Úvod do tranzistora:
Kritickou a dôležitou súčasťou elektronického zariadenia bola predtým vákuová trubica, na akú sa zvykla používať elektrónka riadiť elektrický prúd . Vákuové trubice fungovali, ale sú objemné, vyžadujú vyššie prevádzkové napätie, vysokú spotrebu energie, nižšiu účinnosť a v prevádzke sa spotrebúvajú katódové materiály emitujúce elektróny. To teda skončilo ako teplo, ktoré skrátilo životnosť samotnej trubice. Na prekonanie týchto problémov boli John Bardeen, Walter Brattain a William Shockley vynájdení tranzistora v laboratóriách Bell v roku 1947. Toto nové zariadenie bolo oveľa elegantnejším riešením na prekonanie mnohých základných obmedzení vákuových trubíc.
Tranzistor je polovodičové zariadenie, ktoré môže viesť aj izolovať. Tranzistor môže fungovať ako prepínač a zosilňovač. Konvertuje zvukové vlny na elektronické vlny a rezistory, pričom riadi elektronický prúd. Tranzistory majú veľmi dlhú životnosť, menšie rozmery, môžu pracovať na zdrojoch nízkeho napätia pre väčšiu bezpečnosť a nevyžadujú žiadny prúd vlákna. Prvý tranzistor bol vyrobený z germánia. Tranzistor plní rovnakú funkciu ako vákuová trubicová trioda, ale namiesto vyhrievaných elektród vo vákuovej komore používa polovodičové križovatky. Je základným stavebným prvkom moderných elektronických zariadení a nachádza sa všade v moderných elektronických systémoch.
Základy tranzistorov:
Tranzistor je zariadenie s tromi svorkami. Menovite,
- Základňa: Je zodpovedný za aktiváciu tranzistora.
- Zberateľ: Toto je kladné vedenie.
- Vysielač: Toto je negatívne vedenie.
Základná myšlienka tranzistora je, že vám umožňuje riadiť tok prúdu jedným kanálom zmenou intenzity oveľa menšieho prúdu, ktorý preteká druhým kanálom.
Typy tranzistorov:
Existujú dva typy tranzistorov, sú to bipolárne tranzistory (BJT), tranzistory s efektom poľa (FET). Malý prúd preteká medzi základňou a vysielačom, základná svorka môže riadiť väčší prúdový prúd medzi kolektorom a vysielačom. Pre tranzistor s efektom poľa má tiež tri svorky, sú to hradlo, zdroj a odtok a napätie v bráne môže riadiť prúd medzi zdrojom a odtokom. Jednoduché diagramy BJT a FET sú zobrazené na obrázku nižšie:
Bipolárny tranzistor (BJT)
Tranzistory s efektom poľa (FET)
Ako vidíte, tranzistory majú rôzne veľkosti a tvary. Jedna vec, ktorú majú všetky tieto tranzistory spoločné, je to, že každý z nich má tri vodiče.
- Bipolárny tranzistor:
Bipolárny tranzistor (BJT) má tri terminály pripojené k trom dotovaným polovodičovým oblastiam. Dodáva sa s dvoma typmi, P-N-P a N-P-N.
P-N-P tranzistor, pozostávajúci z vrstvy N-dopovaného polovodiča medzi dvoma vrstvami P-dopovaného materiálu. Základný prúd vstupujúci do kolektora je na svojom výstupe zosilnený.
To je, keď je tranzistor PNP ZAPNUTÝ, keď je jeho základňa relatívne nízko vzhľadom na vysielač. Šípky PNP tranzistora symbolizujú smer prúdenia prúdu, keď je prístroj v aktívnom režime smerovania.
N-P-N tranzistor pozostávajúci z vrstvy P-dopovaného polovodiča medzi dvoma vrstvami N-dopovaného materiálu. Zosilnením prúdu na báze dostaneme vysoký kolektorový a emitorový prúd.
To znamená, že tranzistor NPN je ZAPNUTÝ, keď je jeho základňa relatívne nízko vzhľadom na vysielač. Keď je tranzistor v zapnutom stave, prúd je medzi kolektorom a emitorom tranzistora. Na základe menšinových nosičov v oblasti typu P elektróny prechádzajúce z vysielača do kolektora. Umožňuje to väčší prúd a rýchlejšiu prevádzku z tohto dôvodu, väčšina dnes používaných bipolárnych tranzistorov je NPN.
- Tranzistor s efektom poľa (FET):
Tranzistor s efektom poľa je unipolárny tranzistor, na vedenie sa používa N-kanálový FET alebo P-kanálový FET. Tri terminály FET sú zdroj, brána a odtok. Základné N-kanály a p-kanály FET sú zobrazené vyššie. Pre n-kanálový FET je zariadenie skonštruované z materiálu typu n. Medzi zdrojom a odtokom funguje materiál iného typu ako odpor.
Tento tranzistor riadi kladné a záporné nosiče týkajúce sa otvorov alebo elektrónov. FET kanál je tvorený pohybom nosičov pozitívneho a negatívneho náboja. Kanál FET vyrobený z kremíka.
Existuje mnoho typov FET, MOSFET, JFET atď. Aplikácie FET sa používajú v nízkošumových zosilňovačoch, vyrovnávacích zosilňovačoch a analógových prepínačoch.
Predpätie bipolárneho spojenia tranzistora
Tranzistory sú najdôležitejšie polovodičové aktívne zariadenia nevyhnutné pre takmer všetky obvody. Používajú sa ako elektronické spínače, zosilňovače atď. V obvodoch. Tranzistory môžu byť NPN, PNP, FET, JFET atď., Ktoré majú rôzne funkcie v elektronických obvodoch. Pre správne fungovanie obvodu je potrebné predpísať tranzistor pomocou odporových sietí. Pracovný bod je bod na výstupnej charakteristike, ktorý zobrazuje napätie kolektora-vysielača a prúd kolektora bez vstupného signálu. Prevádzkový bod je tiež známy ako predpätý bod alebo bod Q (pokojový bod).
Predpätím sa označuje zaistenie rezistorov, kondenzátorov alebo napájacieho napätia atď., Aby sa zaistili správne prevádzkové vlastnosti tranzistorov. Predpätie jednosmerného prúdu sa používa na získanie jednosmerného kolektorového prúdu pri konkrétnom kolektorovom napätí. Hodnota tohto napätia a prúdu sa vyjadruje v bodoch Q. V konfigurácii tranzistorového zosilňovača je IC (max) maximálny prúd, ktorý môže prúdiť cez tranzistor, a VCE (max) je maximálne napätie aplikované na zariadenie. Aby pracoval tranzistor ako zosilňovač, musí byť k kolektoru pripojený záťažový odpor RC. Predpätím sa nastavuje pracovné napätie a prúd jednosmerného prúdu na správnu úroveň, aby bolo možné tranzistor správne zosilniť vstupný signál striedavého prúdu. Správny bod predpätia je niekde medzi stavom tranzistora úplne zapnutým alebo úplne vypnutým. Tento centrálny bod je Q-bod a ak je tranzistor správne predpätý, bude Q-bod centrálnym pracovným bodom tranzistora. To pomáha zvyšovať a znižovať výstupný prúd, keď sa vstupný signál mení počas celého cyklu.
Pre nastavenie správneho Q-bodu tranzistora sa pomocou kolektorového odporu nastaví kolektorový prúd na konštantnú a ustálenú hodnotu bez toho, aby bol v jeho základni nejaký signál. Tento stabilný pracovný bod DC je nastavený hodnotou napájacieho napätia a hodnotou predpínacieho odporu základne. Rezistory s predpätím základne sa používajú vo všetkých troch konfiguráciách tranzistorov, ako sú konfigurácie spoločnej základne, spoločného kolektora a spoločného emitora.
Režimy zaujatosti:
Nasledujú rôzne režimy predpätia základne tranzistora:
1. Aktuálne ovplyvnenie:
Ako je znázornené na obrázku 1, na nastavenie základného vychýlenia sa používajú dva odpory RC a RB. Tieto odpory vytvárajú počiatočnú prevádzkovú oblasť tranzistora s predpätím pevného prúdu.
Predpätia tranzistora s predpätím kladnej základne cez RB. Pokles napätia dopredu-vysielač základne je 0,7 voltu. Preto prúd cez RB je IB= (VDC- VBE) / IB
2. Ovplyvnenie spätnej väzby:
Obrázok 2 zobrazuje predpätie tranzistora pomocou spätnoväzbového rezistora. Základné predpätie sa získa z napätia kolektora. Spätná väzba kolektora zaisťuje, že tranzistor je v aktívnej oblasti vždy predpätý. Keď sa prúd kolektora zvýši, napätie na kolektore poklesne. To znižuje základný pohon, čo zase znižuje prúd kolektora. Táto spätnoväzbová konfigurácia je ideálna pre tranzistorové zosilňovače.
3. Ovplyvnenie dvojitej spätnej väzby:
Obrázok 3 zobrazuje, ako sa dosahuje predpätie pomocou rezistorov s dvojitou spätnou väzbou.
Použitím dvoch rezistorov RB1 a RB2 zvyšujte stabilitu, pokiaľ ide o variácie v beta, zvýšením prietoku prúdu základnými predpäťovými rezistormi. V tejto konfigurácii je prúd v RB1 rovný 10% kolektorového prúdu.
4. Predpätie deliace napätie:
Obrázok 4 zobrazuje predpätie rozdeľovača napätia, v ktorom sú dva odpory RB1 a RB2 pripojené k základni tranzistora tvoriacej sieť rozdeľovača napätia. Tranzistor dostane predpätia poklesom napätia na RB2. Tento druh konfigurácie predpätia sa široko používa v obvodoch zosilňovača.
5. Predpätie dvojitej základne:
Obrázok 5 zobrazuje dvojitú spätnú väzbu pre stabilizáciu. Využíva spätnú väzbu vysielača aj kolektora na zlepšenie stabilizácie riadením kolektorového prúdu. Hodnoty rezistora by sa mali zvoliť tak, aby sa nastavil pokles napätia cez odpor vysielača 10% napájacieho napätia a prúd cez RB1, 10% kolektorového prúdu.
Výhody tranzistora:
- Menšia mechanická citlivosť.
- Nižšie náklady a menšie rozmery, najmä v obvodoch s malým signálom.
- Nízke prevádzkové napätie pre vyššiu bezpečnosť, nižšie náklady a lepšiu vzdialenosť.
- Mimoriadne dlhá životnosť.
- Žiadna spotreba energie katódovým ohrievačom.
- Rýchle prepínanie.
Môže podporovať návrh obvodov s komplementárnou symetriou, čo u vákuových elektrónok nie je možné. Ak máte akékoľvek otázky týkajúce sa tejto témy alebo elektrických a elektronické projekty zanechať komentáre nižšie.
