Транзисторын нийтлэг суурь
Нийтлэг цуглуулагч транзистор
Нийтлэг ялгаруулагч транзистор
Биполяр транзистор шилжүүлэх хэлхээ
Сигналын эх үүсвэр нь ердийн ялгаруулагчтай схемийн дагуу холбогдсон транзисторын дамжуулагч ба суурийн хооронд ачааллыг холбодог. Эрчим хүчний эх үүсвэрийн ижил шинж тэмдгүүдийн туйлууд нь транзисторын ялгаруулагчтай холбогддог. Каскадын оролтын гүйдэл нь транзисторын үндсэн гүйдэл, гаралтын гүйдэл нь коллекторын гүйдэл юм. Үүнийг 20-р зурагт үзүүлэв, жишээлбэл, bipolar p-n-p транзисторыг цахилгаан хэлхээнд оруулах.
Зураг 20 - Нийтлэг ялгаруулагч транзистор бүхий p-n-p
Практикт эдгээр нь хоёр биш харин нэг эрчим хүчний эх үүсвэрээс үнэтэй байдаг. Транзисторын терминал дахь гүйдлийн урсгалын чиглэлийг зурагт үзүүлэв. N-p-n транзисторыг асаах нь p-n-p транзисторыг асаахтай яг ижил байна, гэхдээ энэ тохиолдолд та хоёр цахилгаан хангамжийн туйлыг өөрчлөх хэрэгтэй болно.
Зураг 21 - Нийтлэг ялгаруулагч транзистор n-p-n бүхий хэлхээ
Каскадын ашиг нь коллекторын гүйдлийн үндсэн гүйдлийн харьцаатай тэнцүү бөгөөд ихэвчлэн хэдэн арван хэдэн зуун хүрч болно. Нийтлэг ялгаруулагчтай хэлхээнд багтсан транзистор нь онолын хувьд транзисторыг асаах бусад сонголтуудаас харьцангуй их хэмжээний хүч чадал өгдөг. Харгалзан үзэж буй каскадын оролтын эсэргүүцэл нь үндсэн гүйдлийн хүчдэлийн үндсэн гүйдлийн харьцаатай тэнцүү бөгөөд хэдэн зуун мянгаас хэдэн мянган ом хооронд хэлбэлздэг. Энэ нь ердийн коллекторын хэлхээний дагуу холбогдсон транзистортой каскадтай харьцуулахад бага юм. Энгийн ялгаруулагчтай каскадын гаралтын дохио нь оролтын дохиотой харьцуулахад 180 ° -ийн фазын шилжилттэй байдаг. Температурын хэлбэлзэл нь түгээмэл ялгаруулагч хэлхээний дагуу асдаг транзисторын ажиллагааны горимд ихээхэн нөлөөлдөг тул температурыг тогтворжуулах тусгай хэлхээг ашиглах шаардлагатай. Тооцоолсон каскад дахь транзисторуудын коллекторын уулзварын эсэргүүцэл нь нийтлэг суурьтай каскадтай харьцуулахад өндөр байдаг тул цэнэглэгч зөөгчийг дахин боловсруулахад илүү их цаг хугацаа шаардагддаг тул нийтлэг ялгаруулагчтай каскад хамгийн муу давтамжтай шинж чанартай байдаг.
Ачаалал нь транзисторын ялгаруулагчтай холбогдсон бөгөөд схемийн дагуу нийтлэг коллектортой холбогдсон бөгөөд оролтын дохиог сууринд нийлүүлдэг. Каскадын оролтын гүйдэл нь транзисторын үндсэн гүйдэл, гаралтын гүйдэл нь ялгаруулагч гүйдэл юм. Үүнийг bipolar p-n-p транзисторын холболтын холболтыг харуулсан 22-р зурагт үзүүлэв.
Зураг 22 - Түгээмэл коллекторын транзистор бүхий p-n-p
Гаралтын дохио нь ялгаруулагчийн гаралттай цувралаар холбогдсон ачааллын резистороос салгагдана. Транзисторын коллекторын уулзвар түгжигдсэн тул каскадын оролт нь өндөр эсэргүүцэлтэй байдаг бөгөөд ихэвчлэн аравны нэг мегаомтаас хэдэн мегаохм хүртэл байдаг. Мөн каскадын гаралтын эсэргүүцэл нь эсрэгээрээ бага бөгөөд ийм каскадыг урьд өмнөх каскадыг ачаалалтай нь тааруулах боломжийг олгодог. Түгээмэл коллекторын хэлхээний дагуу холбогдсон транзистортой каскад хүчдэлийг нэмэгдүүлдэггүй, харин гүйдлийг олшруулдаг (ихэвчлэн 10 ... 100 удаа). Каскад руу нийлүүлсэн дохионы оролтын хүчдэлийн үе шат нь гаралтын хүчдэлийн фазтай давхцдаг. түүний урвуу байдал байхгүй байна. Энэ нь оролтын ба гаралтын дохионы фазыг хадгалснаас болж нийтлэг коллектортой каскад өөр нэртэй болсон байна - emitter followers. Ялгаруулагч дагалдагчийн температур ба давтамжийн шинж чанар нь түгээмэл суурь бүхий хэлхээний дагуу транзистор холбогдсон каскадынхаас муу байна.
Зураг 23 - Нийтлэг суурь транзистор бүхий p-n-p
Энгийн баазтай схемийн дагуу угсарч байгаа каскад оролтын дохионы хүчдэл нь ялгаруулагч ба транзисторын суурийн хооронд нийлүүлэгддэг бөгөөд гаралтын хүчдэл нь коллекторын суурийн терминалуудаас салдаг. Транзисторын p-n-p бүтцийг схемийн дагуу нийтлэг суурийн хамт оруулахыг Зураг 23-т үзүүлэв.
Энэ тохиолдолд бүрэлдэхүүн хэсгийн ялгаруулагч уулзвар нээлттэй бөгөөд түүний цахилгаан дамжуулалт өндөр байна. Каскадын оролтын саад тотгор нь бага бөгөөд ихэвчлэн нэгжээс хэдэн зуун ом хүртэл хэлбэлздэг бөгөөд энэ нь транзисторын тайлбарласан оролтын сул талтай холбоотой юм. Үүнээс гадна, схемийн дагуу нийтлэг суурийн дагуу холбогдсон транзистортой каскадыг ажиллуулахын тулд хоёр тусдаа цахилгаан эх үүсвэр шаардлагатай бөгөөд каскадын одоогийн ашиг нь нэгдмэл байдлаас бага юм. Хүчдэлийн каскадын ашиг орлого ихэвчлэн хэдэн арван дахин хэдэн зуун удаа хүрдэг.
Давуу талууд нь транзисторыг асаах бусад хоёр сонголттой харьцуулахад каскадыг нэлээд өндөр давтамжтайгаар ажиллуулах чадвар, температурын хэлбэлзлийн каскадын ажилд сул нөлөө үзүүлэх зэрэг орно. Тийм ч учраас схемийн дагуу нийтлэг суурьтай холбогдсон транзистортой каскадыг ихэвчлэн өндөр давтамжийн дохиог олшруулахад ашигладаг.
Фототрансистор нь цацраг туяа цацруулдаг гэрлийн урсгалд мэдрэмтгий байдаг транзистор юм. Ихэвчлэн дискрет фототрансистор нь дизайны транзистортой төстэй байдаг ба ялгаа нь фототрансисторын битүүмжилсэн тохиолдолд цонх, жишээлбэл, шилэн эсвэл тунгалаг тусгай хуванцараар хийгдсэн цонх байдаг бөгөөд тэдгээр нь цацраг нь фототрансисторын суурь бүсэд нэвтэрдэг. Цахилгаан хэлхээнд фототрансисторыг оруулах нь гадны цахилгаан эх үүсвэрийн эерэг туйлыг ялгаруулагчтай, ачааллын эсэргүүцэл нь коллектортой холбогдсон бөгөөд энэ нь эргээд цахилгаан эх үүсвэрийн сөрөг туйлтай холбогддог. Суурийн бүсийг цацруулах үед цэнэгийн тээвэрлэгч үүсдэг. Гол цэнэглэгч тээвэрлэгчдийн хамгийн өндөр концентраци нь баазад байх бөгөөд энэ нь фототрансисторыг нээхэд хүргэх бөгөөд цөөн тооны цэнэглэгч тээвэрлэгчид коллекторын уулзвар руу шилжинэ. Тиймээс фототрансисторын цацраг туяа нь түүний коллекторын гүйдлийг ихэсгэхэд хүргэдэг. Суурийн талбайн хэмжээ их байх тусам фототрансисторын коллекторын гүйдэл илүү их ач холбогдолтой болно. Тиймээс фототрансисторыг ердийн биполяр транзистор, үндсэн гүйдэл өөрчлөгдөж, гэрэл мэдрэмтгий төхөөрөмж болгон хоёуланг нь удирдаж болно. Фототрансисторын чухал үзүүлэлтүүд нь харанхуй гүйдэл, гэрэлтүүлгийн гүйдэл, нэгдсэн мэдрэмж зэрэг орно. Харанхуй гүйдэл нь цацраг туяа байхгүй үед коллекторын гүйдэл юм. Гэрлийн гүйдэл - цацраг туяа байгаа үед коллекторын гүйдэл. Бүрэн мэдрэмтгий байдал нь холбогдсон фототрансисторын коллекторын гүйдлийн хүчийг гэрэлтүүлэгч урсгалын харьцаа юм.
Фототранзисторыг оптико, автоматжуулалт, алсын удирдлагатай төхөөрөмж, гудамжны гэрэлтүүлгийн төхөөрөмж гэх мэт зүйлд ашигладаг.
Нийтлэг ялгаруулагчтай биполяр транзисторыг солих хэлхээг Зураг 5.15-т үзүүлэв.
Энэ горим дахь транзисторын шинж чанар нь нийтлэг суурь горимоос ялгаатай байх болно. Нийтлэг ялгаруулагчтай хэлхээний дагуу холбогдсон транзистор дээр зөвхөн хүчдэл төдийгүй гүйдэл нэмэгдэх болно. Нийтлэг ялгаруулагчтай хэлхээний оролтын параметрүүд нь I b ба үндсэн гүйдэл, коллекторын хүчдэл U k, гаралтын үзүүлэлтүүд нь коллекторын гүйдэл I k ба ялгаруулагч хүчдэл U e болно.
Өмнө нь ердийн суурийн хэлхээнд биполяр транзисторыг шинжлэхдээ коллекторын гүйдэл ба ялгаруулагч гүйдлийн хоорондох харилцааг дараах хэлбэрээр олж авсан.
Энгийн ялгаруулагчтай схемд (Кирхгофын анхны хуульд заасны дагуу).
бусад зүйлсийн талаар тохируулсны дараа:
(5.30)
Зураг. 5.15. Нийтлэг ялгаруулагч транзистор
I b коэффициентийн урд α / (1-α) коэффициент I k коллекторын гүйдэл I b-ийн үндсэн гүйдлийн нэг өөрчлөлтөөр хэрхэн өөрчлөгдөж байгааг харуулна. Нийтлэг ялгаруулагч хэлхээнд биполяр транзисторын одоогийн ашиг гэж нэрлэдэг. Энэ коэффициентийг β гэж тэмдэглэнэ.
(5.31)Дамжуулах коэффициентийн утга α нь нэгдмэлтэй ойрхон байгаа тул (α\u003e 1) байна. Дамжуулах коэффициентийн утгын хувьд α \u003d 0.98 ÷ 0.99 бол ашиг нь β \u003d 50 ÷ 100 хүрнэ.
(5.31), мөн I к0 * \u003d I к0 / (1-α) -ийг харгалзан үзвэл (5.30) илэрхийлэлийг дараах хэлбэрээр дахин бичиж болно.
(5.32)
энд I k0 * \u003d (1 + β) I k0 нь нэг p-n уулзварын дулааны гүйдэл бөгөөд коллекторын дулааны гүйдэл I k0-ээс их байна, r k-ийг r k * \u003d r k / (1 + β) гэж тодорхойлно.
I b суурийн гүйдлийн хувьд (5.32) тэгшитгэлийн тэгшитгэлийг бид β \u003d ΔI k / ΔI b авна. Үүнийг харахад ашиг β нь коллекторын гүйдэл I k нь үндсэн гүйдлийн өөрчлөлтөөр хэдэн удаа өөрчлөгдөж байгааг харуулж байна.
The хэмжигдэхүүнийг биполяр транзисторын параметрүүдийн функц гэж тодорхойлохын тулд ялгаруулагч гүйдлийн дамжуулалтын коэффициентийг α \u003d γ · κ гэж тодорхойлсон гэдгийг энд дурьдах хэрэгтэй. Тийм учраас 
Байна. Β-ийн хувьд дараахь утгыг олж авсан: β \u003d α / (1-α). W / L-ээс хойш 
(5.33)
Зураг 5.16а нь муруйн параметрийн дагуу үндсэн гүйдэл бүхий нийтлэг ялгаруулагчтай хэлхээний дагуу холбогдсон биполяр транзисторын одоогийн хүчдэлийн үзүүлэлтийг харуулав. Нийтлэг суурь хэлхээнд биполяр транзисторын ижил шинж чанаруудтай эдгээр шинж чанаруудыг харьцуулж үзвэл тэдгээр нь чанарын хувьд ижил төстэй болохыг харж болно.
I b суурийн гүйдлийн жижиг өөрчлөлтүүд нь I k коллекторын гүйдэлд мэдэгдэхүйц өөрчлөлт гарахад хүргэдэг болохыг шинжилж үзье. Than коэффициентийн утга нь эв нэгдэлээс хамаагүй их байгаа нь дамжуулалтын коэффициент α эв нэгдэлтэй ойрхон байна гэсэн үг юм. Энэ тохиолдолд коллекторын гүйдэл нь ялгаруулагч гүйдэлтэй ойролцоо бөгөөд үндсэн гүйдэл (биет шинж чанар дахь рекомбинация) нь коллектор ба ялгаруулагч гүйдэлээс хамаагүй бага юм. Эмиттерийн уулзвараар тарьсан 100 нүхний α \u003d 0.99 коэффициентоор 99-ийг коллекторын уулзвараар гаргаж, суурин дахь электронуудтай ганцхан рекомбинат хийж суурийн гүйдэлд хувь нэмэр оруулна.
Зураг. 5.16. Нийтлэг ялгаруулагчтай схемийн дагуу холбогдсон KT215V биполяр транзисторын одоогийн хүчдэлийн шинж чанарууд:
a) оролтын шинж чанар; б) гаралтын шинж чанар
Суурь гүйдлийг хоёр дахин нэмэгдүүлснээр (хоёр цоорхой рекомбинтой байх болно) ялгаруулагч уулзвараар дамжуулан хоёр дахин том тарилга (200 цооног оруулах ёстой), үүний дагуу коллектороор дамжуулан олборлолт (198 цооног гаргаж авдаг) үүсгэдэг. Ийнхүү үндсэн гүйдлийн багахан өөрчлөлт, жишээлбэл 5-аас 10 мкА хүртэл коллекторын гүйдэлд 500 мкА-аас 1000 мкА хүртэл ихээхэн өөрчлөлт гарах болно.
Транзистор - нэг болор хагас дамжуулагчийн үндсэн дээр бүтээгдсэн цахилгаан чичиргээг өсгөх, үүсгэх, хувиргах зориулалттай хагас дамжуулагч төхөөрөмж ( Si - цахиур, эсвэл Ге - Герман), дор хаяж гурван талбайг өөр өөр - электрон ( n) болон нүх ( p) - цахилгаан дамжуулах чанар. 1948 онд америкчууд В.Шокли, В.Браттейн, Ж.Бардин нар зохион бүтээжээ. Одоогийн удирдлагын физик бүтэц, механизмын дагуу биполяр транзистор (ихэвчлэн транзистор гэж нэрлэдэг) ба unipolar (ихэвчлэн талбайн эффект транзистор гэж нэрлэдэг) ялгагдана. Эхнийх нь хоёр ба түүнээс дээш тооны электрон нүхний шилжилтийг багтаасан электронууд болон нүхнүүд хоёулаа цэнэгийн тээвэрлэгч болж үйлчилдэг, хоёрдугаарт, электрон эсвэл цоорхой. "Транзистор" гэсэн нэр томъёог хагас дамжуулагч төхөөрөмж дээр зөөврийн өргөн нэвтрүүлгийн хүлээн авагчдад заахад ихэвчлэн ашигладаг.
Гаралтын хэлхээнд байгаа гүйдлийг оролтын хүчдэл эсвэл гүйдлийг өөрчлөх замаар удирддаг. Оролтын утгуудын бага зэрэг өөрчлөлт нь гаралтын хүчдэл ба гүйдлийн мэдэгдэхүйц том өөрчлөлтөд хүргэж болно. Транзисторын энэхүү өсгөх шинж чанарыг аналог технологид (аналог ТВ, радио, харилцаа холбоо гэх мэт) ашигладаг.
Энэ нийтлэлд бид хоёр өнцөгт транзисторыг авч үзэх болно.
Биполяр транзистор байж болно n-p-n байна ба p-n-p цахилгаан дамжуулах чанар. Транзисторын дотор талыг харахгүйгээр эдгээр хэлхээний нэг хэсэг болох цахилгаан эх үүсвэр, конденсатор, диодуудын практик хэлхээнд зөвхөн холболтын туйлшрал дахь ялгаатай байдлыг тэмдэглэж болно. Баруун талын зургийг графикаар дүрсэлсэн болно n-p-n байна ба p-n-p транзисторууд.
Транзистор нь гурван гаралттай байна. Хэрэв бид транзисторыг дөрвөн терминал гэж үзвэл энэ нь хоёр оролт ба хоёр гаралтын терминалтай байх ёстой. Тиймээс оролтын болон гаралтын хэлхээний хувьд зарим дүгнэлт нийтлэг байх ёстой.
Транзистор шилжүүлэх хэлхээ
Нийтлэг ялгаруулагч транзистор - оролтын дохионы далайцыг хүчдэл ба гүйдлийн дагуу нэмэгдүүлэх зориулалттай. Энэ тохиолдолд транзистороор олшруулсан оролтын дохиог урвуугаар байрлуулна. Өөрөөр хэлбэл гаралтын дохионы үе шат 180 градус эргэлддэг. Энэ хэлхээ нь янз бүрийн далайц, хэлбэрийн дохиог өсгөх гол хэрэгсэл юм. Транзисторын каскадын OE-ийн оролтын саад нь хэдэн зуун ом-ээс хэдэн килом-ом хүртэл бөгөөд гаралтын эсэргүүцэл нь нэгжээс хэдэн арван килом-ом хүртэл байна.
Нийтлэг цуглуулагч транзистор - оролтын гүйдлийн дохионы далайцыг нэмэгдүүлэх зориулалттай. Ийм хэлхээнд хүчдэлийн олшруулалт хийгддэггүй. Илүү зөв, хүчдэлийн өсөлт нь эв нэгдэлээс ч бага юм. Оролтын дохио нь транзистороор урвуу биш байдаг.
Транзисторын каскадын оролтын эсэргүүцэл хэдэн арван кило-ом хүртэл, хэдэн зуун ом дотор гаралт - кило-ом хүрэх боломжтой. Дүрмээр бол ачааллын эсэргүүцэл нь ялгаруулагч хэлхээнд байрладаг тул хэлхээ нь их хэмжээний оролтын эсэргүүцэлтэй байдаг. Үүнээс гадна оролтын гүйдэл олшруулж байгаа тул ачаалал ихтэй байдаг. Эдгээр түгээмэл коллекторын хэлхээний шинж чанарууд нь "буферын үе шат" гэх мэт транзисторын үе шатуудтай нийцэхэд ашиглагддаг. Амплитудад өсгөгдөөгүй оролтын дохио нь гаралтын үед "давтагддаг" тул нийтлэг коллектор бүхий транзисторын холболтын хэлхээг бас нэрлэдэг Ялгаруулагч.
Одоо ч байдаг Транзисторын нийтлэг суурьБайна. Энэхүү оруулах схемийг онолын хувьд байдаг боловч практик дээр маш хатуу хэрэгжүүлдэг. Ийм шилжүүлэх хэлхээг өндөр давтамжийн технологид ашигладаг. Түүний өвөрмөц байдал нь оролтын импеденс багатай бөгөөд оролтын үед ийм каскадыг зохицуулах нь хэцүү байдаг. Миний электроникийн туршлага тийм ч бага биш ч транзисторыг асаах энэ хэлхээний талаар ярихад уучлаарай, би юу ч мэдэхгүй! Би үүнийг "гадаад" схем болгон хэд хэдэн удаа ашигласан боловч би үүнийг ойлгосонгүй. Би тайлбарлаж өгье: бүх физик хуулиудын дагуу транзисторыг түүний суурийн дагуу, эсвэл илүү сайн, дамжуулагч зам дагуу урсдаг гүйдэлээр удирддаг. Транзисторын оролтын терминал - гаралтын баазыг ашиглах нь боломжгүй юм. Үнэн хэрэгтээ конденсатороор дамжин өнгөрөх транзисторын суурь нь өндөр давтамжтайгаар "тарьсан" боловч гаралтад ашиглагддаггүй. Өндөр эсэргүүцэлтэй резистороор дамжуулж, суурь нь каскадын гаралттай холбогддог (хэвийсэн утгыг ашигладаг). Гэхдээ хэвийх утгыг оруулахын тулд та хаанаас ч, нэмэлт эх сурвалжаас ч авах боломжтой. Ямар ч байсан бааз руу орж буй ямар нэгэн хэлбэрийн дохио нь ижил конденсатороор дамждаг. Ийм каскад ажиллахын тулд оролтын гаралт - ялимгүй эсэргүүцэлтэй резистороор дамжуулан ялгаруулагч нь орон сууцанд "тарьсан" тул оролтын эсэргүүцэл бага байдаг. Ерөнхийдөө транзисторыг нийтлэг суурьтай болгох нь онолчид, туршилтанд оролцдог сэдвүүд юм. Практикт энэ нь маш ховор байдаг. Цахилгаан хэлхээг зохион бүтээх практикийн хувьд тэрээр ердийн баазтай транзистор шилжих хэлхээг ашиглах хэрэгцээтэй тулгарч байгаагүй. Энэ шилжилтийн хэлхээний шинж чанараар үүнийг тайлбарлав: оролтын эсэргүүцэл нь нэгжээс хэдэн арван Ом хүртэл, гаралтын эсэргүүцэл нь хэдэн зуун килограммаас мегаохм хүртэл байна. Ийм тодорхой параметрүүд нь ховор хэрэгцээ юм.
Биполяр транзистор нь түлхүүр ба шугаман (өсгөгч) горимд ажиллах боломжтой. Түлхүүр горим нь янз бүрийн хяналтын хэлхээ, логик хэлхээ гэх мэтэд ашиглагддаг. Түлхүүр горимд транзистор нь хоёр үйлдлийн горимд байж болно - нээлттэй (ханасан), хаалттай (түгжигдсэн). Шугаман (өсгөх) горимыг гармоник дохионы олшруулалтын хэлхээнд ашигладаг бөгөөд транзисторыг "хагас" нээлттэй, гэхдээ ханасан төлөвт байлгахыг шаарддаг.
Транзисторын ажиллагааг судлахын тулд бид нийтлэг ялгаруулагчтай транзисторын цахилгаан дамжуулах холболтыг хамгийн чухал шилжүүлэлтийн хэлхээг авч үзэх болно.
Хэлхээг схем дээр үзүүлэв. Диаграм дээр VT - үнэндээ транзистор. Эсэргүүцэл R b1 байна ба R b2 байна - ердийн хүчдэл хуваагч болох транзисторын хэвийсэн хэлхээ. Энэ нь гармоник дохиог гажуудуулахгүйгээр өсгөх горим дахь "үйлдлийн цэг" рүү транзисторын хэвийх утгыг өгдөг энэхүү хэлхээ юм. Эсэргүүцэл R хүртэл - "нээлттэй" транзистор горимд цахилгаан гүйдлийн коллектор руу цахилгаан гүйдэл нийлүүлэх зориулалттай транзистор каскадын ачааллын резистор. Эсэргүүцэл R e - санал хүсэлтийн эсэргүүцэл нь үндсэндээ каскадын оролтын эсэргүүцлийг нэмэгдүүлдэг бол оролтын дохионы ололтыг бууруулдаг. C конденсатор нь гадаад хэлхээний нөлөөнөөс галваник тусгаарлах функцийг гүйцэтгэдэг.
Биполяр транзистор хэрхэн ажилладагийг ойлгоход хялбар болгохын тулд бид ердийн хүчдэл хуваагчтай аналогийг зурах болно (доорх зургийг үз). Эхлэгчдэд резистор байдаг 2-р хэсэг хүчдэл хуваагчийг хяналттай (хувьсах) болгох. Энэ резисторын эсэргүүцлийг тэгээс "хязгааргүй" том утга болгон өөрчилснөөр бид ийм хуваагчийн гаралтын үед түүний оролтын утгыг тэгээс хүчдэл авах боломжтой. Одоо резистор гэж төсөөлөөд үз дээ 1-р зүйл хүчдэл хуваагч нь транзисторын үе шатны коллекторын эсэргүүцэл ба резистор юм 2-р хэсэг хүчдэл хуваагч нь коллектор-ялгаруулагч транзисторын уулзвар юм. Үүний зэрэгцээ транзистор баазад цахилгаан гүйдэл хэлбэрээр хяналтын үйлдлийг хэрэглэснээр коллектор-ялгаруулагч уулзварын эсэргүүцлийг өөрчилж, улмаар хүчдэл хуваагчийн параметрүүдийг өөрчилдөг. Хувьсах резистороос ялгаа нь транзисторыг бага гүйдэлээр удирддаг. Энэ нь биполяр транзистор яг ажилладаг юм. Дээрх зургийг дараах зурагт үзүүлэв. 
Транзисторыг дохиоллын олшруулалтын горимд, сүүлийнх нь гажуудуулахгүйгээр ажиллуулахын тулд ижил ажиллагааны горимыг хангах шаардлагатай. Тэд транзисторын суурийн хэвийх утгын талаар ярьдаг. Чадварлаг мэргэжилтнүүд дүрмийн дагуу өөрсдийгөө баярлуулдаг: транзисторыг гүйдэл удирддаг - энэ бол аксиом юм. Гэхдээ транзисторын хэвийсэн горимыг гүйдэл биш харин суурийн ялгаруулагч хүчдэлээр тохируулдаг - энэ бол бодит байдал юм. Хэвийсэн хүчдэлийг харгалзан үздэггүй хүний \u200b\u200bхувьд өсгөгч ажиллахгүй болно. Тиймээс тооцоонд түүний утгыг харгалзан үзэх шаардлагатай.
Тиймээс биполяр транзисторын үе шатыг олшруулалтын горимд ажиллуулах нь үндсэн ялгаруулагч уулзвар дахь тодорхой хэвийсэн хүчдэл дээр явагддаг. Цахиурын транзисторын хувьд хэвийсэн хүчдэл 0.6 ... 0.7 вольтын хэлбэлзэлтэй, германий транзисторын хувьд - 0.2 ... 0.3 вольт байна. Энэ үзэл баримтлалыг мэдсэнээр та транзисторын үе шатыг тооцоолохоос гадна транзисторын өсгөгчийн аль ч шатны эрүүл мэндийг шалгаж болно. Транзисторын суурийн ялгаруулагч хүчдэлийг өндөр эсэргүүцэлтэй multimeter ашиглан хэмжихэд хангалттай. Хэрэв энэ нь цахиурын хувьд 0.6 ... 0.7 вольт эсвэл германий хувьд 0.2 ... 0.3 вольт таарахгүй бол эндээс буруу хайх хэрэгтэй - транзистор буруу, эсвэл энэ транзисторын каскадын хэвийсэн эсвэл задлах хэлхээ нь буруу байна.
Дээрх зургийг график дээр харуулав - одоогийн хүчдэлийн шинж чанар (CVC). 
Ихэнх “мэргэжилтнүүд” нь танилцуулсан CVC-г хараад: Төв диаграм дээр ямар утгагүй зүйл бий вэ? Тиймээс транзисторын гаралтын шинж чанар харагдахгүй байна! Үүнийг зөв диаграм дээр харуулав! Би хариулна. Бүгд дажгүй, гэхдээ энэ нь электрон вакуум хоолойноос эхэлсэн. Өмнө нь чийдэнгийн хүчдэлийн шинж чанарыг анод резистороор дамжуулсан хүчдэл буурсан гэж үздэг. Одоо тэд коллекторын резистор дээр хэмжилт хийж байгаа бөгөөд график дээр транзистор дээрх хүчдэлийн уналтыг илтгэсэн үсгүүд бичигдсэн бөгөөд энэ нь гүнзгий алдаа юм. Зүүн диаграм дээр I b - U байх Транзисторын оролтын шинж чанарыг танилцуулж байна. Төв диаграм дээр Би - У кэ Транзисторын гаралтын гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанарыг харуулав. Мөн зөв диаграм дээр Би R - U R ачааллын эсэргүүцлийн одоогийн хүчдэлийн графикийг үзүүлэв R хүртэл, энэ нь ихэвчлэн транзисторын өөрөө гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанар болгон өгдөг.
График дээр цэгүүдээр хязгаарлагдсан оролтын дохиог шугаман олшруулахад ашигладаг шугаман хэсэг байдаг А ба ХамтБайна. Дунд цэг - Дотроо, өсгөгч горимд ажилладаг транзисторыг оруулах шаардлагатай цэг юм. Энэ цэг нь тодорхой тооны хэвийсэн хүчдэлтэй тохирдог бөгөөд үүнийг ихэвчлэн тооцоонд авдаг: цахиурын транзисторын хувьд 0.66 вольт, эсвэл германий транзисторын хувьд 0.26 вольт байна.
Транзисторын одоогийн хүчдэлийн шинж чанараас харахад бид дараахь зүйлийг хардаг: транзисторын суурийн ялгаруулагч уулзварт хүчдэл бага буюу бага байх үед үндсэн гүйдэл ба коллекторын гүйдэл байхгүй болно. Энэ үед коллектор-ялгаруулагч уулзвар дээр цахилгаан эх үүсвэрийн бүх хүчдэл унана. Транзисторын үндсэн ялгаруулагч хүчдэлийн цаашдын өсөлтөд транзистор нээгдэж, суурийн гүйдэл гарч ирэх бөгөөд коллекторын гүйдэл түүнтэй хамт ургадаг. Нэг цэг дээр "ажлын талбар" хүрэхэд Хамт, транзистор нь шугаман горимд ордог бөгөөд энэ нь цэг хүртэл үргэлжилдэг АБайна. Энэ тохиолдолд коллектор-ялгаруулагч уулзвар дахь хүчдэл буурч, ачааллын резистор дээр R хүртэлэсрэгээр нэмэгддэг. Цэг Дотроо - транзисторын үйл ажиллагааны хэвийх цэг, - энэ нь коллекторын уулзвар дээр - транзисторын ялгаруулагч, дүрэм ёсоор, хүчдэлийн уналт нь тэжээлийн эх үүсвэрийн хүчдэлийн тал хувьтай тэнцүү байна. Цэгээс давтамжийн хариу урвал Хамтцэг хүртэл А нүүлгэн шилжүүлэлтийн ажлын хэсэг гэж нэрлэдэг. Цэгийн дараа А , үндсэн гүйдэл, улмаар коллекторын гүйдэл огцом нэмэгдэж, транзистор бүрэн нээгддэг - энэ нь ханасан байдалд ордог. Энэ үед бүтцээс үүсэх хүчдэл коллектор-ялгаруулагч уулзвар дээр унана n-p-n байна транзисторын төрлөөс хамаарч ойролцоогоор 0.2 ... 1 вольт байдаг шилжилт. Эрчим хүчний эх үүсвэрийн бусад бүх хүчдэл нь транзистор - резисторийн ачааллын эсэргүүцэл дээр унана R хүртэл. нь коллекторын гүйдлийн цаашдын өсөлтийг хязгаарладаг.
Доод "нэмэлт" тоон зурваст транзисторын гаралтын хүчдэл хэрхэн оролтонд нийлүүлэгдсэн дохиололоос хамаарч өөрчлөгдөж байгааг бид харж байна. Транзисторын гаралтын хүчдэл (коллекторын дундуур хүчдэл унах) оролтын дохиогоор фазаас (180 градус) гардаг.
Транзистор каскадыг нийтлэг ялгаруулагчтай тооцоолох (OE)
Транзистор каскадын тооцооллыг шууд хийхээс өмнө бид дараахь шаардлага, нөхцлийг анхаарч үздэг.
Транзистор каскадыг тооцоолохдоо, дүрмээр, төгсгөлөөс (жишээ нь, гаралтаас) хийдэг;
Транзистор каскадыг тооцоолохдоо сул зогсолтын горимд транзисторын коллектор-ялгаруулагч уулзвар дахь хүчдэлийн уналтыг тодорхойлох шаардлагатай. Хамгийн их эргэлтгүй дохиог авахын тулд үүнийг сонгосон. "А" горимд ажилладаг транзистор каскадын нэг эргэлтийн хэлхээнд энэ нь ихэвчлэн тэжээлийн эх үүсвэрийн хүчдэлийн хагасаас бага байдаг;
Транзисторын ялгаруулагч хэлхээнд хоёр гүйдэл гүйдэг - коллекторын гүйдэл (коллектор-ялгаруулагч зам дагуу) ба суурийн гүйдэл (суурь-ялгаруулагч зам дагуу), гэхдээ үндсэн гүйдэл нь маш бага тул бид үүнийг үл тоомсорлож, коллекторын гүйдэл нь ялгаруулагч гүйдэлтэй тэнцүү гэж үзэж болно;
Транзистор нь өсгөгч элемент бөгөөд ингэснээр дохиоллыг олшруулах чадвар нь тодорхой хэмжээгээр илэрхийлэгдэх ёстой. Ашиглалтын утгыг дөрвөн терминалын онолоос авсан заагчаар илэрхийлнэ - нийтлэг ялгаруулагч (OE) бүхий шилжих хэлхээний үндсэн гүйдлийн ашиг. ц 21Байна. Үүний утга нь тодорхой төрлийн транзисторуудын лавлах хэсэгт өгөгдсөн байдаг ба үүний дотор ихэвчлэн директоруудад залгуур байдаг (жишээ нь: 50 - 200). Тооцооллын хувьд ихэвчлэн хамгийн бага утгыг сонгох хэрэгтэй (жишээгээс, утгыг сонгоно уу - 50);
Цуглуулагч ( R хүртэл) ба ялгаруулагч ( R e) эсэргүүцэл нь транзисторын үе шатны оролт ба гаралтын эсэргүүцэлд нөлөөлдөг. Каскадын оролтын саад тотгор гэж бид үзэж болно R I \u003d R e * h 21, гаралт нь R o \u003d R ньБайна. Хэрэв транзисторын үе шатанд оролтын саад тотгор таны хувьд чухал биш бол та резисторгүйгээр огт хийж болно R e;
Резистор үнэлгээ R хүртэл ба R e транзистороор урсаж буй гүйдэл ба транзистор дээр тархсан хүчийг хязгаарлах.
OE-тай транзистор каскадыг тооцоолох дараалал ба жишээ
Эх сурвалж мэдээлэл:
Нийлүүлэлтийн хүчдэл U байна.\u003d 12 В.
Транзисторыг сонгоно уу, жишээлбэл: KT315G транзистор, үүнд:
P хамгийн их\u003d 150 мВт; Би хамгийн их\u003d 150 мА; ц 21>50.
Зөвшөөрч байна R k \u003d 10 * R e
Транзисторын ажиллах цэгийн хүчдэлийг батлав U байх \u003d 0.66 V байна
Шийдэл:
1. Бид транзисторын статик горимын B цэг дээр ээлжлэн дохио дамжуулах мөчид транзистороор тархах хамгийн дээд статик хүчийг тодорхойлдог. Энэ нь гарын авлагад заасан хамгийн дээд транзисторын хүчнээс 20 хувь бага (0.8 хүчин зүйл) байх ёстой.
Зөвшөөрч байна P ras.max \u003d 0,8 * P хамгийн их\u003d 0.8 * 150 мВт \u003d 120 мВт байна
2. Статик горим дахь коллекторын гүйдлийг тодорхойлох (дохио байхгүй):
I k0 \u003d P уралдааны макс / U ke0 \u003d P уралдааны макс / (U i.p. / 2) \u003d 120мВт / (12В / 2) \u003d 20мА.
3.
Нийлүүлэлтийн хүчдэлийн тэн хагас нь транзистор дээр статик горимд (дохиогүй) унаж байгааг харгалзан нийлүүлэлтийн хүчдэлийн хоёр дахь хагас нь резистор дээр унана.
(R k + R e) \u003d (U i.p. / 2) / I k0 \u003d (12V / 2) / 20mA \u003d 6V / 20mA \u003d 300 Ом.
Одоо байгаа резисторыг, мөн харьцааг сонгосон гэдгээ харгалзан үзье R k \u003d 10 * R e, бид резисторын утгыг олдог: R хүртэл \u003d 270 ом; R e \u003d 27 ом.
4. Транзисторын коллектор дээрх дохиололгүйгээр хүчдэлийг олоорой. U k0 \u003d (U ke0 + I k0 * R e) \u003d (U i.p. - I k0 * R k) \u003d (12 V - 0.02 A * 270 Ом) \u003d 6.6 V.
5. Одоогийн суурь хяналтын транзисторыг тодорхойлно уу. I b \u003d I c / h 21 \u003d / h 21 байна \u003d / 50 \u003d 0.8 мА байна.
6. Суурийн нийт гүйдлийг хүчдэл хуваагчаар тогтоосон суурийн хүчдэлээр тодорхойлно R b1 байна,R b2 байнаБайна. Эсэргүүцлийн суурь хуваагчийн гүйдэл нь үндсэн хяналтын гүйдэлээс илүү (5-10 дахин) байх ёстой Би bингэснээр сүүлийнх нь хэвийсэн хүчдэлд нөлөөлөхгүй. Бид хувиргах гүйдлийг үндсэн хяналтын гүйдэлээс 10 дахин их хэмжээгээр сонгоно. R b1 байна,R b2 байна: Би хуваадаг. \u003d 10 * би b \u003d 10 * 0.8 мА \u003d 8.0 мА байна.
Дараа нь резисторуудын саад тотгор R b1 + R b2 \u003d U байна / Би хуваадаг. \u003d 12 V / 0.008 A \u003d 1500 Ом.
7. Бид асаах горимд хүчдэлийг ялгаруулагч дээр олдог (дохио байхгүй). Транзистор каскадыг тооцоолохдоо дараахь зүйлийг анхаарч үзэх хэрэгтэй: ажиллаж байгаа транзисторын суурь ялгаруулагч хүчдэл 0.7 вольтоос хэтрэхгүй байх ёстой! Оролтын дохиололгүй горим дахь ялгаруулагч дээрх хүчдэл ойролцоогоор дараахь байна. U e \u003d I k0 * R e байна \u003d 0.02 A * 27 Ом \u003d 0.54 V,
хаана Би к0 нь транзисторын жигнэсэн гүйдэл юм.
8. Бид суурийн хүчдэлийг тодорхойлно U b \u003d U e + U байх\u003d 0.54 V + 0.66 V \u003d 1.2 V байна
Эндээс хүчдэл хуваагчийн томъёогоор бид дараахь зүйлийг олно. R b2 \u003d (R b1 + R b2) * U b / U гэх мэт. \u003d 1500 Ом * 1.2 В / 12В \u003d 150 Ом
R b1 \u003d (R b1 + R b2) -R b2 \u003d 1500 Ом - 150 Ом \u003d 1350 Ом \u003d 1.35 кОм.
Резисторын цуврал дагуу бол резистороор дамждаг R b1 байна суурь гүйдэл нь бас урсдаг, бид эсэргүүцлийг буурах чиглэлд сонгоно. R b1 байна\u003d 1.3 кОм байна.
9. Тусгаарлагч конденсаторыг хүссэн далайцын давтамжийн шинж чанар (зурвасын өргөн) дээр тулгуурлан сонгоно. 1000 Гц хүртэлх давтамжтай транзисторын үе шатуудын хэвийн ажиллагааг хангахын тулд дор хаяж 5 μF нэрлэсэн утгатай конденсаторыг сонгох шаардлагатай.
Бага давтамжийн үед каскадын далайц-давтамжийн шинж чанар (AFC) нь тусгаарлах конденсаторыг каскадын бусад элементүүд, түүний дотор хөрш каскадын элементүүдээр цэнэглэх хугацаанаас хамаарна. Хүчин чадал нь конденсаторыг цэнэглэх цаг хугацаа байхгүй байх ёстой. Транзисторын үе шатанд оролтын импеданс нь гаралтын импедээс хамаагүй их байна. Бага давтамжийн муж дахь каскадын давтамжийн хариу урвалыг цаг хугацааны тогтмолоор тодорхойлно t n \u003d R in * C inхаана R I \u003d R e * h 21, C нь - каскадын оролтын багтаамж. C гарч транзистор каскад үүнийг C нь дараагийн каскадын ба энэ нь ижил аргаар тооцоологддог. Цувралын бууруулах хамгийн бага давтамж (таслах давтамж таслах давтамж) f n \u003d 1 / t n байнаБайна. Өндөр чанарын олшруулалтын хувьд транзисторын үе шатыг зохион бүтээхдээ энэ харьцааг сонгох шаардлагатай 1 / t n \u003d 1 / (R in * C in)<
Транзистор үе шатны түлхүүр горимын тооцооллыг өсгөгчийн үе шатыг урьдчилж тооцоолсонтой яг ижил аргаар гүйцэтгэдэг. Ганц ялгаа нь товчлуурын горим нь зогсолт горимд (дохиогүй) транзисторын хоёр төлөвийг тооцдог. Энэ нь хаалттай (гэхдээ товчлогдоогүй) эсвэл нээлттэй (гэхдээ хэт халалтгүй). Энэ тохиолдолд "амрах" ажлын цэгүүд нь CVC дээр харуулсан А ба С цэгүүдийн гадна байна. Транзисторыг хэлхээнд дохиогүй нөхцөлд хаалттай байх тохиолдолд резисторыг өмнө нь үзүүлсэн цуврал хэлхээнээс зайлуулах шаардлагатай. R b1 байнаБайна. Хэрэв сул зогсолтын транзистор нээлттэй байх шаардлагатай бол каскадын хэлхээнд резисторыг нэмэгдүүлэх шаардлагатай R b2 байна Тооцоолсон утгаас 10 дахин, зарим тохиолдолд хэлхээнээс салгаж болно.
Транзистор каскадын тооцоо дууссан.
Нийтлэг ялгаруулагчтай биполяр транзисторыг солих хэлхээг Зураг 5.15-т үзүүлэв.
Энэ горим дахь транзисторын шинж чанар нь нийтлэг суурь горимоос ялгаатай байх болно. Нийтлэг ялгаруулагчтай хэлхээний дагуу холбогдсон транзистор дээр зөвхөн хүчдэл төдийгүй гүйдэл нэмэгдэх болно. Нийтлэг ялгаруулагчтай хэлхээний оролтын параметрүүд нь I b ба үндсэн гүйдэл, коллекторын хүчдэл U k, гаралтын үзүүлэлтүүд нь коллекторын гүйдэл I k ба ялгаруулагч хүчдэл U e болно.
Өмнө нь ердийн суурийн хэлхээнд биполяр транзисторыг шинжлэхдээ коллекторын гүйдэл ба ялгаруулагч гүйдлийн хоорондох харилцааг дараах хэлбэрээр олж авсан.
Энгийн ялгаруулагчтай схемд (Кирхгофын анхны хуульд заасны дагуу).
бусад зүйлсийн талаар тохируулсны дараа: (5.30)
Зураг. 5.15. Нийтлэг ялгаруулагч транзистор
I b коэффициентийн урд α / (1-α) коэффициент I k коллекторын гүйдэл I b-ийн үндсэн гүйдлийн нэг өөрчлөлтөөр хэрхэн өөрчлөгдөж байгааг харуулна. Нийтлэг ялгаруулагч хэлхээнд биполяр транзисторын одоогийн ашиг гэж нэрлэдэг. Энэ коэффициентийг β гэж тэмдэглэнэ.
Дамжуулах коэффициент α нь нэгдмэл байдалд ойрхон байгаа тул (α< 1), то из уравнения (5.31) следует, что коэффициент усиления β будет существенно больше единицы (β >\u003e 1). Дамжуулах коэффициентийн утгын хувьд α \u003d 0.98 ÷ 0.99 бол ашиг нь β \u003d 50 ÷ 100 хүрнэ.
(5.31), мөн I к0 * \u003d I к0 / (1-α) -ийг харгалзан үзвэл (5.30) илэрхийлэлийг дараах хэлбэрээр дахин бичиж болно.
(5.32)
энд I k0 * \u003d (1 + β) I k0 нь нэг p-n уулзварын дулааны гүйдэл бөгөөд коллекторын дулааны гүйдэл I k0-ээс их байна, r k-ийг r k * \u003d r k / (1 + β) гэж тодорхойлно.
I b суурийн гүйдлийн хувьд (5.32) тэгшитгэлийн тэгшитгэлийг бид β \u003d ΔI k / ΔI b авна. Үүнийг харахад ашиг β нь коллекторын гүйдэл I k нь үндсэн гүйдлийн өөрчлөлтөөр хэдэн удаа өөрчлөгдөж байгааг харуулж байна.
The хэмжигдэхүүнийг биполяр транзисторын параметрүүдийн функц гэж тодорхойлохын тулд ялгаруулагч гүйдлийн дамжуулалтын коэффициентийг α \u003d γ · κ гэж тодорхойлсон гэдгийг энд дурьдах хэрэгтэй. Тийм учраас Байна. Β-ийн хувьд дараахь утгыг олж авсан: β \u003d α / (1-α). W / L-ээс хойш<< 1, а γ ≈ 1, получаем:
(5.33)
Зураг 5.16а нь муруйн параметрийн дагуу үндсэн гүйдэл бүхий нийтлэг ялгаруулагчтай хэлхээний дагуу холбогдсон биполяр транзисторын одоогийн хүчдэлийн үзүүлэлтийг харуулав. Нийтлэг суурь хэлхээнд биполяр транзисторын ижил шинж чанаруудтай эдгээр шинж чанаруудыг харьцуулж үзвэл тэдгээр нь чанарын хувьд ижил төстэй болохыг харж болно.
I b суурийн гүйдлийн жижиг өөрчлөлтүүд нь I k коллекторын гүйдэлд мэдэгдэхүйц өөрчлөлт гарахад хүргэдэг болохыг шинжилж үзье. Than коэффициентийн утга нь эв нэгдэлээс хамаагүй их байгаа нь дамжуулалтын коэффициент α эв нэгдэлтэй ойрхон байна гэсэн үг юм. Энэ тохиолдолд коллекторын гүйдэл нь ялгаруулагч гүйдэлтэй ойролцоо бөгөөд үндсэн гүйдэл (биет шинж чанар дахь рекомбинация) нь коллектор ба ялгаруулагч гүйдэлээс хамаагүй бага юм. Эмиттерийн уулзвараар тарьсан 100 нүхний α \u003d 0.99 коэффициентоор 99-ийг коллекторын уулзвараар гаргаж, суурин дахь электронуудтай ганцхан рекомбинат хийж суурийн гүйдэлд хувь нэмэр оруулна.
Зураг. 5.16. Нийтлэг ялгаруулагчтай хэлхээнд багтсан KT215V биполяр транзисторын одоогийн хүчдэлийн шинж чанар: а) оролтын шинж чанар; б) гаралтын шинж чанар
Суурь гүйдлийг хоёр дахин нэмэгдүүлснээр (хоёр цоорхой рекомбинтой байх болно) ялгаруулагч уулзвараар дамжуулан хоёр дахин том тарилга (200 цооног оруулах ёстой), үүний дагуу коллектороор дамжуулан олборлолт (198 цооног гаргаж авдаг) үүсгэдэг. Ийнхүү үндсэн гүйдлийн багахан өөрчлөлт, жишээлбэл 5-аас 10 мкА хүртэл коллекторын гүйдэлд 500 мкА-аас 1000 мкА хүртэл ихээхэн өөрчлөлт гарах болно.