ความต้านทานของตัวสะสม หลักการทำงานของทรานซิสเตอร์สองขั้ว

ฉันมักจะได้ยินคำถามนี้จากผู้อ่าน:

ทรานซิสเตอร์ NPN ทำงานอย่างไรและไม่มีปัญหา แต่ทรานซิสเตอร์ PNP ทำงานอย่างไร

ดูเหมือนว่าคุณกำลังอธิบายว่าพวกเขาบอกว่าฐานเปิดด้วย "ลบ" เป็นต้น แต่ด้วยเหตุผลบางอย่างไม่ใช่ทุกคนที่ตามทัน ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจเขียนบทความเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์การนำไฟฟ้า PNP และแสดงวิธีการทำงาน

การทำซ้ำเป็นมารดาของการเรียนรู้ ดังนั้นก่อนอื่น เรามาจำไว้ว่าทรานซิสเตอร์สองขั้วแบบการนำไฟฟ้าคืออะไร บรรดาผู้ที่อ่านบทความก่อนหน้านี้ ฉันคิดว่าพวกเขาจำได้ว่าทรานซิสเตอร์เป็นการนำ NPN:

และการนำไฟฟ้า PNP

ด้วยทรานซิสเตอร์ NPN ในบทความก่อนหน้านี้ เราสร้างวงจรอย่างง่าย และเรารู้ว่าถ้าใช้แรงดันไฟฟ้าเล็กน้อยกับฐาน กระแสไฟฟ้าก็จะวิ่งไปตามลูกศรจากตัวสะสมไปยังตัวปล่อย

เรายังเปรียบเทียบถังกับอ่าง

รายละเอียดเพิ่มเติมในบทความนี้

แต่แล้ว ทรานซิสเตอร์ PNP แบบการนำไฟฟ้าควรมีการเปรียบเทียบอย่างไร? พิจารณาภาพวาดนี้:

ที่นี่เราเห็นท่อสีน้ำตาลซึ่งน้ำไหลจากด้านล่างขึ้นบนภายใต้แรงดัน ขณะนี้ท่อปิดด้วยแดมเปอร์สีแดง ดังนั้นน้ำจึงไม่สามารถไหลผ่านท่อได้ เนื่องจากแดมเปอร์ขัดขวางแรงดันน้ำ

แต่ทันทีที่เราดึงแดมเปอร์กลับโดยการดึงคันโยกสีเขียวเล็กน้อย แดมเปอร์สีแดงจะถูกดึงกลับและกระแสน้ำไหลเชี่ยวไหลผ่านท่อจากล่างขึ้นบน ทันทีที่เราปล่อยคันโยกสีเขียว สปริงสีน้ำเงินจะดันแดมเปอร์กลับไปที่ตำแหน่งเดิมและกีดขวางเส้นทางของน้ำ

นั่นคือเราดึงแดมเปอร์มาทางเราเล็กน้อยและน้ำไหลผ่านท่อในกระแสน้ำเชี่ยวกราก สามารถพูดได้เช่นเดียวกันเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์ PNP

ถ้าเราจินตนาการว่าท่อนี้เป็นทรานซิสเตอร์ ข้อสรุปจะเป็นดังนี้:

ซึ่งหมายความว่าเพื่อให้กระแสไหลจากอีซีแอลไปยังตัวสะสม (และคุณจำได้ว่ากระแสจะต้องทำงานโดยที่ลูกศรอีซีแอลชี้) เราต้องแน่ใจว่าจากฐาน ไหลออกมาปัจจุบันหรือในแง่ของฆราวาส นำไปใช้กับฐานลบกำลัง("ดึง" ความเครียดกับตัวเอง).

มามีประสบการณ์ที่รอคอยกันมานาน เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้ใช้ทรานซิสเตอร์ KT814B ซึ่งเป็นคู่ประกอบกับทรานซิสเตอร์ KT815B

สำหรับใครที่ยังไม่ได้อ่านบทความที่ผ่านมา ขอเตือนว่า คู่ฟรี สำหรับทุกคนทรานซิสเตอร์ - นี่คือทรานซิสเตอร์ที่มีคุณสมบัติและพารามิเตอร์เหมือนกันทุกประการ, แต่เขามี การนำไฟฟ้าอื่นๆ. ซึ่งหมายความว่าทรานซิสเตอร์ KT815 ที่เรามี ย้อนกลับการนำไฟฟ้า นั่นคือ NPN และ KT814 ตรงการนำไฟฟ้านั่นคือ PNP ;-) สิ่งที่ตรงกันข้ามก็เป็นจริง: สำหรับทรานซิสเตอร์ KT814 คู่เสริมคือทรานซิสเตอร์ KT815! ในระยะสั้นกระจกพี่น้องฝาแฝด

ทรานซิสเตอร์ KT814B เป็นทรานซิสเตอร์การนำไฟฟ้าแบบ PNP:

นี่คือพินเอาต์ของเขา:

เพื่อแสดงหลักการทำงานของมัน เราจะรวบรวมมันตามแบบแผน Common Emitter (CE):

อันที่จริง โครงการทั้งหมดมีลักษณะดังนี้:

สายจระเข้สีน้ำเงินมาจากแหล่งจ่ายไฟ Bat1และอีกสองสายที่มีจระเข้สีดำและสีแดงจากแหล่งจ่ายไฟ Bat2.

ดังนั้น เพื่อให้รูปแบบใช้งานได้ เราตั้งค่าเป็น Bat2แรงดันไฟฟ้าเพื่อจ่ายไฟให้กับหลอดไส้ เนื่องจากเรามีหลอดไฟขนาด 6 โวลต์ เราจึงตั้งค่าเป็น 6 โวลต์ เกี่ยวกับแหล่งจ่ายไฟ Bat1เพิ่มแรงดันไฟฟ้าอย่างระมัดระวังจากศูนย์และจนกว่าหลอดไส้จะสว่างขึ้น และตอนนี้ที่แรงดันไฟฟ้า 0.6 โวลต์

ฉันมีหลอดไฟ

นั่นคือทรานซิสเตอร์ "เปิด" และกระแสไฟฟ้าไหลผ่านวงจรอีซีแอล-คอลเลคเตอร์ ซึ่งทำให้หลอดไฟไหม้ ฉันคิดว่าทุกอย่างเป็นเรื่องง่ายอย่างเจ็บปวด ;-) แรงดันเปิดคือแรงดันตกคร่อมทางแยก P-N ของเบส อย่างที่คุณจำได้ สำหรับทรานซิสเตอร์ซิลิคอน (และทรานซิสเตอร์ KT814B คือซิลิกอน ซึ่งระบุด้วยตัวอักษร "K" ที่ตอนต้นของชื่อ) ค่านี้อยู่ในช่วง 0.5-0.7 โวลต์ นั่นคือเพื่อ "เปิด" ทรานซิสเตอร์ก็เพียงพอแล้วที่จะใช้แรงดันไฟฟ้าที่มากกว่า 0.5-0.7 โวลต์กับตัวส่งสัญญาณฐาน

จำได้ไหมว่าในนิตยสารสำหรับเด็ก: "ค้นหาความแตกต่างมากมายในสองภาพ" มาเล่นเกมเดียวกันอีกครั้ง คราวนี้เราจะมองหาความแตกต่างในทั้งสองแผน

ดังนั้นทางด้านซ้ายคือทรานซิสเตอร์ NPN KT815B ในวงจรที่มี OE และทางด้านขวาคือ KT814B ตามวงจรสวิตชิ่งเดียวกัน:

แล้วอะไรคือความแตกต่าง? ใช่ในขั้วไฟฟ้า! และตอนนี้เราสามารถพูดได้อย่างมั่นใจว่าทรานซิสเตอร์การนำไฟฟ้า PNP เปิดด้วย "ลบ" เนื่องจากเราใช้ "ลบ" กับฐาน และทรานซิสเตอร์การนำไฟฟ้า NPN เปิดด้วย "บวก"

มีความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างวงจรสวิตชิ่งอย่างง่ายกับแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์เชิงเส้น ในแอมพลิฟายเออร์เชิงเส้นที่ใช้งานได้ปกติ นักสะสมปัจจุบันเป็นสัดส่วนโดยตรงกับกระแสฐานเสมอ ในวงจรสวิตชิ่งเช่นในรูปที่ 1. กระแสสะสมส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยแรงดันไฟฟ้า V CC และความต้านทานโหลด R L โหมดอิ่มตัวของทรานซิสเตอร์ค่อนข้างสำคัญและสมควรได้รับการอภิปรายอย่างละเอียด

ข้าว. หนึ่ง. ภาพประกอบโหมดอิ่มตัว ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เป็นกุญแจสำคัญในการเปิดหลอดไฟ

พิจารณาสิ่งที่เกิดขึ้นกับกระแสสะสมในวงจรในรูปที่ 1 ถ้ากระแสฐานเพิ่มขึ้นทีละน้อยโดยเริ่มจากศูนย์ เมื่อสวิตช์ S 1 เปิดอยู่ จะไม่มีกระแสฐานไหลและกระแสของตัวสะสมจะเล็กน้อย การปิด S 1 นำไปสู่การปรากฏตัวของกระแสฐาน I B \u003d V CC /R B ซึ่งเราละเลยความต่างศักย์ที่ทางแยกฐาน - อิมิตเตอร์ กระแสสะสมที่ไหลผ่านโหลด RL คือ I C =h FE V CC /R B . สำหรับวงจรเฉพาะที่แสดงในรูปด้วย h FE = 100 และด้วยค่าสูงสุดของ R B (50 kOhm) เราได้รับ:

I C \u003d 100x10 / 5000 A \u003d 20 mA

แรงดันตกคร่อม R L ถูกกำหนดโดยผลคูณของ R L I C และในกรณีของเราคือ 50 x 0.02 = 1 V ทรานซิสเตอร์อยู่ในโหมดเชิงเส้น การลดลงของ R B นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของกระแสฐาน การเพิ่มขึ้นของกระแสสะสม และด้วยเหตุนี้ การเพิ่มขึ้นของแรงดันตกคร่อม R L . ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ วงจรสามารถใช้เป็นเครื่องขยายแรงดันไฟฟ้าได้

ตอนนี้พิจารณากรณีที่เมื่อ

และกระแสฐานคือ

I B \u003d V CC / R B \u003d V CC / (h FE R L)

ดังนั้นกระแสสะสมคือ

I C \u003d (h FE V CC) / (h FE R L) \u003d V CC /RL

จากมุมมองของโหลด ทรานซิสเตอร์จะทำงานเหมือนหน้าสัมผัสสวิตช์คู่ เป็นไปตามกฎของโอห์มว่ากระแสโหลดในสถานการณ์นี้ต้องไม่เกิน V CC /RL ดังนั้นการเพิ่มขึ้นของกระแสฐานจึงไม่สามารถเพิ่มกระแสสะสมซึ่งขณะนี้ถูกกำหนดโดยความต้านทานโหลดและแรงดันไฟฟ้าเท่านั้น ทรานซิสเตอร์อยู่ในความอิ่มตัว. ในทางปฏิบัติ เมื่อทรานซิสเตอร์อิ่มตัว จะมีแรงดันไฟฟ้าเหลืออยู่เล็กน้อยระหว่างคอลเลคเตอร์และอีซีแอล ซึ่งมักจะเขียนว่า V CE(sat) . ตามกฎแล้วจะน้อยกว่า 1 V และสามารถเพิ่มได้ถึง 0.1 V สำหรับทรานซิสเตอร์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อใช้เป็นสวิตช์ โดยทั่วไปแล้ว V CE(sat) จะลดลงเมื่อกระแสไหลผ่านจุดเชื่อมต่อเบส-อิมิตเตอร์มากขึ้นเรื่อยๆ นั่นคือในกรณีที่อัตราส่วนของกระแสสะสม I C ต่อกระแสเบส I B จะน้อยกว่าอัตราขยายปัจจุบันของทรานซิสเตอร์ h FE อย่างมีนัยสำคัญ .

พูดคร่าวๆ ก็คือ ความอิ่มตัวเชิงลึก (ค่า V CE(sat) น้อย) เกิดขึ้นเมื่อ

ฉัน C/I B< h FE /5

สำหรับวงจรดังที่แสดงในรูปที่ 1 เมื่อให้กระแสฐานเพียงแค่เชื่อมต่อตัวต้านทานกับแหล่งจ่ายไฟ เราเลือก

R B / R L< h FE /5

ดังนั้นสำหรับวงจรในรูปที่ 1 สมมติว่าเป็นค่าปกติสำหรับทรานซิสเตอร์ 2N3053 (คล้ายกับ KT630B - ดูแอนะล็อกของทรานซิสเตอร์ในประเทศและต่างประเทศ) ค่าของปัจจัยการขยายปัจจุบัน ชั่วโมง FE = 150 เรามี

R B / R L< 150/5 = 30.

ดังนั้น ที่ R L = 50 โอห์ม เราจึงเลือก

อาร์ บี< 30 х 50 Ом = 1,5 кОм.

ดังนั้นหากใช้หลอดไฟที่มีความต้านทาน 50 โอห์มเป็นโหลด เพื่อให้เปิดได้อย่างมีประสิทธิภาพ เราควรเลือกความต้านทานของตัวต้านทานพื้นฐานที่น้อยกว่า 1.5 kOhm หากไม่สามารถทำได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้โฟโตรีซีสเตอร์ที่มีความต้านทานขั้นต่ำ 10 kΩ เป็น R B ควรใช้วงจรดาร์ลิงตันเพื่อเพิ่มปัจจัยการขยายสัญญาณปัจจุบัน

หากทรานซิสเตอร์สองขั้วทำงานโดยมีกระแสสะสมใกล้กับค่าสูงสุดและจำเป็นต้องรักษาแรงดันไฟฟ้า V CE (sat) ที่ระดับเศษส่วนของโวลต์เนื่องจากการลดลงของ h FE กระแสฐานมากกว่า ฉัน / 10 อาจจำเป็น

อาจเป็นเรื่องแปลกใจที่ VCE(sat) อาจมีขนาดเล็กกว่า VBE มาก ซึ่งเท่ากับ 0.6V สำหรับทรานซิสเตอร์ซิลิคอน ทั้งนี้ เนื่องจากทางแยกฐานคอลเลคเตอร์จะมีอคติไปข้างหน้าในโหมดอิ่มตัว ดังนั้นเราจึงมีจุดเชื่อมต่อ p-n สองจุด แบบเอนเอียงไปข้างหน้า เชื่อมต่อเข้าหากันเพื่อให้แรงดันตกคร่อมพวกมันตัดกัน ความสามารถของทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ที่จะมีแรงดันตกคร่อมระหว่างตัวสะสมและอีซีแอลเพียงเล็กน้อยในโหมดอิ่มตัวทำให้เป็นอุปกรณ์สวิตชิ่งที่มีประโยชน์มาก การใช้งานอิเล็กทรอนิกส์ที่สำคัญที่สุดหลายอย่าง รวมถึงสาขาอิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลจำนวนมาก ใช้วงจรสวิตชิ่ง

ในโหมดสวิตชิ่ง ทรานซิสเตอร์ทำงานโดยแทบไม่มีกระแสสะสมเป็นศูนย์ (ปิดทรานซิสเตอร์) หรือแรงดันสะสมเป็นศูนย์ (เปิดทรานซิสเตอร์) ในทั้งสองกรณี กำลังที่สูญเสียไปในทรานซิสเตอร์จะมีขนาดเล็กมาก พลังงานที่มีนัยสำคัญจะกระจายไปเฉพาะเมื่อมีการสลับเกิดขึ้น: ณ เวลานี้ ทั้งแรงดันสะสม-อิมิตเตอร์และกระแสของตัวสะสมมีขอบเขตจำกัด

ทรานซิสเตอร์กำลังต่ำ เช่น 2N3053 ที่มีอัตราการกระจายพลังงานสูงสุดน้อยกว่าหนึ่งวัตต์ สามารถเปลี่ยนกำลังไฟหลายวัตต์ให้เป็นโหลดได้ ควรให้ความสนใจกับความจริงที่ว่าค่าสูงสุดของแรงดันและกระแสของตัวสะสมไม่ควรเกินขีด จำกัด ที่อนุญาต นอกจากนี้ ควรดำเนินการเปลี่ยนโดยเร็วที่สุดเพื่อหลีกเลี่ยงการกระจายพลังงานที่มากเกินไป

หัวข้อที่ 4. ไบโพลาร์ทรานซิสเตอร์

4.1 การออกแบบและหลักการทำงาน

ทรานซิสเตอร์สองขั้วเป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ประกอบด้วยสามส่วนที่มีการนำไฟฟ้าแบบสลับกันและเหมาะสำหรับการขยายกำลัง

ทรานซิสเตอร์สองขั้วที่ผลิตในปัจจุบันสามารถจำแนกได้ตามเกณฑ์ต่อไปนี้:

ตามวัสดุ: เจอร์เมเนียมและซิลิกอน;

ตามประเภทของการนำไฟฟ้าของภูมิภาค: พิมพ์ p-n-p และ n-p-n;

โดยกำลังไฟ: ต่ำ (Pmax £ 0.3W), กลาง (Pmax £ 1.5W) และกำลังสูง (Pmax > 1.5W);

ตามความถี่: ความถี่ต่ำ ความถี่กลาง ความถี่สูงและไมโครเวฟ

ในทรานซิสเตอร์สองขั้ว กระแสจะถูกกำหนดโดยการเคลื่อนที่ของตัวพาประจุสองประเภท: อิเล็กตรอนและรู (หรือพื้นฐานและรอง) ดังนั้นชื่อของพวกเขา - ไบโพลาร์

ปัจจุบันผลิตและใช้งานเฉพาะทรานซิสเตอร์ที่มีทรานซิสเตอร์ในระนาบเท่านั้น p-n- ทางแยกไมล์

อุปกรณ์ของทรานซิสเตอร์สองขั้วระนาบแสดงแผนผังในรูปที่ 4.1.

เป็นแผ่นเจอร์เมเนียมหรือซิลิกอนซึ่งมีการสร้างสามส่วนที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่างกัน ที่ทรานซิสเตอร์ พิมพ์ n-p-nบริเวณตรงกลางมีรูและบริเวณด้านนอกมีการนำไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์

ทรานซิสเตอร์ชนิด pn-p มีบริเวณตรงกลางที่มีอิเลคทรอนิคส์และบริเวณสุดขั้วที่มีการนำไฟฟ้าของรู

บริเวณตรงกลางของทรานซิสเตอร์เรียกว่าฐาน ส่วนสุดขั้วหนึ่งคือตัวปล่อย อีกส่วนคือตัวสะสม ดังนั้นทรานซิสเตอร์จึงมีจุดเชื่อมต่อ p-n สองจุด: ตัวปล่อย - ระหว่างตัวปล่อยกับฐานและตัวสะสม - ระหว่างฐานและตัวสะสม พื้นที่ชุมทางอีซีแอลมีขนาดเล็กกว่าบริเวณชุมทางตัวรวบรวม

อีซีแอลคือบริเวณของทรานซิสเตอร์ที่มีจุดประสงค์เพื่อฉีดตัวพาประจุเข้าไปในฐาน ตัวรวบรวมคือพื้นที่ที่มีจุดประสงค์เพื่อดึงตัวพาประจุออกจากฐาน ฐานคือภูมิภาคที่ผู้ให้บริการรายย่อยสำหรับภูมิภาคนี้ถูกฉีดโดยตัวปล่อย

ความเข้มข้นของตัวพาประจุส่วนใหญ่ในตัวปล่อยนั้นมากกว่าความเข้มข้นของตัวพาประจุส่วนใหญ่ในฐานหลายเท่า และความเข้มข้นของตัวพาประจุในตัวสะสมค่อนข้างน้อยกว่าความเข้มข้นในตัวปล่อย ดังนั้น ค่าการนำไฟฟ้าของอีซีแอลจะมีลำดับความสำคัญสูงกว่าค่าการนำไฟฟ้าพื้นฐานหลายค่า และค่าการนำไฟฟ้าของคอลเลคเตอร์จะน้อยกว่าค่าการนำไฟฟ้าของอีซีแอลเล็กน้อย

สรุปมาจากฐานอีซีแอลและตัวสะสม วงจรสวิตชิ่งทรานซิสเตอร์มีสามวงจร ขึ้นอยู่กับข้อสรุปทั่วไปของวงจรอินพุทและเอาท์พุท: ด้วยฐานร่วม (OB) อิมิตเตอร์ทั่วไป (OE) ตัวสะสมทั่วไป (OK)

วงจรอินพุตหรือวงจรควบคุมใช้เพื่อควบคุมการทำงานของทรานซิสเตอร์ ในเอาต์พุตหรือวงจรควบคุมจะได้รับความผันผวนที่เพิ่มขึ้น แหล่งที่มาของการสั่นแบบขยายจะเชื่อมต่อกับวงจรอินพุตและโหลดเชื่อมต่อกับวงจรเอาต์พุต

พิจารณาหลักการทำงานของทรานซิสเตอร์โดยใช้ตัวอย่าง ทรานซิสเตอร์ p-n-p-type รวมอยู่ในโครงร่างด้วยฐานทั่วไป (รูปที่ 4.2)

รูปที่ 4.2 - หลักการทำงานของทรานซิสเตอร์สองขั้ว (p-n-p-type)

แรงดันไฟฟ้าภายนอกของแหล่งพลังงานทั้งสอง EE และ Ek เชื่อมต่อกับทรานซิสเตอร์ในลักษณะที่จุดต่ออีซีแอล P1 มีอคติในทิศทางไปข้างหน้า (แรงดันไปข้างหน้า) และจุดต่อตัวเก็บประจุ P2 มีอคติในทิศทางตรงกันข้าม (แรงดันย้อนกลับ ).

หากแรงดันย้อนกลับถูกนำไปใช้กับทางแยกของตัวเก็บประจุและวงจรอีซีแอลเปิดอยู่ Iko (หน่วยของไมโครแอมแปร์) กระแสย้อนกลับขนาดเล็กจะไหลในวงจรสะสม กระแสนี้เกิดขึ้นภายใต้การกระทำของแรงดันย้อนกลับและถูกสร้างขึ้นโดยการเคลื่อนที่ตามทิศทางของตัวพาประจุไฟฟ้าส่วนน้อยของรูฐานและอิเล็กตรอนของตัวสะสมผ่านทางแยกของตัวสะสม กระแสย้อนกลับไหลผ่านวงจร: +Ek, base-collector, −Ek. ขนาดของกระแสย้อนกลับของตัวสะสมไม่ได้ขึ้นอยู่กับแรงดันของตัวสะสม แต่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของเซมิคอนดักเตอร์

เมื่อแรงดันคงที่ EE เชื่อมต่อกับวงจรอีซีแอลในทิศทางไปข้างหน้า สิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นของทางแยกอีซีแอลจะลดลง การฉีด (ฉีด) ของรูเข้าไปในฐานเริ่มต้นขึ้น

แรงดันไฟฟ้าภายนอกที่ใช้กับทรานซิสเตอร์นั้นส่วนใหญ่ใช้กับทางแยก P1 และ P2 เพราะ พวกมันมีความต้านทานสูงเมื่อเทียบกับความต้านทานของบริเวณฐาน อิมิตเตอร์ และตัวสะสม ดังนั้นรูที่ฉีดเข้าไปในฐานจะเคลื่อนที่โดยวิธีการแพร่กระจาย ในกรณีนี้ หลุมจะรวมตัวกันอีกครั้งกับอิเล็กตรอนที่เป็นเบส เนื่องจากความเข้มข้นของตัวพาในฐานนั้นน้อยกว่าในตัวปล่อยมาก จึงมีหลุมน้อยมากที่จะรวมตัวกันใหม่ ด้วยความหนาฐานที่น้อย รูเกือบทั้งหมดจะไปถึงทางแยกคอลเลคเตอร์ P2 อิเล็กตรอนที่รวมตัวกันใหม่จะถูกแทนที่ด้วยอิเล็กตรอนจากแหล่งพลังงานเอก รูที่รวมกันใหม่กับอิเล็กตรอนในฐานจะสร้าง IB ฐานในปัจจุบัน

ภายใต้การกระทำของแรงดันย้อนกลับ Ek อุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นของชุมทางตัวรวบรวมจะเพิ่มขึ้นและความหนาของทางแยก P2 จะเพิ่มขึ้น แต่สิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นของชุมทางตัวสะสมไม่ได้ป้องกันไม่ให้รูทะลุผ่าน รูที่เข้าสู่บริเวณทางแยกของตัวสะสมจะตกลงไปในสนามเร่งที่แรงซึ่งสร้างขึ้นที่ทางแยกโดยแรงดันของตัวสะสมและถูกดึงออกมา (ดึงเข้ามา) โดยตัวสะสม ทำให้เกิดกระแสของตัวสะสม Ik กระแสสะสมไหลผ่านวงจร: + Ek, base-collector, -Ek.

ดังนั้นกระแสสามไหลในทรานซิสเตอร์: กระแสของอีซีแอล ตัวสะสม และฐาน

ในเส้นลวดซึ่งเป็นเอาต์พุตของฐาน กระแสของอีซีแอลและตัวสะสมจะพุ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม ดังนั้นกระแสฐานจึงเท่ากับความแตกต่างระหว่างกระแสอีซีแอลและตัวสะสม: IB \u003d IE - IK

กระบวนการทางกายภาพในทรานซิสเตอร์ชนิด npn ดำเนินการคล้ายกับกระบวนการในทรานซิสเตอร์ชนิด pnp

ค่า IE ปัจจุบันของอีซีแอลทั้งหมดจะถูกกำหนดโดยจำนวนของตัวพาประจุหลักที่ถูกฉีดโดยอีซีแอล ส่วนหลักของตัวเก็บประจุเหล่านี้เมื่อไปถึงตัวสะสมจะสร้าง Ik ปัจจุบันของตัวสะสม ส่วนที่ไม่สำคัญของตัวพาประจุที่ถูกฉีดเข้าไปในรีคอมไบน์ของฐานในฐาน ทำให้เกิด IB ฐานในปัจจุบัน ดังนั้นกระแสอีซีแอลจะแบ่งออกเป็นกระแสฐานและกระแสสะสมเช่น IE \u003d IB + Ik.

กระแสอีซีแอลคือกระแสอินพุต กระแสสะสมคือเอาต์พุต กระแสไฟขาออกเป็นส่วนหนึ่งของอินพุตเช่น

(4.1)

โดยที่ a คือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนกระแสสำหรับวงจร OB

เนื่องจากกระแสไฟขาออกน้อยกว่ากระแสอินพุต ค่าสัมประสิทธิ์ a<1. Он показывает, какая часть инжектированных в базу носителей заряда достигает коллектора. Обычно величина a составляет 0,95¸0,995.

ในวงจรอีซีแอลทั่วไป กระแสไฟขาออกคือกระแสสะสม และกระแสอินพุตคือกระแสฐาน อัตราขยายปัจจุบันสำหรับวงจร OE:

(4.2) (4.3)

ดังนั้นอัตราขยายปัจจุบันสำหรับวงจร OE เท่ากับหลายสิบหน่วย

กระแสไฟขาออกของทรานซิสเตอร์ขึ้นอยู่กับกระแสไฟเข้า ดังนั้นทรานซิสเตอร์จึงเป็นอุปกรณ์ควบคุมกระแสไฟ

การเปลี่ยนแปลงของกระแสอีซีแอลที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟทางแยกของอีมิตเตอร์จะถูกถ่ายโอนไปยังวงจรสะสมอย่างสมบูรณ์ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในกระแสของตัวสะสม และตั้งแต่ แรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงานตัวรวบรวม Ek นั้นมากกว่าของตัวปล่อย Ee จากนั้นพลังงานที่ใช้ในวงจรตัวรวบรวม Pk จะมากกว่าพลังงานในวงจรตัวปล่อย Re ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะควบคุมพลังงานขนาดใหญ่ในวงจรสะสมของทรานซิสเตอร์โดยใช้พลังงานต่ำในวงจรอีซีแอลเช่น มีกำลังเพิ่มขึ้น

4.2 แบบแผนสำหรับการเปิดทรานซิสเตอร์สองขั้ว

ทรานซิสเตอร์เชื่อมต่อกับวงจรไฟฟ้าในลักษณะที่ขั้วหนึ่ง (อิเล็กโทรด) เป็นอินพุต ตัวที่สองคือเอาต์พุต และตัวที่สามใช้ร่วมกันกับวงจรอินพุตและเอาต์พุต วงจรสวิตชิ่งทรานซิสเตอร์สามวงจรขึ้นอยู่กับอิเล็กโทรดทั่วไป: OB, OE และ OK วงจรเหล่านี้สำหรับทรานซิสเตอร์ pnp แสดงในรูปที่ 4.3. สำหรับทรานซิสเตอร์แบบ n-p-n เฉพาะขั้วของแรงดันและทิศทางของกระแสเท่านั้นที่เปลี่ยนในวงจรสวิตชิ่ง สำหรับวงจรสวิตชิ่งทรานซิสเตอร์ใดๆ (ในโหมดแอ็คทีฟ) ต้องเลือกขั้วของการสลับบนตัวจ่ายไฟเพื่อให้ชุมทางอีซีแอลเปิดอยู่ในทิศทางไปข้างหน้า และชุมทางคอลเลคเตอร์เปิดอยู่ในทิศทางตรงกันข้าม

รูปที่ 4.3 - แบบแผนสำหรับการเปิดทรานซิสเตอร์สองขั้ว: a) เกี่ยวกับ; ข) OE; ค) ตกลง

4.3 ลักษณะคงที่ของทรานซิสเตอร์สองขั้ว

โหมดคงที่ของการทำงานของทรานซิสเตอร์คือโหมดเมื่อไม่มีโหลดในวงจรเอาท์พุท

ลักษณะสถิตของทรานซิสเตอร์เรียกว่าการพึ่งพาอาศัยกันแบบกราฟิกของแรงดันและกระแสของวงจรอินพุต (VAC อินพุต) และวงจรเอาต์พุต (VAC เอาต์พุต) ประเภทของคุณสมบัติขึ้นอยู่กับวิธีการเปิดทรานซิสเตอร์

4.3.1 ลักษณะของทรานซิสเตอร์ที่ต่อตามวงจร OB

IE \u003d f (UEB) พร้อม UKB \u003d const (รูปที่ 4.4, a)

IK \u003d f (UKB) กับ IE \u003d const (รูปที่ 4.4, b)

รูปที่ 4.4 - ลักษณะคงที่ของทรานซิสเตอร์สองขั้วที่เชื่อมต่อตามวงจร OB

ลักษณะเอาต์พุต I–V มีลักษณะเฉพาะสามส่วน: 1 – การพึ่งพา Ik บน UKB อย่างแข็งแกร่ง (ขอบเขตเริ่มต้นที่ไม่เป็นเชิงเส้น); 2 – การพึ่งพา Ik ที่อ่อนแอบน UKB (ภูมิภาคเชิงเส้น); 3 - การแยกทางแยกของตัวสะสม

คุณลักษณะของคุณลักษณะในภูมิภาค 2 คือการเพิ่มขึ้นเล็กน้อยด้วยแรงดันไฟฟ้า UKB ที่เพิ่มขึ้น

4.3.2 ลักษณะของทรานซิสเตอร์ที่เชื่อมต่อตามแบบแผน OE:

ลักษณะอินพุตคือการพึ่งพา:

IB \u003d f (UBE) กับ UKE \u003d const (รูปที่ 4.5, b)

ลักษณะเอาต์พุตคือการพึ่งพา:

IK \u003d f (UKE) กับ IB \u003d const (รูปที่ 4.5, a)

รูปที่ 4.5 - ลักษณะคงที่ของทรานซิสเตอร์สองขั้วที่เชื่อมต่อตามวงจร OE

ทรานซิสเตอร์ในวงจร OE ให้เกนกระแส อัตราขยายปัจจุบันในวงจร OE:

ถ้าสัมประสิทธิ์ a สำหรับทรานซิสเตอร์ a = 0.9¸0.99 แล้วสัมประสิทธิ์ b = 9¸99 นี่คือข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของการเปิดทรานซิสเตอร์ตามวงจร OE ซึ่งกำหนดการใช้งานจริงในวงกว้างของวงจรสวิตชิ่งนี้โดยเฉพาะเมื่อเทียบกับวงจร OB

จากหลักการทำงานของทรานซิสเตอร์ เป็นที่ทราบกันว่าส่วนประกอบปัจจุบันสององค์ประกอบไหลไปในทิศทางตรงกันข้ามผ่านขั้วฐาน (รูปที่ 4.6): กระแสย้อนกลับของทางแยกสะสม IKO และส่วนหนึ่งของกระแสอีซีแอล (1 - a) เช่น. ในเรื่องนี้ค่าศูนย์ของกระแสฐาน (IB = 0) ถูกกำหนดโดยความเท่าเทียมกันของส่วนประกอบที่ระบุของกระแสนั่นคือ (1 - ก) IE = IKO กระแสอินพุตเป็นศูนย์สอดคล้องกับกระแสอีซีแอล IE=IKO/(1−a)=(1+b)IKO และกระแสสะสม

. กล่าวอีกนัยหนึ่งที่กระแสฐานเป็นศูนย์ (IB \u003d 0) กระแสจะไหลผ่านทรานซิสเตอร์ในวงจร OE เรียกว่าเริ่มต้นหรือผ่านกระแส IKO (E) และเท่ากับ (1 + b) IKO

รูปที่ 4.6 - การสลับวงจรสำหรับทรานซิสเตอร์ที่มีอีซีแอลทั่วไป (วงจร OE)

4.4 พารามิเตอร์พื้นฐาน

สำหรับการวิเคราะห์และการคำนวณวงจรที่มีทรานซิสเตอร์สองขั้ว เรียกว่า h ซึ่งเป็นพารามิเตอร์ของทรานซิสเตอร์ที่เชื่อมต่อตามวงจร OE

สถานะทางไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์ที่เชื่อมต่อตามวงจร OE นั้นมีลักษณะเป็นค่า IB, IBE, IK, UKE

ระบบของ h - พารามิเตอร์รวมถึงปริมาณต่อไปนี้:

1. อิมพีแดนซ์อินพุต

h11 = DU1/DI1 กับ U2 = const. (4.4)

แสดงถึงความต้านทานของทรานซิสเตอร์ต่อกระแสสลับที่ลัดวงจรที่เอาต์พุตคือ ในกรณีที่ไม่มีแรงดันไฟกระแสสลับเอาท์พุต

2. อัตราส่วนแรงดันป้อนกลับ:

h12 = DU1/DU2 กับ I1= const. (4.5)

แสดงสัดส่วนของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับอินพุตที่ส่งไปยังอินพุตของทรานซิสเตอร์เนื่องจากมีการป้อนกลับ

3. ค่าสัมประสิทธิ์แรงปัจจุบัน (ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนกระแส):

h21 = DI2/DI1 กับ U2= const. (4.6)

แสดงอัตราขยาย AC ของทรานซิสเตอร์ในโหมดไม่โหลด

4.การนำไฟฟ้าขาออก:

h22 = DI2/DU2 กับ I1 = ค่าคงที่ (4.7)

แสดงถึงการนำไฟฟ้ากระแสสลับระหว่างขั้วเอาท์พุตของทรานซิสเตอร์

ความต้านทานเอาต์พุต Rout = 1/h22

สำหรับวงจรทั่วไป-อิมิตเตอร์ สมการต่อไปนี้ถือเป็น:

(4.8)

เพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไปของชุมทางตัวสะสมจำเป็นต้องให้พลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างกระแสของตัวสะสมไม่เกินค่าสูงสุดที่กำหนด:

(4.9)

นอกจากนี้ยังมีข้อ จำกัด เกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสม:

และตัวสะสมปัจจุบัน:

4.5 โหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์สองขั้ว

ทรานซิสเตอร์สามารถทำงานในสามโหมด ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ทางแยก เมื่อทำงานในโหมดแอ็คทีฟ แรงดันไฟฟ้าจะตรงที่ทางแยกอีซีแอล และย้อนกลับที่ทางแยกของคอลเลคเตอร์

โหมดคัทออฟหรือการบล็อกทำได้โดยการใช้แรงดันย้อนกลับกับทางแยกทั้งสองทาง (ทางแยก p-n- ทั้งสองทางถูกปิด)

หากแรงดันไฟตรงที่ทางแยกทั้งสอง (ทางแยก p-n- ทั้งสองเปิดอยู่) แสดงว่าทรานซิสเตอร์ทำงานในโหมดอิ่มตัว

ในโหมด cutoff และ saturation แทบไม่มีการควบคุมทรานซิสเตอร์ ในโหมดแอ็คทีฟ การควบคุมดังกล่าวจะดำเนินการอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด และทรานซิสเตอร์สามารถทำหน้าที่ขององค์ประกอบแอ็คทีฟของวงจรไฟฟ้า (การขยายเสียง การสร้าง ฯลฯ)

4.6 ขอบเขต

ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์สำหรับใช้งานทั่วไป และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในแอมพลิฟายเออร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า พัลส์ และอุปกรณ์สำคัญต่างๆ

4.7 สเตจขยายสัญญาณที่ง่ายที่สุดบนทรานซิสเตอร์สองขั้ว

วงจรสวิตชิ่งทรานซิสเตอร์ที่พบได้มากที่สุดตามวงจรอีซีแอลทั่วไป (รูปที่ 4.7)

องค์ประกอบหลักของวงจรคือแหล่งจ่ายไฟ Ek องค์ประกอบที่ควบคุมคือทรานซิสเตอร์ VT และตัวต้านทาน Rk องค์ประกอบเหล่านี้ประกอบเป็นวงจรหลัก (เอาต์พุต) ของสเตจขยายซึ่งเนื่องจากการไหลของกระแสควบคุม แรงดันไฟฟ้าสลับแบบขยายจะถูกสร้างขึ้นที่เอาต์พุตของวงจร

องค์ประกอบที่เหลือมีบทบาทสนับสนุน Capacitor Cp กำลังแยกออก ในกรณีที่ไม่มีตัวเก็บประจุนี้ กระแสตรงจะถูกสร้างขึ้นในวงจรแหล่งสัญญาณอินพุตจากแหล่งพลังงานเอก

รูปที่ 4.7 - แผนผังของสเตจแอมพลิฟายเออร์ที่ง่ายที่สุดบนทรานซิสเตอร์สองขั้วตามวงจรอีซีแอลทั่วไป

ตัวต้านทาน RB ซึ่งรวมอยู่ในวงจรฐานช่วยให้การทำงานของทรานซิสเตอร์ในโหมดพัก เช่น ในกรณีที่ไม่มีสัญญาณเข้า โหมดพักมีให้โดย IB ฐานพักปัจจุบัน » Ek/RB

ด้วยความช่วยเหลือของตัวต้านทาน Rk แรงดันเอาต์พุตจะถูกสร้างขึ้นเช่น Rk ทำหน้าที่สร้างแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงในวงจรเอาท์พุทเนื่องจากกระแสในนั้นควบคุมโดยวงจรฐาน

สำหรับวงจรสะสมของสเตจกำลังขยาย สามารถเขียนสมการต่อไปนี้ของสถานะทางไฟฟ้าได้:

เอก \u003d Uke + IkRk, (4.10)

เช่น ผลรวมของแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน Rk และแรงดันสะสม-อิมิตเตอร์ Uke ของทรานซิสเตอร์จะเท่ากับค่าคงที่เสมอ - EMF ของแหล่งพลังงานเอก

กระบวนการขยายขึ้นอยู่กับการแปลงพลังงานของแหล่งแรงดันคงที่ Ek เป็นพลังงานของแรงดันไฟฟ้าสลับในวงจรเอาท์พุทเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความต้านทานขององค์ประกอบควบคุม (ทรานซิสเตอร์) ตามกฎหมายที่กำหนดโดยอินพุต สัญญาณ.

เมื่อใช้ uin แรงดันไฟสลับกับอินพุตของสเตจกำลังขยาย IB ~ ส่วนประกอบกระแสสลับจะถูกสร้างขึ้นในวงจรฐานของทรานซิสเตอร์ ซึ่งหมายความว่ากระแสฐานจะเปลี่ยนไป การเปลี่ยนแปลงของกระแสฐานนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในค่าของกระแสสะสม (IK = biB) และด้วยเหตุนี้การเปลี่ยนแปลงค่าของแรงดันไฟฟ้าบนความต้านทาน Rk และ Uke ความสามารถในการขยายสัญญาณเกิดจากการที่การเปลี่ยนแปลงค่าของกระแสสะสมมีค่ามากกว่ากระแสฐาน b เท่า

4.8 การคำนวณวงจรไฟฟ้าที่มีทรานซิสเตอร์สองขั้ว

สำหรับวงจรสะสมของสเตจกำลังขยาย (รูปที่ 4.7) ตามกฎ Kirchhoff ที่สอง สมการ (4.10) นั้นใช้ได้

ลักษณะโวลต์แอมแปร์ของตัวต้านทานตัวสะสม RK เป็นเส้นตรง และลักษณะโวลต์แอมแปร์ของทรานซิสเตอร์เป็นลักษณะตัวสะสมแบบไม่เชิงเส้นของทรานซิสเตอร์ (รูปที่ 4.5, a) ที่เชื่อมต่อตามวงจร OE

การคำนวณวงจรไม่เชิงเส้นเช่น การกำหนด IK, URK และ UKE สำหรับค่าต่างๆ ของกระแสฐาน IB และความต้านทานของตัวต้านทาน RK สามารถทำได้แบบกราฟิก ในการทำเช่นนี้ในตระกูลของคุณสมบัติของตัวสะสม (รูปที่ 4.5, a) จำเป็นต้องดึงจากจุด EK บนโวลต์แกน abscissa - ลักษณะปัจจุบันของตัวต้านทาน RK ซึ่งเป็นไปตามสมการ:

Uke \u003d เอก - RkIk (4.11)

ลักษณะนี้สร้างขึ้นจากสองจุด:

Uke =Ek ที่ Ik = 0 บนแกน x และ Ik = Ek/Rk ที่ Uke = 0 บนแกน y CVC ของตัวต้านทานตัวสะสม Rk ที่สร้างขึ้นในลักษณะนี้เรียกว่าเส้นโหลด จุดตัดของมันที่มีคุณสมบัติของตัวสะสมให้คำตอบแบบกราฟิกกับสมการ (4.11) สำหรับความต้านทานที่กำหนด Rk และค่าต่างๆ ของ IB ฐานปัจจุบัน สามารถใช้จุดเหล่านี้เพื่อกำหนดกระแสของตัวสะสม Ik ซึ่งเหมือนกันสำหรับทรานซิสเตอร์และตัวต้านทาน Rk รวมถึงแรงดันไฟฟ้า UKE และ URK

จุดตัดของเส้นโหลดที่มีคุณสมบัติ IV แบบคงที่เรียกว่าจุดปฏิบัติการของทรานซิสเตอร์ ด้วยการเปลี่ยน IB คุณสามารถย้ายไปตามเส้นโหลดได้ ตำแหน่งเริ่มต้นของจุดนี้ในกรณีที่ไม่มีสัญญาณตัวแปรอินพุตเรียกว่าจุดพัก - Т0

ก) ข)

รูปที่ 4.8 - การคำนวณเชิงกราฟเชิงวิเคราะห์ของโหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์โดยใช้ลักษณะเอาต์พุตและอินพุต

จุดพัก (จุดทำงาน) T0 กำหนด IKP ปัจจุบันและแรงดัน UKEP ในโหมดพัก จากค่าเหล่านี้ คุณจะพบพลังของ RCP ที่ปล่อยออกมาในทรานซิสเตอร์ในโหมดพัก ซึ่งไม่ควรเกินกำลังสูงสุดของ PK max ซึ่งเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ของทรานซิสเตอร์:

RKP = IKP ×UKEP £ RK สูงสุด (4.12)

หนังสืออ้างอิงมักจะไม่ระบุลักษณะการป้อนข้อมูล แต่จะมีลักษณะเฉพาะสำหรับ UKE = 0 และสำหรับ UKE > 0 บางส่วน

ลักษณะอินพุตสำหรับ UKE ต่างๆ ที่เกิน 1V นั้นใกล้เคียงกันมาก ดังนั้นการคำนวณกระแสอินพุตและแรงดันไฟฟ้าสามารถทำได้โดยประมาณตามลักษณะอินพุตสำหรับ UKE > 0 ที่นำมาจากหนังสืออ้างอิง

จุด A, To และ B ของลักษณะการทำงานของเอาต์พุตจะถูกโอนไปยังเส้นโค้งนี้ และรับจุด A1, T1 และ B1 (รูปที่ 4.8, b) จุดปฏิบัติการ T1 กำหนด ความดันคงที่ฐาน UBEP และ กระแสตรงฐาน IBP

ความต้านทานของตัวต้านทาน RB (รับรองการทำงานของทรานซิสเตอร์ในโหมดพัก) ซึ่งจะจ่ายแรงดันคงที่ให้กับฐานจากแหล่งกำเนิด EK:

(4.13)

ในโหมดแอ็คทีฟ (กำลังขยาย) จุดพักของทรานซิสเตอร์ To จะอยู่ที่กึ่งกลางของส่วนสายโหลด AB โดยประมาณ และจุดปฏิบัติการจะไม่อยู่เลยส่วน AB

สวัสดีเพื่อนรัก! วันนี้เราจะมาพูดถึงทรานซิสเตอร์สองขั้วและข้อมูลจะเป็นประโยชน์สำหรับผู้เริ่มต้นเป็นหลัก ดังนั้น หากคุณสนใจว่าทรานซิสเตอร์คืออะไร หลักการทำงานของมัน และโดยทั่วไปแล้วจะกินอะไรกับทรานซิสเตอร์ เราจึงเลือกเก้าอี้ที่นุ่มสบายและเข้าใกล้มากขึ้น

มาต่อกันที่เนื้อหาที่นี่จะสะดวกกว่าในการท่องบทความ

ประเภทของทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์ส่วนใหญ่มีสองประเภท: ทรานซิสเตอร์สองขั้วและทรานซิสเตอร์ภาคสนาม แน่นอน เป็นไปได้ที่จะพิจารณาทรานซิสเตอร์ทุกประเภทในบทความเดียว แต่ฉันไม่ต้องการปรุงโจ๊กในหัวของคุณ ดังนั้น ในบทความนี้ เราจะพิจารณาเฉพาะทรานซิสเตอร์สองขั้วเท่านั้น และฉันจะพูดถึงทรานซิสเตอร์แบบ field-effect ในบทความต่อไปนี้ เราจะไม่รบกวนทุกอย่างในกองเดียว แต่เราจะใส่ใจกับแต่ละอย่างเป็นรายบุคคล

ทรานซิสเตอร์สองขั้ว

ทรานซิสเตอร์สองขั้วเป็นลูกหลานของหลอดไตรโอด ซึ่งอยู่ในโทรทัศน์ของศตวรรษที่ 20 Triodes ถูกลืมเลือนและหลีกทางให้พี่น้องที่ใช้งานได้ดีกว่า - ทรานซิสเตอร์หรือทรานซิสเตอร์สองขั้ว

Triodes ใช้ในอุปกรณ์สำหรับผู้รักเสียงเพลงโดยมีข้อยกเว้นที่หายาก

ทรานซิสเตอร์สองขั้วอาจมีลักษณะเช่นนี้

อย่างที่คุณเห็น ทรานซิสเตอร์สองขั้วมีขั้วสามขั้ว และดูแตกต่างอย่างสิ้นเชิงในการออกแบบ แต่เมื่อ ไดอะแกรมไฟฟ้าพวกเขาดูเรียบง่ายและเหมือนเดิมเสมอ และความงดงามของกราฟิกทั้งหมดนี้มีลักษณะเช่นนี้

ภาพของทรานซิสเตอร์นี้เรียกอีกอย่างว่า UGO (การกำหนดกราฟิกตามเงื่อนไข)

ยิ่งไปกว่านั้น ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์สามารถมีค่าการนำไฟฟ้าได้หลายประเภท มีทรานซิสเตอร์ประเภท NPN และประเภท PNP

ความแตกต่าง ทรานซิสเตอร์npnและจากทรานซิสเตอร์ p-n-p ประกอบด้วยความจริงที่ว่ามันเป็น "พาหะ" ของประจุไฟฟ้า (อิเล็กตรอนหรือ "รู") เหล่านั้น. สำหรับทรานซิสเตอร์ p-n-p อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่จากตัวส่งไปยังตัวสะสมและถูกควบคุมโดยฐาน สำหรับทรานซิสเตอร์แบบ npn อิเล็กตรอนจะไปจากตัวสะสมไปยังตัวปล่อยและถูกควบคุมโดยฐาน เป็นผลให้เราสรุปได้ว่าเพื่อแทนที่ทรานซิสเตอร์ของการนำไฟฟ้าประเภทหนึ่งกับอีกประเภทหนึ่งในวงจรก็เพียงพอที่จะเปลี่ยนขั้วของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ หรือเปลี่ยนขั้วของแหล่งจ่ายไฟอย่างโง่เขลา

ทรานซิสเตอร์สองขั้วมีสามขั้ว: ตัวสะสม อีซีแอล และฐาน ฉันคิดว่ามันยากที่จะสับสนกับ UGO แต่ในทรานซิสเตอร์จริงมันง่ายที่จะสับสน

โดยปกติแล้วจะกำหนดเอาท์พุตใดจากไดเร็กทอรี แต่คุณก็ทำได้ง่ายๆ ทรานซิสเตอร์เอาท์พุตเป็นวงแหวนเหมือนไดโอดสองตัวที่เชื่อมต่อกันที่จุดร่วม (ในบริเวณฐานของทรานซิสเตอร์)

ทางด้านซ้ายเป็นรูปภาพสำหรับทรานซิสเตอร์ชนิด pnp เมื่อหมุนหมายเลขจะสร้างความรู้สึก (ผ่านการอ่านค่ามัลติมิเตอร์) ว่าคุณมีไดโอดสองตัวอยู่ข้างหน้าคุณซึ่งเชื่อมต่อที่จุดหนึ่งด้วยแคโทด สำหรับทรานซิสเตอร์ชนิด n-p-n ไดโอดที่จุดฐานเชื่อมต่อกันด้วยแอโนด ฉันคิดว่าหลังจากทดลองกับมัลติมิเตอร์แล้วจะมีความชัดเจนมากขึ้น

หลักการทำงานของทรานซิสเตอร์สองขั้ว

และตอนนี้เราจะพยายามหาวิธีการทำงานของทรานซิสเตอร์ ฉันจะไม่ลงรายละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้างภายในของทรานซิสเตอร์เนื่องจากข้อมูลนี้สร้างความสับสนเท่านั้น ไปดูรูปนี้ดีกว่า

ภาพนี้อธิบายวิธีการทำงานของทรานซิสเตอร์ได้ดีที่สุด ในภาพนี้ บุคคลควบคุมกระแสสะสมผ่านลิโน่สแตท เขาดูที่ฐานปัจจุบันถ้ากระแสฐานเพิ่มขึ้นบุคคลก็จะเพิ่มกระแสสะสมโดยคำนึงถึงอัตราขยายของทรานซิสเตอร์ h21E หากกระแสฐานลดลงกระแสของตัวสะสมก็จะลดลงด้วย - บุคคลจะแก้ไขด้วยลิโน่

การเปรียบเทียบนี้ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการทำงานของทรานซิสเตอร์จริง แต่ช่วยให้เข้าใจวิธีการทำงานได้ง่ายขึ้น

สำหรับทรานซิสเตอร์ กฎต่างๆ สามารถสังเกตได้เพื่อช่วยให้เข้าใจได้ง่ายขึ้น (กฎเหล่านี้นำมาจากหนังสือ)

1. ตัวสะสมมีศักยภาพเชิงบวกมากกว่าตัวปล่อย
2. ดังที่ฉันได้กล่าวไปแล้ววงจรตัวรวบรวมฐานและตัวส่งสัญญาณฐานทำงานเหมือนไดโอด
3. ทรานซิสเตอร์แต่ละตัวมีลักษณะเฉพาะตามข้อจำกัด เช่น กระแสสะสม กระแสเบส และแรงดันคอลเลคเตอร์-อิมิตเตอร์
4. ในกรณีที่ปฏิบัติตามกฎ 1-3 Ik ปัจจุบันของตัวสะสมจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับ Ib ฐานในปัจจุบัน อัตราส่วนนี้สามารถเขียนเป็นสูตรได้

จากสูตรนี้ คุณสามารถแสดงคุณสมบัติหลักของทรานซิสเตอร์ได้ - กระแสฐานขนาดเล็กขับกระแสสะสมขนาดใหญ่

กำไรปัจจุบัน

เรียกอีกอย่างว่า

ผลลัพธ์จากข้างต้น ทรานซิสเตอร์สามารถทำงานในสี่โหมด:

1. โหมดตัดทรานซิสเตอร์- ในโหมดนี้ ชุมทางเบส-อิมิตเตอร์ปิด อาจเกิดขึ้นได้เมื่อแรงดันไฟเบส-อิมิตเตอร์ไม่เพียงพอ เป็นผลให้ไม่มีกระแสฐานและดังนั้นจึงไม่มีกระแสสะสม
2. โหมดแอคทีฟทรานซิสเตอร์เป็นโหมดการทำงานปกติของทรานซิสเตอร์ ในโหมดนี้ แรงดันไฟเบส-อิมิตเตอร์เพียงพอที่จะเปิดชุมทางเบส-อิมิตเตอร์ กระแสฐานเพียงพอและกระแสสะสมก็มีให้เช่นกัน กระแสสะสมเท่ากับกระแสฐานคูณด้วยเกน
3. โหมดอิ่มตัวของทรานซิสเตอร์ -ทรานซิสเตอร์จะเปลี่ยนเป็นโหมดนี้เมื่อกระแสฐานมีขนาดใหญ่มากจนพลังของแหล่งพลังงานไม่เพียงพอต่อการเพิ่มกระแสสะสมต่อไป ในโหมดนี้ กระแสสะสมไม่สามารถเพิ่มขึ้นได้หลังจากการเพิ่มขึ้นของกระแสฐาน
4. โหมดคว่ำทรานซิสเตอร์- โหมดนี้ไม่ค่อยได้ใช้ ในโหมดนี้ ตัวสะสมและอีซีแอลของทรานซิสเตอร์จะกลับด้าน อันเป็นผลมาจากการปรับแต่งดังกล่าวทำให้อัตราขยายของทรานซิสเตอร์ลดลงอย่างมาก เดิมทีทรานซิสเตอร์ไม่ได้ออกแบบมาให้ทำงานในโหมดพิเศษเช่นนี้

เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการทำงานของทรานซิสเตอร์ คุณต้องดูตัวอย่างวงจรเฉพาะ เรามาดูตัวอย่างบางส่วนกัน

ทรานซิสเตอร์ในโหมดคีย์

ทรานซิสเตอร์ในโหมดคีย์เป็นหนึ่งในกรณี วงจรทรานซิสเตอร์ด้วยอีซีแอลทั่วไป วงจรทรานซิสเตอร์ในโหมดคีย์ใช้บ่อยมาก วงจรทรานซิสเตอร์นี้ใช้ ตัวอย่างเช่น เมื่อคุณต้องการควบคุมโหลดอันทรงพลังผ่านไมโครคอนโทรลเลอร์ ขาของคอนโทรลเลอร์ไม่สามารถดึงโหลดที่ทรงพลัง แต่ทรานซิสเตอร์ทำได้ ปรากฎว่าคอนโทรลเลอร์ควบคุมทรานซิสเตอร์และทรานซิสเตอร์ควบคุมโหลดอันทรงพลัง อย่างแรกเลย

สาระสำคัญของโหมดนี้คือกระแสฐานควบคุมกระแสสะสม นอกจากนี้กระแสของตัวสะสมมีค่ามากกว่ากระแสฐานมาก ที่นี่ด้วยตาเปล่า คุณจะเห็นได้ว่ากำลังขยายสัญญาณในปัจจุบัน การขยายเสียงนี้ดำเนินการโดยสิ้นเปลืองพลังงานของแหล่งจ่ายไฟ

รูปแสดงไดอะแกรมของการทำงานของทรานซิสเตอร์ในโหมดคีย์

สำหรับวงจรทรานซิสเตอร์ แรงดันไฟฟ้าไม่ได้มีบทบาทสำคัญ มีเพียงกระแสเท่านั้นที่สำคัญ ดังนั้นหากอัตราส่วนของกระแสสะสมต่อกระแสฐานน้อยกว่าอัตราขยายของทรานซิสเตอร์ทุกอย่างก็โอเค

ในกรณีนี้ แม้ว่าเราจะใช้แรงดันไฟฟ้า 5 โวลต์กับฐานและ 500 โวลต์ในวงจรสะสม แต่ก็ไม่มีอะไรเลวร้ายเกิดขึ้น ทรานซิสเตอร์จะเปลี่ยนโหลดไฟฟ้าแรงสูงตามหน้าที่

สิ่งสำคัญคือแรงดันไฟฟ้าเหล่านี้ไม่เกินค่าขีด จำกัด สำหรับทรานซิสเตอร์บางตัว (กำหนดในลักษณะของทรานซิสเตอร์)

เท่าที่เราทราบ ค่าปัจจุบันเป็นลักษณะของโหลด

เราไม่ทราบความต้านทานของหลอดไฟ แต่เรารู้ว่ากระแสไฟในการทำงานของหลอดไฟอยู่ที่ 100mA เพื่อให้ทรานซิสเตอร์เปิดและตรวจสอบการไหลของกระแสดังกล่าว คุณต้องเลือกกระแสฐานที่เหมาะสม เราสามารถปรับกระแสฐานได้โดยการเปลี่ยนค่าของตัวต้านทานฐาน

เนื่องจากค่าต่ำสุดของเกนทรานซิสเตอร์คือ 10 กระแสฐานจะต้องกลายเป็น 10 mA เพื่อเปิดทรานซิสเตอร์

ปัจจุบันที่เราต้องการเป็นที่รู้จัก แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานฐานจะเป็น ค่าของแรงดันไฟคร่อมตัวต้านทานนี้ปรากฎเนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่า 0.6V-0.7V ตกที่ทางแยกเบส-อิมิตเตอร์ และสิ่งนี้ต้องไม่ลืมที่จะนำมาพิจารณา

เป็นผลให้เราสามารถหาความต้านทานของตัวต้านทานได้ค่อนข้างมาก

ยังคงต้องเลือกค่าเฉพาะจากตัวต้านทานหลายตัวและทำเสร็จแล้ว

ตอนนี้คุณคงกำลังคิดว่า คีย์ทรานซิสเตอร์มันจะทำงานอย่างที่ควรจะเป็น? ว่าเมื่อต่อตัวต้านทานเบสกับ +5 V ไฟจะติด พอดับ ไฟดับ? คำตอบอาจจะใช่หรืออาจจะไม่

ประเด็นคือมีความแตกต่างกันนิดหน่อยที่นี่

หลอดไฟจะดับเมื่อศักย์ของตัวต้านทานเท่ากับ เท่ากับศักยภาพโลก. หากตัวต้านทานถูกตัดการเชื่อมต่อจากแหล่งจ่ายแรงดัน ทุกอย่างก็ไม่ง่ายนักที่นี่ แรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทานฐานสามารถเกิดขึ้นได้อย่างน่าอัศจรรย์อันเป็นผลมาจากปิ๊กอัพหรือสิ่งชั่วร้ายอื่น ๆ

เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบนี้ ให้ทำดังต่อไปนี้ ตัวต้านทาน Rbe อีกตัวเชื่อมต่อระหว่างฐานกับตัวปล่อย ตัวต้านทานนี้ถูกเลือกด้วยค่าอย่างน้อย 10 เท่าของตัวต้านทานฐาน Rb (ในกรณีของเรา เราใช้ตัวต้านทาน 4.3 kOhm)

เมื่อฐานเชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้าใด ๆ ทรานซิสเตอร์จะทำงานตามที่ควรจะเป็นตัวต้านทาน Rbe จะไม่รบกวนการทำงาน ตัวต้านทานนี้ใช้กระแสฐานเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

ในกรณีที่ไม่มีการใช้แรงดันไฟฟ้ากับฐาน ฐานจะถูกดึงขึ้นไปที่ศักย์กราวด์ ซึ่งช่วยให้เรารอดพ้นจากการรบกวนทุกประเภท

โดยหลักการแล้ว เราหาการทำงานของทรานซิสเตอร์ในโหมดคีย์ และอย่างที่คุณเห็น โหมดการทำงานของคีย์คือการขยายสัญญาณด้วยแรงดันไฟฟ้า ท้ายที่สุดด้วยแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็ก 5V เราควบคุมแรงดันไฟฟ้า 12 V

ผู้ติดตามอีซีแอล

ผู้ติดตามอีซีแอลเป็นกรณีพิเศษของวงจรทรานซิสเตอร์ตัวสะสมร่วม

ลักษณะเด่นของวงจรสะสมทั่วไปจากวงจรอีซีแอลทั่วไป (ตัวแปรสวิตช์ทรานซิสเตอร์) คือวงจรนี้ไม่ได้ขยายสัญญาณแรงดันไฟฟ้า สิ่งที่เข้าไปในฐานออกมาทางอีซีแอลด้วยแรงดันไฟฟ้าเท่ากัน

ที่จริงแล้ว สมมติว่าเราใช้ 10 โวลต์กับฐาน ในขณะที่เรารู้ว่าที่ทางแยกเบส-อิมิตเตอร์ ที่ไหนสักแห่งประมาณ 0.6-0.7V ถูกปลูกไว้ ปรากฎว่าเอาต์พุต (ที่อีซีแอลที่โหลด Rn) จะมีแรงดันฐานลบ 0.6V

มันกลับกลายเป็น 9.4V พูดได้คำเดียวว่าเข้าและออกมากแค่ไหน เราทำให้แน่ใจว่าวงจรนี้จะไม่เพิ่มสัญญาณให้เราในแง่ของแรงดันไฟฟ้า

“ แล้วการเปิดทรานซิสเตอร์แบบนั้นมีจุดประสงค์อะไร” - คุณถาม แต่ปรากฎว่าโครงการนี้มีคุณสมบัติที่สำคัญอีกอย่างหนึ่ง วงจรสวิตชิ่งทรานซิสเตอร์ตัวสะสมร่วมขยายสัญญาณกำลัง กำลังไฟฟ้าเป็นผลคูณของกระแสและแรงดัน แต่เนื่องจากแรงดันไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้น กำลังเพิ่มขึ้นเนื่องจากกระแสเท่านั้น! กระแสโหลดเป็นผลรวมของกระแสฐานบวกกระแสสะสม แต่ถ้าเราเปรียบเทียบกระแสฐานและกระแสของตัวสะสม กระแสฐานนั้นเล็กมากเมื่อเทียบกับกระแสของตัวสะสม กระแสโหลดเท่ากับกระแสสะสม และผลที่ได้คือสูตรนี้

ตอนนี้ฉันคิดว่ามันชัดเจนว่าสาระสำคัญของวงจรผู้ติดตามอีซีแอลคืออะไร แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมด

ตัวติดตามอีซีแอลมีคุณภาพที่มีค่ามากอีกอย่างหนึ่ง - อิมพีแดนซ์อินพุตสูง ซึ่งหมายความว่าวงจรทรานซิสเตอร์นี้แทบไม่มีกระแสสัญญาณอินพุตและไม่โหลดวงจรแหล่งสัญญาณ

เพื่อให้เข้าใจหลักการทำงานของทรานซิสเตอร์ วงจรทรานซิสเตอร์ทั้งสองนี้จะเพียงพอแล้ว และถ้าคุณยังทดลองหัวแร้งในมืออยู่ ความเข้าใจก็จะไม่ทำให้คุณต้องรอนาน เพราะทฤษฎีคือทฤษฎีและการปฏิบัติและ ประสบการณ์ส่วนตัวคุ้มกว่าหลายร้อยเท่า!

ซื้อทรานซิสเตอร์ได้ที่ไหน?

เช่นเดียวกับส่วนประกอบวิทยุอื่นๆ ทรานซิสเตอร์สามารถซื้อได้ที่ร้านอะไหล่วิทยุที่ใกล้ที่สุด หากคุณอาศัยอยู่ที่ไหนสักแห่งในเขตชานเมืองและไม่เคยได้ยินเกี่ยวกับร้านค้าดังกล่าว (เหมือนที่ฉันเคยทำมาก่อน) ตัวเลือกสุดท้ายยังคงอยู่ - สั่งซื้อทรานซิสเตอร์ในร้านค้าออนไลน์ ตัวฉันเองมักจะสั่งซื้อส่วนประกอบวิทยุผ่านร้านค้าออนไลน์เพราะในร้านค้าออฟไลน์ทั่วไปอาจไม่มีอะไรเลย

อย่างไรก็ตาม หากคุณกำลังประกอบอุปกรณ์เพื่อตัวคุณเองอย่างหมดจด คุณจะไม่สามารถใช้ห้องอบไอน้ำได้ แต่ต้องใช้อุปกรณ์ดังกล่าวจากเครื่องเก่า และเพื่อที่จะพูด ให้สูดชีวิตใหม่ให้กับส่วนประกอบวิทยุเก่า

เพื่อนกัน นั่นคือทั้งหมดสำหรับฉัน ทุกสิ่งที่ฉันวางแผนจะบอกคุณในวันนี้ หากคุณมีคำถามใด ๆ ให้ถามพวกเขาในความคิดเห็น หากไม่มีคำถาม ให้เขียนความคิดเห็นต่อไป ความคิดเห็นของคุณมีความสำคัญกับฉันเสมอ อย่าลืมว่าทุกคนที่แสดงความคิดเห็นเป็นครั้งแรกจะได้รับของขวัญ

นอกจากนี้ อย่าลืมสมัครรับข้อมูลบทความใหม่ๆ เพราะมีสิ่งที่น่าสนใจและมีประโยชน์มากมายรอคุณอยู่

ฉันขอให้คุณโชคดีความสำเร็จและอารมณ์แจ่มใส!

N/A วลาดีมีร์ วาซิลิเยฟ

ป.ล. เพื่อน ๆ อย่าลืมสมัครรับข้อมูลอัปเดต! โดยการสมัครคุณจะได้รับเนื้อหาใหม่โดยตรงไปยังกล่องจดหมายของคุณ! และอีกอย่าง สมาชิกแต่ละคนจะได้รับของขวัญที่มีประโยชน์!

เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีอิเล็กโทรดสามขั้วประกอบด้วยสองทางแยก p-n, การถ่ายโอน ค่าไฟฟ้าพวกมันดำเนินการโดยพาหะสองประเภท - เหล่านี้คืออิเล็กตรอนและรู เนื่องจากอุปกรณ์มี2 ทางแยก pnจากนั้นจึงเรียกว่า "ไบโพลาร์"

เขาพบว่า ประยุกต์กว้างในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ที่ออกแบบมาสำหรับการสร้าง การขยาย หรือการเปลี่ยน (เช่น ในวงจรลอจิก)

ทรานซิสเตอร์มี 3 เอาต์พุตซึ่งมีชื่อดังนี้:

• ฐาน;
• นักสะสม;
• ตัวปล่อย

อิเล็กโทรดทั้งสามนี้เชื่อมต่อกับชั้นต่อเนื่องของเซมิคอนดักเตอร์ที่มีการนำสิ่งเจือปนประเภทต่างๆ ทรานซิสเตอร์ชนิด npn และ pnp จะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับว่าการสลับนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร ตัวย่อ n หมายถึงการนำไฟฟ้าประเภทลบทางอิเล็กทรอนิกส์ และ p หมายถึงรูบวก

ตามหลักการทำงาน ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์จะแตกต่างจากสนามหนึ่งในการถ่ายโอนประจุนั้นดำเนินการโดยตัวพาสองประเภทในคราวเดียว ได้แก่ อิเล็กตรอนและรู ดังนั้นชื่อ "ไบโพลาร์" จึงมาจากคำว่า "บี" - "สอง"

;

อิเล็กโทรดที่เชื่อมต่อกับชั้นที่อยู่ตรงกลางเรียกว่า "ฐาน" และอิเล็กโทรดที่เชื่อมต่อกับชั้นนอกเรียกว่า "อิมิตเตอร์" และ "คอลเลคเตอร์" ตามประเภทของการนำไฟฟ้า ชั้นอีซีแอลและตัวสะสมเหล่านี้ไม่แตกต่างกันในสิ่งใด แต่ในกระบวนการผลิตทรานซิสเตอร์เพื่อปรับปรุง พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าแยกได้จากระดับการเติมสารเจือปน

อิมิตเตอร์ถูกเจืออย่างหนัก และตัวสะสมถูกเจืออย่างอ่อน ซึ่งทำให้เพิ่มแรงดันสะสมที่อนุญาตได้ ค่าของแรงดันย้อนกลับแบบพังทลายของทางแยกอีซีแอลนั้นไม่สำคัญ เนื่องจากในวงจร ทรานซิสเตอร์มักจะเปิดด้วยทางแยก p-n ของอิมิตเตอร์แบบเอนเอียงไปข้างหน้า

เนื่องจากอิมิตเตอร์ถูกเจือด้วยความเข้มข้นมากกว่า การฉีดสารพาหะส่วนน้อยที่แรงขึ้นในชั้นฐานจะเกิดขึ้น สิ่งที่ก่อให้เกิดการเติบโตของค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนปัจจุบันเมื่อทรานซิสเตอร์ถูกเปิดในวงจรที่มีฐานร่วมกัน

พื้นที่ของชุมทางตัวรวบรวมมีขนาดใหญ่กว่าทางแยกของอีซีแอลซึ่งเป็นผลมาจากการไหลเข้าของพาหะส่วนน้อยจากชั้นฐานที่ดีขึ้นและปรับปรุงค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอน

พวกเขาพยายามทำให้ความหนาของชั้นฐานเล็กที่สุดเพื่อเพิ่ม พารามิเตอร์ความถี่ทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์ความเร็วสูงชนิดหนึ่ง แต่มีอีกด้านหนึ่งของชอล์ก - ด้วยความหนาของชั้นฐานที่ลดลง ค่าสูงสุด (จำกัด) ของแรงดันทางแยกคอลเลคเตอร์จะลดลง ดังนั้นค่าของความหนาของฐานจึงถูกเลือกให้เหมาะสมที่สุด

หลักการทำงานและอุปกรณ์ของทรานซิสเตอร์สองขั้ว

ในขั้นต้น เจอร์เมเนียมโลหะส่วนใหญ่ใช้ในทรานซิสเตอร์ และตอนนี้พวกเขาทำจากซิลิกอนผลึกเดี่ยวและแกลเลียม arsenide อุปกรณ์ที่ทำจากแกลเลียม arsenide มีความเร็วสูงและใช้ในวงจรเครื่องขยายเสียงไมโครเวฟในวงจรลอจิกความเร็วสูง ความเร็วของพวกมันอธิบายได้จากความคล่องตัวสูงของพาหะในแกลเลียมอาร์เซไนด์

ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์มี 3 ชั้นเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งเจือได้หลายวิธี: เบส (B), อิมิตเตอร์ (E), คอลเลคเตอร์ (K) ขึ้นอยู่กับลำดับของชั้นการนำไฟฟ้า ทรานซิสเตอร์มีแบบ pnp และ npn conductivity

ชั้นฐานตั้งอยู่ระหว่างอีกสองชั้นที่เหลือและเจือเล็กน้อย ส่งผลให้มีความต้านทานสูง พื้นที่สัมผัสเบส-อิมิตเตอร์มีขนาดเล็กกว่าพื้นที่ฐานคอลเลคเตอร์ ทำได้ด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้:

• การเพิ่มขึ้นของพื้นที่ชุมทางฐานคอลเลคเตอร์ทำให้เกิดความจริงที่ว่าพาหะส่วนน้อยจากฐานมีแนวโน้มที่จะถูกจับโดยคอลเลคเตอร์ ในสภาพการทำงาน ชุมทางคอลเลคเตอร์จะเปิดด้วยอคติย้อนกลับ
• อีกด้วย สี่เหลี่ยมใหญ่ส่งเสริมการกระจายความร้อนมากขึ้นระหว่างการทำงาน

ชุมทางอีซีแอลมักจะเปิดในทิศทางไปข้างหน้า (เปิด) และทางแยกของตัวรวบรวมในทิศทางย้อนกลับ (ปิด)

มาดูการทำงานของทรานซิสเตอร์ชนิด n-p-n กัน, ทรานซิสเตอร์ ประเภท pnpมันทำงานเหมือนกันทุกประการ แต่ในนั้นตัวพาประจุหลักไม่ใช่อิเล็กตรอน แต่เป็นรู ในทรานซิสเตอร์ชนิด npn อิเล็กตรอนจะผ่านจุดเชื่อมต่ออีซีแอล-เบส หรือกล่าวอีกนัยหนึ่ง จะถูกฉีดเข้าไป เศษส่วนของอิเล็กตรอนที่ "เพิ่งมาใหม่" เหล่านี้รวมตัวกันใหม่กับรู ซึ่งเป็นตัวพาประจุหลักของฐาน แต่เนื่องจากฐานของเราบางและเจือเบา ๆ นั่นคือ มีรูไม่กี่รูจากนั้นมวลหลักของอิเล็กตรอนจะผ่าน (กระจาย) ไปยังบริเวณตัวสะสมการเปลี่ยนแปลงนี้เกิดจากการที่อิเล็กตรอนรวมตัวกันอีกครั้งกับรูในฐานเป็นเวลานานและสนามไฟฟ้าของตัวสะสมมีขนาดใหญ่ ดังนั้นอิเล็กตรอนจึงถูกดักจับเข้าไปในตัวสะสม ปรากฎว่ากระแสสะสมเกือบจะเท่ากับกระแสอีซีแอลลบการสูญเสียการรวมตัวใหม่เล็กน้อยในฐาน Ik \u003d Ib-Ie.

ฐานทำหน้าที่เป็นวาล์วที่ป้องกันการไหลของอิเล็กตรอนผ่านทรานซิสเตอร์ ในการเริ่มการควบคุม คุณต้องใช้กระแสกับเอาต์พุตของฐานของทรานซิสเตอร์ เรียกว่ากระแสฐาน และแรงดันไฟที่ใช้กับขั้วอีซีแอลและฐานเรียกว่า "แรงดันไบแอส" โดยการเปลี่ยนกระแส (ฐาน) นี้ เราจึงเปลี่ยนกระแสหลัก (ตัวสะสม) ผ่านทรานซิสเตอร์

ความร้อนของทรานซิสเตอร์

อิเล็กตรอนที่ไหลผ่านทรานซิสเตอร์นั้นต้านทานอย่างรุนแรงโดยโหนดของผลึกขัดแตะของเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งทำให้เกิดอาการร้อนขึ้น ในทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์กำลังต่ำ ความร้อนนี้ไม่มีนัยสำคัญ และไม่ส่งผลต่อการทำงานของทรานซิสเตอร์แต่อย่างใด แต่ใน ทรานซิสเตอร์กำลังความร้อนนี้สามารถนำไปสู่การพังทลายของกระแสน้ำขนาดใหญ่ได้ เพื่อป้องกันสิ่งนี้จึงใช้หม้อน้ำ

จำเป็นต้องใช้หม้อน้ำเพื่อระบายความร้อนออกจากทรานซิสเตอร์ บางครั้งใช้แผ่นระบายความร้อนเพื่อปรับปรุงการกระจายความร้อน หม้อน้ำบางตัวมีครีบบนพื้นผิว ซี่โครงเหล่านี้ช่วยเพิ่มพื้นผิวโดยรวม หม้อน้ำบางรุ่นมีพัดลมซึ่งให้อากาศไหลเวียนได้อย่างต่อเนื่องและเป็นผลให้การระบายความร้อนเพิ่มขึ้น

ไดอะแกรมการเดินสายทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์สามารถเชื่อมต่อใน 3 วงจรที่แตกต่างกัน:

• วงจรอีซีแอล
• โครงการพื้นฐาน
• วงจรสะสม

การทำงานของทรานซิสเตอร์ในวงจรเหล่านี้แตกต่างกัน

วงจรสวิตชิ่งอีซีแอล

วงจรสวิตชิ่งที่ใช้กันมากที่สุดคือวงจรอีซีแอล การเปิดทรานซิสเตอร์ตามแบบแผนนี้จะให้กำลังขยายแรงดันและกระแสไฟ อิมพีแดนซ์อินพุตของวงจรนี้ต่ำ (ตามลำดับหลายร้อยโอห์ม) และอิมพีแดนซ์เอาต์พุตสูง (สิบ kΩ)

วงจรสวิตชิ่งคอลเลคเตอร์

วงจรนี้มีความต้านทานอินพุตที่ดีและความต้านทานเอาต์พุตเล็กน้อย อิมพีแดนซ์อินพุตของวงจรนี้ขึ้นอยู่กับโหลดที่เราเปิดที่เอาต์พุตและมากกว่าความต้านทานนี้โดยปัจจัยขยาย ขอแนะนำให้ใช้แหล่งสัญญาณอินพุตที่มีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตสูง เช่น ไมโครโฟนคอนเดนเซอร์หรือปิ๊กอัพแบบเพียโซอิเล็กทริก

วงจรสวิตชิ่งพื้นฐาน

วงจรนี้ใช้เพื่อขยายแรงดันไฟเท่านั้น อัตราขยายปัจจุบันหรืออัตราส่วนของเอาต์พุตต่อกระแสอินพุตจะน้อยกว่าหนึ่งเสมอ ใช้เพื่อเสริมแรง ความถี่สูงและมีระดับสัญญาณรบกวนเอาต์พุตที่น้อยที่สุด เช่น ในเครื่องขยายสัญญาณเสาอากาศ ที่ความต้านทานอยู่ที่ร้อยโอห์ม

การทำงานของทรานซิสเตอร์สองขั้วในโหมดต่างๆ

ทรานซิสเตอร์ในวงจรไฟฟ้าเชื่อมต่อด้วยวิธีต่างๆ และมี 4 โหมดการทำงานหลัก ความแตกต่างหลักของพวกเขาอยู่ในทิศทางของกระแสที่ไหลผ่านทางแยกหรือในกรณีที่ไม่มีเลย กระแสไฟฟ้า. ทางแยกที่นี่เป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นบริเวณระหว่างสอง p และ n เซมิคอนดักเตอร์

โหมดแอคทีฟ

เพื่อเปลี่ยน B - E; (ฐานอีซีแอล); เชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าโดยตรงและ E-C โอนเชื่อมต่อแรงดันย้อนกลับ (emitter-collector) การขยายสัญญาณในโหมดนี้เป็นค่าสูงสุด โหมดนี้ใช้บ่อยที่สุด

โหมดอิ่มตัว

แรงดันไฟฟ้าโดยตรงถูกนำไปใช้กับทรานซิชัน B - E และทรานสิชัน BK ทรานสิชันเปิดอย่างสมบูรณ์

โหมดปิด

โหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์แบบปิดเมื่อใช้แรงดันย้อนกลับกับการเปลี่ยน; ใช้ในวงจรที่ต้องการทรานซิสเตอร์สองสถานะ: "เปิด" หรือ "ปิด" แผนการดังกล่าวเรียกว่าคีย์

โหมดกลับด้าน

แรงดันไปข้างหน้าถูกนำไปใช้กับจุดเชื่อมต่อ E-K (ทางแยกของตัวสะสม) และแรงดันย้อนกลับจะถูกนำไปใช้กับ B - E โหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์สองขั้วที่ค่อนข้างหายาก

วิดีโอเกี่ยวกับการทำงานของทรานซิสเตอร์สองขั้ว