Bipolar Transistor: switching sirkuit. Rangkaian switching transistor bipolar dengan emitor umum

Salah satu dari tiga-elektroda jenis perangkat semikonduktor yang transistor bipolar. dari sirkuit tergantung pada apakah mereka memiliki konduktivitas (lubang atau elektron) dan fungsi.

klasifikasi

Transistor dibagi menjadi kelompok:

1. Menurut bahan: galium arsenide dan silikon paling umum digunakan.
2. Sebagai frekuensi sinyal: rendah (hingga 3 MHz), menengah (hingga 30 MHz), tinggi (hingga 300 MHz), ultra-tinggi (di atas 300 MHz).
3. Untuk disipasi daya maksimum: hingga 0,3 W, hingga 3 watt, lebih dari 3W.
4. Menurut jenis perangkat: tiga terhubung dengan lapisan semikonduktor dengan bergantian mengubah metode langsung dan terbalik pengotor konduksi.

Bagaimana transistor?

Lapisan luar dan dalam dari transistor yang terhubung ke elektroda memimpin, masing-masing disebut emitor, kolektor dan basis.

Emitor dan kolektor tidak berbeda satu sama jenis lain dari konduktivitas, tetapi tingkat doping kotoran yang terakhir ini jauh lebih rendah. Hal ini memastikan peningkatan tegangan output yang diijinkan.

Dasar, yang merupakan lapisan tengah memiliki resistensi yang tinggi, sebagai terbuat dari semikonduktor dengan doping yang lemah. Ini memiliki area kontak yang besar dengan kolektor, yang meningkatkan penghapusan panas yang dihasilkan karena bias mundur transisi, dan memfasilitasi berjalannya pembawa minoritas - elektron. Terlepas dari kenyataan bahwa lapisan transisi didasarkan pada prinsip yang sama, transistor perangkat asimetris. Dengan mengubah tempat lapisan ekstrim dari konduktivitas yang sama tidak dapat menerima yang sesuai parameter dari perangkat semikonduktor.

Schematics transistor bipolar dapat menyimpannya di dua negara: bisa terbuka atau tertutup. Dalam modus aktif, ketika transistor terbuka emitor mengimbangi transisi dibuat dalam arah maju. Untuk menggambarkan hal ini mempertimbangkan, misalnya, transistor jenis npn, itu harus diberi energi dari sumber, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.

Batas persimpangan kolektor kedua ketika ini telah ditutup dan arus mengalir melalui seharusnya tidak. Tapi dalam prakteknya, terjadi sebaliknya karena lokasi dekat transisi untuk satu sama lain dan saling mempengaruhi mereka. Sejak emitor terhubung ke "minus" baterai transisi terbuka memungkinkan elektron mengalir ke zona dasar, di mana mereka rekombinasi parsial dengan lubang - operator utama. Dibentuk dasar saat ini saya _b. Semakin kuat itu, secara proporsional lebih banyak output saat ini. Pada ini amplifier prinsip kerja menggunakan transistor bipolar.

Setelah dasar adalah semata-mata transportasi difusi elektron, karena tidak ada tindakan dari medan listrik. Karena ketebalan sedikit lapisan (mikron) dan berkekuatan besar dari gradien konsentrasi partikel bermuatan negatif, hampir semua dari mereka jatuh ke dalam wilayah kolektor, meskipun resistensi basis cukup besar. Di sana mereka bergerak menarik medan listrik, mempromosikan transpor aktif mereka. Kolektor dan emitor arus secara substansial sama, jika kerugian tidak dapat diabaikan biaya yang disebabkan oleh rekombinasi di dasar: Saya _e = I _b + I _k.

Parameter transistor

1. Faktor-faktor gain untuk tegangan U _eq / U _BE dan saat ini: β = I _a / I _b (nilai sebenarnya). Biasanya, β koefisien tidak melebihi 300, namun dapat mencapai nilai 800 dan di atas.
2. Impedansi masukan.
3. Frekuensi respon - transistor kinerja hingga frekuensi yang telah ditentukan di atas yang transien tidak punya waktu untuk perubahan dari sinyal diterapkan.

Transistor bipolar: switching sirkuit, modus operasi

modus operasi berbeda tergantung pada bagaimana sirkuit dirakit. Sinyal harus diterapkan dan dihapus di dua titik untuk setiap kasus, tetapi hanya ada tiga pin. Oleh karena itu satu elektroda harus baik milik input dan output. Jadi mencakup transistor bipolar. sirkuit: ON, OE dan OK.

1. Mengemudi dengan OK

The circuit switching dari transistor bipolar dengan kolektor umum: sinyal diumpankan ke resistor R _L, yang juga termasuk dalam rangkaian kolektor. koneksi seperti ini disebut sebagai common-kolektor.

Opsi ini hanya menciptakan keuntungan saat. Keuntungan dari pengikut emitor adalah untuk memberikan impedansi besar input (10-500 ohm), yang memungkinkan koordinasi nyaman cascades.

2. Mengemudi dengan ON

Rangkaian switching transistor bipolar di dasar umum: sinyal yang masuk melalui C ₁ dan setelah amplifikasi dihapus dalam output dari rangkaian kolektor, dimana elektroda dasar dibagi. Dalam hal ini, keuntungan tegangan mirip dengan bekerja dengan MA.

Kelemahannya adalah impedansi masukan kecil (30-100 ohm), dan sirkuit dengan ON digunakan sebagai osilator.

3. Diagram dengan MA

Dalam banyak perwujudan, ketika transistor bipolar digunakan, sirkuit beralih kebanyakan dibuat dengan emitor umum. Tegangan suplai makan melalui R _L resistor _beban, dan emitor dihubungkan dengan kutub negatif dari catu daya eksternal.

sinyal AC dari terminal input memasuki emitor dan basis elektroda (V _di), dan itu menjadi lebih besar dalam besarnya (V _CE) di sirkuit kolektor. Dasar elemen sirkuit: transistor, resistor R _L dan output dari rangkaian penguat dengan catu daya eksternal. Auxiliary: kapasitor C ₁ yang mencegah aliran arus langsung di sirkuit umpan dari sinyal input, dan resistor R _1, melalui yang transistor terbuka.

Kolektor tegangan dari rangkaian transistor dan output dari resistor R _L bersama sama besarnya _{EMF: V CC = I C R L} + V CE.

Dengan demikian, V _di sinyal kecil pada input yang diberikan oleh variasi daya DC ke AC inverter output transistor berhasil. Skema ini menyediakan peningkatan arus masukan 20-100 kali, dan tegangan - di 10-200 kali. Dengan demikian, kekuasaan juga meningkat.

Skema kurangnya: resistansi masukan kecil (500-1000 ohm). Untuk alasan ini, ada masalah dalam pembentukan tahap amplifikasi. Resistansi keluaran adalah 2-20 ohm.

diagram ini menunjukkan bagaimana transistor bipolar. Jika Anda tidak mengambil tindakan lebih lanjut pada kinerja mereka akan sangat dipengaruhi oleh pengaruh eksternal, seperti overheating dan sinyal frekuensi. Juga, emitor landasan menciptakan distorsi harmonik pada output. Untuk meningkatkan kehandalan, sirkuit masukan terhubung, filter, dan sebagainya. N. Dalam hal ini gain berkurang, tetapi perangkat menjadi lebih efisien.

mode operasi

Fungsi transistor mempengaruhi nilai tegangan terhubung. Semua mode dapat ditampilkan jika diterapkan sirkuit transistor bipolar yang disediakan sebelumnya dengan emitor umum.

1. cut-off modus

Mode ini dibuat ketika V _BE tegangan menurun ke 0,7 V. Dalam hal ini, persimpangan emitor ditutup dan arus kolektor tidak ada, karena tidak ada elektron bebas di dasar. Dengan demikian, blok transistor.

2. Active Mode

Jika tegangan diterapkan ke basis yang cukup untuk membuka transistor, ada arus input kecil dan output meningkat, tergantung pada besarnya keuntungan. Maka transistor akan bekerja sebagai penguat.

Modus 3. saturasi

Ini berbeda dari modus aktif sehingga transistor terbuka penuh, dan arus kolektor mencapai nilai maksimum yang mungkin. Kenaikan yang hanya dapat dicapai dengan mengubah gaya gerak listrik diterapkan atau beban di sirkuit output. Ketika mengubah kolektor arus basis tidak berubah. Rezim saturasi ditandai dengan kenyataan bahwa transistor sangat terbuka, dan di sini berfungsi sebagai switch dihidupkan. Schematics transistor bipolar dengan menggabungkan cut-off dan saturasi mode memungkinkan Anda untuk membuat dengan kunci elektronik mereka.

Semua mode operasi tergantung pada sifat dari karakteristik output ditampilkan dalam grafik.

Mereka dapat menunjukkan, jika dirakit diagram pengkabelan dari transistor bipolar dengan OE.

Jika Anda menempatkan pada sumbu vertikal dan horisontal segmen mewakili arus kolektor maksimum dan jumlah pasokan tegangan V _CC, dan kemudian menghubungkan ujung satu sama lain, mendapatkan garis beban (merah). Hal ini dijelaskan oleh _{ungkapan: I C = (V CC -} V CE) / R C. Dari gambar berikut bahwa titik operasi yang menentukan arus kolektor I _C dan tegangan V _CE, akan dipindahkan sepanjang garis beban dari bawah ke atas dengan meningkatnya arus basis I _B.

Zona V _CE antara sumbu dan karakteristik keluaran pertama (berbayang) di mana saya _B = 0 ciri modus cutoff. Dalam hal ini terbalik saat saya _C diabaikan dan transistor ditutup.

Karakteristik paling atas di titik A memotong garis beban, setelah itu, dengan peningkatan lebih lanjut _{dalam arus} kolektor saya tidak berubah. daerah saturasi dalam grafik adalah daerah yang diarsir antara sumbu I _C dan karakteristik curam.

Bagaimana transistor dalam mode yang berbeda?

transistor beroperasi dengan sinyal variabel atau konstanta disuplai ke rangkaian input.

Bipolar Transistor: switching sirkuit, listrik

Sebagian besar transistor berfungsi sebagai penguat. Sinyal input bolak menyebabkan perubahan output saat ini. Anda dapat menerapkan skema dengan OK atau dengan MA. Dalam rangkaian output untuk sinyal yang diperlukan beban. Biasanya menggunakan resistor dipasang di sirkuit keluaran kolektor. Jika benar dipilih, nilai tegangan output secara signifikan lebih tinggi dari input.

kerja penguat dengan baik diilustrasikan dalam diagram waktu.

Ketika sinyal pulsa dikonversi, mode adalah sama dengan yang untuk sinusoidal. Kualitas mengkonversi mereka komponen harmonik ditentukan oleh karakteristik frekuensi transistor.

Bekerja dalam modus beralih

switch transistor dirancang untuk koneksi beralih non-kontak dalam sirkuit listrik. Prinsipnya adalah perubahan bertahap dalam perlawanan dari transistor. tipe bipolar cocok dengan persyaratan perangkat kunci.

kesimpulan

elemen semikonduktor yang digunakan dalam sirkuit untuk mengkonversi sinyal listrik. klasifikasi serbaguna dan besar memungkinkan penggunaan yang luas dari transistor bipolar. switching sirkuit menentukan fungsi dan mode operasi mereka. Banyak tergantung pada karakteristik.

Sirkuit utama switching transistor bipolar memperkuat, mengkonversi dan menghasilkan sinyal input, dan beralih sirkuit.