Transistor Baza e Përbashkët
Kolektori i zakonshëm i koleksionistit
Transistor i emetuesve të zakonshëm
Qarqet Ndërrimi të Transistorit Bipolar
Një burim sinjali është i lidhur midis bazës dhe emetuesit të transistorit të lidhur sipas skemës me një emetues të zakonshëm, dhe ngarkesa është e lidhur me kolektorin. Polet e të njëjtave shenja të burimeve të energjisë janë të lidhura me emetuesin e tranzistorit. Rryma hyrëse e kaskadës është rryma bazë e transistorit, dhe rryma e daljes është rryma e kolektorit. Kjo është treguar në Figurën 20, për shembull, përfshirja e një transistori bipolar p-n-p në qark elektrik.
Figura 20 - Qark me një transistor emetues të zakonshëm p-n-p
Në praktikë, ata kushtojnë një burim energjie, jo dy. Drejtimi i rrjedhës së rrymës në terminalet e transistorit është dhënë në figurë. Ndezja e transistorit n-p-n është saktësisht e njëjtë me ndezjen e transistorit p-n-p, por në këtë rast do të duhet të ndryshoni polaritetin e të dy furnizimeve me energji elektrike.
Figura 21 - Qark me një transistor emetues n-p-n
Fitimi i kaskadës është i barabartë me raportin e rrymës së kolektorit ndaj rrymës bazë dhe zakonisht mund të arrijë nga dhjetëra në disa qindra. Një transistor i përfshirë në një qark me një emetues të zakonshëm mund të japë teorikisht fitimin maksimal të sinjalit në fuqi, në krahasim me opsionet e tjera për ndezjen e tranzistorit. Rezistenca hyrëse e kaskadës në shqyrtim, e barabartë me raportin e tensionit bazë-emetues ndaj rrymës bazë, shkon nga qindra në mijëra ohms. Kjo është më pak se ajo e një kaskade me një transistor të lidhur sipas një qark të përbashkët kolektori. Sinjali dalës i kaskadës me një emetues të përbashkët ka një zhvendosje fazore prej 180 ° në krahasim me sinjalin e hyrjes. Luhatjet e temperaturës kanë një ndikim të rëndësishëm në mënyrën e funksionimit të transistorit, i cili ndizet sipas një qarku të emetuesit të zakonshëm, dhe për këtë arsye duhet të përdoren qarqe speciale për stabilizimin e temperaturës. Për shkak të faktit se rezistenca e kryqëzimit të kolektorit të transistorit në kaskadën e konsideruar është më e lartë se në kaskadën me një bazë të përbashkët, kërkohet më shumë kohë për rekombinimin e bartësve të ngarkesave, dhe, për rrjedhojë, kaskada me një emetues të përbashkët ka vetinë e frekuencës më të dobët.
Një ngarkesë është e lidhur me emetuesin e tranzistorit, i lidhur sipas skemës me një kolektor të zakonshëm, dhe një sinjal hyrje furnizohet në bazë. Rryma hyrëse e kaskadës është rryma bazë e transistorit, dhe rryma e daljes është rryma emetuese. Kjo është treguar në figurën 22, e cila tregon qarkun e lidhjes së një transistori bipolar p-n-p.
Figura 22 - Qark me një transistor kolektiv të përbashkët p-n-p
Sinjali i daljes hiqet nga rezistori i ngarkesës i lidhur në seri me daljen e emetuesit. Hyrja e kaskadës ka një rezistencë të lartë, zakonisht nga e dhjeta e një megaohm në disa megaohms për shkak të faktit se lidhja kolektive e transistorit është e mbyllur. Dhe rezistenca në dalje e kaskadës është, përkundrazi, e vogël, e cila lejon përdorimin e kaskadave të tilla që të përputhen me kaskadën e mëparshme me ngarkesën. Një kaskadë me një transistor të lidhur në përputhje me një qark të përbashkët kolektori nuk e forcon tensionin, por amplifikon rrymën (zakonisht 10 ... 100 herë). Faza e tensionit hyrës të sinjalit të furnizuar në kaskadë përkon me fazën e tensionit të daljes, d.m.th. përmbysja e saj mungon. Shtë për shkak të ruajtjes së fazës së sinjalit hyrës dhe dalës që kaskada me një koleksionues të përbashkët ka një emër tjetër - ndjekës emetues. Karakteristikat e temperaturës dhe frekuencës së ndjekësit të emetuesit janë më të këqija se ato të kaskadës në të cilën transistori është i lidhur sipas një qark me një bazë të përbashkët.
Figura 23 - Qark me një tranzistor bazë të përbashkët p-n-p
Në kaskadën, të mbledhur sipas skemës me një bazë të përbashkët, voltazhi i sinjalit hyrës furnizohet midis emetuesit dhe bazës së tranzistorit, dhe tensioni i daljes hiqet nga terminalet e kolektorit. Përfshirja e strukturës p-n-p të tranzitorit sipas skemës me një bazë të përbashkët është treguar në figurën 23.
Në këtë rast, nyja emetuese e përbërësit është e hapur dhe përçueshmëria e saj është e lartë. Impedanca hyrëse e kaskadës është e vogël dhe zakonisht shkon nga njësi në qindra ohms, gjë që i atribuohet disavantazhit të përfshirjes së përshkruar të transistorit. Përveç kësaj, për funksionimin e kaskadës me një transistor të lidhur sipas skemës me një bazë të përbashkët, kërkohen dy burime të veçanta të energjisë, dhe fitimi aktual i kaskadës është më pak se uniteti. Fitimi i kaskadës së tensionit shpesh arrin nga dhjetëra në disa qindra herë.
Përparësitë përfshijnë aftësinë për të operuar kaskadën në një frekuencë dukshëm më të lartë në krahasim me dy opsionet e tjera për ndezjen e tranzistorit, dhe efektin e dobët në funksionimin e kaskadës së luhatjeve të temperaturës. Kjo është arsyeja pse kaskadat me transistorë të lidhur sipas skemës me një bazë të përbashkët shpesh përdoren për të forcuar sinjalet me frekuencë të lartë.
Një fototransistor është një tranzistor i ndjeshëm ndaj fluksit të dritës që rrezaton atë. Në mënyrë tipike, një fototransistor diskret është i ngjashëm në dizajn me një transistor diskret, me ndryshimin se në rastin e mbyllur të fototransistorit ekziston një dritare, për shembull, e bërë prej qelqi ose plastike speciale transparente, përmes së cilës rrezatimi futet në rajonin bazë të fototransistorit. Përfshirja e fototransistorit në qarkun elektrik është e tillë që poli pozitiv i burimit të energjisë së jashtme është i lidhur me emetuesin, rezistori i ngarkesës është i lidhur me kolektorin, i cili nga ana e tij është i lidhur me polin negativ të burimit të energjisë. Kur rajoni bazë bazohet në rrezatim, gjenerohen transportuesit e ngarkesave. Përqendrimi më i lartë i transportuesve kryesorë do të jetë në bazë, i cili do të çojë në hapjen e fototransistorit, dhe transportuesit e ngarkesave të pakicave do të migrojnë në kryqëzimin e kolektorit. Prandaj, rrezatimi i fototransistorit çon në një rritje të rrymës së kolektorit të saj. Sa më i madh ndriçimi i zonës bazë, aq më i rëndësishëm do të bëhet rryma e kolektorit të fototransistorit. Kështu, fototransistori mund të kontrollohet si si një transistor bipolar konvencional, duke ndryshuar rrymën bazë, dhe si një pajisje fotosensitive. Parametrat e rëndësishëm të fototransistorit përfshijnë rrymë të errët, rrymë ndriçimi dhe ndjeshmëri të integruar. Rryma e errët është rryma e kolektorit në mungesë të rrezatimit. Rryma e ndriçimit - rrymë e kolektorit në prani të rrezatimit. Ndjeshmëria integrale është raporti i forcës së rrymës së kolektorit të fototransistorit të lidhur me fluksin ndriçues.
Fototransistorët përdoren në optocouplers, pajisje automatizimi dhe telekomandë, në pajisjet e ndriçimit në rrugë, etj.
Qarku komutues i një transistori bipolar me një emetues të zakonshëm është treguar në figurën 5.15:
Karakteristikat e tranzistorit në këtë mënyrë do të ndryshojnë nga ato në mënyrën e zakonshme-bazë. Në një tranzistor të lidhur sipas një qark me një emetues të zakonshëm, ka një fitim jo vetëm në tension, por edhe në rrymë. Parametrat e hyrjes për qark me një emetues të zakonshëm do të jenë rryma bazë I b, dhe tensioni i kolektorit U k, dhe karakteristikat e daljes do të jenë rryma e kolektorit I k dhe tensioni i emetuesit U e.
Më parë, gjatë analizimit të një tranzistori bipolar në një qark bazë të përbashkët, u mor një marrëdhënie midis rrymës së kolektorit dhe rrymës emetuese në formën e mëposhtme:
Në skemën me një emetues të përbashkët (në përputhje me ligjin e parë të Kirchhoff).
pas ri-grupimit të faktorëve që kemi:
(5.30)
Fig. 5.15. Transistor i emetuesve të zakonshëm
Koeficienti α / (1-α) para faktorit I b tregon se si ndryshon rryma e kolektorit I k me një ndryshim të vetëm në rrymë bazë I b. Quhet fitimi aktual i një tranzistori bipolar në një qark emetues të zakonshëm. Tregoni këtë koeficient me β.
(5.31)Meqenëse vlera e koeficientit të transmetimit α është afër unitetit (α\u003e 1). Për vlerat e koeficientit të transmetimit α \u003d 0.98 ÷ 0.99, fitimi do të qëndrojë në rangun β \u003d 50 ÷ 100.
Duke marrë parasysh (5.31), si dhe I к0 * \u003d I к0 / (1-α), shprehja (5.30) mund të rishkruhet në formën:
(5.32)
ku I k0 * \u003d (1 + β) I k0 është rryma termike e një nyje p-n të vetme, e cila është shumë më e lartë se rryma termike e kolektorit I k0, dhe r k përcaktohet si r k * \u003d r k / (1 + β).
Diferencimi i ekuacionit (5.32) në lidhje me rrymën bazë I b, marrim β \u003d ΔI k / ΔI b. Nga kjo rrjedh se përfitimi β tregon sa herë rryma e kolektorit I k ndryshon me një ndryshim në rrymën bazë I b.
Për të karakterizuar sasinë β si një funksion i parametrave të transistorit bipolar, kujtoni se koeficienti i transferimit të rrymës emitues është përcaktuar si α \u003d γ · κ, ku. për këtë arsye, 
. Për β, u mor një vlerë: β \u003d α / (1-α). Që nga W / L 
(5.33)
Figura 5.16a tregon karakteristikat e tensionit aktual të një tranzistori bipolar të lidhur në përputhje me një qark me një emetues të përbashkët me një rrymë bazë, si një parametër i kthesave. Duke krahasuar këto karakteristika me karakteristika të ngjashme për një transistor bipolar në një qark bazë të përbashkët, mund të shihni se ato janë cilësisht të ngjashme.
Le të analizojmë pse ndryshimet e vogla në rrymën bazë I b shkaktojnë ndryshime të rëndësishme në rrymën e kolektorit I k.Vlera e koeficientit β, dukshëm më e madhe se uniteti, do të thotë që koeficienti i transferimit α është afër unitetit. Në këtë rast, rryma e kolektorit është afër rrymës emituese, dhe rryma bazë (rekombinimi në natyrën fizike) është dukshëm më pak se rryma e kolektorit dhe emetuesit. Me koeficientin α \u003d 0.99 nga 100 vrimat e injektuara përmes kryqëzimit emetues, 99 nxirren përmes kryqëzimit kolektor, dhe vetëm një rekombinon me elektronet në bazë dhe kontribuon në rrymën bazë.
Fig. 5.16. Karakteristikat e tensionit aktual të transistorit bipolar KT215V, të lidhur sipas skemës me një emetues të zakonshëm:
a) karakteristikat e hyrjes; b) karakteristikat e daljes
Një rritje e dyfishtë e rrymës bazë (dy vrima duhet të rekombinohen) do të shkaktojë një injeksion dy herë më të madh përmes kryqëzimit emetues (200 vrima duhet të injektohen) dhe, në përputhje me rrethanat, nxjerrje përmes kolektorit (nxirren 198 vrima). Kështu, një ndryshim i vogël në rrymën bazë, për shembull, nga 5 në 10 μA, shkakton ndryshime të mëdha në rrymën e kolektorit, përkatësisht, nga 500 μA në 1000 μA.
tranzitor - një pajisje gjysmëpërçuese për amplifikimin, gjenerimin dhe shndërrimin e vibracioneve elektrike, të bëra në bazë të gjysmëpërçuesit me një kristal ( si - silikon, ose Ge - Gjermani), që përmban të paktën tre zona me të ndryshme - elektronike ( n) dhe vrimë ( p) - përçueshmëri. Shpikur në vitin 1948 nga amerikanët W. Shockley, W. Brattain dhe J. Bardin. Sipas strukturës fizike dhe mekanizmit të kontrollit aktual, dallohen transistorët bipolarë (shpesh të referuar thjesht si transistorë) dhe unipolarë (shpesh të quajtur si transistorë të efektit në terren). Në të parën, që përmbajnë dy ose më shumë kalime elektrone - vrimash, të dy elektronet dhe vrimat shërbejnë si bartës të ngarkimit, dhe së dyti, ose elektrone ose vrimë. Termi "transistor" shpesh përdoret për t'iu referuar marrësve të transmetueshëm të transmetueshëm në pajisjet gjysmëpërçuese.
Rryma në qark dalës kontrollohet duke ndryshuar tensionin e hyrjes ose rrymën. Një ndryshim i vogël në vlerat e hyrjes mund të çojë në një ndryshim dukshëm më të madh në tensionin e daljes dhe rrymën. Kjo veti përforcuese e transistorëve përdoret në teknologjinë analoge (TV analog, radio, komunikim, etj.).
Në këtë artikull do të shqyrtojmë një transistor bipolar.
Transistori bipolar mund të jetë n-p-n dhe p-n-p përçueshmëri. Pa shikuar në brendësi të transistorit, mund të vërehet ndryshimi në përcjellshmëri vetëm në polaritetin e lidhjes në qarqet praktike të burimeve të energjisë, kondensatorët, diodat, të cilat janë pjesë e këtyre qarqeve. Shifra në të djathtë paraqet grafikisht n-p-n dhe p-n-p transistorëve.
Tranzistori ka tre dalje. Nëse e konsiderojmë një transistor si një terminal me katër terminal, atëherë ai duhet të ketë dy terminale hyrëse dhe dy dalje. Prandaj, disa nga përfundimet duhet të jenë të zakonshme, si për qarqet hyrëse ashtu edhe për ato dalëse.
Qarqet komutuese të tranzitorit
Transistor i emetuesve të zakonshëm - projektuar për të rritur amplituda e sinjalit të hyrjes nga voltazhi dhe rryma. Në këtë rast, sinjali i hyrjes, i amplifikuar nga një transistor, është i përmbysur. Me fjalë të tjera, faza e sinjalit të daljes rrotullohet 180 gradë. Ky qark është kryesori për amplifikimin e sinjaleve të amplitudave dhe formave të ndryshme. Impedanca hyrëse e kaskadës së tranzistorit me OE është nga qindra ohms në njësi kilo-ohms, dhe rezistenca e daljes është nga njësi në dhjetëra kilo-ohms.
Kolektori i zakonshëm i koleksionistit - të dizajnuara për të amplifikuar amplituda e sinjalit të rrymës hyrëse. Përforcimi i tensionit në një qark të tillë nuk ndodh. Më saktë, fitimi i tensionit është edhe më pak se uniteti. Sinjali i hyrjes nuk përmbyset nga transistori.
Rezistenca hyrëse e kaskadës së tranzistorit me OK mund të jetë nga dhjetëra në qindra kilo-ohms, dhe prodhimi brenda qindra ohms - njësi kilo-ohms. Për shkak të faktit se, si rregull, një rezistencë ndaj ngarkesës është e vendosur në qark emetues, qark ka një rezistencë të madhe hyrëse. Përveç kësaj, për shkak të amplifikimit të rrymës së hyrjes, ajo ka një kapacitet të lartë të ngarkesës. Këto veti të qarkut të kolektorit të zakonshëm përdoren për të përputhur fazat e tranzistorit - si një "fazë tampon". Meqenëse sinjali i hyrjes, i amplifikuar në amplituda, "përsëritet" në dalje, qarku ndërrimi i një transistori me një kolektor të përbashkët quhet gjithashtu Ndjekës emitues.
Ende ka Transistor Baza e Përbashkët. Ekziston kjo skemë përfshirjeje në teori, por në praktikë zbatohet shumë vështirë. Një qark i tillë komutues përdoret në teknologjinë me frekuencë të lartë. E veçanta e saj është se ajo ka një rezistencë të ulët hyrëse, dhe është e vështirë të koordinohet një kaskadë e tillë në hyrje. Përvoja ime në elektronikë nuk është e vogël, por duke folur për këtë qark për ndezjen e tranzistorit, më vjen keq, nuk di asgjë! Nja dy herë e kam përdorur si një skemë "të huaj", por nuk e kuptova. Unë do të shpjegoj: sipas të gjitha ligjeve fizike, një transistor kontrollohet nga baza e tij, ose më saktë, nga rryma që rrjedh përgjatë rrugës-emituesit bazë. Përdorimi i terminalit hyrës të transistorit - baza e daljes - nuk është e mundur. Në fakt, baza e tranzistorit përmes kondensatorit "mbillet" me një frekuencë të lartë në rastin, por nuk përdoret në dalje. Dhe galvanikisht, përmes një rezistence me rezistencë të lartë, baza është e lidhur me daljen e kaskadës (zbatohet paragjykimi). Por, për të paraqitur paragjykimin, në fakt, ju mundeni nga kudo, madje edhe nga një burim shtesë. Sidoqoftë, një sinjal i çdo forme që hyn në bazë shuhet përmes të njëjtit kondensator. Në mënyrë që një kaskadë e tillë të funksionojë, prodhimi i hyrjes - emetuesi, përmes rezistencës me rezistencë të ulët, "mbillet" mbi strehimin, kështu që rezistenca e ulët e hyrjes. Në përgjithësi, përfshirja e një tranzistori me një bazë të përbashkët është një temë për teoricienët dhe eksperimentuesit. Në praktikë, është jashtëzakonisht e rrallë. Për praktikën e tij në hartimin e qarqeve, ai kurrë nuk hasi në nevojën e përdorimit të një qark kalimi tranzitor me një bazë të përbashkët. Kjo shpjegohet nga vetitë e këtij qarku komutues: rezistenca e hyrjes është nga njësi në dhjetëra Ohms, dhe rezistenca e daljes është nga qindra kilogramë në njësi megaohm. Parametra të tillë specifikë janë një nevojë e rrallë.
Transistori bipolar mund të funksionojë në mënyrat kryesore dhe lineare (amplifikator). Mënyra kryesore është përdorur në qarqet e ndryshme të kontrollit, qarqet logjike, etj. Në mënyrën kryesore, transistori mund të jetë në dy gjendje operative - gjendje e hapur (e ngopur) dhe e mbyllur (e mbyllur). Mënyra lineare (përforcuese) përdoret në qarqet e amplifikimit të sinjalit harmonik dhe kërkon mirëmbajtjen e tranzistorit në një gjendje "gjysmë" të hapur, por jo të ngopur.
Për të studiuar funksionimin e tranzistorit, ne do të konsiderojmë qarkun komutues të një tranzistori me një emetues të zakonshëm si qark komutues më i rëndësishëm.
Qarku është treguar në figurë. Në diagram VT - në të vërtetë tranzistori. resistors R b1 dhe R b2 - qark i paragjykimit të transistorit, i cili është një ndarës i zakonshëm i tensionit. Shtë ky qark që siguron paragjykimin e tranzistorit në "pikën e funksionimit" në mënyrën e amplifikimit të sinjalit harmonik pa shtrembërim. rezistencë R në - rezistencë e ngarkesës së kaskadës së tranzistorit, e krijuar për të furnizuar një rrymë elektrike në kolektorin e rrymës elektrike të burimit të energjisë dhe kufizimet e saj në modalitetin "e hapur" të tranzistorit. rezistencë R e - rezistenca e reagimit, në thelb, rrit rezistencën hyrëse të kaskadës, ndërsa zvogëlon fitimin e sinjalit hyrës. Kondensatorët C kryejnë funksionin e izolimit galvanik nga ndikimi i qarqeve të jashtme.
Për ta bërë më të lehtë për ju të kuptoni se si funksionon një transistor bipolar, ne do të tërheqim një analogji me një ndarës të tensionit konvencional (shiko figurën më poshtë). Për fillestarët, një rezistues R 2 bëj që ndarësi i tensionit të kontrollohet (i ndryshueshëm). Duke ndryshuar rezistencën e këtij rezistori, nga zero në një vlerë të madhe "pafundësisht", ne mund të marrim tensionin nga zero në vlerën e furnizuar në hyrjen e tij në daljen e një ndarësi të tillë. Tani, imagjinoni që një rezistencë R 1 ndarësi i tensionit është rezistent kolektori i fazës së tranzistorit, dhe rezistori R 2 një ndarës i tensionit është një kryqëzim transistor kolektori-emetues. Në të njëjtën kohë, duke aplikuar një veprim kontrolli në formën e një rryme elektrike në bazën e tranzistorit, ne ndryshojmë rezistencën e kryqëzimit kolektor-emitues, duke ndryshuar kështu parametrat e ndarësit të tensionit. Dallimi nga një rezistues i ndryshueshëm është se transistori kontrollohet nga rryma e ulët. Kjo është saktësisht se si funksionon një transistor bipolar. Më sipër tregohet në figurën më poshtë: 
Që transistori të funksionojë në modalitetin e amplifikimit të sinjalit, pa e shtrembëruar këtë të fundit, është e nevojshme të sigurohet ky i njëjti mënyrë funksionimi. Ata flasin për paragjykimin e bazës së tranzistorit. Specialistët kompetent zbaviten me rregullin: një transistor kontrollohet nga rryma - kjo është një aksiomë. Por mënyra e paragjykimit të transistorit vendoset nga tensioni i emetuesit bazë, dhe jo nga rryma - ky është realiteti. Dhe për dikë që nuk merr parasysh tensionin e paragjykimit, asnjë përforcues nuk do të funksionojë. Prandaj, në llogaritjet vlera e saj duhet të merret parasysh.
Pra, funksionimi i fazës bipolare të tranzistorit në mënyrën e amplifikimit ndodh në një tension të caktuar paragjykimi në kryqëzimin bazë-emetues. Për një transistor silikoni, voltazhi i paragjykimit është në rangun prej 0.6 ... 0.7 volt, për një tranzistor të germaniumit - 0.2 ... 0.3 volt. Duke ditur këtë koncept, ju jo vetëm që mund të llogaritni fazat e tranzistorit, por gjithashtu të kontrolloni shëndetin e çdo faze të amplifikatorit tranzitor. Shtë e mjaftueshme për të matur tensionin e paragjykimit të emetuesit bazë të transistorit me një multimetër me rezistencë të lartë të brendshme. Nëse nuk korrespondon me 0.6 ... 0.7 volt për silikon, ose 0.2 ... 0.3 volt për germanium, atëherë shikoni për një mosfunksionim këtu - ose transistori është i gabuar, ose qarqet e paragjykimit ose zbërthimit të kësaj kaskade të tranzistorit janë të gabuara.
E mësipërm është treguar në grafik - karakteristika e tensionit aktual (CVC). 
Shumica e "specialistëve", duke parë CVC-në e paraqitur, do të thonë: nfarë marrëzie është tërhequr në tabelën qendrore? Pra, karakteristika e daljes nga transistori nuk duket! Paraqitet në grafikun e duhur! Unë do të përgjigjem, gjithçka është në rregull atje, por ajo filloi me tuba vakum elektronik. Më parë, karakteristika e rrymës së tensionit të llambës konsiderohej të ishte rënia e tensionit nëpër rezistencën e anodës. Tani, ata vazhdojnë të matin në rezistencën e kolektorit, dhe në grafikë janë atribuuar shkronja që tregojnë rënien e tensionit nëpër transistor, i cili gabohet thellësisht. Në grafikun e majtë Unë b - U be Paraqitet karakteristika hyrëse e transistorit. Në grafikun qendror Unë për - U ke Paraqitet karakteristika e tensionit aktual të tensionit të transistorit. Dhe në grafikun e duhur I R - U R është paraqitur një grafik i tensionit aktual të një rezistori të ngarkesës R në, e cila zakonisht jepet si karakteristikë e tensionit aktual të vetë tranzistorit.
Në grafik ekziston një pjesë lineare e përdorur për të përforcuar në mënyrë lineare sinjalin hyrës, të kufizuar nga pikat A dhe C. Pika e mesme - , është pikërisht pika në të cilën është e nevojshme të përmbahet një transistor që vepron në një modaliteti të amplifikatorit. Kjo pikë korrespondon me një tension të caktuar paragjykimi, i cili zakonisht merret në llogaritjet: 0.66 volt për një transistor silikoni, ose 0.26 volt për një tranzistor të germaniumit.
Sipas karakteristikës së tensionit aktual të tranzistorit, shohim sa vijon: në mungesë ose në një tension të ulët paragjykimi në kryqëzimin bazë-emitues të transistorit, nuk ka rrymë bazike dhe rrymë kolektori. Në këtë pikë, në kryqëzimin kolektor-emetues, i gjithë tensioni i burimit të energjisë bie. Me një rritje të mëtejshme të tensionit të paragjykimit të emetuesit bazë të transistorit, transistori fillon të hapet, rryma bazë shfaqet dhe rryma e kolektorit rritet me të. Pas arritjes në "zonën e punës" në një pikë C, tranzistori hyn në mënyrën lineare, e cila vazhdon deri në pikën A. Në këtë rast, rënia e tensionit në kryqëzimin kolektor-emitues zvogëlohet, dhe në rezistorin e ngarkesës R nëpërkundrazi rritet. pikë - pika e paragjykimit të funksionimit të transistorit, - kjo është pika në të cilën, në kryqëzimin e kolektorit - emetuesin e tranzistorit, si rregull, rënia e tensionit është vendosur e barabartë me saktësisht gjysmën e tensionit të burimit të energjisë. Përgjigja e frekuencës nga pika Cderi në pikën A quhet hapësira e punës e zhvendosjes. Pas pikës A , rryma bazë dhe për rrjedhojë rryma e kolektorit rritet ndjeshëm, transistori hapet plotësisht - ai futet në ngopje. Në këtë pikë, tensioni për shkak të strukturës bie në kryqëzimin kolektor-emetues n-p-n tranzicioni, i cili është afërsisht 0.2 ... 1 volt, në varësi të llojit të tranzistorit. E gjithë tensioni tjetër i burimit të energjisë bie në rezistencën e ngarkesës së tranzistorit - rezistencës R në., i cili gjithashtu kufizon rritjen e mëtejshme të rrymës së kolektorit.
Në shifrat e ulëta "shtesë", ne shohim se si tensioni në daljen e transistorit ndryshon në varësi të sinjalit të furnizuar në hyrje. Tensioni i daljes (rënia e tensionit në të gjithë kolektorin) e transistorit është jashtë fazës (180 gradë) në sinjalin e hyrjes.
Llogaritja e një kaskade tranzistori me një emetues të zakonshëm (OE)
Para se të vazhdojmë drejtpërdrejt në llogaritjen e kaskadës së transistorit, ne i kushtojmë vëmendje kërkesave dhe kushteve të mëposhtme:
Llogaritja e kaskadës së transistorit kryhet, si rregull, nga fundi (d.m.th., nga prodhimi);
Për të llogaritur kaskadën e tranzistorit, është e nevojshme të përcaktohet rënia e tensionit në kryqëzimin kolektor-emitues të transistorit në modalitetin bosht (kur nuk ka sinjal hyrje). Chosenshtë zgjedhur në mënyrë që të merret sinjali më i pavëmenduar. Në një qark me një cikël të vetëm të një kaskade tranzistori që funksionon në modalitetin "A", kjo është zakonisht gjysma e vlerës së tensionit të burimit të energjisë;
Dy rryma funksionojnë në qarkun emetues të transistorit - rryma e kolektorit (përgjatë rrugës kolektor-emitues) dhe rryma bazë (përgjatë rrugës bazë-emitter), por meqenëse rryma bazë është mjaft e vogël, ajo mund të neglizhohet dhe mund të supozohet se rryma e kolektorit është e barabartë me rrymën e emituesit;
Një tranzistor është një element amplifikues, kështu që është e drejtë të thuhet se aftësia e tij për të përforcuar sinjalet duhet të shprehet me disa vlerë. Vlera e fitimit shprehet nga një tregues i marrë nga teoria katër-terminale - fitimi i rrymës bazë në qark kalimi me një emetues të përbashkët (OE) dhe shënohet - h 21. Vlera e tij është dhënë në direktori për lloje të veçanta të transistorëve, për më tepër, zakonisht në drejtori ka një prizë (për shembull: 50 - 200). Për llogaritjet, zakonisht zgjidhni vlerën minimale (nga shembulli, zgjidhni vlerën - 50);
Koleksionist ( R në) dhe emetues ( R e) rezistencat ndikojnë në rezistencën e hyrjes dhe të daljes së fazës së tranzistorit. Mund të supozojmë se rezistenca hyrëse e kaskadës R I \u003d R e * h 21, dhe prodhimi është R o \u003d R në. Nëse impedanca hyrëse e fazës së tranzistorit nuk është e rëndësishme për ju, atëherë mund të bëni pa një rezistencë fare R e;
Vlerësimet e Rezistencës R në dhe R e kufizoni rrymat që rrjedhin përmes transistorit dhe fuqinë e shpërndarë në transistor.
Rendi dhe shembulli i llogaritjes së kaskadës së tranzistorit me OE
Të dhënat e burimit:
Tensioni i furnizimit U i.p.\u003d 12 V.
Zgjidhni një transistor, për shembull: transistor KT315G, për të:
P max\u003d 150 mW; Une max\u003d 150 mA; h 21>50.
pranoj R k \u003d 10 * R e
Tensioni i pikës së funksionimit të transistorit është miratuar Të jesh \u003d 0.66 V
zgjidhje:
1. Ne përcaktojmë fuqinë statike maksimale që do të shpërndahet nga transistori në momentet e kalimit të sinjalit alternativ përmes pikës operuese B të mënyrës statike të tranzistorit. Duhet të jetë një vlerë që është 20 përqind më pak (0.8 faktor) e fuqisë maksimale të tranzistorit të specifikuar në manual.
pranoj P ras.max \u003d 0,8 * P max\u003d 0.8 * 150 mW \u003d 120 mW
2. Përcaktoni rrymën e kolektorit në modalitetin statik (pa sinjal):
I k0 \u003d P garon maksimumin / U ke0 \u003d racat P max / / (U i.p. / 2) \u003d 120mW / (12V / 2) \u003d 20mA.
3.
Duke pasur parasysh që gjysma e tensionit të furnizimit bie mbi tranzistorin në gjendje statike (pa sinjal), gjysma e dytë e tensionit të furnizimit do të bjerë në rezistorët:
(R k + R e) \u003d (U i.p. / 2) / I k0 \u003d (12V / 2) / 20mA \u003d 6V / 20mA \u003d 300 Ohm.
Duke pasur parasysh gamën ekzistuese të rezistorëve, si dhe faktin që ne kemi zgjedhur raportin R k \u003d 10 * R e, ne gjejmë vlerat e rezistuesve: R në \u003d 270 ohms; R e \u003d 27 oh.
4. Gjeni tensionin në kolektorin e transistorit pa një sinjal. U k0 \u003d (U ke0 + I k0 * R e) \u003d (U i.p. - I k0 * R k) \u003d (12 V - 0.02 A * 270 Ohms) \u003d 6.6 V.
5. Përcaktoni tranzistorin aktual të kontrollit bazë: I b \u003d I c / h 21 \u003d / h 21 \u003d / 50 \u003d 0.8 mA.
6. Rryma totale e bazës përcaktohet nga tensioni i paragjykimit në bazë, i cili vendoset nga ndarësi i tensionit R b1,R b2. Rryma e ndarësit të bazës rezistente duhet të jetë shumë më tepër (5-10 herë) rryma e kontrollit bazë I bnë mënyrë që kjo e fundit të mos ndikojë në tensionin e paragjykimit. Ne zgjedhim rrymen e ndarjes 10 here me te madhe se rryma e kontrollit baze: R b1,R b2: E ndaj \u003d 10 * I b \u003d 10 * 0.8 mA \u003d 8.0 mA.
Atëherë impedanca e rezistuesve R b1 + R b2 \u003d U / Unë div. \u003d 12 V / 0.008 A \u003d 1500 Ohms.
7. Ne e gjejmë tensionin në emetues në gjendje gatishmërie (pa sinjal). Kur llogaritni kaskadën e tranzistorit, është e nevojshme të merren parasysh: voltazhi bazë-emetues i transistorit të punës nuk mund të kalojë 0.7 volt! Tensioni në emetues në modalitet pa sinjal hyrje është afërsisht i barabartë me: U e \u003d I k0 * R e \u003d 0,02 A * 27 Ohms \u003d 0,54 V,
ku I k0 është rryma qetësuese e transistorit.
8. Ne përcaktojmë tensionin në bazë U b \u003d U e + U be\u003d 0,54 V + 0,66 V \u003d 1.2 V
Nga këtu, përmes formulës së ndarësit të tensionit gjejmë: R b2 \u003d (R b1 + R b2) * U b / U, etj. \u003d 1500 Ohm * 1.2 V / 12V \u003d 150 Ohm
R b1 \u003d (R b1 + R b2) -R b2 \u003d 1500 Ohms - 150 Ohms \u003d 1350 Ohms \u003d 1.35 kOhms.
Sipas serisë së rezistencës, për shkak të faktit se përmes rezistorit R b1 rryma bazë gjithashtu rrjedh, ne zgjedhim rezistorin në drejtim të uljes: R b1\u003d 1.3 kOhm.
9. Kondensatorët ndarës zgjidhen bazuar në karakteristikat e dëshiruara të frekuencës-frekuencës (gjerësia e bandës) të kaskadës. Për funksionimin normal të fazave të tranzistorit në frekuenca deri në 1000 Hz, është e nevojshme të zgjidhni kondensatorë me një vlerë nominale të paktën 5 μF.
Në frekuenca më të ulëta, karakteristika e frekuencës amplituda (AFC) e kaskadës varet nga koha e rimbushjes së kondensatorëve të ndarjes përmes elementeve të tjerë të kaskadës, përfshirë elementet e kaskadave fqinje. Kapaciteti duhet të jetë i tillë që kondensatorët të mos kenë kohë për të rimbushur. Impedanca hyrëse e fazës së tranzistorit është shumë më e madhe se impedanca e daljes. Përgjigja e frekuencës së kaskadës në rajonin e frekuencës së ulët përcaktohet nga konstanta e kohës t n \u003d R në * C nëku R I \u003d R e * h 21, C në - Kapaciteti hyrës i ndarjes së kaskadës. C jashtë tranzistori kaskadon atë C në të kaskadës tjetër dhe ajo llogaritet në të njëjtën mënyrë. Frekuenca e ulët e ndërprerjes së kaskadës (përgjigja e frekuencës së frekuencës ndërprerëse të ndërprerjes) f n \u003d 1 / t n. Për amplifikimin me cilësi të lartë, kur hartoni një fazë të tranzistorit, është e nevojshme të zgjidhni atë raport 1 / t n \u003d 1 / (R në * C në)<
Llogaritja e mënyrës kryesore të fazës së tranzistorit kryhet në të njëjtën mënyrë si llogaritja e mëparshme e fazës së amplifikatorit. Dallimi i vetëm është se mënyra e çelësit supozon dy gjendje të tranzistorit në modalitetin e gatishmërisë (pa sinjal). Eithershtë ose i mbyllur (por jo i shkurtuar) ose i hapur (por jo i tepërt). Në këtë rast, pikat e punës së "pushimit" janë jashtë pikave A dhe C të treguar në CVC. Kur transistori duhet të jetë i mbyllur në qark në një gjendje pa sinjal, është e nevojshme të hiqni rezistorin nga qarku i treguar më parë i kaskadës R b1. Nëse kërkohet që transistori në gjendje boshe të jetë i hapur, është e nevojshme të rritet rezistori në qarkun kaskadë R b2 10 herë nga vlera e llogaritur, dhe në disa raste, mund të hiqet nga qark.
Llogaritja e kaskadës së tranzistorit ka mbaruar.
Qarku komutues i një transistori bipolar me një emetues të zakonshëm është treguar në figurën 5.15:
Karakteristikat e tranzistorit në këtë mënyrë do të ndryshojnë nga ato në mënyrën e zakonshme-bazë. Në një tranzistor të lidhur sipas një qark me një emetues të zakonshëm, ka një fitim jo vetëm në tension, por edhe në rrymë. Parametrat e hyrjes për qark me një emetues të zakonshëm do të jenë rryma bazë I b, dhe tensioni i kolektorit U k, dhe karakteristikat e daljes do të jenë rryma e kolektorit I k dhe tensioni i emetuesit U e.
Më parë, gjatë analizimit të një tranzistori bipolar në një qark bazë të përbashkët, u mor një marrëdhënie midis rrymës së kolektorit dhe rrymës emetuese në formën e mëposhtme:
Në skemën me një emetues të përbashkët (në përputhje me ligjin e parë të Kirchhoff).
pas ri-grupimit të faktorëve që kemi: (5.30)
Fig. 5.15. Transistor i emetuesve të zakonshëm
Koeficienti α / (1-α) para faktorit I b tregon se si ndryshon rryma e kolektorit I k me një ndryshim të vetëm në rrymë bazë I b. Quhet fitimi aktual i një tranzistori bipolar në një qark emetues të zakonshëm. Tregoni këtë koeficient me β.
Meqenëse koeficienti i transmetimit α është afër unitetit (α< 1), то из уравнения (5.31) следует, что коэффициент усиления β будет существенно больше единицы (β >\u003e 1) Për vlerat e koeficientit të transmetimit α \u003d 0.98 ÷ 0.99, fitimi do të qëndrojë në rangun β \u003d 50 ÷ 100.
Duke marrë parasysh (5.31), si dhe I к0 * \u003d I к0 / (1-α), shprehja (5.30) mund të rishkruhet në formën:
(5.32)
ku I k0 * \u003d (1 + β) I k0 është rryma termike e një nyje p-n të vetme, e cila është shumë më e lartë se rryma termike e kolektorit I k0, dhe r k përcaktohet si r k * \u003d r k / (1 + β).
Diferencimi i ekuacionit (5.32) në lidhje me rrymën bazë I b, marrim β \u003d ΔI k / ΔI b. Nga kjo rrjedh se përfitimi β tregon sa herë rryma e kolektorit I k ndryshon me një ndryshim në rrymën bazë I b.
Për të karakterizuar sasinë β si një funksion i parametrave të transistorit bipolar, kujtoni se koeficienti i transferimit të rrymës emitues është përcaktuar si α \u003d γ · κ, ku. për këtë arsye, . Për β, u mor një vlerë: β \u003d α / (1-α). Që nga W / L<< 1, а γ ≈ 1, получаем:
(5.33)
Figura 5.16a tregon karakteristikat e tensionit aktual të një tranzistori bipolar të lidhur në përputhje me një qark me një emetues të përbashkët me një rrymë bazë, si një parametër i kthesave. Duke krahasuar këto karakteristika me karakteristika të ngjashme për një transistor bipolar në një qark bazë të përbashkët, mund të shihni se ato janë cilësisht të ngjashme.
Le të analizojmë pse ndryshimet e vogla në rrymën bazë I b shkaktojnë ndryshime të rëndësishme në rrymën e kolektorit I k.Vlera e koeficientit β, dukshëm më e madhe se uniteti, do të thotë që koeficienti i transferimit α është afër unitetit. Në këtë rast, rryma e kolektorit është afër rrymës emituese, dhe rryma bazë (rekombinimi në natyrën fizike) është dukshëm më pak se rryma e kolektorit dhe emetuesit. Me koeficientin α \u003d 0.99 nga 100 vrimat e injektuara përmes kryqëzimit emetues, 99 nxirren përmes kryqëzimit kolektor, dhe vetëm një rekombinon me elektronet në bazë dhe kontribuon në rrymën bazë.
Fig. 5.16. Karakteristikat e tensionit aktual të transistorit bipolar KT215V të përfshirë në qark me një emetues të përbashkët: a) karakteristikat e hyrjes; b) karakteristikat e daljes
Një rritje e dyfishtë e rrymës bazë (dy vrima duhet të rekombinohen) do të shkaktojë një injeksion dy herë më të madh përmes kryqëzimit emetues (200 vrima duhet të injektohen) dhe, në përputhje me rrethanat, nxjerrje përmes kolektorit (nxirren 198 vrima). Kështu, një ndryshim i vogël në rrymën bazë, për shembull, nga 5 në 10 μA, shkakton ndryshime të mëdha në rrymën e kolektorit, përkatësisht, nga 500 μA në 1000 μA.