Tranzistory - základy, typy a režimy nabíjení

Úvod do tranzistoru:

Dříve byla kritickou a důležitou součástí elektronického zařízení vakuová trubice, na kterou se elektronka zvykla ovládání elektrického proudu . Vakuové trubice fungovaly, ale jsou objemné, vyžadují vyšší provozní napětí, vysokou spotřebu energie, nižší účinnost a katodové materiály emitující elektrony jsou v provozu spotřebovány. Takže to skončilo jako teplo, které zkrátilo životnost samotné trubice. K překonání těchto problémů byli John Bardeen, Walter Brattain a William Shockley vynalezeni v Bellových laboratořích tranzistor v roce 1947. Toto nové zařízení bylo mnohem elegantnějším řešením k překonání mnoha základních omezení vakuových trubic.

Tranzistor je polovodičové zařízení, které může vést i izolovat. Tranzistor může fungovat jako spínač a zesilovač. Převádí zvukové vlny na elektronické vlny a rezistory a řídí elektronický proud. Tranzistory mají velmi dlouhou životnost, menší velikosti, mohou pracovat na zdrojích s nízkým napětím pro větší bezpečnost a nevyžadují žádný vláknový proud. První tranzistor byl vyroben z germania. Tranzistor plní stejnou funkci jako vakuová trubicová trioda, ale místo zahřátých elektrod ve vakuové komoře používá polovodičové spoje. Je základním stavebním kamenem moderních elektronických zařízení a nachází se všude v moderních elektronických systémech.

Základy tranzistorů:

Tranzistor je zařízení se třemi svorkami. A to,

• Patice: To je zodpovědné za aktivaci tranzistoru.
• Sběratel: Toto je kladný olovo.
• Vysílač: Toto je záporné vedení.

Základní myšlenkou tranzistoru je, že vám umožňuje řídit tok proudu jedním kanálem změnou intenzity mnohem menšího proudu, který protéká druhým kanálem.

Typy tranzistorů:

Existují dva typy tranzistorů, jsou to bipolární tranzistory (BJT), tranzistory s efektem pole (FET). Malý proud protéká mezi základnou a emitorem, svorka základny může řídit větší proudový proud mezi kolektorem a svorkami emitoru. Pro tranzistor s efektem pole má také tři svorky, jsou to brána, zdroj a odtok a napětí na bráně může řídit proud mezi zdrojem a odtokem. Jednoduché diagramy BJT a FET jsou uvedeny na následujícím obrázku:

Bipolární tranzistor (BJT)

Tranzistory s efektem pole (FET)

Jak vidíte, tranzistory přicházejí v různých velikostech a tvarech. Jedna věc, kterou mají všechny tyto tranzistory společné, je, že každý z nich má tři vodiče.

• Bipolární tranzistor:

Bipolární tranzistor (BJT) má tři terminály připojené ke třem dotovaným polovodičovým oblastem. Dodává se se dvěma typy, P-N-P a N-P-N.

P-N-P tranzistor, skládající se z vrstvy N-dopovaného polovodiče mezi dvěma vrstvami P-dopovaného materiálu. Základní proud vstupující do kolektoru je na svém výstupu zesílen.

To je, když je PNP tranzistor ZAPNUTÝ, když je jeho základna relativně nízká vzhledem k emitoru. Šipky tranzistoru PNP symbolizují směr toku proudu, když je zařízení v aktivním režimu předávání.

N-P-N tranzistor sestávající z vrstvy polovodiče dopovaného P mezi dvěma vrstvami materiálu dopovaného N. Zesílením proudu základny získáme vysoký proud kolektoru a emitoru.

To je, když je tranzistor NPN ZAPNUTÝ, když je jeho základna nízko vzhledem k emitoru. Když je tranzistor v zapnutém stavu, tok proudu je mezi kolektorem a emitorem tranzistoru. Na základě menšinových nosičů v oblasti typu P elektrony pohybující se od emitoru ke kolektoru. Z tohoto důvodu umožňuje větší proud a rychlejší provoz, většina dnes používaných bipolárních tranzistorů je NPN.

• Tranzistor s polním efektem (FET):

Tranzistor s efektem pole je unipolární tranzistor, pro vedení se používá FET s N-kanálem nebo FET. Tři terminály FET jsou zdroj, brána a odtok. Základní FET n-kanálu a p-kanálu jsou zobrazeny výše. Pro n-kanálový FET je zařízení vyrobeno z materiálu typu n. Mezi zdrojem a odtokem působí tehdejší typ materiálu jako odpor.

Tento tranzistor řídí kladné a záporné nosiče týkající se otvorů nebo elektronů. FET kanál je tvořen pohybem nosných kladných a záporných nábojů. Kanál FET, který je vyroben z křemíku.

Existuje mnoho typů FET, MOSFET, JFET atd. Aplikace FET jsou v nízkošumovém zesilovači, vyrovnávacím zesilovači a analogovém přepínači.

Předpětí bipolárního přechodu tranzistoru

Tranzistory jsou nejdůležitější polovodičová aktivní zařízení nezbytná pro téměř všechny obvody. Používají se jako elektronické spínače, zesilovače atd. V obvodech. Tranzistory mohou být NPN, PNP, FET, JFET atd., Které mají různé funkce v elektronických obvodech. Pro správnou funkci obvodu je nutné předpětí tranzistoru pomocí odporových sítí. Pracovní bod je bod na výstupní charakteristice, který zobrazuje napětí kolektoru a vysílače a proud kolektoru bez vstupního signálu. Provozní bod je také znám jako Bias point nebo Q-Point (Quiescent point).

Předpětí se označuje jako zajištění odporů, kondenzátorů nebo napájecího napětí atd., Aby se zajistily správné provozní vlastnosti tranzistorů. Stejnosměrné předpětí se používá k získání stejnosměrného kolektorového proudu při konkrétním kolektorovém napětí. Hodnota tohoto napětí a proudu je vyjádřena jako Q-bod. V konfiguraci tranzistorového zesilovače je IC (max) maximální proud, který může protékat tranzistorem, a VCE (max) je maximální napětí aplikované na zařízení. Aby tranzistor fungoval jako zesilovač, musí být ke kolektoru připojen zatěžovací odpor RC. Předpětí nastavuje stejnosměrné provozní napětí a proud na správnou úroveň, aby mohl být vstupní signál střídavého proudu tranzistorem správně zesílen. Správný předpínací bod je někde mezi plně zapnutým nebo plně vypnutým stavem tranzistoru. Tento centrální bod je Q-bod a pokud je tranzistor správně předpjatý, bude Q-bod centrálním pracovním bodem tranzistoru. To pomáhá výstupní proud zvyšovat a snižovat, jak se vstupní signál mění v celém cyklu.

Pro nastavení správného Q-bodu tranzistoru se používá kolektorový rezistor pro nastavení proudu kolektoru na konstantní a stabilní hodnotu bez signálu v jeho základně. Tento stabilní pracovní bod stejnosměrného proudu je nastaven hodnotou napájecího napětí a hodnotou základního předpínacího odporu. Odpory základního zkreslení se používají ve všech třech konfiguracích tranzistorů, jako je konfigurace společné základny, společného kolektoru a společného emitoru.

Režimy předpětí:

Následují různé režimy ovlivnění základny tranzistoru:

1. Aktuální předpětí:

Jak je znázorněno na obr.1, k nastavení základní odchylky se používají dva odpory RC a RB. Tyto odpory vytvářejí počáteční provozní oblast tranzistoru s předpětím s pevným proudem.

Předpětí tranzistoru s předpětím kladné základny přes RB. Pokles napětí předního základního emitoru je 0,7 voltu. Proto je proud přes RB I_B= (V_DC- V_BÝT) / I._B

2. Předpětí zpětné vazby:

Obr. 2 zobrazuje předpětí tranzistoru pomocí zpětnovazebního rezistoru. Základní předpětí se získá z kolektorového napětí. Zpětná vazba kolektoru zajišťuje, že tranzistor je v aktivní oblasti vždy předpjatý. Když se kolektorový proud zvýší, napětí na kolektoru poklesne. To snižuje základní pohon, což zase snižuje proud kolektoru. Tato zpětnovazební konfigurace je ideální pro konstrukce tranzistorových zesilovačů.

3. Upřednostnění dvojité zpětné vazby:

Obr. 3 ukazuje, jak se dosahuje předpětí pomocí rezistorů s dvojitou zpětnou vazbou.

Použitím dvou rezistorů RB1 a RB2 zvyšujte stabilitu týkající se variací v Beta zvýšením toku proudu základními odpory zkreslení. V této konfiguraci je proud v RB1 roven 10% proudu kolektoru.

4. Předpětí dělení napětí:

Obr. 4 zobrazuje předpětí děliče napětí, ve kterém jsou dva odpory RB1 a RB2 připojeny k základně tranzistoru tvořící síť děliče napětí. Tranzistor získá předpětí poklesem napětí na RB2. Tento druh předpětí konfigurace je široce používán v obvodech zesilovače.

5. Předpětí Double Base:

Obr. 5 ukazuje dvojitou zpětnou vazbu pro stabilizaci. Využívá zpětnou vazbu základny vysílače i kolektoru ke zlepšení stabilizace řízením proudu kolektoru. Hodnoty rezistoru by měly být zvoleny pro nastavení úbytku napětí na rezistoru vysílače 10% napájecího napětí a proudu přes RB1, 10% kolektorového proudu.

Výhody tranzistoru:

1. Menší mechanická citlivost.
2. Nižší náklady a menší rozměry, zejména v obvodech s malým signálem.
3. Nízké provozní napětí pro větší bezpečnost, nižší náklady a těsnější vzdálenosti.
4. Extrémně dlouhá životnost.
5. Žádná spotřeba energie katodovým ohřívačem.
6. Rychlé přepínání.

Může podporovat návrh obvodů komplementární symetrie, což u vakuových trubic není možné. Máte-li jakékoli dotazy týkající se tohoto tématu nebo elektrických a elektronické projekty zanechat komentáře níže.