Kjennetegn på bipolare transistorer

Helt på slutten av forrige del av artikkelen ble det gjort et "funn". Betydningen er at en liten basestrøm styrer en stor kollektorstrøm. Dette er nettopp hovedeiendommen. transistor, dens evne til å forsterke elektriske signaler. For å fortsette den videre fortellingen, er det nødvendig å forstå hvor stor forskjellen på disse strømningene er, og hvordan denne kontrollen oppstår.

For bedre å huske det som blir sagt, viser figur 1 en n-p-n transistor med strømforsyninger for basen og kollektorkretsene koblet til den. Denne tegningen er allerede vist. i forrige del av artikkelen.

En liten merknad: alt som blir fortalt om transistoren til n-p-n-strukturen er ganske sant for transistoren p-n-p. Bare i dette tilfellet bør strømkildens polaritet reverseres. Og i selve beskrivelsen, bør "elektroner" erstattes med "hull", uansett hvor de forekommer. Men for tiden er transistorer av n-p-n-strukturen mer moderne, mer etterspurt, derfor handler det hovedsakelig om dem som blir fortalt.

Figur 1

Laveffekttransistor. Spenninger og strømmer

Spenningen som påføres emitter-krysset (som base-emitter-krysset ofte kalles) er lav for laveffekttransistorer, ikke mer enn 0,2 ... 0,7V, noe som gjør det mulig å skape en strøm på flere titalls mikroamper i basekretsen. Basisstrøm kontra basisspenning - emitter kalles transistorinngangskarakteristikk, som fjernes ved en fast kollektorspenning.

En spenning i størrelsesorden 5 ... 10 V påføres samlerforbindelsen til en laveffekttransistor (dette er for vår forskning), selv om det kan være mer. Ved slike spenninger kan kollektorstrømmen være fra 0,5 til flere titalls milliamp. Vel, bare innenfor rammen av artikkelen vil vi begrense oss til slike mengder, siden det antas at transistoren er laveffekt.

Overføringsegenskaper

Som nevnt ovenfor styrer en liten basestrøm en stor kollektorstrøm, som vist i figur 2. Det skal bemerkes at basestrømmen på grafen er indikert i mikroampler, og kollektorstrømmen i milliampler.

Figur 2

Hvis du nøye overvåker atferden til kurven, kan du se at for alle punkter i grafen er forholdet mellom kollektorstrømmen og basestrømmen den samme. For dette er det nok å ta hensyn til punktene A og B, hvor forholdet mellom kollektorstrømmen og basestrømmen er nøyaktig 50. Dette vil være den AKTUELLE ACCELERATION som er indikert med symbolet h21e - nåværende gevinst.

h21e = Ik / Ib.

Når man kjenner til dette forholdet, er det ikke vanskelig å beregne samlestrømmen Ik = Ib * h21e

Bare i intet tilfelle skal du tro at gevinsten for alle transistorer er nøyaktig 50, som i figur 2. Faktisk, avhengig av hvilken type transistor, varierer den fra enheter til flere hundre og til og med tusenvis!

Hvis du trenger å vite gevinsten for en spesifikk transistor som ligger på bordet ditt, er dette ganske enkelt: moderne multimetre har som regel en målemodus på h21e. Deretter vil vi forklare hvordan du kan bestemme forsterkningen ved hjelp av et konvensjonelt ammeter.

Avhengigheten av kollektorstrømmen til basestrømmen (Figur 2) kalles transistorrespons. Figur 3 viser en familie av overføringsegenskaper til en transistor når den er slått på i henhold til en krets med OE. Kjennetegn tas ved en fast samler-emitter-spenning.

Figur 3. Familien med overføringsegenskaper til transistoren, når den er slått på i henhold til skjemaet med OE

Hvis du ser nærmere på denne familien, kan du trekke flere konklusjoner.For det første er overføringskarakteristikken ikke-lineær, det er en kurve (selv om det er et lineært snitt midt på kurven). Det er denne kurven som fører til ikke-lineære forvrengninger hvis transistoren brukes til å forsterke et signal, for eksempel en lyd. Derfor er det nødvendig å “forskyve” driftspunktet til transistoren til en lineær del av karakteristikken.

For det andre er egenskapene tatt ved forskjellige spenninger Uke1 og Uke2 ekvidistante (ekvidistant fra hverandre). Dette lar oss konkludere med at gevinsten til transistoren (bestemt av vinkelen på kurven til koordinataksen) ikke avhenger av samler-emitter-spenningen.

For det tredje starter ikke egenskaper ved opprinnelsen. Dette antyder at selv ved null basestrøm, strømmer noe strøm gjennom samleren. Dette er nøyaktig den innledende strømmen, som ble beskrevet i forrige del av artikkelen. Startstrømmen for begge kurver er forskjellig, noe som indikerer at det avhenger av spenningen på kollektoren.

Slik fjerner du overføringskarakteristikken

Den enkleste måten å fjerne denne egenskapen er hvis du slår på transistoren i henhold til kretsen vist i figur 4.

Figur 4

Ved å vri på dreiebryteren til potensiometeret R, kan du endre en veldig liten basestrøm Ib, noe som vil føre til en proporsjonal endring i den store kollektorstrømmen Ik. En slik "kreativ" prosess som rotasjonen av dreien til et potensiometer ufrivillig antyder: "Er det mulig å automatisere denne prosessen med vridning av en knott på en eller annen måte?" Det viser seg at du kan.

For å gjøre dette, i stedet for et potensiometer, er det nok å koble til en vekslende spenningskilde, for eksempel en karbonmikrofon, en oscillerende krets for en antenne eller en detektor for en mottaker, fra EB-e-batteriene i serie. Da vil denne vekslingsspenningen kontrollere kollektorstrømmen til transistoren, som vist i figur 5.

Figur 5

I denne kretsen fungerer EB-e-batteriet som en forspenningskilde for transistorens operasjonspunkt, og AC-spenningssignalet vil bli forsterket. Hvis du bruker et vekslende signal, for eksempel en sinus, uten skjevhet, vil de positive halvsyklusene åpne transistoren, og muligens til og med forsterkes.

Men de negative halvperiodene transistoren er ganske enkelt lukket, så ikke bare vil ikke forsterke, men til og med ikke passere gjennom transistoren. Det er omtrent det samme som om du kobler høyttaleren gjennom en diode: i stedet for hyggelig musikk og stemmer, kan du høre uforståelig piping.

Men ganske ofte forsterker de likestrøm, mens transistoren fungerer i en nøkkelmodus, som et relé. Denne applikasjonen finnes ofte i digitale kretsløp. I den neste artikkelen er det med nøkkelmodus, som den enkleste og mest forståelige, at vi begynner å vurdere de forskjellige driftsformene til transistoren.

Transistor svitsjekretser

Figur 6. Transistor switching kretser

Inntil nå, i alle figurene, dukket transistoren opp foran oss som tre firkanter med bokstavene n og p. I figur 6a er transistoren vist som i en ekte elektrisk krets. Polariteten til spenningstilkoblingen, navnene på elektrodene, basen og senderstrømmene vises umiddelbart. Og i figur 6b, i form av en utforming av to dioder, som ofte er brukes når du tester en transistor med multimeter.