunt atrași. prin borna de bază și formează un curent de bază Ibr. Aceasta este o condiție importantă pentru funcționarea tranzistorului – concentrația găurilor din bază ar trebui să fie aproximativ egală cu concentrația de electroni. Cu alte cuvinte Trebuie asigurată neutralitatea electrică a bazei.

Numărul de găuri care ajung la colector este mai mic decât numărul de găuri care părăsesc emițătorul cu cantitatea de găuri recombinate din bază. Acesta este, Curentul colectorului diferă de curentul emițătorului prin cantitatea curentului de bază.

De aici apare coeficient de transfer purtători, pe care încearcă să-i apropie și de 1.

Curentul de colector al tranzistorului este format din componenta de gaură Icr și curentul de colector invers.

Curentul invers al colectorului apare ca urmare a polarizării inverse a joncțiunii colectorului, deci este format din purtători minoritari ai gaurii 9 și electronului 10. Tocmai pentru că curentul invers este format din purtători minoritari, depinde doar de procesul de generare termică, adică pe temperatură. Prin urmare, este adesea numit curent termic.

Calitatea tranzistorului depinde de mărimea curentului termic; cu cât este mai mic, cu atât este mai bun tranzistorul.

Curentul colectorului este conectat la emițător coeficientul de transfer de curent.

Cum funcționează un tranzistor?

Uită-te bine la orez. 93. În stânga în această figură vezi un circuit simplificat al unui amplificator bazat pe o structură de tranzistor p-n-p și ilustrații care explică esența funcționării acestui amplificator. Aici, ca și în figurile anterioare, găurile din regiunile de tip p sunt descrise în mod convențional ca cercuri, iar electronii din regiunea de tip n sunt reprezentați ca bile negre de aceeași dimensiune. Amintiți-vă denumirile joncțiunilor p-n: între colector și bază - colector, între emițător și bază - emițător.

Orez. 93. Un circuit simplificat al unui amplificator bazat pe un tranzistor cu structură p-n-p și grafice care ilustrează funcționarea acestuia.

Între colector și emițător se află o baterie B k (colector), care creează o tensiune negativă de ordinul mai multor volți pe colector în raport cu emițătorul. Același circuit, numit circuit colector, include o sarcină R n, care poate fi un telefon sau un alt dispozitiv, în funcție de scopul amplificatorului.

Dacă baza nu este conectată la nimic, un curent foarte slab (zecimi de miliamperi) va apărea în circuitul colectorului, deoarece cu o astfel de polaritate de conectare a bateriei B la rezistența joncțiunii colectorului p-n va fi foarte mare; pentru o joncțiune de colector va fi un curent invers. Curentul Ik din circuitul colectorului crește brusc dacă un element de polarizare Bc este conectat între bază și emițător, aplicând o mică tensiune negativă, cel puțin o zecime de volt, la bază în raport cu emițătorul. Asta se va întâmpla. Cu această conexiune a elementului B c (înseamnă că bornele pentru conectarea sursei semnalului amplificat, indicate în diagramă prin semnul „~” - o undă sinusoidală, sunt scurtcircuitate) în acest nou circuit, numit bază circuit, va curge ceva curent continuu I b; la fel ca într-o diodă, găurile din emițător și electronii din bază se vor deplasa în direcții opuse și se vor anula, determinând trecerea unui curent prin joncțiunea emițătorului.

Dar soarta majorității găurilor introduse de la emițător în bază este alta decât să dispară la întâlnirea cu electronii. Faptul este că atunci când se produc tranzistoare cu structuri p-n-p, saturația găurilor din emițător (și colector) este întotdeauna mai mare decât saturația electronilor din bază. Din acest motiv, doar o mică parte din găuri (mai puțin de 10%) dispar atunci când întâlnesc electroni. Masa principală de găuri trece liber în bază, cade sub o tensiune negativă mai mare pe colector, intră în colector și, în fluxul general cu găurile sale, se deplasează la contactul său negativ. Aici sunt neutralizați de contraelectroni introduși în colector de polul negativ al bateriei Bk. Ca urmare, rezistența întregului circuit colector scade și în el circulă un curent, de multe ori mai mare decât curentul invers al joncțiunii colectorului. Cu cât tensiunea negativă la bază este mai mare, cu atât mai multe găuri sunt introduse de la emițător în bază, cu atât este mai mare curentul în circuitul colectorului. Și, invers, cu cât tensiunea negativă la bază este mai mică, cu atât curentul din circuitul colector al tranzistorului este mai mic.

Ce se întâmplă dacă un semnal electric alternativ este introdus în circuitul de bază în serie cu o sursă de tensiune constantă care alimentează acest circuit? Tranzistorul îl va amplifica.

Procesul de amplificare decurge în general după cum urmează. În absența tensiunii semnalului, curge curenți de o anumită magnitudine în circuitele de bază și colectoare (secțiunea O a din graficele din Fig. 93), determinate de tensiunile bateriei și de proprietățile tranzistorului. De îndată ce apare un semnal în circuitul de bază, curenții din circuitele tranzistorului încep să se schimbe în mod corespunzător: în timpul semiciclurilor negative, când tensiunea negativă totală la bază crește, curenții circuitului cresc și în timpul semiciclurilor pozitive, când tensiunile semnalului și ale elementului B sunt opuse și Prin urmare, tensiunea negativă la bază scade, iar curenții din ambele circuite scad și ei. Are loc un câștig de tensiune și curent.

Dacă un semnal electric de frecvență audio este furnizat circuitului de intrare, adică circuitului de bază, iar un telefon este sarcina circuitului de ieșire - colector -, acesta transformă semnalul amplificat în sunet. Dacă sarcina este un rezistor, atunci tensiunea generată pe ea, componenta alternativă a semnalului amplificat, poate fi alimentată în circuitul de intrare al celui de-al doilea tranzistor pentru amplificare suplimentară. Un tranzistor poate amplifica semnalul de 30 - 50 de ori.

Tranzistoarele structurii n-p-n funcționează exact în același mod, doar că în ei principalii purtători de curent nu sunt găuri, ci electroni. În acest sens, polaritatea includerii elementelor și bateriilor care alimentează circuitele de bază și colectorii tranzistorilor n-p-n nu trebuie să fie aceeași cu cea a tranzistorilor p-n-p, ci inversă.

Amintiți-vă o circumstanță foarte importantă: o tensiune constantă, numită tensiune de polarizare, care deschide tranzistorul, trebuie să fie furnizată la baza tranzistorului (față de emițător), împreună cu tensiunea semnalului amplificat.

În amplificator conform circuitului din Fig. 93 rolul unei surse de tensiune de polarizare este îndeplinit de elementul B c. Pentru un tranzistor cu germaniu cu structura p-n-p ar trebui să fie negativ și să se ridice la 0,1-0,2 V, iar pentru un tranzistor cu structura n-p-n ar trebui să fie pozitiv. Pentru tranzistoarele de siliciu, tensiunea de polarizare este de 0,5 -0,7 V. Fără o tensiune de polarizare inițială, joncțiunea pn emițătorului va „închide”, ca o diodă, semiundele pozitive (tranzistor pnp) sau negative (tranzistor npn) ale semnal, determinând ca amplificarea să fie însoțită de distorsiune. Tensiunea de polarizare nu este aplicată bazei numai în cazurile în care joncțiunea emițătorului tranzistorului este utilizată pentru a detecta un semnal modulat de înaltă frecvență.

Aveți nevoie de o celulă sau baterie specială pentru a aplica tensiunea de polarizare inițială la bază? Desigur că nu. În acest scop, se utilizează de obicei tensiunea bateriei colectorului, conectând baza la această sursă de alimentare printr-un rezistor. Rezistența unui astfel de rezistor este adesea selectată experimental, deoarece depinde de proprietățile unui anumit tranzistor.

La începutul acestei părți a conversației, am spus că un tranzistor bipolar poate fi imaginat ca două diode plane spate în spate, combinate într-o placă semiconductoare și având un catod comun, al cărui rol este jucat de baza de tranzistorul. Acest lucru este ușor de verificat prin experimente, pentru care veți avea nevoie de orice tranzistor de joasă frecvență germaniu folosit, dar nu deteriorat, al structurii pnp, de exemplu MP39 sau tranzistori similari MP40 - MP42. Între colector și baza tranzistorului, conectați o baterie 3336L conectată în serie și un bec de la o lanternă, proiectat pentru o tensiune de 2,5 V și un curent de 0,075 sau 0,15 A. Dacă plusul bateriei este conectat ( prin bec) la colector, iar minusul la bază ( Fig. 94, a), atunci lumina va fi aprinsă. Dacă bateria este pornită cu o polaritate diferită (Fig. 94b), lumina nu ar trebui să se aprindă.

Orez. 94. Experimente cu un tranzistor.

Cum să explic aceste fenomene? Mai întâi, ați aplicat tensiune directă, adică tensiune de trecere la joncțiunea p-n a colectorului. În acest caz, joncțiunea colectorului este deschisă, rezistența sa este scăzută și prin el trece curentul colector direct Ik. Valoarea acestui curent în acest caz este determinată în principal de rezistența filamentului becului și de rezistența internă a bateriei. Când bateria a fost pornită pentru a doua oară, tensiunea sa a fost furnizată la joncțiunea colectorului în direcția opusă, fără curgere. În acest caz, joncțiunea este închisă, rezistența sa este mare și doar un mic curent de colector inversă trece prin ea. Pentru un tranzistor de joasă frecvență și de putere redusă, curentul de colector invers al lui I KBO nu depășește 30 μA. Un astfel de curent, desigur, nu putea încălzi filamentul becului, așa că nu a ars.

Efectuați un experiment similar cu joncțiunea emițătorului. Rezultatul va fi același: cu tensiune inversă joncțiunea va fi închisă - becul nu se va aprinde, iar cu tensiunea directă va fi deschis - becul va fi aprins.

Următorul experiment, care ilustrează unul dintre modurile de funcționare ale tranzistorului, este efectuat conform circuitului prezentat în Fig. 95, a. Între emițătorul și colectorul aceluiași tranzistor, conectați o baterie 3336L și un bec cu incandescență conectate în serie. Borna pozitivă a bateriei trebuie conectată la emițător, iar borna negativă la colector (prin filamentul becului). Este lumina aprinsă? Nu, nu se aprinde. Conectați baza la emițător cu un fir jumper, așa cum se arată în diagramă cu o linie întreruptă. Nici un bec conectat la circuitul colector al tranzistorului nu se va aprinde. Scoateți jumperul și conectați în schimb la acești electrozi un rezistor conectat în serie cu o rezistență de 200 - 300 Ohmi și un element galvanic Eb, de exemplu tip 332, dar astfel încât minusul elementului să fie pe bază și plusul pe bază. emițător. Lumina ar trebui să fie acum aprinsă. Inversați polaritatea conectării elementului la acești electrozi ai tranzistorului. În acest caz, lumina nu se va aprinde. Repetați acest experiment de mai multe ori și veți fi convins că becul din circuitul colector se va aprinde numai atunci când există o tensiune negativă la baza tranzistorului față de emițător.

Orez. 95. Experimente care ilustrează funcționarea unui tranzistor în modul de comutare (a) și modul de amplificare (b).

Să ne uităm la aceste experimente. În primul dintre ele, când ați conectat baza la emițător cu un jumper și ați scurtcircuitat joncțiunea emițătorului, tranzistorul a devenit pur și simplu o diodă căreia i-a fost aplicată tensiunea inversă, închizând tranzistorul. Doar un ușor curent invers al joncțiunii colectorului a trecut prin tranzistor, care nu a putut încălzi filamentul becului. În acest moment, tranzistorul era în stare închisă. Apoi, prin îndepărtarea jumperului, ați restaurat joncțiunea emițătorului. Prin pornirea mai întâi a elementului dintre bază și emițător, ați aplicat tensiune continuă la joncțiunea emițătorului. Joncțiunea emițătorului s-a deschis, un curent continuu a trecut prin ea, care a deschis a doua joncțiune a tranzistorului - colectorul. Tranzistorul s-a dovedit a fi deschis și un curent de tranzistor a trecut prin circuitul emițător-bază-colector, care era de multe ori mai mare decât curentul circuitului emițător-bază. El a fost cel care a încălzit filamentul becului. Când ați schimbat polaritatea elementului în sens invers, tensiunea acestuia a închis joncțiunea emițătorului și, în același timp, s-a închis și joncțiunea colectorului. În același timp, curentul tranzistorului aproape s-a oprit (a trecut doar curentul de colector invers) și becul nu s-a aprins.

În aceste experimente, tranzistorul a fost în una dintre cele două stări: deschis sau închis. Tranzistorul a trecut de la o stare la alta sub influența tensiunii la baza UB. Acest mod de funcționare al tranzistorului, ilustrat de graficele din Fig. 95, a, se numește modul de comutare sau, care este același, modul tastă. Acest mod de funcționare a tranzistorilor este utilizat în principal în echipamentele electronice de automatizare.

Care este rolul rezistorului Rb în aceste experimente? În principiu, acest rezistor poate să nu existe. Am recomandat pornirea acestuia numai pentru a limita curentul din circuitul de bază. În caz contrar, prea mult curent continuu va curge prin joncțiunea emițătorului, în urma căreia poate apărea defalcarea termică a joncțiunii și tranzistorul se va defecta.

Dacă, în timpul acestor experimente, instrumentele de măsură ar fi incluse în circuitele de bază și colectoare, atunci cu tranzistorul închis, nu ar exista aproape niciun curent în circuitele sale. Cu tranzistorul deschis, curentul de bază I B nu va fi mai mare de 2 - 3 mA, iar curentul colectorului I K ar fi de 60 - 75 mA. Aceasta înseamnă că tranzistorul poate fi un amplificator de curent.

În receptoarele și amplificatoarele de frecvență audio, tranzistoarele funcționează în modul de amplificare. Acest mod diferă de modul de comutare prin faptul că, folosind curenți mici în circuitul de bază, putem controla curenți mult mai mari în circuitul colector al tranzistorului.

Funcționarea unui tranzistor în modul de amplificare poate fi ilustrată cu următorul experiment (Fig. 95, b). În circuitul colector al tranzistorului T, conectați telefonul electromagnetic Tf 2 între bază și minusul sursei de alimentare B - rezistența R b cu o rezistență de 200 - 250 kOhm. Conectați al doilea telefon TF 1 între bază și emițător printr-un condensator de cuplare C cu o capacitate de 0,1 - 0,5 µF. Veți obține un amplificator simplu care poate servi, de exemplu, ca telefon cu sens unic. Dacă prietenul tău vorbește liniștit în fața unui telefon conectat la intrarea amplificatorului, îi vei auzi conversația în telefoanele conectate la ieșirea amplificatorului.

Care este rolul rezistenței Rb în acest amplificator? Prin intermediul acestuia, o mică tensiune de polarizare inițială este furnizată la baza tranzistorului de la bateria B, care deschide tranzistorul și asigură astfel funcționarea acestuia în modul de amplificare. În loc de telefonul TF 1, puteți porni un pickup la intrarea amplificatorului și puteți reda o înregistrare. Apoi, în telefoanele TF2, sunetele unei melodii sau vocea cântăreței înregistrate pe o înregistrare de gramofon vor fi clar audibile.

În acest experiment, la intrarea amplificatorului a fost aplicată o tensiune de frecvență audio alternativă, a cărei sursă era un telefon, care, ca un microfon, transformă vibrațiile sonore în vibrații electrice sau un pickup, care convertește vibrațiile mecanice ale acestuia. ac în vibrații electrice. Această tensiune a creat un curent alternativ slab în circuitul emițător-bază, care controla un curent semnificativ mai mare în circuitul colector: cu semicicluri negative la bază, curentul colectorului a crescut, iar cu semicicluri pozitive, acesta a scăzut (vezi graficele din Fig. 95, b). Semnalul a fost amplificat, iar semnalul amplificat de tranzistor a fost convertit de telefonul conectat la circuitul colector în vibrații sonore. Tranzistorul a funcționat în modul de amplificare.

Puteți efectua experimente similare cu un tranzistor cu o structură n-p-n, de exemplu, tip MP35. În acest caz, trebuie doar să schimbați polaritatea sursei de alimentare a tranzistorului: minusul trebuie conectat la emițător, iar acumulatorul plus trebuie conectat la colector (prin telefon).

Pe scurt despre parametrii electrici ai tranzistoarelor bipolare. Calitatea și proprietățile de amplificare ale tranzistoarelor bipolare sunt evaluate prin mai mulți parametri, care sunt măsurați cu instrumente speciale. Din punct de vedere practic, ar trebui să fiți interesat în primul rând de trei parametri principali: curentul inversor al colectorului I KBO, coeficientul de transfer al curentului static h 21E (se citește ca: cenușă doi unu e) și frecvența de tăiere a coeficientului de transfer al curentului gr .

Curentul invers al colectorului I KBO este un curent necontrolat prin joncțiunea p-n a colectorului creat de purtătorii de curent minoritari ai tranzistorului. Parametrul I al BSC caracterizează calitatea tranzistorului: cu cât este mai mic, cu atât este mai mare calitatea tranzistorului. Pentru tranzistoarele de joasă frecvență de putere mică, de exemplu tipurile MP39 - MP42, I BAC nu trebuie să depășească 30 μA, iar pentru tranzistoarele de înaltă frecvență de putere mică - nu mai mult de 5 μA. Tranzistoarele cu valori mari ale I KBO sunt instabile în funcționare.

Coeficientul de transfer de curent static h 21E caracterizează proprietățile de amplificare ale tranzistorului. Se numește static deoarece acest parametru este măsurat la tensiuni constante pe electrozii săi și curenți constante în circuitele sale. Litera mare (majusculă) „E” din această expresie indică faptul că la măsurare, tranzistorul este conectat conform unui circuit cu un emițător comun (voi vorbi despre circuitele de conectare a tranzistorului în conversația următoare). Coeficientul h 21E este caracterizat prin raportul dintre curentul direct al colectorului și curentul constant de bază la o tensiune constantă inversă colector-emițător și curent emițător. Cu cât valoarea numerică a coeficientului h 21E este mai mare, cu atât este mai mare amplificarea semnalului pe care acest tranzistor o poate oferi.

Frecvența de tăiere a coeficientului de transfer de curent gr, exprimată în kiloherți sau megaherți, face posibilă aprecierea posibilității de a utiliza un tranzistor pentru a amplifica oscilațiile anumitor frecvențe. Frecvența de tăiere a tranzistorilor MP39, de exemplu, este de 500 kHz, iar tranzistoarele P401 - P403 este mai mare de 30 MHz. În practică, tranzistoarele sunt folosite pentru a amplifica frecvențe mult mai mici decât cele limitative, deoarece cu creșterea frecvenței coeficientul de transfer de curent h 21E al tranzistorului scade.

În lucrările practice, este necesar să se țină cont de parametri precum tensiunea maximă admisă colector-emițător, curentul maxim admisibil de colector, precum și disiparea maximă admisă a puterii colectorului tranzistorului - puterea convertită în căldură în interiorul tranzistorului.

Informații de bază despre tranzistoarele de putere redusă pentru utilizare în masă pot fi găsite în anexă. 4.