Tri obvody na zapnutie bipolárneho tranzistora. Spínacie obvody bipolárnych tranzistorov

Ktoré nemajú najmenej tri závery. V určitých situáciách dokážu zosilniť výkon, generovať kmity alebo transformovať signál. Existuje veľa rôznych prevedení týchto zariadení a medzi nimi je pnp tranzistor.

Tranzistory sú klasifikované podľa polovodičového materiálu. Pochádzajú z kremíka, germánia atď.

Ak má tranzistor s dvoma oblasťami vodivosť s dvoma otvormi, nazýva sa „tranzistor s priamou vodivosťou“ alebo „tranzistor s pnp spojom“. Zariadenie, v ktorom majú dve oblasti elektronickú vodivosť, sa nazýva tranzistor reverznej vodivosti alebo s npn spojom. Oba tranzistory fungujú rovnako a rozdiel spočíva iba v polarite.

Kde sa používa tranzistor pnp?

Podľa toho, aké vlastnosti má transformátor, možno ho použiť na rôzne účely. Ako už bolo spomenuté, tranzistor sa používa na generovanie, konverziu a zosilňovanie elektrických signálov. Pretože sa vstupné napätie alebo prúd mení, prúd vstupného obvodu je riadený. Malé zmeny vstupných parametrov vedú k ešte väčšej zmene výstupného prúdu a napätia. Táto vlastnosť zisku sa používa v analógovej technológii (rádio, komunikácia atď.).

V súčasnosti sa používa analógová technológia, ale iný, veľmi dôležitý priemysel - digitálna technológia - ju takmer opustil a používa iba technológiu v teréne. sa objavil oveľa skôr ako na poli, pretože v každodennom živote sa jednoducho nazýva tranzistor.

Výkon a parametre tranzistorov

Tranzistory sa konštrukčne vyrábajú v plastových a kovových obaloch. Vzhľadom na odlišný účel tranzistorov sa tieto zariadenia vyberajú podľa určitých parametrov. Napríklad, ak potrebujete tranzistor na zosilnenie vysokých frekvencií, musí mať vysokú frekvenciu zosilnenia signálu. A ak sa použije tranzistor pnp, musí mať vysoký prevádzkový prúd kolektora.

Referenčná literatúra obsahuje hlavné charakteristiky tranzistorov:

• Ik - pracovný (maximálny povolený) kolektorový prúd;
• h21e je zisk;
• Fgr - maximálna frekvencia zosilnenia;
• Pk je rozptyl energie kolektora.

fototranzistory

Fototranzistor je citlivé zariadenie, ktoré ho ožaruje. V uzavretom prípade takéhoto tranzistora je okienko vyrobené napríklad z priehľadného plastu alebo skla. Žiarenie cez ňu spadá do základnej zóny fototranzistora. Ak je základňa ožarovaná, generujú sa nosiče náboja. Fototranzistor sa otvorí, keď sa nosiče náboja dostanú do spojenia kolektora, a čím viac je osvetlená základňa, stáva sa prúd kolektora výraznejší.

Bez tranzistorov si nemožno predstaviť modernú elektroniku. Bez nich sa takmer žiadne vážne zariadenie neobíde. V priebehu rokov aplikácie a zlepšovania sa tranzistory významne zmenili, ale princíp ich fungovania zostáva rovnaký.

Tranzistory sú rozdelené na bipolárne a poľné. Každý z týchto typov má svoj vlastný princíp činnosti a konštrukcie, prítomnosť polovodičových štruktúr p-n je však pre nich spoločná.

Konvenčné grafické označenia (UGO) tranzistorov sú uvedené v tabuľke:

Typ zariadenia				Podmienené grafické označenie (ASB)
bipolárne	Bipolárny typ pnp
	Bipolárny typ n-p-n
poľa	S manažérom p-n križovatka	S kanálom typu p
		S kanálom typu n
	S izolovaným uzávierka Tranzistory MOS	S integrovaným channel	Vstavaný kanál p-typ
			Vstavaný kanál n-typu
		S indukovaným channel	Indukovaný kanál p-typ
			Indukovaný kanál n-typu

Bipolárne tranzistory

Definícia „bipolárneho“ znamená, že činnosť tranzistora je spojená s procesmi, na ktorých sa zúčastňujú dva typy nosičov náboja - elektróny a diery.

Tranzistor je polovodičové zariadenie s dvoma prechodmi elektrónovými dierami, určené na zosilnenie a generovanie elektrických signálov. Tranzistor používa oba typy nosičov - základný aj ne-základný, preto sa nazýva bipolárny.

Bipolárny tranzistor pozostáva z troch oblastí monokryštalického polovodiča s rôznymi typmi vodivosti: žiariča, bázy a kolektora.

• E - žiarič,
• B - základňa
• K - kolektor
• EP - križovatka s emitormi,
• KP - križovatka kolektorov,
• W je hrúbka základne.

Každý z prechodov tranzistora je možné zapnúť buď vpred alebo v opačnom smere. V závislosti od toho sa rozlišujú tri režimy tranzistora:

1. Režim prerušenia - obidva pn križovatky sú uzavreté, zatiaľ čo tranzistor prechádza relatívne malý prúd
2. Režim saturácie - obidve pn križovatky sú otvorené
3. Aktívny režim - jedna zo spojení p-n je otvorená a druhá je zatvorená

V režime orezania a saturácie nie je možné riadenie tranzistora. Efektívne riadenie tranzistora sa vykonáva iba v aktívnom režime. Tento režim je základný. Ak je napätie na križovatke emitora priame a naopak na kolektorovej križovatke, zahrnutie tranzistora sa považuje za normálne, s opačnou polaritou - inverznou.

V normálnom režime je spojenie kolektora pn uzavreté, spojenie emitor je otvorené. Prúd kolektora je úmerný základnému prúdu.

Pohyb nosičov náboja v tranzistore typu n-p-n je znázornený na obrázku:

Keď je emitor pripojený k zápornému terminálu zdroja energie, vzniká emitorový prúd Ie. Pretože na emitorovú križovatku je privedené vonkajšie napätie vpred, elektróny prekonávajú križovatku a spadajú do základnej oblasti. Základňa je vyrobená z p-polovodiča, a preto sú elektróny pre ňu minoritnými nosičmi.

Elektróny vstupujúce do oblasti bázy sa čiastočne rekombinujú so základnými otvormi. Zásada je však zvyčajne vyrobená z tenkého vodiča s vysokým odporom (nízky obsah nečistôt) veľmi tenký, preto je koncentrácia otvorov v základni nízka a iba niekoľko elektrónov vstupuje do rekombinácie báz so svojimi otvormi, čím sa vytvára základný prúd Ib. Väčšina elektrónov v dôsledku tepelného pohybu (difúzia) a pôsobením kolektorového poľa (drift) dosiahne kolektor a tvorí kolektorovú prúdovú zložku Iк.

Vzťah medzi prírastkami prúdu žiariča a kolektora je charakterizovaný koeficientom prenosu prúdu

Ako vyplýva z kvalitatívneho skúmania procesov, ktoré sa vyskytujú v bipolárnom tranzistore, koeficient súbežného prenosu je vždy menší ako jednota. Pre moderné bipolárne tranzistory α \u003d 0,9 ÷ 0,95

Keď Ie ≠ 0, kolektorový prúd tranzistora sa rovná:

V uvažovanom spínacom obvode je základná elektróda spoločná pre obvody emitor a kolektor. Taký spínací obvod bipolárneho tranzistora sa nazýva spoločný obvod základnej bázy, zatiaľ čo obvod emitora sa nazýva vstupný obvod a kolektorový obvod sa nazýva výstupný obvod. Takýto obvod na zapínanie bipolárneho tranzistora sa však používa veľmi zriedka.

Tri obvody na zapnutie bipolárneho tranzistora

Existuje spínací obvod so spoločnou základňou, spoločným žiaričom, spoločným kolektorom. Obvody pre tranzistor p-n-p sú znázornené na obrázkoch a, b, c:

V obvode so spoločnou základňou (obr. A) je elektródová základňa spoločná pre vstupné a výstupné obvody, v obvode so spoločným žiaričom (obr. B) je žiarič spoločný, v obvode so spoločným kolektorom (obr. C) je kolektor spoločný.

Obrázok ukazuje: E1 - výkon vstupného obvodu, E2 - výkon výstupného obvodu, Uin - zdroj zosilneného signálu.

Hlavným obvodom je spínací obvod, v ktorom spoločnou elektródou pre vstupný a výstupný obvod je emitor (spínací obvod bipolárneho tranzistora so spoločným emitorom). Pri takomto obvode vstupný obvod prechádza križovatkou báza-emitor a objavuje sa v ňom základný prúd:

Nízka hodnota základného prúdu vo vstupnom obvode viedla k rozšírenému použitiu obvodu so spoločným žiaričom.

Bipolárny tranzistor v obvode spoločného žiariča (OE)

V tranzistore zahrnutom v obvode OE sa vzťah medzi prúdom a napätím vo vstupnom obvode tranzistora Ib \u003d f1 (Ube) nazýva vstupná alebo základná charakteristika prúdu a napätia (CVC) tranzistora. Závislosť kolektorového prúdu od napätia medzi kolektorom a emitorom pri pevných základných prúdových hodnotách Ik \u003d f2 (Uke), Ib - konšt sa nazýva rodina výstupných (kolektorových) charakteristík tranzistora.

Charakteristiky vstupného a výstupného prúdu a napätia vysokovýkonného bipolárneho tranzistora typu n-p-n sú znázornené na obrázku:

Ako je možné vidieť na obrázku, vstupná charakteristika je prakticky nezávislá od napätia Uke. Výstupné charakteristiky sú od seba približne rovnako vzdialené a takmer priamočiare v širokom rozsahu zmien napätia Uke.

Závislosť Ib \u003d f (Ube) je charakteristická exponenciálna závislosť prúdu skreslenia pn. Pretože základný prúd je rekombinácia, jeho hodnota Ib je p-krát menšia ako vstrekovaný emitorový prúd Ie. So zvýšením kolektorového napätia Uk sa vstupná charakteristika posúva do oblasti vysokého napätia Ub. Je to spôsobené skutočnosťou, že v dôsledku modulácie šírky bázy (Earleyov efekt) klesá časť rekombinačného prúdu v báze bipolárneho tranzistora. Napätie Ube neprekročí 0,6 ... 0,8 V. Prekročenie tejto hodnoty povedie k prudkému nárastu prúdu tečúceho cez otvorenú križovatku.

Závislosť Ik \u003d f (Uke) ukazuje, že kolektorový prúd je priamo úmerný základnému prúdu: Ik \u003d B · Ib

Parametre bipolárneho tranzistora

Reprezentácia tranzistora v režime s nízkym signálom prevádzkou štvor terminálov

V prevádzkovom režime s nízkym signálom môže byť tranzistor reprezentovaný štvorstupňovým zariadením. Keď sa napätia u1, u2 a prúdy i1, i2 menia podľa sínusového zákona, spojenie medzi napätiami a prúdmi sa vytvorí pomocou parametrov Z, Y, h.

Potenciály 1 ", 2", 3 sú rovnaké. Tranzistor sa bežne popisuje pomocou h-parametrov.

Elektrický stav tranzistora, ktorý je podľa obvodu spojený spoločným žiaričom, je charakterizovaný štyrmi hodnotami: Ib, Ube, Ik a Uke. Dve z týchto množstiev možno považovať za nezávislé a ďalšie dve môžu byť vyjadrené prostredníctvom nich. Z praktických dôvodov je vhodné zvoliť hodnoty Ib a Uke ako nezávislé. Potom Ube \u003d fi (Ib, Uke) a Ik \u003d f2 (Ib, Uke).

V zosilňovacích zariadeniach sú vstupné signály prírastky vstupného napätia a prúdu. V lineárnej časti charakteristík prírastkov Ube a Ik sú rovnice pravdivé:

Fyzický význam parametrov:

Pre schému s OE sa koeficienty zapisujú s indexom E: h11e, h12e, h21e, h22e.

V pasových údajoch uveďte h21e \u003d β, h21b \u003d a. Tieto parametre charakterizujú kvalitu tranzistora. Na zvýšenie hodnoty h21 sa musí buď znížiť šírka základne W alebo zväčšiť difúzna dĺžka, čo je dosť ťažké.

Zložené tranzistory

Na zvýšenie hodnoty h21 sú bipolárne tranzistory zapojené podľa obvodu Darlington:

V zloženom tranzistore, ktorý má jednu charakteristiku, je báza VT1 pripojená k emitoru VT2 a AlI2 \u003d AI1. Kolektory oboch tranzistorov sú spojené a tento výstup je výstupom zloženého tranzistora. Báza VT2 hrá úlohu základne zloženého tranzistora AIb \u003d AIb2 a emitor VT1 hrá úlohu emitora zloženého tranzistora AIe \u003d AI1.

Získame výraz pre aktuálny zisk β pre obvod Darlington. Vyjadrime vzťah medzi zmenou v základnom prúde dIб a výslednou zmenou v kolektorovom prúdovom prúde kompozitného tranzistora takto:

Pretože v prípade bipolárnych tranzistorov je zvyčajné zosilnenie prúdu niekoľko desiatok (β1, β2 \u003e\u003e 1), celkový zisk kompozitného tranzistora bude určený súčinom zisku každého z tranzistorov βΣ \u003d β1 · β2 a môže byť dosť veľký.

Poznamenajte si vlastnosti prevádzkového režimu takýchto tranzistorov. Pretože emitorový prúd VT2 Ie2 je základný prúd VT1 dIб1, tranzistor VT2 musí preto pracovať v režime s mikropohonom a tranzistor VT1 by mal pracovať v režime veľkého vstrekovania, ich emitorové prúdy sa líšia o 1 až 2 rády. Pri takomto optimálnom výbere prevádzkových charakteristík bipolárnych tranzistorov VT1 a VT2 nie je možné dosiahnuť vysoké hodnoty zosilnenia prúdu v každej z nich. Napriek tomu aj pri hodnotách prírastku P1, P2 ~ 30 bude celkový prírastok P3 1000 P.

Vysoké hodnoty zosilnenia kompozitných tranzistorov sú implementované iba v štatistickom režime, takže kompozitné tranzistory sa široko používajú vo vstupných fázach operačných zosilňovačov. V obvodoch pri vysokých frekvenciách kompozitné tranzistory už také výhody nemajú, naopak, tak obmedzovacia frekvencia zosilnenia prúdu, ako aj rýchlosť zložených tranzistorov, sú nižšie ako rovnaké parametre pre každý z tranzistorov VT1, VT2 osobitne.

Frekvenčné vlastnosti bipolárnych tranzistorov

Proces šírenia minoritných nosičov vstrekovaných do základne z emitora do kolektorového spojenia prebieha difúznou cestou. Tento proces je pomerne pomalý a nosiče vstrekované z emitora sa dostali do kolektora skôr ako pri difúzii nosičov cez základňu. Takéto oneskorenie povedie k fázovému posunu medzi súčasným Ie a súčasným Ik. Pri nízkych frekvenciách sa fázy prúdov Ie, Ik a Ib zhodujú.

Frekvencia vstupného signálu, pri ktorej modul zosilnenia klesá o faktor v porovnaní so statickou hodnotou β0, sa nazýva limitná frekvencia zosilnenia bipolárneho tranzistora v obvode so spoločným žiaričom.

Fβ - limitná frekvencia (medzná frekvencia)
  fgr - medzná frekvencia (frekvencia jednotkového zisku)

Tranzistory s poľným efektom

Terénne alebo unipolárne tranzistory používajú poľný efekt ako hlavný fyzikálny princíp. Na rozdiel od bipolárnych tranzistorov, v ktorých sú za tranzistorový efekt zodpovedné oba typy nosičov, hlavných aj menších, v tranzistoroch s poľným efektom sa na realizáciu tranzistorového efektu používa iba jeden typ nosičov. Z tohto dôvodu sa tranzistory s poľným efektom nazývajú unipolárne. V závislosti od podmienok na implementáciu efektu poľa sa tranzistory s poľným účinkom rozdelia do dvoch tried: tranzistory s poľným efektom s izolovanou bránou a tranzistory s poľným efektom s ovládaním spojenia p-n.

Tranzistory s poľným efektom s ovládaním spojenia p-n

Schematicky môže byť tranzistor s poľným efektom s ovládaním spojenia p-n reprezentovaný vo forme doštičky, ku ktorej koncom sú pripojené elektródy, zdroj a odtok. Na obr. znázorňuje štruktúru a obvod tranzistora s poľným efektom s kanálom typu n:

V tranzistore s n-kanálom sú hlavnými nosičmi náboja v kanáli elektróny, ktoré sa pohybujú pozdĺž kanála od zdroja s nízkym potenciálom k odtoku s vyšším potenciálom a tvoria odtokový prúd Ic. Medzi hradlom a zdrojom sa privádza napätie na blokovanie spojenia p-n tvoreného n-oblasťou kanálu a p-oblasťou brány.

Keď je blokovacie napätie privedené na pn križovatku Uzi na hraniciach kanála, objaví sa jednotná vrstva, ochudobnená o nosiče náboja a má vysoký odpor. To vedie k zmenšeniu šírky vodivého kanála.

Zmenou veľkosti tohto napätia môžete zmeniť prierez kanálu, a teda zmeniť veľkosť elektrického odporu kanálu. Pre tranzistor s n-kanálovým poľným efektom je potenciál odtoku pozitívny vzhľadom na zdrojový potenciál. Pri uzemnenej bráne prúdi prúd z odtoku do zdroja. Preto na zastavenie prúdu na bráne musíte použiť spätné napätie niekoľko voltov.

Hodnota napätia Uzi, pri ktorej je prúd cez kanál takmer nulový, sa nazýva medzné napätie Uap

Tranzistor s efektom poľa s hradlom vo forme spojenia p-n je teda odporom, ktorého hodnota je regulovaná externým napätím.

Tranzistor s poľným efektom sa vyznačuje týmto CVC:

Závislosti odtokového prúdu sú tu na napätí pri konštantnom napätí cez hradlo Uzi, určujú výstupné alebo zásobné charakteristiky tranzistora s efektom poľa. V úvodnej časti charakteristík Usi + | Usi |< Uзап ток стока Iс возрастает с увеличением Uси . При повышении напряжения сток - исток до Uси = Uзап - |Uзи | происходит перекрытие канала и дальнейший рост тока Iс прекращается (участок насыщения). Отрицательное напряжение Uзи между затвором и истоком смещает момент перекрытия канала в сторону меньших значений напряжения Uси и тока стока Iс . Участок насыщения является рабочей областью выходных характеристик полевого транзистора. Дальнейшее увеличение напряжения Uси приводит к пробою р-n-перехода между затвором и каналом и выводит транзистор из строя.

I - V charakteristika Ic \u003d f (Uzi) ukazuje napätie Uap. Pretože križovatka Uzi ≤ 0 pn je uzavretá a hradlový prúd je veľmi malý, rádovo 10 -8 ... 10-9 APreto je hlavnou výhodou tranzistora s poľným efektom v porovnaní s bipolárnou vysokou vstupnou impedanciou rádovo 10 10 ... 1013 Ohm, Okrem toho sa vyznačujú nízkou hlučnosťou a spracovateľnosťou.

Praktické aplikácie majú dve hlavné schémy prepínania. Obvod so spoločným zdrojom (obr. A) a obvod so spoločným odtokom (obr. B), ktoré sú znázornené na obrázku:

Izolované tranzistory s efektom poľa poľa
  (MIS) tranzistory

Termín „tranzistor MOS“ sa používa na označenie tranzistorov s poľným efektom, v ktorých je riadiaca elektróda - hradlo - oddelená od aktívnej oblasti tranzistora s poľom dielektrickou vrstvou - izolátorom. Hlavným prvkom týchto tranzistorov je štruktúra kov-dielektricko-polovodič (M-D-P).

Technológia tranzistora MOS s integrovanou bránou je znázornená na obrázku:

Pôvodný polovodič, na ktorom je MIS tranzistor vyrobený, sa nazýva substrát (kolík P). Dva silne dotované oblasti n + sa nazývajú zdroj (I) a odtok (C). Plocha substrátu pod uzáverom (3) sa nazýva zabudovaný kanál (n-kanál).

Fyzickým základom pre činnosť tranzistora s poľným efektom so štruktúrou kov-izolátor-polovodič je poľný efekt. Účinok poľa spočíva v skutočnosti, že pod vplyvom vonkajšieho elektrického poľa sa mení koncentrácia nosičov náboja v oblasti blízkej povrchu polovodiča. V poľných zariadeniach so štruktúrou MIS je vonkajšie pole spôsobené pôsobením napätia na kovovú hradlovú elektródu. V závislosti od znamienka a veľkosti použitého napätia môžu byť v kanáli dva stavy oblasti priestorového náboja - obohatenie a vyčerpanie.

Režim vyčerpania zodpovedá zápornému napätiu Uz, pri ktorom klesá koncentrácia elektrónov v kanáli, čo vedie k zníženiu odtokového prúdu. Režim obohatenia zodpovedá kladnému napätiu Uzi a zvýšeniu vypúšťacieho prúdu.

CVC je uvedený na obrázku:

Topológia tranzistora MOS s indukovaným (indukovaným) kanálom p-typu je znázornená na obrázku:

Ak je Uzi \u003d 0, kanál chýba a Ic \u003d 0. Tranzistor môže pracovať iba v režime obohacovania Uzi.< 0. Если отрицательное напряжение Uзи превысит пороговое Uзи.пор , то происходит формирование инверсионного канала. Изменяя величину напряжения на затворе Uзи в области выше порогового Uзи.пор , можно менять концентрацию свободных носителей в инверсионном канале и сопротивление канала. Источник напряжения в стоковой цепи Uси вызовет ток стока Iс .

CVC je uvedený na obrázku:

V tranzistoroch MOS je brána oddelená od polovodiča vrstvou oxidu Si02. Preto je vstupná impedancia takýchto tranzistorov rádovo 1013 až 1015 Ohmov.

Medzi hlavné parametre tranzistorov s poľným efektom patria:

• Strmosť charakteristiky na nás \u003d const, Up \u003d const. Typické hodnoty parametrov sú (0,1 ... 500) mA / V;
• Strmosť charakteristiky na substráte pri nás \u003d const, Us \u003d const. Typické hodnoty parametrov sú (0,1 ... 1) mA / V;
• Počiatočný odtokový prúd I.s. - odtokový prúd pri nulovej hodnote napätia Uзи. Typické hodnoty parametrov: (0,2 ... 600) mA - pre tranzistory s regulačným kanálom pre spojenie p-n; (0,1 ... 100) mA - pre tranzistory s integrovaným kanálom; (0,01 ... 0,5) μA - pre tranzistory s indukovaným kanálom;
• Odpojené napätie , Typické hodnoty (0,2 ... 10) V; prahové napätie Uп. Typické hodnoty (1 ... 6) V;
• Zdroj odporového odtoku v otvorenom stave. Typické hodnoty (2,300) Ohm
• Diferenciálny odpor (vnútorný): s nami \u003d konšt;
• Štatistický zisk: μ \u003d S · ri

tyristory

Tyristor je polovodičové zariadenie s tromi alebo viacerými elektrónovými otvormi p-n. Používajú sa hlavne ako elektronické kľúče. Podľa počtu externých terminálov sa delia na tyristory s dvoma externými terminálmi - dinistory a tyristory s tromi terminálmi - trinistory. Na označenie tyristorov sa používa písmeno VS.

Zariadenie a princíp činnosti dinistra

Štruktúra, UGO a I-V charakteristiky dinistora sú uvedené na obrázku:




Vonkajšia p-oblasť sa nazýva anóda (A), vonkajšia n-oblasť sa nazýva katóda (K). Čísla 1, 2, 3 označujú tri p-n spojenia. Štruktúra dinistora je 4-vrstvová - p-n-p-n.

Napájacie napätie E je dodávané do dinistora takým spôsobom, že 1 z 3 prechodov je otvorených a ich odpor je zanedbateľný a prechod 2 je uzavretý a naň je privedené všetko napájacie napätie Upr. Cez dinistor tečie malý spätný prúd, záťaž R je odpojená od napájacieho prúdu E.

Po dosiahnutí kritického napätia rovnajúceho sa zapnutému napätiu U sa otvorí prechod 2 a všetky tri prechody 1, 2, 3 budú v otvorenom (zapnutom) stave. Odpor dinistora klesá na desatiny Ohmu.

Spínacie napätie je niekoľko stoviek voltov. Dinistor sa otvorí a pretekajú ním významné prúdy. Úbytok napätia cez dynistor v otvorenom stave je 1 až 2 volty a málo závisí od veľkosti prúdiaceho prúdu, ktorého hodnota je τa ≈ E / R a UR ≈ E, t.j. záťaž je pripojená k zdroju energie E. Napätie na dynistore, zodpovedajúce maximálnemu prípustnému bodu I max. otvorenia, sa nazýva napätie Uoc otvoreného stavu. Maximálny povolený prúd je od stoviek mA do stoviek A. Dinistor je v otvorenom stave, až kým prúd, ktorý ním preteká, nebude menší ako udržovací prúd Iud. Dinistor sa uzavrie, keď sa vonkajšie napätie zníži na hodnotu rádovo 1 V alebo keď sa zmení polarita externého zdroja. Preto sa takéto zariadenie používa v obvodoch s prechodovým prúdom. Body B a D zodpovedajú hraničným hodnotám prúdov a napätí dinistora. Čas regenerácie odporu prechodu 2 po odstránení napájacieho napätia je asi 10 až 30 μs.

Dinistori sú zo svojej podstaty zariadeniami kľúčových akcií. V zapnutom stave (časť BV) je podobný uzavretému kľúču a vo vypnutom stave (časť výfukových plynov) je ako otvorený kľúč.

Zariadenie a princíp činnosti tyristora (trinistor)

Trinistor je riadené zariadenie. Obsahuje kontrolnú elektródu (RE) spojenú s polovodičom typu p alebo polovodičom typu n stredného prechodu 2.

Štruktúra, UGO a I - V charakteristiky trinistora (zvyčajne nazývaného tyristor) sú znázornené na obrázku:




Napätie U off, pri ktorom sa začína lavinovitý nárast prúdu, sa môže znížiť zavedením minoritných nosičov náboja do ktorejkoľvek z vrstiev susediacich s prechodom 2. Do akej miery sa U pri poklese zobrazuje v charakteristike I - V. Dôležitým parametrom je riadiaci spúšťací prúd Iу.ot, ktorý zaisťuje prepínanie tyristorov do otvoreného stavu pri napätiach nižších ako napätie Uin. Obrázok ukazuje tri hodnoty napätia na zapnutom používateľskom rozhraní< Un вкл < Um вкл соответствует трем значениям управляющего тока UI у.от >  Un.ot\u003e Um.ot.

Zoberme si najjednoduchší obvod s tyristorom zaťaženým odporom Rн







• La - anódový prúd (výkonový prúd v obvode anódovej katódy tyristora);
• Uak je napätie medzi anódou a katódou;
• Je prúd riadiacej elektródy (prúdové impulzy využívajú prúdové impulzy);
• Uuk je napätie medzi kontrolnou elektródou a katódou;
• Upit - napájacie napätie.

Na prenos tyristora do otvoreného stavu sa z obvodu generovania impulzov privádza neregulovaná elektróda krátkodobým (rádovo niekoľko mikrosekúnd) riadiacim impulzom.

Charakteristickým znakom tohto blokovacieho tyristora, ktorý sa v praxi veľmi často používa, je to, že ho nemožno vypnúť pomocou riadiaceho prúdu.

Aby sa tyristor v praxi vypol, aplikuje sa naň spätné napätie Uak< 0 и поддерживают это напряжение в течении времени, большего так называемого времени выключения tвыкл . Оно обычно составляет единицы или десятки микросекунд.

Zariadenie a princíp činnosti triaku

Široko používané sú tzv. Symetrické tyristory (triaky, triaky). Každý triak je podobný dvojici uvažovaných tyristorov prepojených paralelne. Symetrické trinistory sú riadené zariadenie so symetrickou charakteristikou prúdu a napätia. Na získanie symetrickej charakteristiky sa používajú obojstranné polovodičové štruktúry typu p-n-p-n-p.

Štruktúra triaka, jeho UGO a CVC sú znázornené na obrázku:




Triak (triak) obsahuje dva tyristory p1-n1-p2-n2 a p2-n2-p1-n4, ktoré sú spojené opačne paralelne. Triak obsahuje 5 prechodov P1-P2-P3-P4-P5. V neprítomnosti kontrolného elektrónu UE sa triak nazýva diac.

Pri pozitívnej polarite sa tyristorový efekt v pl-n1-p2-n2 realizuje na elektróde El a s opačnou polaritou v p2-n1-pl-n4.

Keď sa do RE privádza riadiace napätie, v závislosti od jeho polarity a veľkosti sa zapne napätie prepínača U

Tyristory (dinistory, trinistory, triaky) sú hlavnými prvkami výkonových zariadení elektroniky. Existujú tyristory, ktorých prepínacie napätie je vyššie ako 1 kV a maximálny povolený prúd je vyšší ako 1 kA.

Elektronické kľúče

Na zvýšenie účinnosti zariadení výkonovej elektroniky sa v širokej miere používa pulzná prevádzka diód, tranzistorov a tyristorov. Pulzný režim sa vyznačuje prudkými zmenami prúdov a napätí. V impulznom režime sa ako kľúč používajú diódy, tranzistory a tyristory.

Pomocou elektronických kľúčov sa zapínajú elektronické obvody: pripojenie / rozpojenie obvodu do / zo zdrojov elektrickej energie alebo signálu, pripojenie alebo odpojenie prvkov obvodu, zmena parametrov prvkov obvodu, zmena typu aktívneho zdroja signálu.

Ideálne klávesy UGO sú zobrazené na obrázku:

Klávesy pracujúce na zatváraní a otváraní.




Režim tlačidiel je charakterizovaný dvoma stavmi: zapnuté / vypnuté.

Ideálne klávesy sa vyznačujú okamžitou zmenou odporu, ktorá môže mať hodnotu 0 alebo ∞. Pokles napätia ideálneho uzavretého kľúča je 0. Keď je kľúč otvorený, prúd je 0.

Reálne kľúče sa vyznačujú aj dvoma extrémnymi hodnotami odporu Rmax a Rmin. Prechod z jednej hodnoty odporu na druhý v reálnych kľúčoch nastane v konečnom čase. Úbytok napätia na skutočnom zatvorenom kľúči sa nerovná nule.

Klávesy sú rozdelené na kľúče používané v obvodoch nízkej spotreby a kľúče používané v obvodoch napájania. Každá z týchto tried má svoje vlastné charakteristiky.

Kľúče používané v obvodoch nízkej spotreby sa vyznačujú:

1. Kľúčové odpory v otvorených a uzavretých stavoch;
2. Výkon - čas, ktorý kľúč prechádza z jedného štátu do druhého;
3. Úbytok napätia na zatvorenom kľúči a zvodový prúd otvoreného kľúča;
4. Imunita - schopnosť kľúča zostať v jednom zo štátov, keď je vystavený rušeniu;
5. Citlivosť kľúča - hodnota riadiaceho signálu, ktorý prenáša kľúč z jedného stavu do druhého;
6. Prahové napätie je hodnota riadiaceho napätia, v blízkosti ktorého dochádza k prudkej zmene odporu elektronického spínača.

Elektronické kľúče diódy

Najjednoduchším typom elektronického kľúča je diódový kľúč. Obvod diódového spínača, statická prenosová charakteristika, charakteristika prúd-napätie a závislosť diferenciálneho odporu od napätia na dióde sú znázornené na obrázku:

Princíp činnosti elektronického kľúča diódy je založený na zmene diferenciálneho odporu polovodičovej diódy v blízkosti prahovej hodnoty napätia na dióde Uпор. Obrázok „c“ ukazuje charakteristiku prúdového napätia polovodičovej diódy, ktorá ukazuje hodnotu Uporu. Táto hodnota je v priesečníku osi napätia s dotyčnicou nakreslenou k stúpajúcemu účastníkovi charakteristiky prúd-napätie.

Obrázok „d“ ukazuje závislosť diferenciálneho odporu od napätia na dióde. Z obrázku vyplýva, že v blízkosti prahového napätia 0,3 V dochádza k prudkej zmene diferenciálneho odporu diódy pri extrémnych hodnotách 900 a 35 Ohmov (Rmin \u003d 35 Ohmov, Rmax \u003d 900 Ohmov).

V zapnutom stave je dióda otvorená a Uout ≈ Uin.

V vypnutom stave je dióda uzavretá a Uout ≈ Uin · Rn / Rmax<

Aby sa skrátil spínací čas, používajú sa diódy s malou prepojovacou kapacitou rádovo 0,5 až 2 pF, zatiaľ čo poskytujú čas vypínania rádovo 0,5 až 0,05 μs.

Diódové tlačidlá neumožňujú elektricky oddeliť riadiace a riadené obvody, čo sa často vyžaduje v praktických obvodoch.

Tranzistorové kľúče

Väčšina obvodov používaných v počítačoch, telekontrolných zariadeniach, automatických riadiacich systémoch atď. Je založená na tranzistorových spínačoch.

Kľúčové obvody na bipolárnom tranzistore a CVC sú znázornené na obrázku:

Prvý stav je „vypnutý“ (tranzistor je uzavretý) je určený bodom A1 na výstupných charakteristikách tranzistora; nazýva sa režim prerušenia. V medznom režime je základný prúd Ib \u003d 0, prúd kolektora Ik1 sa rovná počiatočnému kolektorovému prúdu a napätie kolektora je Uк \u003d Uк1 ≈ Ek. Režim prerušenia je realizovaný pri Uin \u003d 0 alebo pri negatívnych bázických potenciáloch. V tomto stave kľúčový odpor dosiahne svoju maximálnu hodnotu: Rmax \u003d, kde RT je tranzistorový odpor v zatvorenom stave, viac ako 1 MΩ.

Druhý stav je „zapnutý“ (tranzistor je otvorený) je určený bodom A2 na charakteristike I - V a nazýva sa saturačný režim. Z medzného režimu (A1) v saturačnom režime (A2) je tranzistor prenášaný kladným vstupným napätím Uin. V tomto prípade nám napätie Uout berie minimálnu hodnotu Uк2 \u003d Uк.э. rádovo 0,2 - 1,0 V, kolektorový prúd Iк2 \u003d Iк.нас ≈ Ec / Rк. Základný prúd v saturačnom režime je určený zo stavu: Ib\u003e Ib.nas \u003d Ik.nas / h21.

Vstupné napätie potrebné na prenos tranzistora do otvoreného stavu sa určuje zo stavu: U v\u003e IB.s.Rb + U.s.

Dobrá odolnosť proti šumu a nízky výkon rozptýlený v tranzistore sa vysvetľuje skutočnosťou, že tranzistor je väčšinu času buď nasýtený (A2) alebo uzavretý (A1), a čas prechodu z jedného stavu do druhého je malou časťou trvania týchto stavov. Čas prepínania kľúčov na bipolárnych tranzistoroch je určený bariérovými kapacitami spojov pn a procesmi akumulácie a resorpcie minoritných nosičov náboja v báze.

Na zvýšenie rýchlosti a vstupného odporu sa používajú tlačidlá tranzistorov s efektom poľa.

Kľúčové obvody na tranzistoroch s poľným efektom s ovládaním križovatky pn as indukovaným kanálom so spoločným zdrojom a spoločným odtokom sú na obrázku:

Pre ktorýkoľvek kľúč v tranzistore s efektom poľa Rн\u003e 10 - 100 kOhm.

Riadiaci signál Uin na bráne je rádovo 10 až 15 V. Odpor tranzistora s poľným účinkom v uzavretom stave je veľký, rádovo 108 až 109 Ohmov.

Odpor tranzistora poľného efektu v otvorenom stave môže byť 7 až 30 ohmov. Odpor tranzistora poľného efektu v riadiacom obvode môže byť 108 až 109 Ohmov. (obvod „a“ a „b“) a 1012 - 1014 ohmov (obvod „c“ a „g“).

Výkonné (výkonné) polovodičové zariadenia

Výkonné polovodičové zariadenia sa používajú v výkonovej elektronike, najintenzívnejšie sa rozvíjajúcej a najsľubnejšej oblasti technológie. Sú určené na ovládanie prúdov desiatok, stoviek ampérov, napätí desiatok, stoviek voltov.

Medzi výkonné polovodičové zariadenia patria tyristory (dinistory, trinistory, triaky), tranzistory (bipolárne a poľné) a bipolárne staticky indukované tranzistory (IGBT). Používajú sa ako elektronické kľúče na prepínanie elektronických obvodov. Ich vlastnosti sa snažia priblížiť vlastnostiam ideálnych kľúčov.

Podľa princípu činnosti, charakteristík a parametrov sú výkonné tranzistory podobné nízkoenergetickým tranzistorom, existujú však určité vlastnosti.

Tranzistory silového poľa

Tranzistor s poľným efektom je v súčasnosti jedným z najsľubnejších energetických zariadení. Najčastejšie používané tranzistory s izolovaným hradlom a indukovaným kanálom. Ak chcete znížiť odpor kanála, znížte jeho dĺžku. Na zvýšenie odtokového prúdu sa v tranzistore vykonávajú stovky a tisíce kanálov a kanály sú zapojené paralelne. Pravdepodobnosť samozohrievania tranzistora s efektom poľa je malá, pretože odpor kanálu sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou.

Tranzistory s efektom silového poľa majú vertikálnu štruktúru. Kanály môžu byť umiestnené vertikálne aj horizontálne.

DMDP tranzistor

Tento tranzistor typu MIS vyrobený dvojitou difúziou má horizontálny kanál. Obrázok ukazuje štruktúrny prvok obsahujúci kanál.

Tranzistor VMDP

Tento tranzistor MOS tvaru V má vertikálny kanál. Obrázok ukazuje jeden konštrukčný prvok obsahujúci dva kanály.

Je ľahké vidieť, že štruktúry tranzistora VMDP a tranzistora DMDP sú podobné.

Tranzistor IGBT

IGBT je hybridné polovodičové zariadenie. Kombinuje dva spôsoby riadenia elektrického prúdu, z ktorých jeden je charakteristický pre tranzistory s poľným efektom (riadenie elektrického poľa) a druhý pre bipolárny (riadenie vstrekovania nosičov elektriny).

Typicky IGBT používa tranzistorovú štruktúru MOSFET typu n. Štruktúra tohto tranzistora sa líši od štruktúry tranzistora DMDP ďalšou polovodičovou vrstvou typu p.

Venujme pozornosť skutočnosti, že pojmy „žiarič“, „kolektor“ a „brána“ sa bežne používajú na označenie elektród IGBT.

Pridanie vrstvy typu p vedie k vytvoreniu druhej štruktúry bipolárneho tranzistora (typ p-n-p). V IGBT teda existujú dve bipolárne štruktúry - typ n-p-n a p-n-p.

Vypínací obvod UGO a IGBT je znázornený na obrázku:

Typický pohľad na výstupné charakteristiky je znázornený na obrázku:

Tranzistor SIT

SIT je tranzistor s efektom poľa s riadením pn spojov so statickou indukciou. Je viackanálový a má vertikálnu štruktúru. Schematické znázornenie SIT a spínacieho obvodu so spoločným zdrojom sú znázornené na obrázku:

Oblasti polovodiča typu p sú vo forme valcov, ktorých priemer je v jednotkách mikrometrov alebo viac. Tento valcový systém funguje ako uzáver. Každý valec je pripojený k uzatváracej elektróde (uzatváracia elektróda nie je obvykle znázornená na obrázku „a“).

Bodkované čiary označujú oblasti spojov pn. Skutočný počet kanálov môže byť tisíce. Typicky sa SIT používa v bežných zdrojových obvodoch.

Každé z uvažovaných zariadení má svoju vlastnú oblasť použitia. Klávesy na tyristoroch sa používajú v zariadeniach pracujúcich pri nízkych frekvenciách (kilohertz a nižšie). Hlavnou nevýhodou týchto kľúčov je ich nízka výkonnosť.

Hlavnou oblasťou použitia tyristorov sú nízkofrekvenčné zariadenia s veľkým spínaným výkonom až do niekoľkých megawattov, ktoré nestanovujú vážne požiadavky na výkon.

Výkonné bipolárne tranzistory sa používajú ako vysokonapäťové spínače v zariadeniach so spínacou alebo konverznou frekvenciou v rozsahu 10 - 100 kHz, s výstupnou úrovňou výkonu od jednotiek W do niekoľkých kW. Optimálny rozsah spínacích napätí je 200 - 2 000 V.

Tranzistory s poľným efektom (MOSFET) sa používajú ako elektronické kľúče na prepínanie nízkonapäťových vysokofrekvenčných zariadení. Optimálne hodnoty spínaných napätí neprekročia 200 V (maximálna hodnota do 1000 V), zatiaľ čo spínacia frekvencia sa môže pohybovať od jednotiek kHz do 105 kHz. Rozsah spínaných prúdov je 1,5 - 100 A. Pozitívne vlastnosti tohto zariadenia sú ovládateľnosť pomocou napätia, nie prúdu a menšia závislosť od teploty v porovnaní s inými zariadeniami.

Izolované hradlové bipolárne tranzistory (IGBT) sa používajú pri frekvenciách nižších ako 20 kHz (niektoré typy zariadení sa používajú pri frekvenciách vyšších ako 100 kHz) so spínanými výkonmi nad 1 kW. Spínacie napätia nie sú nižšie ako 300 - 400 V. Optimálne hodnoty spínacích napätí nad 2000 V. IGBT a MOSFET vyžadujú na úplné zapnutie napätie nie vyššie ako 12-15 V, na zatvorenie zariadení nie je potrebné napájať záporné napätie. Vyznačujú sa vysokými spínacími rýchlosťami.

  Materiál na prípravu na certifikáciu

Takže tretia a posledná časť príbehu o bipolárnych tranzistoroch na našej stránke \u003d) Dnes budeme hovoriť o používaní týchto úžasných zariadení ako zosilňovačov, zvážte možné bipolárny tranzistor  a ich hlavné výhody a nevýhody. Začnime!

Tento obvod je veľmi dobrý pri použití vysokofrekvenčných signálov. V zásade sa na tento účel primárne používa také zapnutie tranzistora. Veľmi veľkou nevýhodou je nízka vstupná impedancia a samozrejme nedostatok súčasného zisku. Presvedčte sa sami, na vstupe máme emitorový prúd, na výstupe.

To znamená, že emitorový prúd je o malé množstvo základného prúdu väčší ako kolektorový prúd. A to znamená, že prúdový zisk nielenže chýba, navyše je výstupný prúd o niečo menší ako vstupný prúd. Na druhej strane má tento obvod pomerne vysoký koeficient prenosu napätia. Toto sú výhody a nevýhody, ale pokračujeme ...

Spoločný kolektorový bipolárny tranzistor

Takto vyzerá spínací obvod bipolárneho tranzistora so spoločným kolektorom. Nepodobá sa nič?) Ak sa pozriete na okruh z trochu iného uhla, spoznáme tu nášho starého priateľa - emitorový zosilňovač. Tam bol takmer celý článok o ňom (), takže sme už preskúmali všetko, čo súviselo s touto schémou. A medzitým čakáme na najbežnejšie používaný obvod - so spoločným žiaričom.

Okruh na prepínanie bipolárneho tranzistora spoločným žiaričom.

Tento obvod si získal popularitu pre svoje zosilňovacie vlastnosti. Zo všetkých obvodov dáva najväčší zisk prúdu, respektíve napätie, veľké zvýšenie signálu pri napájaní. Nevýhodou tohto obvodu je to, že vlastnosti zosilnenia sú silne ovplyvnené zvýšením teploty a frekvencie signálu.

Oboznámili sme sa so všetkými obvodmi, teraz podrobnejšie uvažujme o poslednom (v neposlednom rade) obvode zosilňovača pomocou bipolárneho tranzistora (so spoločným emitorom). Na začiatok si to trochu popíšeme:

Existuje jeden mínus - uzemnený žiarič. Pri takomto zapnutí tranzistora výstup obsahuje nelineárne skreslenia, s ktorými sa samozrejme musí bojovať. K nelinearite dôjde v dôsledku vplyvu vstupného napätia na napätie spojenia emitor-báza. Skutočne v obvode emitora nie je nič „zbytočné“, ukázalo sa, že celé vstupné napätie sa presne aplikuje na spojenie medzi základňou a emitorom. Na zvládnutie tohto fenoménu pridávame do emitorového obvodu odpor. Tak sa dostaneme negatívna spätná väzba.

Čo je to?

Skrátka teda princíp negatívneho späťth komunikácia  spočíva v tom, že určitá časť výstupného napätia je prenášaná na vstup a odčítaná od vstupného signálu. To samozrejme vedie k zníženiu zosilnenia, pretože vstupné napätie tranzistora dostane nižšiu hodnotu napätia ako pri neexistencii spätnej väzby.

Avšak negatívna spätná väzba je pre nás veľmi užitočná. Pozrime sa, ako to pomôže znížiť vplyv vstupného napätia na napätie medzi základňou a žiaričom.

Takže aj keď neexistuje spätná väzba, zvýšenie vstupného signálu o 0,5 V vedie k rovnakému zvýšeniu. Tu je všetko jasné 😉 A teraz pridávame spätnú väzbu! Rovnakým spôsobom zvyšujeme vstupné napätie o 0,5 V. Následne sa zvýši, čo vedie k zvýšeniu emitorového prúdu. A rast vedie k zvýšeniu napätia na odpore spätnej väzby. Zdá sa, že je to tak? Ale toto napätie sa odpočíta od vstupu! Pozrite sa, čo sa stalo:

Zvýšilo sa vstupné napätie - zvýšil sa emitorový prúd - zvýšilo sa napätie na zápornom odpore so spätnou väzbou - znížilo sa vstupné napätie (v dôsledku odčítania) - znížilo sa napätie.

To znamená, že záporná spätná väzba bráni tomu, aby sa pri zmene vstupného signálu zmenilo napätie zdroja emitora.

Výsledkom bolo, že náš zosilňovací obvod so spoločným emitorom bol doplnený odporom v emitorovom obvode:

V našom zosilňovači je ďalší problém. Ak sa na vstupe objaví záporná hodnota napätia, tranzistor sa okamžite uzavrie (základné napätie sa zníži pod napätie emitora a základná emitorová dióda sa uzavrie) a na výstupe nebude nič. Toto nie je príliš dobré) Preto je potrebné vytvoriť výtlak, Toto je možné vykonať pomocou rozdeľovača takto:

Mám takú krásu 😉 Ak sú odpory rovnaké, potom napätie na každom z nich bude 6V (12V / 2). Ak teda na vstupe nie je signál, bude základný potenciál + 6V. Ak na vstup príde záporná hodnota, napríklad -4V, potom bude základný potenciál + 2V, to znamená, že hodnota je kladná a nezasahuje do normálnej činnosti tranzistora. Tu je užitočné vytvoriť posun v základnom reťazci)

Čo iného by zlepšilo náš systém ...

Dajte nám vedieť, aký signál zosilníme, to znamená poznáme jeho parametre, najmä frekvenciu. Bolo by skvelé, keby na vstupe nebolo nič iné ako užitočný zosilnený signál. Ako to zabezpečiť? Samozrejme, pri použití vysokopásmového filtra) Pridajte kondenzátor, ktorý v kombinácii s predpäťovým rezistorom tvorí vysokopásmový filter:

Takto bol obvod, v ktorom nebolo takmer nič iné ako samotný tranzistor, zarastený ďalšími prvkami haps Možno sa tam zastavíme, čoskoro tu bude článok venovaný praktickému výpočtu zosilňovača založeného na bipolárnom tranzistore. V tom budeme nielen skladať schéma zapojenia zosilňovača, ale vypočítame aj hodnoty všetkých prvkov a zároveň vyberieme tranzistor vhodný pre naše účely. Uvidíme sa skoro! \u003d)

Existujú tri hlavné obvody na zapínanie tranzistorov. V tomto prípade je jedna z elektród tranzistora spoločným vstupným a výstupným bodom kaskády. Je potrebné si uvedomiť, že pod vstupom (výstupom) sa myslia body, medzi ktorými vstupné (výstupné) striedavé napätie pôsobí. Hlavné spínacie obvody sa nazývajú obvody so spoločným žiaričom (OE), spoločnou základňou (OB) a spoločným kolektorom (OK).

Obvod so spoločným žiaričom (OE). Takýto obvod je znázornený na obrázku 1. Vo všetkých knihách je napísané, že tento obvod je najbežnejší, pretože poskytuje najväčší zisk energie.

Obr. 1 - Schéma zapojenia tranzistora so spoločným žiaričom

Zlepšujúce vlastnosti tranzistora sú charakterizované jedným z jeho hlavných parametrov - koeficientom prenosu statického prúdu bázy alebo ziskom statického prúdu? Pretože by mal charakterizovať iba samotný tranzistor, je určený v režime bez záťaže (R k \u003d 0). Numericky sa rovná:

keď U k-e \u003d konšt

Tento koeficient sa môže rovnať desiatkam alebo stovkám, ale skutočný koeficient k i je vždy menší ako ?, Pretože pri zapnutí zaťaženia klesá kolektorový prúd.

Kaskáda stupňa zosilnenia napätia k u sa rovná pomeru hodnôt amplitúdy alebo prúdu výstupného a vstupného striedavého napätia. Vstupné napätie je striedavé napätie u včely a výstupné napätie je striedavé napätie cez odpor alebo to isté, napätie kolektor-emitor. Napätie základného emitora neprekračuje desatiny voltu a výstup dosahuje jednotu a desiatky voltov (s dostatočným odporom záťaže a zdrojovým napätím E2). Z toho vyplýva, že zisk kaskády pri moci je stovky, tisíce a niekedy desiatky tisíc.

Dôležitou charakteristikou je vstupný odpor R I, ktorý je stanovený Ohmovým zákonom:

a zvyčajne sa pohybuje od stoviek ohmov do jednotiek kilo Ohmov. Ako je vidieť, vstupná impedancia tranzistora pri zapnutí podľa schémy OE sa javí ako relatívne malá, čo predstavuje značnú nevýhodu. Je tiež dôležité poznamenať, že kaskáda podľa schémy OE obráti fázu napätia o 180 °

Výhody obvodu OE zahŕňajú výhodu jeho napájania z jedného zdroja, pretože napájacie napätie rovnakej značky je privádzané k základni a kolektoru. Medzi nevýhody patria najhoršie frekvenčné a teplotné vlastnosti (napríklad v porovnaní so schémou OB). S rastúcou frekvenciou sa zisk v obvode OE znižuje. Okrem toho kaskáda podľa schémy OE počas amplifikácie spôsobuje značné deformácie.

Schéma so spoločnou základňou (OB). Schéma OB je znázornená na obrázku 2.

Obr. 2 - Schéma zapojenia tranzistora so spoločnou základňou

Taký spínací obvod nedáva významný zisk, ale má dobré frekvenčné a teplotné vlastnosti. Nepoužíva sa tak často ako schéma RO.

Prúdový zisk obvodu OB je vždy o niečo menší ako jednota:

pretože kolektorový prúd je vždy iba o niečo menší ako prúd emitora.

Je indikovaný koeficient prenosu statického prúdu pre OB obvod? a je určené:

keď u b \u003d konšt

Tento koeficient je vždy menší ako 1 a čím bližší je k 1, tým lepší je tranzistor. Zisk napätia je rovnaký ako v obvode OE. Vstupná impedancia OB obvodu je desaťkrát nižšia ako v OE obvode.

Pre obvod OB neexistuje fázový posun medzi vstupným a výstupným napätím, to znamená, že fáza napätia sa počas zosilnenia invertuje. Navyše, so zosilnením, schéma OB zavádza oveľa menšie skreslenie ako schéma OE.

Okruh so spoločným kolektorom (OK). Spínací obvod so spoločným kolektorom je znázornený na obrázku 3. Takýto obvod sa častejšie nazýva emitorový sledovač.

Obr. 3 - Schéma zapojenia tranzistora so spoločným kolektorom

Zvláštnosťou tohto obvodu je to, že vstupné napätie je úplne prenášané späť na vstup, t. J. Záporná spätná väzba je veľmi silná. Prúdový zisk je takmer rovnaký ako v obvode OE. Zisk napätia je blízko k jednote, ale vždy menší ako to. Výsledkom je, že zisk výkonu je približne rovnaký ako ki, t.j. niekoľko desiatok.

V okruhu OK nedochádza k fázovému posunu medzi vstupným a výstupným napätím. Pretože zisk napätia je blízko k jednote, výstupné napätie vo fáze a amplitúde sa zhoduje so vstupom, t. J. Opakuje sa. Preto sa taký obvod nazýva sledovateľ emisií. Emitter - pretože výstupné napätie je odstránené z emitora relatívne k spoločnému vodiču.

Vstupný odpor obvodu OK je pomerne vysoký (desiatky kilo-ohmov) a výstupný odpor je relatívne malý. Toto je dôležitá výhoda systému.