Tranzisztorok - alapok, típusok és bájos üzemmódok

Bevezetés a tranzisztorba:

Korábban az elektronikus eszköz kritikus és fontos eleme egy vákuumcső volt, amelyhez elektroncső szokott vezérelni az elektromos áramot . A vákuumcsövek működtek, de terjedelmesek, nagyobb üzemi feszültséget igényelnek, nagy az energiafogyasztás, alacsonyabb hatékonyságot eredményeznek, és katódelektronát kibocsátó anyagokat használnak fel működésük során. Ez végül hő hatására rövidítette meg a cső élettartamát. E problémák leküzdésére John Bardeen, Walter Brattain és William Shockley 1947-ben feltalálták a tranzisztort a Bell Labs-nál. Ez az új eszköz sokkal elegánsabb megoldás volt a vákuumcsövek számos alapvető korlátjának leküzdésére.

A tranzisztor félvezető eszköz, amely képes vezetni és szigetelni is. A tranzisztor kapcsolóként és erősítőként működhet. A hanghullámokat elektronikus hullámokká és ellenállásokká alakítja, vezérelve az elektronikus áramot. A tranzisztorok nagyon hosszú élettartammal rendelkeznek, kisebb méretűek, a nagyobb biztonság érdekében alacsonyabb feszültségű tápegységeken működhetnek, és nem igényelnek izzószálat. Az első tranzisztort germániummal gyártották. A tranzisztor ugyanazt a funkciót látja el, mint egy vákuumcső-triód, de a vákuumkamrában lévő fűtött elektródák helyett félvezetői csomópontokat használ. Ez a modern elektronikus eszközök alapvető építőköve, és mindenhol megtalálható a modern elektronikus rendszerekben.

Tranzisztor alapjai:

A tranzisztor három terminálos eszköz. Ugyanis,

• Bázis: Ez felelős a tranzisztor aktiválásáért.
• Gyűjtő: Ez a pozitív vezetés.
• Emitter: Ez a negatív vezet.

A tranzisztor alapgondolata az, hogy lehetővé teszi az áramlás irányítását az egyik csatornán keresztül egy sokkal kisebb áram intenzitásának változtatásával, amely egy második csatornán áramlik.

Tranzisztorok típusai:

Kétféle tranzisztor van jelen, ezek bipoláris kereszteződésű tranzisztorok (BJT), terepi tranzisztorok (FET). Egy kis áram folyik az alap és az emitter között. Az alap terminál képes vezérelni a kollektor és az emitter terminálok közötti nagyobb áramáramot. A terepi tranzisztorhoz a három kapcsa is van, ezek kapu, forrás és lefolyó, és a kapun lévő feszültség vezérelheti a forrás és a lefolyó közötti áramot. A BJT és FET egyszerű diagramjait az alábbi ábra mutatja:

Bipoláris csomópontú tranzisztor (BJT)

Terepi tranzisztorok (FET)

Mint látható, a tranzisztorok különféle méretben és formában kaphatók. Ezekben a tranzisztorokban egy dolog közös, hogy mindegyiküknek három vezetéke van.

• Bipoláris csomópontú tranzisztor:

A bipoláris csomópontú tranzisztor (BJT) három terminállal rendelkezik, amelyek három adalékolt félvezető régióhoz vannak csatlakoztatva. Két típusa van, a P-N-P és az N-P-N.

P-N-P tranzisztor, amely N-adalékolt félvezető rétegből áll, két réteg P-adalékolt anyag között. A kollektorba bejutó alapáram a kimenetén felerősödik.

Ekkor a PNP tranzisztor BE van kapcsolva, amikor az alapját alacsonyan húzzák az emitterhez képest. A PNP tranzisztor nyilai jelzik az áramlás irányát, amikor az eszköz aktív továbbítási módban van.

N-P-N tranzisztor, amely egy P-adalékolt félvezető réteget tartalmaz két N-adalékolt anyag réteg között. Az alap erősítésével megkapjuk a nagy kollektor- és emitteráramot.

Ekkor az NPN tranzisztor BE van kapcsolva, amikor az alapját alacsonyan húzzák az emitterhez képest. Amikor a tranzisztor ON állapotban van, az áramáram a tranzisztor kollektora és emittere között van. A P-típusú régió kisebbségi hordozói alapján az elektronok az emitterből a kollektorba mozognak. Ez lehetővé teszi a nagyobb áramot és gyorsabb működést, ezért a legtöbb ma alkalmazott bipoláris tranzisztor NPN.

• Terepi effektus tranzisztor (FET):

A terepi tranzisztor egypólusú tranzisztor, a vezetéshez N-csatornás FET vagy P-csatornás FET-et használnak. A FET három terminálja a forrás, a kapu és a lefolyó. Az alap n-csatornás és p-csatornás FET-ek a fentiekben láthatók. N csatornás FET esetén az eszköz n típusú anyagból készül. A forrás és a lefolyó között az akkori típusú anyag ellenállóként működik.

Ez a tranzisztor szabályozza a furatok vagy elektronok pozitív és negatív hordozóit. A FET csatorna pozitív és negatív töltéshordozók mozgatásával jön létre. A FET csatornája szilíciumból készül.

Sokféle FET, MOSFET, JFET stb. A FET alkalmazásai alacsony zajszintű erősítőben, puffererősítőben és analóg kapcsolóban vannak.

Bipoláris csomópontú tranzisztor torzítása

A tranzisztorok a legfontosabb félvezető aktív eszközök, amelyek nélkülözhetetlenek szinte minden áramkör számára. Elektronikus kapcsolóként, erősítőként stb. Használják áramkörökben. A tranzisztorok lehetnek NPN, PNP, FET, JFET stb., Amelyek különböző funkciókkal rendelkeznek az elektronikus áramkörökben. Az áramkör megfelelő működéséhez a tranzisztort előfeszíteni kell ellenállási hálózatok segítségével. A működési pont a kimeneti jellemzők azon pontja, amely a kollektor-emitter feszültséget és a kollektor áramát mutatja bemeneti jel nélkül. A Működési pont Bias vagy Q-pont (Nyugalmi pont) néven is ismert.

Az előfeszítés az ellenállások, kondenzátorok vagy tápfeszültség stb. Biztosítása, a tranzisztorok megfelelő működési jellemzőinek biztosítása érdekében. Az egyenfeszültség-előfeszítést arra használják, hogy a kollektor egyenáramát egy adott kollektorfeszültségen kapják meg. Ennek a feszültségnek és áramnak az értékét a Q-pont fejezi ki. Tranzisztoros erősítő konfigurációban az IC (max) a tranzisztoron átfolyó maximális áram, a VCE (max) pedig az eszközön alkalmazott maximális feszültség. Ahhoz, hogy a tranzisztort erősítőként lehessen működtetni, az RC terhelő ellenállást kell csatlakoztatni a kollektorhoz. Az előfeszítés a DC üzemi feszültséget és áramot a megfelelő szintre állítja be, hogy az AC bemeneti jelet a tranzisztor megfelelően fel tudja erősíteni. A helyes előfeszítési pont a tranzisztor teljesen BE vagy KI állapotai között van. Ez a központi pont a Q-pont, és ha a tranzisztor megfelelően előfeszített, akkor a Q-pont lesz a tranzisztor központi működési pontja. Ez elősegíti a kimeneti áram növekedését és csökkenését, amikor a bemeneti jel a teljes cikluson keresztül ingadozik.

A tranzisztor helyes Q-pontjának beállításához kollektorellenállást használunk a kollektoráram állandó és állandó értékre állításához, anélkül, hogy annak jelében lenne jel. Ezt az egyenáramú működési pontot a tápfeszültség és az alap előfeszítő ellenállás értéke állítja be. Az alap torzító ellenállásokat mindhárom tranzisztor konfigurációban használják, mint például a közös alap, a közös kollektor és a közös emitter konfigurációk.

A torzítás módjai:

Az alábbiakban bemutatjuk a tranzisztor bázis előfeszítésének különböző módjait:

1. Jelenlegi torzítás:

Amint az az 1. ábrán látható, két RC és RB ellenállást használnak az alap torzításának beállításához. Ezek az ellenállások rögzítik a tranzisztor kezdeti működési tartományát fix árammal.

A tranzisztor előrefelé előfeszít egy pozitív alap-előfeszültséggel az RB-n keresztül. Az elülső bázis-emitter feszültségesés 0,7 volt. Ezért az RB-n keresztüli áram I_B= (V_DC- V_LENNI) / I_B

2. Visszajelzés torzítás:

A 2. ábra a tranzisztor előfeszítését egy visszacsatoló ellenállás alkalmazásával mutatja. Az alap torzítást a kollektor feszültségéből kapjuk. A kollektor visszajelzés biztosítja, hogy a tranzisztor mindig elfogult legyen az aktív régióban. Amikor a kollektor áram növekszik, a kollektor feszültsége csökken. Ez csökkenti az alapmeghajtást, ami viszont csökkenti a kollektor áramát. Ez a visszacsatolási konfiguráció ideális a tranzisztoros erősítők tervezéséhez.

3. Dupla visszacsatolás torzítása:

A 3. ábra bemutatja, hogyan érhető el az előfeszítés kettős visszacsatolású ellenállásokkal.

Két ellenállás használatával az RB1 és RB2 növeli a béta változások stabilitását azáltal, hogy növelik az alap előfeszítő ellenállásokon átáramló áramot. Ebben a konfigurációban az RB1-ben lévő áram egyenlő a kollektoráram 10% -ával.

4. Feszültségosztó előfeszítés:

A 4. ábra mutatja a feszültségosztó előfeszítését, amelyben két RB1 és RB2 ellenállás csatlakozik a tranzisztor bázisához, amely feszültségosztó hálózatot képez. A tranzisztor torzításokat kap az RB2 feszültségesése miatt. Ezt a fajta előfeszítő konfigurációt széles körben használják az erősítő áramkörökben.

5. Dupla alapú előfeszítés:

Az 5. ábra kettős visszacsatolást mutat a stabilizáláshoz. Az Emitter és a Collector alap visszacsatolást is használja a stabilizálás javítására a kollektor áramának szabályozásával. Az ellenállási értékeket úgy kell kiválasztani, hogy beállítsák a feszültségesést az Emitter-ellenálláson a tápfeszültség 10% -a és az RB1-en keresztüli áram, a kollektoráram 10% -a.

A tranzisztor előnyei:

1. Kisebb mechanikai érzékenység.
2. Olcsóbb és kisebb méretű, különösen kis jelű áramkörökben.
3. Alacsony üzemi feszültség a nagyobb biztonság, alacsonyabb költségek és szigorúbb hézagok érdekében.
4. Rendkívül hosszú élet.
5. Nincs áramfogyasztás katódmelegítővel.
6. Gyors kapcsolás.

Támogathatja a kiegészítő szimmetria áramkörök tervezését, ami vákuumcsövekkel nem lehetséges. Ha bármilyen kérdése van ezzel a témával vagy az elektromos és elektronikus projektek hagyja az alábbi megjegyzéseket.